云南省小水電站挖潛改造分析

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摘要：以機(jī)組增容改造為主的小水電挖潛技改是符合我省實(shí)際情況的，也是符合國(guó)家大政方針的，這可為小水電帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益，是一種投資省、見(jiàn)效快的有效方法。因此，可以說(shuō)水電站挖潛改造是鞏固和發(fā)展我省農(nóng)村電氣化建設(shè)成果的最佳途徑之一。

　　關(guān)鍵詞：水電站 挖潛技改 經(jīng)濟(jì)效益

　　云南省是全國(guó)的水電大省，具有豐富的水能資源，可開(kāi)發(fā)量為9000多萬(wàn)kW，約占全國(guó)可開(kāi)發(fā)量的1/5，居全國(guó)第二位。其中，中、小水電資源的可開(kāi)發(fā)量為1716萬(wàn)kW；全省128個(gè)縣（市）中有118個(gè)縣（市）可開(kāi)發(fā)建設(shè)1萬(wàn)kW以上的中小水電站。與此同時(shí)，云南又是一個(gè)邊疆、山區(qū)、高寒、貧瘠、多民族、生產(chǎn)力水平低的省份。如何結(jié)合目前形勢(shì)和當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，在近期盡快地將水能資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高人民群眾的物質(zhì)文化生活水平，是我省“十五”農(nóng)村水電及電氣化發(fā)展的一個(gè)重要課題和首要任務(wù)。

　　1　云南省農(nóng)村水電及電氣化現(xiàn)狀

　　新中國(guó)成立以來(lái)，我省水電建設(shè)事業(yè)取得了飛速發(fā)展。截止2000年底，我省地方電力裝機(jī)283萬(wàn)kW（占全省電力裝機(jī)768萬(wàn)kW的37%），全省128個(gè)縣（市）中，有99個(gè)縣市由地方小水電供電，有76個(gè)縣市和一個(gè)州（德宏州）實(shí)現(xiàn)了農(nóng)村水電初級(jí)電氣化。

　　從現(xiàn)有各地方水電站的情況看，普遍存在著設(shè)備技術(shù)含量不高、生產(chǎn)落后、企業(yè)管理粗放和人員素質(zhì)偏低等問(wèn)題。尤其是一些老電站，問(wèn)題更突出，已嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)。從國(guó)家政策來(lái)看，利用高科技改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，已成為該產(chǎn)業(yè)繼續(xù)發(fā)展的主要出路。因此，對(duì)我省廣大的農(nóng)村小水電站，利用高新技術(shù)進(jìn)行技術(shù)改造，挖掘自身潛力，以提高電站的生產(chǎn)運(yùn)行和管理水平及經(jīng)濟(jì)效益，是鞏固和發(fā)展我省農(nóng)村電氣化建設(shè)成果最科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的方法，是地方電力自身發(fā)展和壯大的有效途徑。

　　2　機(jī)組增容改造的主要技術(shù)和方法

　　水電站挖潛改造的對(duì)象是指具有能量潛力的電站，一般有三種情況：一是具有流量潛力（電站原設(shè)計(jì)保守，流量沒(méi)有充分利用）；二是具有水頭潛力（水頭沒(méi)有充分利用）；三是電站運(yùn)行的實(shí)際參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)的變化達(dá)不到額定出力。

　　機(jī)組的挖潛改造主要涉及水輪機(jī)過(guò)流部件（轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、蝸殼、尾水管）和發(fā)電機(jī)部分。

　　其中發(fā)電機(jī)的改造較簡(jiǎn)單，因發(fā)電機(jī)通常都有10%左右的容量裕度，在增容中，應(yīng)密切注意發(fā)電機(jī)溫度的變化。如果發(fā)電機(jī)溫度升高較多，這時(shí)應(yīng)考慮對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行增容改造。其方法是對(duì)發(fā)電機(jī)的定子線圈、絕緣或轉(zhuǎn)子線圈進(jìn)行更新改造，并且提高絕緣等級(jí)。實(shí)踐表明，在增容10%左右時(shí)，發(fā)電機(jī)一般不必改造。

　　水輪機(jī)部分的改造，目前多采取不改變導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、蝸殼、尾水管尺寸以及轉(zhuǎn)輪配合尺寸的情況下，僅用更換新轉(zhuǎn)輪的方式，實(shí)現(xiàn)增容目的。因此，水輪機(jī)部分的增容主要是針對(duì)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行的。

　　目前，在水電站運(yùn)行中的轉(zhuǎn)輪絕大多數(shù)是采用傳統(tǒng)的一元流理論或二維勢(shì)流理論設(shè)計(jì)的。隨著流體力學(xué)和計(jì)算理論的發(fā)展，在轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)方面也有了很大的進(jìn)步，發(fā)展了考慮轉(zhuǎn)輪來(lái)流有旋、葉片有限厚及轉(zhuǎn)輪葉片力作用的轉(zhuǎn)輪與導(dǎo)葉聯(lián)合作用的基于S2流面的二維設(shè)計(jì)模型、基于S1流面的準(zhǔn)三維設(shè)計(jì)模型、全三維設(shè)計(jì)模型和優(yōu)化設(shè)計(jì)模型等，一系列較先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和理論?；谶@些先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和理論所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)輪，在其過(guò)流能力、效率等方面都有明顯的提高，從而實(shí)現(xiàn)增容和提高枯水期水資源利用率的目標(biāo)。

　　在轉(zhuǎn)輪性能的分析方面，國(guó)內(nèi)已建立了由轉(zhuǎn)輪的準(zhǔn)三元和全三維反問(wèn)題模型構(gòu)成的完整的現(xiàn)代水輪機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可根據(jù)不同的要求選擇不同的權(quán)因子來(lái)控制轉(zhuǎn)輪的各項(xiàng)性能指標(biāo)，通過(guò)多目標(biāo)優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片性能的控制和預(yù)測(cè)。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)預(yù)測(cè)的性能指標(biāo)與真機(jī)實(shí)驗(yàn)基本吻合。這就改變了傳統(tǒng)的“理論設(shè)計(jì)→模型實(shí)驗(yàn)→修正→再實(shí)驗(yàn)”的轉(zhuǎn)輪研制模式，大大縮短了轉(zhuǎn)輪的研發(fā)周期，減少了研發(fā)費(fèi)用，為轉(zhuǎn)輪的單件、定制提供了現(xiàn)實(shí)的可能性。

　　地方中小水電機(jī)組在轉(zhuǎn)輪的改造中采用上述先進(jìn)的設(shè)計(jì)和性能預(yù)測(cè)方法，根據(jù)電站的自身情況，可方便地生產(chǎn)出更符合自己電站實(shí)際的高性能轉(zhuǎn)輪。其出力、效率、汽蝕性能等指標(biāo)明顯優(yōu)于按傳統(tǒng)型譜選擇和生產(chǎn)的轉(zhuǎn)輪。這種單件、定制的高科技轉(zhuǎn)輪的價(jià)格僅比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)輪的價(jià)格略高一點(diǎn)，但其所帶來(lái)的效益卻非常明顯。

　　對(duì)增容改造的統(tǒng)計(jì)表明，在水輪機(jī)過(guò)流部件尺寸不變的前提下，更換性能優(yōu)良的增容轉(zhuǎn)輪，可使電站機(jī)組容量提高10%～20%.

　　3　增容改造的效益和所需投資

　　當(dāng)前，對(duì)有能量潛力和運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的電站，均可進(jìn)行機(jī)組增容和更新改造，這是一種投資少、見(jiàn)效快，既利國(guó)又利民的好途徑。

　　如我省景谷河電站，單機(jī)容量6300kW，只能發(fā)到5800kW，在更換高科技轉(zhuǎn)輪后，機(jī)組凈增出力500kW以上，年增容效益為30多萬(wàn)元，機(jī)組增容改造的全部費(fèi)用，只要發(fā)一個(gè)豐水期的電就可全部收回。

　　元江縣滑石板電站水輪機(jī)為CJ20-L-180/（2×16），額定出力6500kW、最大出力7000kW，發(fā)電機(jī)還有一定的增容潛力。經(jīng)電站實(shí)際觀測(cè)和查看多年機(jī)組運(yùn)行記錄，機(jī)組出力均未超過(guò)7000kW，更換了性能優(yōu)、效率高的CJ925-180轉(zhuǎn)輪以后，出力可達(dá)到7500kW以上，為沖擊式水輪機(jī)的增容改造創(chuàng)造了先例等等。

　　截止2000年底，我省地方電站共有2090座3472臺(tái)計(jì)283萬(wàn)kW，其中近30%是1985年底以前投運(yùn)的，有的已運(yùn)行30多年，設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)還不到2000小時(shí)。如按20%的增容出力計(jì)算，對(duì)這30%的裝機(jī)進(jìn)行改造，將增加17萬(wàn)kW的裝機(jī)容量。按新建電站每kW需7000元人民幣的投資計(jì)算，約需人民幣12億元。在水輪機(jī)過(guò)流部件尺寸不變的前提下，更換性能優(yōu)良的增容轉(zhuǎn)輪，每改造增容一個(gè)kW的裝機(jī)，只需人民幣500元左右，增容17萬(wàn)kW僅需投入0.85億元。在目前水電建設(shè)資金緊缺的形勢(shì)下，這要比開(kāi)發(fā)新電源點(diǎn)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。況且現(xiàn)今，對(duì)無(wú)調(diào)節(jié)性能的電站原則上不列項(xiàng)，不再新建。

　　當(dāng)然，從挖掘潛力的可能性分析，需要改造的電站都是早期興建，水力條件較好，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)陋的電站。但挖潛改造也要有一個(gè)科學(xué)合理的規(guī)劃，目前亟待做工作的是：對(duì)全省地方中、小水電站進(jìn)行普查，把需要改造的電站，分門(mén)別類(lèi)，摸底排隊(duì)，根據(jù)資金、技術(shù)和效益等條件及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)布局，制定科學(xué)的切實(shí)可行的改造計(jì)劃。對(duì)花錢(qián)少、效益好的改造項(xiàng)目應(yīng)優(yōu)先考慮，對(duì)具體某個(gè)電站來(lái)說(shuō)，首先要查出問(wèn)題的所在，然后確定改造內(nèi)容（水工、機(jī)械、電氣等），認(rèn)真分析改造的可行性（技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等）和改造方案，防止盲目改造和改造不改效的情況發(fā)生。

　　4　技改資金籌集

　　朱镕基總理最近在湖南考察談到保護(hù)和改善生態(tài)時(shí)指出：“特別要大力發(fā)展小水電，這方面要給予扶持”。“十五”水利規(guī)劃確定：全國(guó)要建設(shè)400個(gè)水電農(nóng)村電氣化縣，將會(huì)有一系列的優(yōu)惠政策。我省將與電站的挖潛技改有機(jī)結(jié)合起來(lái)，為機(jī)組增容改造創(chuàng)造良好的條件。

　　目前，我局非常重視技改工作，對(duì)一些效益好，改造資金確有困難的項(xiàng)目將給予一定幫助和指導(dǎo)?？啥嗲阑I集資金：①“以電養(yǎng)電”資金和電站折舊基金；②通過(guò)改制籌集資金；③可向有關(guān)部門(mén)申請(qǐng)技改專(zhuān)項(xiàng)補(bǔ)助資金；④可向金融部門(mén)貸款等。

　　5　結(jié)束語(yǔ)

　　以機(jī)組增容改造為主的小水電挖潛技改是符合我省實(shí)際情況的，也是符合國(guó)家大政方針的，這可為小水電帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益，是一種投資省、見(jiàn)效快的有效方法。因此，可以說(shuō)水電站挖潛改造是鞏固和發(fā)展我省農(nóng)村電氣化建設(shè)成果的最佳途徑之一。