白渔潭水电站增效扩容改造工程的可行性
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摘 要 为提高电站水力资源利用率，提高设备运行的可靠性，增加发电量和降低运行成本，按照国家水利部、财政部相关文件精神要求，对符合要求的水电站进行增效扩容改造。本文主要对白渔潭水电站增效扩容改造可行性进行阐述。
关键词 农村小水电；增效扩容；可行性；效益
中图分类号 TM6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）146-0084-02
为提高水能资源利用效率，保障农村用电需要，促进农村水电持续有序发展，中央财政从可再生能源发展专项资金中安排资金，支持部分地区农村水电增效扩容改造工作。在不增加原有机组台数的基础上对老旧农村水电机电设备和配套设施进行更新改造。
1 白渔潭水电站概况
1958年，衡阳市工农业用电紧张，为了缓和电力供需矛盾，中共衡阳市委和市人委于同年11月25日决定兴建白渔潭水电站。整个工程是在边勘测、边设计、边施工和没有施工机械的条件下进行建设。1960年10月16日，工程基本建成，第一台机组即8号机组投产发电。
白渔潭水电站位于湖南省衡阳市东北部耒水下游，距耒水入湘江口15.7km，系耒水梯级开发的最后一级，工程以发电为主，兼管航运。坝址以上流域面积11170km2，多年平均流量310m3/s，多年平均径流量97.76亿m。水库正常蓄水位为58.00m（吴淞高程），汛期限制水位58.00m，死水位57.00m，设计洪水位64.36m，校核洪水位65.95m，正常蓄水位以下库容为0.36亿m3，有效库容0.1亿m3，总库容2.65亿m3，为日调节水库。电站总装机现状21.9MW，多年平均发电量0.6209亿kWh。水库投入运行以来，由于泥沙不断淤积，现在正常蓄水位时库容只有0.3129亿m3，有效库容0.08亿m3，总库容减为2.60亿m3。
白渔潭水电站为河床式低水头电站，原设计装机8台轴流转浆机组。自电站建成至今，机组设备已运行20～55年，虽电站逐年陆续对所辖设备进行了更新、改造、大小修。但随着2002年下游大源渡水电站的投产运行，电站尾水水位抬高2.54m，机组运行水头由6～7m降至4.5m不等，有时甚至低至1.8m。大部分机组一直在偏离最优工况运行，机组出力、效率逐年下降，额定工况的平均效率水平约72%。目前 8 台机组在额定水头下出力都只有 14.4MW左右，原水轮发电机组技术规范中机组的使用寿命一般为30～40年左右，电站8台机组已基本接近机组使用寿命，目前机组机械转动部件磨损严重，过流部件汽蚀严重。电站原有保护、自动控制都是采用老式常规继电器元件，设备老化、故障机率大，动作不可靠，维护工作量大，严重影响电站安全运行。一次设备绝缘老化严重，易受潮，定子线棒绝缘等级均为A级或者B级，不能满足规范及试验要求。多台机组定子绕组近年来做试验，均出现不合格现象，每次经多次清洗、烘潮处理，才能运行，既不安全，又不节能，难以适应目前电站安全经济运行要求。
2 白渔潭水电站综合效能评价
2.1 电站水能利用评价
根据电站运行数据，近3年的平均发电量只有6209万 kW・h，装机利用小时2831h，实际水能利用率仅为65%，电站水能利用较低。其主要原因：
1）拦污栅、拦污排堵塞严重，据不完全统计，拦污栅水头损失约300～400cm。洪水期间拦污排被漂浮物冲断时有发生；由于清污设备老化，清理拦污栅、拦污排需花费大量人力物力并造成大量弃水。
2）受下游湘江大源渡电站顶托影响，机组水头降低，出力受阻，导致原机组不能满额定处理，长期在低负荷、低效率下运行，造成水导摆动增大。
3）机组运行年限长，水轮机大轴磨损严重，导水机构漏水严重，漏水量大。
4）设备老化，故障率高，且配品备件多数厂家基本没有生产、供应，购买困难。近几年，多次发生设备故障因等待配品备件一停机就是几天甚至一周的情况，弃水情况严重。
2.2 机组运行效率评价
白渔潭水电站现有水轮机型号#1-#2机为ZZ560B-LH-330，零陵水电设备总厂1994年产品；#3-#4机为ZZ660-LH-330，天津市发电技术设备有限公司1978年产品；#5-#7机为ZZ55-B6-330，哈尔滨电机厂有限责任公司1964年产品；#8机为ZZK400-LH-335，浙江中水发电设备有限公司1999年产品。目前已投入运行20-55年。水轮机整体设计制造为上世纪80年代水平，水轮机的结构设计与目前国内同类型机组的设计制造有较大差别，且机组运行条件已发生重大变化，所属附件因年代久远、设备老化可利用率较低。在运行条件发生改变，河流泥沙、汽蚀作用下，运行不稳定、振动加剧、过流部件锈蚀严重，影响到水力流态和结构刚强度。根据目前类似机组制造配置水平，转轮宜整体更换改型，所属附件改造应针对相应结构、部件、设备进行优化
更换。
电站现有水轮机在额定工况点运行时效率只有72%，整体偏低。近年来研制的新型水轮机的效率一般都可达到89%～90%，现有水轮机的效率与新型水轮差距较大。
2.3 电站增效扩容可行性评价
1）白渔潭水电站近3年平均年发电量为6209万 kW・h，年利用小时2831h。通过改造后，多年平均发电量可达 7845万 kW・h，年利用小时4457h，增加年发电量 1636 万kW・h，增加比例约26.3%。
2）厂房及升压站建筑物结构尺寸能满足技术改造要求。本次改造水轮发电机组台数和主变压器台数不增加，低压配电屏柜及辅助设备台数与原来基本相同，厂房及升压站原有建筑物结构及尺寸都能满足改造要求。
3）改造水轮发电机组后，出力效率会大幅度提高。原有水轮机组因技术水平低、老化磨蚀严重，出力效率很低。对水轮发电机组进行改造后水量利用系数可达81.2%，与现状相比，机组出力效率提高16.2%。
4）输电线路输送容量满足电力输送要求。
3 改造内容及项目
白渔潭水电站工程以发电为主，兼管航运。改造的主要任务是对发电机组及电气设备进行更新改造。本次增容扩效改造主要项目有以下几个。
1）水轮发电机组进行部分更新改造：水轮机转轮、导水机构、发电机定子、转子线圈等。
2）电气设备更新改造：励磁系统，高低压配电装置、控制保护装置，增设全厂工业电视监视系统；厂变、工业变；照明装置、电力电缆及电缆桥架等设备。
3）调速器及油压装置更新改造、全厂公用辅助设备部分进行更新改造。
4）重建进水口拦污排，对原拦污栅进行拆除。重新修建框架拦污栅进口结构，67m高程设置耙斗式清污机。更换部分进水口工作闸门及进水口工作闸门启闭机。
5）对厂房出险部分做加固。
4 综合经济评价
1）根据相关文件中部地区定额补助标准为1000元/千瓦。中央补助资金1760万元及省配套补助资金440万元合计2200万元，项目静态总投资5184.29万元，工程建设期2年。项目全部投资财务内部收益率（所得税后）为8.81%大于8%；全部投资财务净现值（所得税后，ic=8%）为368.3万元，大于零；投资回收期（所得税后，含建设期）为12.03年，投产后第13年即可收回投资；贷款偿还期（含建设期）为7.60年。
2）根据财务评价成果，可以预见电站财务效益较好，项目实施在经济上合理、可行。建设期及生产运行期加强管理，节约投资，降低成本，可提高项目抗风险能力。
5 结论
总之增效扩容改造能提高电站综合能效和安全性能，促进水资源综合利用。同时能促进该区域的农业生产发展、社会发展，具有一定的社会效益。
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