淺談小型水電站改造

摘 要：我國小型水電站眾多，為新中國的現(xiàn)代化建設(shè)作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，隨著科技的發(fā)展、時(shí)代的進(jìn)步、電網(wǎng)的發(fā)展及環(huán)境要求等限制，小型電站生存漸顯艱難。但小型水電站以分布廣泛、靠近用戶、生產(chǎn)成本低及綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)在電力系統(tǒng)中仍然具有舉足輕重等地位。小型水電站大多修建較早，設(shè)備老化、效率低下及安全隱患大等缺點(diǎn)逐漸暴露，已難以滿足時(shí)代及電網(wǎng)發(fā)展的要求，小型水電站技術(shù)改已造勢(shì)在必行。文章以龍溪溝水電站技術(shù)改造為例，展現(xiàn)小型水電站現(xiàn)狀，分析總結(jié)小型水電站技術(shù)改造原則、目的及方向，以探析小型水電站技術(shù)改造的途徑。

關(guān)鍵詞：技術(shù)改造；小型水電站；安全；自動(dòng)化

1 概述

所謂小型水電站的技術(shù)改造，就是指更新、替換、改進(jìn)、維修水電站的設(shè)備，滿足電站安全需求，使其在操作時(shí)更加可靠，更加符合科學(xué)合理作業(yè)的要求，保持工作的先進(jìn)性，并且為水電站創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。小型水電站技術(shù)改造的優(yōu)越性在于工程投資成本低、工程任務(wù)量小、經(jīng)濟(jì)效益明顯。

2 我國小水電現(xiàn)狀

我國小水電資源十分豐富，論蘊(yùn)藏量達(dá)1.6億千瓦。小水電資源主要分布在西部地區(qū)、邊遠(yuǎn)山區(qū)、民族地區(qū)和革命老區(qū)，在西部大開發(fā)中具有突出的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。根據(jù)我國水電站工程數(shù)量與規(guī)模統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2013年3月，全國已建成小型水電站21571座，占全國水電站總數(shù)的97.2%?？傃b機(jī)容量已達(dá)到6823.83萬千瓦，占全國水電裝機(jī)容量20.9%[1]。隨著時(shí)間的推移，由于受技術(shù)及時(shí)代的限制，早期修建的小型水電逐漸暴露出許多問題。其中自動(dòng)化程度低需手動(dòng)操作、生產(chǎn)人員眾多工作效率低、設(shè)備設(shè)施老化故障率高安全隱患大等現(xiàn)象較為突出和普遍，有的電站甚至已不能滿足電網(wǎng)安全需求，很多電站長期處于停產(chǎn)、半停產(chǎn)狀態(tài)，企業(yè)長期處于微利甚至虧損狀態(tài)，發(fā)展受到嚴(yán)重制約，小型水電站技術(shù)改造已勢(shì)在必行。

3 小型水電站技改主要原則

3.1 以滿足安全生產(chǎn)為技改首要目標(biāo)

安全生產(chǎn)是電站的首要目標(biāo)，滿足電網(wǎng)要求、消除安全隱患是電站改造的首要目標(biāo)和基本任務(wù)。對(duì)不能滿足安全運(yùn)行的設(shè)備，必須采取淘汰換新的方法；對(duì)于存在的安全隱患，需要采取防范措施消除。例如龍溪溝電站受地理?xiàng)l件限制選址在山崖下，發(fā)生過廠房后山體垮塌導(dǎo)致設(shè)備損壞安全事件，采取在危險(xiǎn)山體地段安裝主、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、廠房室內(nèi)修建室內(nèi)通道等措施減輕、消除地質(zhì)安全隱患影響。而對(duì)不能滿足安全要求的設(shè)備等采取整體更換形式，例如調(diào)速器，由于受生產(chǎn)時(shí)技術(shù)限制及長時(shí)間運(yùn)行調(diào)節(jié)能力已不能滿足要求，將其更換為自帶儲(chǔ)氣罐的數(shù)字式液壓微機(jī)調(diào)速器；例如機(jī)組進(jìn)水閘閥，由于無儲(chǔ)能裝置導(dǎo)致廠用電中斷后只能手動(dòng)操作，存在較大安全隱患，將其更換為液壓儲(chǔ)能式蝶閥。而直流系統(tǒng)因?yàn)橛?組單體電壓12V蓄電池組供電不能滿足安全要求，更換為2組單體電壓2V蓄電池組供電等。總之，消除安全隱患、滿足安全要求是技改的首要目標(biāo)。

3.2 以提高電站經(jīng)濟(jì)效率為技改主要目的

小型水電站主設(shè)備如水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行工況會(huì)逐漸降低，采取更換方式既不經(jīng)濟(jì)而且工作量大、周期長，對(duì)這類設(shè)備主要采取大修的方式使其恢復(fù)工況。例如龍溪溝電站機(jī)組單機(jī)運(yùn)行時(shí)間較長，運(yùn)行環(huán)境較差、設(shè)備狀態(tài)調(diào)整頻繁，老化、磨損嚴(yán)重，震動(dòng)較大且不能滿負(fù)荷運(yùn)行。導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)增加、豐水期棄水嚴(yán)重等極大的影響了電站正常生產(chǎn)，使電站長期處于微利甚至虧損狀態(tài)。通過對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組等設(shè)備進(jìn)行大修，恢復(fù)設(shè)備工況，使機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間大大縮短、棄水減少，發(fā)電量增加，電站經(jīng)濟(jì)效率明顯好轉(zhuǎn)。

3.3 以提高自動(dòng)化程度，滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控為技改方向

早期小型水電站由于受時(shí)代、技術(shù)等因素的限制，大多自動(dòng)化程度較低，有的甚至為全手動(dòng)方式，包括機(jī)組解并網(wǎng)、負(fù)荷調(diào)整及開停機(jī)操作都需人為手動(dòng)操作，大大的增加了生產(chǎn)人員工作量及出現(xiàn)誤操作的機(jī)率，已難以滿足現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展的要求。這類電站往往人員較多，技術(shù)力量薄弱，人員薪酬占電站開支比例較大，電站經(jīng)濟(jì)效率低。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，小型水電站微機(jī)監(jiān)控技術(shù)已完全成熟，新建電站大多采用全微機(jī)控制，既節(jié)約人力成本又降低人為因素帶來的安全隱患，而且可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，可謂一舉多得。以龍溪溝電站為例，電站建設(shè)規(guī)劃時(shí)為現(xiàn)場值守模式，設(shè)備自動(dòng)化程度不高。但隨著上級(jí)公司的發(fā)展，需要電站將逐步實(shí)現(xiàn)無人值班、少人值守模式。要求電站機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備、監(jiān)控裝置、保護(hù)裝置及輔助設(shè)施具有高度可靠性及自動(dòng)化能力。原有設(shè)備中，存在保護(hù)裝置與監(jiān)控系統(tǒng)不兼容，廠用電手動(dòng)切換、上位機(jī)重要參數(shù)數(shù)據(jù)不全、滲漏排水泵等助設(shè)備需手動(dòng)控制等一系列阻礙遠(yuǎn)程監(jiān)控的問題。技術(shù)人員對(duì)存在的問題進(jìn)行梳理、統(tǒng)計(jì)，逐一立項(xiàng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化改造方案。其中較顯著的是利用PLC接線簡單、控制靈活可靠等優(yōu)點(diǎn)大量采用PLC控制。龍溪溝電站通過改造已實(shí)現(xiàn)了無人值班、少人值守模式。

小型水電站具有自身的特點(diǎn)，注定其技改是一個(gè)循序漸進(jìn)、長期的過程，不可能一勞永逸。但技改是電網(wǎng)發(fā)展的要求、是電站自身發(fā)展的必由之路。通過龍溪溝電站技改的實(shí)施可以看出，消除安全隱患、滿足電站、電網(wǎng)安全要求是技改的首要目標(biāo)；提高電站經(jīng)濟(jì)效率是技改的主要目的；而實(shí)現(xiàn)電站高度自動(dòng)化及遠(yuǎn)程監(jiān)控功能則是時(shí)代發(fā)展的要求和趨勢(shì)。每個(gè)小型水電站都有自己的實(shí)際狀況，所以技改項(xiàng)目不可能完全相同。但只要結(jié)合電站實(shí)際，遵循改造原則、明確目標(biāo)、做好規(guī)劃、確定項(xiàng)目，相信小型水電站的改造就會(huì)成功，小型水電站依然是電力系統(tǒng)的生力軍。

龍溪溝水電站簡介：龍溪溝水電站位于四川省九龍縣，裝機(jī)：2*0.25萬千瓦，為引水式電站。始建于2004年3月，2006年6月作為中鐵能源五一橋電站施工電源發(fā)電。2009年隨五一橋電站并入四川電網(wǎng)運(yùn)行。2015年電站技改基本完成，實(shí)現(xiàn)由五一橋水電站遠(yuǎn)程監(jiān)控，現(xiàn)場無人值班、少人值守模式。

參考文獻(xiàn)

[1]孫振剛，張嵐，段中德.我國水電站工程數(shù)量與規(guī)模[J].中國水利，2013（7）.