龍板溪水電站增效擴容改造可行性分析

胡光良 吳林春

（雅安市水利水電勘測設計研究院 四川雅安 625000）

龍板溪水電站增效擴容改造可行性分析

胡光良 吳林春

（雅安市水利水電勘測設計研究院 四川雅安 625000）

根據(jù)農(nóng)村小水電增效擴容改造文件要求，通過對龍板溪水電站水文資料復核、裝機容量比選、引水建筑物取水及過流能力計算、壓力管道流速及強度復核、電站廠房結構尺寸校核、輸送與上網(wǎng)、改造主要內(nèi)容和效益分析等綜合評價分析，確定電站增效擴容改造的可行性。

增效擴容；主要存在的問題；可行性；龍板溪水電站

1 前言

2013年四川省水利廳根據(jù)水利部和財政部文件要求開展實施了農(nóng)村小水電增效擴容改造工作。農(nóng)村小水電增效擴容改是發(fā)展可再生能源，促進節(jié)能減排和消除電站安全隱患，保障農(nóng)村用電，壯大農(nóng)村集體經(jīng)濟和促進農(nóng)村小水電健康發(fā)展的迫切需要。

農(nóng)村小水電增效擴容改造是以提高機組綜合能效、安全性和水能資源利用效率為目的，以機電設備改造為重點。

2 電站基本情況

龍板溪電站壩址位于雅安市滎經(jīng)縣城西南部銀廠河河流域中游板栗樹，電站從左岸引水至相嶺河中下游支溝龍板溪匯合口處建廠發(fā)電。龍板溪電站于1988年修建發(fā)電，電站原總裝機為2×2MW，電站設計水頭287.387m，設計引用流量1.7m3/s。電站原設計多年平均發(fā)電量1852.4萬kW·h。

3 電站主要存在的問題

3.1 水輪機部分

電站原水輪機（CJ22-W-116/1×13.5）為20多年前設計制造，轉(zhuǎn)輪模型技術落后，額定點模型效率僅為87%左右，本模型轉(zhuǎn)輪現(xiàn)已淘汰。特別是轉(zhuǎn)輪經(jīng)過近30年運行后空化、磨蝕嚴重，水輪機效率更低，根據(jù)電站運行資料推算，水輪機效率約80～85%。

3.2 發(fā)電機部分

電站原發(fā)電機（SFW-K2000-10/1730）為20多年前設計制造，發(fā)電機效率較低，絕緣等級低且老化較嚴重，發(fā)電機發(fā)熱量大。

3.3 輔機部分

調(diào)速器設備老化，運作不穩(wěn)定，存在安全隱患；水輪機進水主閥銹蝕，密封性能差，漏水嚴重，嚴重影響機組檢修；機組技術供水原設計方案（尾水抽供水）以棄用，現(xiàn)在采用壓力管道取水減壓供水，減壓閥噪音大，壓力管道取水不經(jīng)濟，并存在減壓閥損壞爆管的安全隱患。

3.4 電氣部分

電氣設備為20世紀80年代產(chǎn)品，已運行近30年，因設備陳舊、老化、落后且大部分設備已經(jīng)被淘汰，造成維護、調(diào)試、檢修困難，且故障率高，安全可靠行差。

3.5 運行管理方面

因設備運行不可靠，機組非計劃停運次數(shù)進一步增多，水能利用率進一步降低，嚴重影響了機組出力和電廠發(fā)電效益，給電廠的安全生產(chǎn)帶來了極大的困難。

4 增效擴容改造的可行性分析

4.1 擴容改造能力

龍板溪電站壩址設計年徑流用滎河站設計年徑流成果按水文比擬法推算，其中，降雨修正系數(shù)根據(jù)《四川省降雨深等值線圖》所反映的降雨分布情況，取修正系數(shù)為1，電站壩址及支溝面積合計34.5km2，計算電站壩址位置的P=10%、P=50%、和P=90%徑流成果分別為1.94、1.58和1.28m3/s，因此電站具備擴容改造能力。

4.2 擴容裝機容量

根據(jù)四川省農(nóng)村小水電增效擴容改造文件要求，增效擴容改造應不大規(guī)模增加水利工程投資、不增加現(xiàn)有裝機臺數(shù)。根據(jù)水文、動能和投資分析計算選擇采用2×2.4MW裝機容量時經(jīng)濟指標最優(yōu)。

4.3 引水建筑物取水及過流能力

電站原設計引用流量為1.7m3/s，增效擴容改造后設計引用流量為1.98m3/s，根據(jù)現(xiàn)場對引水廊道、引水明渠和壓力前池等水工建筑物尺寸測量計算，引水建筑物滿足電站增效擴容改造取水及過流要求。

4.4 壓力管道流速及強度復核

電站原壓力管道采用一管兩機供水，主管管徑為0.8m，支管管徑為0.5m，增效擴容改造后引用流量為1.988m3/s，主管過水流流速為4.49m/s，支管過水流速為6.11m/s，滿足規(guī)范要求。

原電站壓力管道材料為16MnR，壁厚為10mm，現(xiàn)場檢測壓力管道外觀結構良好，無嚴重銹蝕情況，根據(jù)增效擴容改造后機組調(diào)節(jié)保證計算壓力管道壓力上升率為11.45%，改造后壓力管道強度復核按最高壓力的1.3倍計算滿足要求，經(jīng)計算壓力管道強度滿足規(guī)范要求。

4.5 電站廠區(qū)建筑物

電站主副廠房及升壓站原有建筑物結構尺寸均能滿足增效擴容改造后水輪發(fā)電機組和電氣設備結構布置要求。

4.6 輸送與上網(wǎng)

原電站輸電線路輸送容量滿足增效擴容改造后電力輸送要求，新增電量上網(wǎng)不存在問題。

4.7 增效擴容改造主要內(nèi)容

根據(jù)電站現(xiàn)基本情況以及增效擴容改造文件要求，龍板溪電站增效擴容改造主要內(nèi)容為：

（1）水輪機改造：原水輪機型號為CJ22-W-116/1×13.5，改造后型號為CJYH09-W-90/2×9.8，改造后水輪機效率為91.3%。

（2）發(fā)電機改造：原發(fā)電機型號為SFW-K2000-10/1730，改造后型號為SFW2400-8/1760。

（3）調(diào)速器改造：改造后型號為CJWT-2/2-6.3。

（4）技術供水系統(tǒng)改造：增效擴容后技術供水采用水泵抽尾水供水方式。

（5）電氣改造：增效擴容后采用2臺發(fā)電機與1臺S11-6300/35雙繞線雙繞組變壓器組成擴大單元接線；35kV采用單母線接線，出線2回。主變選用型號為S11-6300/35、38.5±2×2.5%/10.5kV一臺；廠變選用型號為 SC11-100/10，10.5±5%/0.4kV 和 SC11-100/35，38.5±5%/0.4kV 各一臺；勵磁變壓器選用型號為干式兩臺；勵磁系統(tǒng)選用雙微機雙通道可控硅勵磁系統(tǒng)2套；10kV高壓開關柜選用型號×GN2-12-□□9面，35kV高壓開關柜選用型號為KYN61-40.5-□□7面；全廠微機監(jiān)控系統(tǒng)一套，按“無人值班，少人值守”原則設計。

4.8 效益分析

龍板溪水電站增效擴容改造后裝機容量從4.0MW增加到4.8MW，凈增裝機0.8MW。近五年平均年發(fā)電量為1592萬kW·h，增效擴容后多年平均年發(fā)電量可達2136.30萬kW·h，年凈增發(fā)電量544.30萬kW·h。財務評價按財務內(nèi)部收益率8%測算的上網(wǎng)平均電價為0.304587元/kW·h（稅前），高于目前四川省的上網(wǎng)標桿電價0.246元/kW·h（不含稅），但增效擴容投資中有44.45%來自中央財政補貼基金，該部分投資對項目業(yè)主來說，是不需投入的，若扣除該部分投資，則龍板溪電站增效擴容項目財務內(nèi)部收益率按8%測算的不含稅電價僅為0.159885元/kW·h，遠低于四川省現(xiàn)行標桿上網(wǎng)電價為0.246元/kW·h，說明龍板溪電站增效擴容的效益是顯著的。板溪水電站增效擴容改造國民經(jīng)濟評價以影子電價計算發(fā)電效益，分析其經(jīng)濟內(nèi)部收益率為11.74%，經(jīng)濟凈現(xiàn)值為358.73萬元，經(jīng)濟內(nèi)部收益率大于社會折現(xiàn)率8%，經(jīng)濟凈現(xiàn)值大于零，說明龍板溪電站增效擴容改造在經(jīng)濟上也是合理可行的，具有一定的抗風險能力。

5 結論

通過對龍板溪水電站水文資料復核、裝機容量比選、引水建筑物取水及過流能力計算、壓力管道流速及強度復核、電站廠房結構尺寸校核、輸送與上網(wǎng)、改造主要內(nèi)容和效益分析等綜合評價認為，龍板溪水電站按照國家增效擴容改造文件要求，通過更換淘汰落后的水輪發(fā)電機組和電氣設備進行增效擴容改造將原電站裝機容量從2×2.0MW改造為2×2.4MW具備可行性，增效擴容后多年平均年發(fā)電量可達2136.30萬kW·h，年凈增發(fā)電量544.30萬kW·h，年利用小時為4451h，改造效益顯著。

TV752

A

1004-7344（2016）18-0112-02

2016-6-1

胡光良（1979-），男，工程師，大學本科，主要從事水電站水力機械與水工金屬結構設計等相關工作。

吳林春（1974-），男，工程師，大學本科，主要從事水電站電氣一次、二次設計工作。