砬子溝電站改造工程裝機容量及機組機型的選擇

程 薇（丹東市江河流域管理所，遼寧丹東　118002）

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砬子溝電站改造工程裝機容量及機組機型的選擇

程 薇
（丹東市江河流域管理所，遼寧丹東118002）

【摘 要】本文以砬子溝電站改造工程為例，詳細介紹了電站裝機容量及機組機型選擇過程。通過對三種初選方案技術參數、電站運行效率和經濟性的分析，最終確定了科學合理的組合方案，為工程建設項目合理投資提供了技術支撐。

【關鍵詞】砬子溝電站；裝機容量；機型；選擇

1 工程概況

砬子溝電站位于寬甸縣古樓子鄉(xiāng)砬子溝村，壩址位于蒲石河中下游，距上游小孤山電站出口約4.1km，距下游蒲石河大橋約11km。壩址以上集水面積1174km2。砬子溝電站始建于1956年，該電站曾為寬甸縣用電起到了積極作用。現有主要建筑物為194m長攔河壩一座，最大壩高3.0m，引水渠道長630m。電站裝機容量僅為250kW，引用流量為5.7m3/s，多年平均發(fā)電量為65萬kW·h。由于年代久遠，最初設計資料已經缺失，電站于1972年經過一次改造后，至今已40多年未維修改造，電站現狀存在的諸多問題亟待解決。

此次改造工程的主要任務是增加發(fā)電量，改造采用河床式電站方案，正常蓄水位42.50m，裝機容量2640kW。主要建筑物包括左岸擋水壩段、溢流壩段、沖沙閘段、電站廠房壩段、右岸擋水壩段。電站進水口前設攔沙坎，下游尾水渠與沖沙閘間設導流墻，以減小沖沙閘運行時對電站尾水的影響。

2 電站特性參數

砬子溝電站為河床徑流式水電站，利用蒲石河引水發(fā)電，該樞紐上下游水頭差小于10m，壩高小于15m。設計水頭：8.55m；最大水頭：9.05m；最小水頭：8.17m；引用流量：42.46m3/s；正常蓄水位：42.50m；設計洪水位（P =10%）：44.43m；校核洪水位（P = 2%）：46.71m；正常蓄水位庫容：136.82萬m3。

3 裝機容量及機型選擇

3.1 裝機容量初選

砬子溝電站為徑流式電站，保證出力較小，故不需用電網電力電量平衡來確定裝機容量。從出力保證率和電能累積曲線分析，不同裝機方案其發(fā)電量隨裝機容量的增加而增大，當增大到一定數值后，發(fā)電量的增加相對減少；而保證率卻隨著裝機容量的增加而逐漸減小，當裝機容量增大到一定數值后，保證率的降低相對增大。

綜合分析并考慮電站的運行情況，根據當地已建工程經驗，年利用小時數取2500～3000h為宜，從充分利用水能資源角度看，裝機容量選擇在2000～3000kW之間較為適宜。

3.2 機型選擇

按該電站水頭運行范圍以及水輪機廠家提供的各項參數，軸流定槳式水輪機適用于低水頭、大流量的小型水電站，其流道簡單，施工簡便，應用廣泛。從機組運行可靠、靈活、機動等因素考慮，并結合當地已建成的同類型電站運行情況，經分析比較，軸流定槳式水輪機比其他型式的水輪機有著更高的效率、更小的噪聲及溫度環(huán)境，綜合考慮，選定軸流定槳式水輪機作為電站機型。

由于該電站水頭范圍為8.17～9.05m，引用流量為42.46m3/s，適用的水輪機型號為ZDJ6。

3.3 機組臺數確定

砬子溝電站上游為蒲石河抽水蓄能電站，該電站下庫設小孤山電站，共裝機4臺：2臺630kW水輪發(fā)電機組，對應單機流量4.33m3/s；2臺2000kW水輪發(fā)電機組，對應單機流量14.23m3/s?？紤]到電站來流量與上游電站機組開機情況密切相關，因此砬子溝電站裝機的選擇主要與上游電站匹配，并考慮區(qū)間水量，同樣裝機4臺：2臺小機組，單機流量略大于4.33m3/s；2臺大機組，單機流量略大于14.23m3/s，經綜合比較該方案經濟性最好，效益最高。

結合機組生產廠家提供的參數資料，考慮以下幾點：

a.有較好的能量特性，在額定水頭下能保證發(fā)出額定出力，額定水頭以下的機組受阻容量小，電站全廠機組平均效率高。

b.性能要與電站的整體運行方式和諧一致，運行穩(wěn)定，可靠靈活。有良好的抗空蝕和抗磨損性能，對多泥沙河流的電站更應如此。

c.結構設計合理，便于安裝與操作、檢修與維護。

d.選擇生產實力強、制造技術水平高、合作信譽好的制造廠商。

e.適度合理的經濟節(jié)省原則。

根據不同裝機臺數初定三種方案分別進行比較。

方案一：裝機容量2630kW，引用流量39.66m3/s，發(fā)電量675.28萬kW·h，年利用小時數2568h。

方案二：裝機容量2640kW，引用流量40.22m3/s，發(fā)電量677.17萬kW·h，年利用小時數2565h。

方案三：裝機容量2800kW，引用流量42.44m3/s，發(fā)電量689.55萬kW·h，年利用小時數2463h。各方案詳細參數見下表。

砬子溝電站各方案水力機械比較表

由上表可知，方案一流量利用率不高，存在一定量的棄水，容易造成水能浪費；方案三中小機組單機引用流量偏高，高于上游小孤山電站單機流量50%以上，流量保證率不夠；方案二中2臺水輪機ZDJ6-LH-100配合發(fā)電機SF320-12，2臺水輪機ZDJ6-LH-160配合發(fā)電機SF1000-20，總裝機容量2640kW，引用流量40.22m3/s，發(fā)電量677.17萬kW·h，年利用小時數2565h，較為合理，且選用2大2小4臺機組，可依據上游電站來水量情況通過調整開機臺數而避開低負荷運行，從而使電站的運行效率明顯提高，經濟性最好，故選用方案二。

根據電能計算成果，年利用小時數為2565h，出力2640kW，相應下游水位為33.45m，上游水位采用正常蓄水位42.5m，凈水頭為8.55m。

4 結 語

砬子溝電站裝機容量及機組機型的選擇目的是尋求機組發(fā)電量多，年利用小時數科學合理，建設投資成本最優(yōu)的方案。通過對不同機型和不同臺數的比較，使過機流量分配合理，提高流量利用率，使機組單位流量在綜合特性曲線范圍內且運行效率高。砬子溝電站所確定的機組組合方案與上游來水量周期相匹配，滿足小流量投入小機組發(fā)電的要求；同時與上游電站調解能力相適應，當來水量較小時，可蓄水集中發(fā)電，讓機組在高效率區(qū)運行。電站裝機容量及機組機型組合方案的選擇要考慮的因素很多，若要保證安全經濟、技術可靠，必須對擬訂方案進行仔細分析對比，最終確定科學合理的實施方案。

參考文獻

［1］宋建坤，杜果.科拉機水電站裝機容量及機組機型的選擇［J］.四川水力發(fā)電，2015（Z1）：87-89.

［2］丁榕.金雞灘水電站參數確定及機型選擇［J］.水利規(guī)劃與設計，2010（4）：72-74.

Selection of installed capacity and unit model in Lazigou Power Station Modification Project

CHENG Wei
（Dandong River Basin Administration，Dandong 118002，China）

Abstract：In the paper，Lazigou Power Station Modification Project is adopted as an example.The selection process of unit model and installed capacity of power station are introduced in detail.The scientific and rational combination plan is finally determined accroding to analyzing the technical parameters，power station operation efficiency and economic of three initially plans，thereby providing technical support for the rational investment of engineering construction project.

Key words：Lazigou Power Station；installed capacity；model；selection

DOI：10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.03.011

中圖分類號：TV737

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8241（2016）03-0046-03