何萍花

(懷化市水利電力勘測設計研究院，湖南懷化418000)

1 概 述

小洪水電站工程位于沅水一級支流巫水河中游，湖南省會同縣王家坪鎮(zhèn)上游3.0 km的小洪江村，是巫水干流梯級開發(fā)中的第八級，以發(fā)電為主，兼顧航運、灌溉、放木。壩址以上流域面積3 284 km2，多年平均流量76.3 m3/s，多年平均徑流量21.4億m3。水庫正常蓄水位245.00 m，死水位244.00 m，設計洪水位245.71 m，校核洪水位251.38 m。正常蓄水位以下庫容為1 400萬m3，調節(jié)庫容159萬m3，總庫容2 660萬m3，為日調節(jié)水庫。電站總裝機容量為20 MW，保證出力3.6 MW，多年平均發(fā)電量7 056萬kW·h。電站最大水頭16 m，加權平均水頭14.3 m，最小水頭7 m。

2 機組機型選擇

2.1 水輪機轉輪型式選擇

目前國內適合該水頭段的水輪機轉輪型式有燈泡貫流式和軸流式，從目前國內制造水平看，該水頭段兩種型式下有代表性的模型轉輪主要參數和兩種機組機型比較如下所示(見表1、表2)。

表1 模型轉輪比較主要參數

表2 機組機型比較

注：方案比較財務電價按0.39元/kW·h計算

2.2 技術經濟比較和結論

(1)從能量指標看。燈泡貫流式比軸流式機組年發(fā)電量多128萬kW·h，主要是燈泡貫流式比軸流式機組效率高1.7%左右。

(2)從工程投資看。燈泡貫流式比軸流式機組工程總投資少617萬元，主要是軸流式機組轉輪直徑較大，造成廠房尺寸較大，土建工程量大，故工程總投資多。

(3)從經濟指標看。燈泡貫流式機組與軸流式機組比較：燈泡貫流式機組投資少，且年發(fā)電量多，經濟效益明顯較優(yōu)。

(4)比選結論。從表1和表2可知，燈泡貫流式水輪機單位流量、效率均比軸流式水輪機高。在相同單機容量時，燈泡貫流式機組轉輪直徑較軸流式水輪機小，額定轉速高。國內外許多低水頭電站實踐證明，對于H<20 m的低水頭電站，采用燈泡貫流式水輪機機組發(fā)電量具有明顯的優(yōu)勢。雖然燈泡貫流式機組在安裝、檢修以及維護等方面較軸流式水輪發(fā)電機組困難，但采用燈泡貫流式機組經濟效益明顯較優(yōu)。因此，本電站選用燈泡貫流式水輪發(fā)電機組。

2.3 代表轉輪選擇

通過向各廠家咨詢，收集到適合本水頭的燈泡貫流式機組參數如下所示(見表3)。

表3 水輪機轉輪方案比較

經過表3的比較，轉輪GZ007B的模型效率及額定效率最高。綜合來看，GZ007B模型轉輪更為理想，此模型轉輪運行效果理想，因此本階段推薦采用該模型轉輪。

3 機組臺數比較

本電站總裝機容量為20 MW，若考慮2臺以上機組方案， 機組機電投資多，土建投資大。另外，考慮2臺以上燈泡貫流式機組轉輪直徑小于3.0 m，咨詢多家設備制造廠家均不生產小于3.3 m轉輪直徑的燈泡貫流式機組。因此，裝機2臺燈泡貫流式機組其額定引用流量為 174.2 m3/s，上游河口電站引用流量為 165.0 m3/s，下游長寨電站引用流量為 175.6 m3/s，這樣上、下游梯級電站引用流量能很好匹配，因此選擇機組臺數為2臺。

4 水輪機額定水頭選擇

小洪水電站水庫正常蓄水位245.0 m，電站最大水頭16.0 m，加權平均水頭14.3 m，初擬本站水輪機額定水頭分別為12.5、13.0、13.5 m共3個方案進行技術經濟比較(見表4)。

表4 額定水頭比較

注：方案比較財務電價按0.39元/kW·h計算

從表4可以看出，各方案動能指標變化較小，機組額定水頭定得越高，年發(fā)電量越少；特別是方案A，全站滿負荷運行時間較方案B和方案C短，如在實際運行中長時間滿負荷運行，則必須加大流量，而機組不能在高效率區(qū)運行；因此方案A不可取。方案C與方案B比較，方案C雖然年發(fā)電量較方案B多，但其工程總投資增加較大，其差額內部收益率為7.23%，小于社會折現率8%，明顯方案B優(yōu)于方案C。方案B與方案A比較，差額內部收益率為11.9%，大于社會折現率8%，方案B優(yōu)于方案A。因此，最后擬定該水輪機額定水頭為13.0 m，水輪機轉輪直徑采用3.3 m。

5 結 語

小洪水電站工程機組選型通過技術經濟比較，選擇了GZ007B模型轉輪，可保證機組長期在最優(yōu)效率區(qū)運行。