農(nóng)村水電增效擴容改造項目技術審查要點的探討

戴靈輝

（湖南省水利廳農(nóng)電局，長沙 410007）

農(nóng)村水電增效擴容改造是通過對老舊電站進行技術更新改造，實現(xiàn)增加效益、消除安全隱患和促進節(jié)能減排的目的。對項目初步設計進行技術把關，直接關系到電站改造的成效。

我省老舊水電站數(shù)量多、裝機規(guī)模大，納入改造規(guī)劃的老舊水電站近1000座，改造規(guī)模占全國1/6。完成技術設計的時間緊、任務重，我省各級水行政主管部門在對初步設計進行審查時，遇到了各種政策和技術問題。因此，對技術審查工作進行比較系統(tǒng)的總結，有利于促進增效擴容改造工作順利推進。

1 技術設計應遵循的基本原則

農(nóng)村水電增效擴容改造，不同于新建項目，免除項目建議書和可行性研究報告環(huán)節(jié)，可直接進入初步設計階段。在對增效擴容改造項目進行技術設計審查時，應遵循的主要原則如下：

（1）效益優(yōu)先。改造后實現(xiàn)增效，電量增幅應達到規(guī)定的指標要求。

（2）技術先進。采用新技術、新材料、新工藝和先進設備，實現(xiàn)電站技術現(xiàn)代化目的。

（3）安全可靠。從安全的角度，對應力、強度和防洪進行復核，確保改造安全。

（4）經(jīng)濟合理。技改電站單位千瓦造價和單位度電投資，應控制在適度的范圍之內(nèi)。

2 技術審查的要點分析

首先，應從項目申報條件入手，審查項目是否可以納入國家政策支持范圍其次，從水能資源利用角度，初步判斷挖潛增效的可能性是否存在，確定大方案是否可行最后，對技術改造細節(jié)進行審查，確定技改方案是否科學合理。

2.1 資料收集和分析

資料收集是設計的基礎工作。項目法人應協(xié)助設計單位，收集并補齊原工程設計、驗收和運行資料、水文和泥沙資料、大修和檢測記錄，以及以往技改資料、施工單位、制造廠家技術資料等。此外，單機容量在1萬千瓦及以上的水輪發(fā)電機組，還應提供現(xiàn)場性能對比測試數(shù)據(jù)。值得注意的是，某些電站原始設計參數(shù)與現(xiàn)狀實際有變化，設計單位和生產(chǎn)制造廠家應到現(xiàn)場實測，對原設計數(shù)據(jù)進行校正。

2.2 水文水能

水文資料是確定電站增效擴容潛力和裝機規(guī)模大小的主要依據(jù)，是進行科學設計的前提條件。

1）收集和分析水文資料。設計單位應收集全面的水文資料，并盡可能采用實測數(shù)據(jù)。部分電站水庫已進行過除險加固，可直接采用其設計成果。延長水文系列時，應選擇2個以上的點實測數(shù)據(jù)進行校核。水文分析應對徑流、洪水及水庫特征水位等進行復核。工程特性表中應當分別列出原設計、現(xiàn)狀、改造后三個階段水文水能主要參數(shù)。

2）對水能利用現(xiàn)狀進行分析和評估。首先，對河流規(guī)劃和綜合利用功能進行復核。增效擴容改造必須符合流域規(guī)劃，不能改變水庫灌溉、供水等綜合利用功能；其次，分析水能資源利用情況。充分考慮上下游梯級銜接及流量匹配關系，計算可利用棄水量，對增效擴容潛力進行判斷。

3）比選確定裝機規(guī)模。在不增加機組臺數(shù)的前提下，選擇多個裝機規(guī)模進行比選，充分考慮下游頂托的影響。單機容量和總裝機規(guī)模確定，還應考慮全部機組同時滿發(fā)時水頭受阻工況。

4）合理選擇轉輪。水輪機轉輪選擇時，應優(yōu)先選擇新型高效轉輪。

5）對回水、泥沙及防洪安全進行復核。增效擴容改造不應增加淹沒和移民，泥沙對水輪機的影響應充分考慮。在對防洪安全進行復核時，重點對廠房防洪安全進行校核。

2.3 水工建筑物

農(nóng)村水電增效擴容改造，是以水電站機電設備更新改造為主，不改變電站現(xiàn)有擋水、泄水、引水和廠房等水工設施，原則上保留原有的預埋件和結構，即不涉及水工建筑物主體結構的改變。首先，對引水系統(tǒng)過流能力和水頭損失進行復核，達不到設計要求的，提出處理措施。其次，對廠房、機墩等承重部分的受力和安全強度進行復核，考慮在不同的典型荷載組合下，對廠房的抗滑、抗浮穩(wěn)定及基底壓應力值，是否在《水電站廠房設計規(guī)范》允許值內(nèi)。引水式高水頭電站，對壓力管道和前池等水工設施進行檢測和分析，達不到安全要求的提出補強加固措施。對機組機墩的最大水推力和機組重量，行車起重機軌道梁等受力部位，進行應力和強度復核計算，不符合安全要求的采取補強措施。

2.4 水輪機和發(fā)電機

在保證安全的前提下，有潛力的老舊電站，可通過復核設計水頭、加大機組過流量、提高機組效率等手段，實現(xiàn)增效擴容改造目的。

1）水輪機改造是增效擴容改造的關鍵。首先，在對水輪機改造方案比選時，應列出水輪機的主要技術參數(shù)，包括水頭、效率、額定流量、空化系數(shù)、導葉相對高度值等，并選取3種及以上的轉輪型號進行比選；其次，水輪機改造應盡量保留尾水管、座環(huán)、機坑里襯及埋入管路等原有的預埋部分不動，可更換導水機構、轉動部件（轉輪、泄水錐、主軸等）、調速機構、主軸密封、自動化元件、明管等；再次，增效擴容改造時，需考慮按照電站設計尾水位復核安裝高程，并確保改造后機組安裝高程不低于原安裝高程。此外，為確保水電站改造后機組安全運行，需對水輪機飛逸轉速進行校核，對機組調節(jié)保證進行重新計算，確定機組突甩滿負荷時最大轉速上升率、蝸殼最大壓力上升值滿足要求，并對機組過流能力進行分析計算，使新機型滿足過流能力和安全要求。

2）發(fā)電機改造應與水輪機改造同步進行。對較大容量的發(fā)電機，可對發(fā)電機定子繞組及相關部件、通風系統(tǒng)等進行改造，增大電機容量；對較小容量的發(fā)電機，可采用整體更換的方式，達到與水輪機增容相匹配的目的。

3）機組綜合效率及發(fā)電量指標應科學合理。改造后的機組綜合效率，需滿足《農(nóng)村水電增效擴容改造項目機電設備選用指導意見》的要求。從我省以往電站技改的經(jīng)驗來看，發(fā)電機的單機容量增幅，一般不會超過25%，超發(fā)量一般不會超過10%。此外，發(fā)電量指標是投資主管部門進行績效考核的重要指標之一，必須嚴格達標。

2.5 輔助系統(tǒng)和電氣設備

對于老舊的主閥以及勵磁、調速器等輔助設備，也要做配套改造，尤其應更換、淘汰高耗能和落后產(chǎn)品。對老式機組控制裝置和電磁式保護裝置，應采用微機監(jiān)控系統(tǒng)和微機保護系統(tǒng)，全面提高運行自運化程度。對主變、電氣主接線、短路電流計算和接地等，都應進行復核計算，合理布置和優(yōu)化選擇設備。為了確保運行和防洪安全，應對閘門、啟閉機及橋機進行復核，要求配置2套以上保安電源。此外，對輔助的供水、通風和冷卻等設備進行必要的改造，可以提高電站運行安全和可靠性。

2.6 工程概算和經(jīng)濟評價

工程概算書、圖冊都應編制成單行本，作為初步設計報告的一部分，工程造價和設備單價應合理控制。增效擴容項目的中央投資不能超過總投資的50%。在進行項目經(jīng)濟評價時，采用新增電量作為計算參數(shù)，電價可以采用影子價格。對于改造后效益的計算，應與改造前的統(tǒng)計口徑保持一致，具備可比性。比如下游有頂托補償?shù)碾娬?，應將補償?shù)男б嬲鬯愠呻娏坑嬋敫脑旌蟮男б?。此外，在對增效擴容改造項目進行財務經(jīng)濟評價時，對其經(jīng)濟內(nèi)部收益率的評價指標，不局限于8%的社會折現(xiàn)率限制條件。

2.7 環(huán)境和生態(tài)

對跨流域引水的項目，設計報告中必須有環(huán)保章節(jié)和水土保持章節(jié)，其設計內(nèi)容深度要滿足行政主管部門的要求。對原來沒有考慮下泄流量的引水式電站，增設下泄流量出口。除保證生態(tài)基流外，還需滿足脫水段區(qū)間的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水需求，一般要求其下泄流量為壩址多年平均流量的10%左右。

2.8 施工組織設計

增效擴容改造項目的工期一般為2年。施工盡可能安排在枯水期進行。對于電站多臺機組的改造，宜先改造一臺，待第一臺機改造成功后再改造其它機組。

2.9 設計報告書

設計報告書把需要進行改造的部分，改造前的現(xiàn)狀分析、改造目的和如何改逐一描述清楚，其設計文本編寫格式不同于新建項目的表述方式。水行政主管部門應將初步設計報告?zhèn)浒?，作為工程建設、驗收和審計的依據(jù)。

3 結語

本文結合增效擴容改造工作的實際，對申報項目進行初步設計審查的技術要點，進行了比較系統(tǒng)的分析總結，對規(guī)范增效擴容改造項目初步設計審查工作有一點借鑒作用。

[1]GB/T 50700-2011 小型水電站技術改造規(guī)范.

[2]國家電網(wǎng)公司.水力發(fā)電廠安全性評價[M].北京: 中國電力出版社, 2009.