小型水電站技術(shù)改造要點及施工管理

李濱鷹

（貓兒口水電站，湖南 鳳凰 416200）

0 引 言

在我國水力發(fā)電領域，小型水電站是其主要組成部分，在河流理論蘊藏量較低的分支河流、小型河流發(fā)電工作中發(fā)揮重要作用，在我國水力發(fā)電總體發(fā)電量中占據(jù)較大比重；因此，筆者以小型水電站運行過程中的各項實際問題為切入點，深入分析現(xiàn)階段小型水電站技術(shù)改造要點與施工階段存在的問題，并提出相應措施。此外，筆者以湖南省小型水電站近幾年總體運行實際狀況與數(shù)據(jù)為參考，針對性提出解決策略。

1 近幾年湖南省小型水電站總體運行狀況

中商產(chǎn)業(yè)研究院公示調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2017年3月，湖南省全省水力發(fā)電總量為4.68×109kW·h，與2017年2月相比，增長率為-1.6%。從上述數(shù)據(jù)可以看出，近年來湖南省水力發(fā)電仍存在一定的改進空間，雖然受秋冬季節(jié)部分河流結(jié)冰等自然因素的影響，但其在技術(shù)層面與施工層面仍存在一定問題，其中小型水電站技術(shù)問題較為頻繁。

湖南省分支、小型河流較多，且人均河流量遠高于全國人均河流量，其主要由四大水系組成，分別為湘江水系（流域面積94 600 km2）、資江水系（流域面積28 142 km2）、沅江水系（流域面積2 177 km2）和澧水水系（流域面積3 347.95 km2）。湖南省四大水系中，小型發(fā)電站主要建立在湘江水系與資江水系中，其中：湘江水系共有河流2 779條，單河理論蘊藏量在5 000 kW以上河流共計477條，理論發(fā)電總量為2.709×107kW，2017年實際發(fā)電量為482 kW·h；資江水系共有河流1 473條，單河理論蘊藏量在5 000 kW以上河流共計309條，理論發(fā)電總量為1.509×107kW，2017年實際發(fā)電量為281 kW·h。截止2017年底，湖南省全省已建成小型水電站共計6 850余座，電站容量達9.51×106kW，但湖南省小型水電站存在電站容量過小、水電站數(shù)量過多、設備普遍老化和故障頻發(fā)等問題。筆者深入分析了湖南省小型水電站的常見問題，并制訂應對措施，以期提高湖南省小型水電站實際發(fā)電總量與電站容量。

2 現(xiàn)階段湖南省小型水電站主要存在問題與現(xiàn)狀

筆者調(diào)查、整理了湖南省小型水電站存在各類問題和現(xiàn)狀，并總結(jié)了各類問題的主要影響因素。

2.1 部分小型水電站長時間未更換設備和運行模式

湖南省黃河水系中，主要存在設備老舊、運行系統(tǒng)落后等問題。因為湖南省北部城市經(jīng)濟缺乏活力，致使地方政府在水利電力等基礎建設工作上往往缺乏重視程度與扶持力度，從而致使部分小型水電站受限于資金因素，沒有定期更換設備，筆者將此問題劃分為兩方面。一方面，設備老舊問題。部分小型水電站的電站內(nèi)外機、電設備自建成后便從未更換，部分設備已臨近或超出使用壽命，造成運行過程中各類故障頻發(fā)，降低了發(fā)電效率；另一方面，運行模式問題。近年來，信息化電子技術(shù)日益成熟、普及推廣，各行業(yè)領域?qū)鹘y(tǒng)生產(chǎn)、運行模式與其相結(jié)合，其中較為常見的是自動化控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)極大增加了社會總體生產(chǎn)力與生產(chǎn)效率，得到了各個行業(yè)的青睞[1]。小型發(fā)電站相較于大型發(fā)電站而言，先期投資較大，需要運行較長時間才能收回成本。因此，企業(yè)受限于自動化控制系統(tǒng)的配置成本，沒有更換水電站運行模式，導致水電站進入持續(xù)降低發(fā)電產(chǎn)值的惡性循環(huán)。

2.2 小型水電站管理體系存在一定問題

此類問題普遍存在于湖南省全省小型水電站，其主要表現(xiàn)形式為兩方面。一方面，尚未構(gòu)建管理信息系統(tǒng)。水電站運行過程中，數(shù)據(jù)參數(shù)、各類操作程序都缺乏必要的記錄、保存，且存在相關(guān)工作人員違規(guī)操作的問題；另一方面，小型水電站監(jiān)管體系?，F(xiàn)階段，小型水電站監(jiān)管體系尚未明確具體管理范圍、職責以及獎懲條例。因此，實際運行過程中，部分管理人員缺乏監(jiān)管能力，存在管理人員工作盲區(qū)等問題。

2.3 小型水電站硬件設施問題

湖南省全省大部分小型水電站中，皆存在硬件設施缺陷問題，其主要原因為大部分小型水電站運行時間較長，硬件設備未更換，致使性能下降，進而導致故障頻發(fā)。此外，由于小型水電站發(fā)電量較低，往往只供給于企業(yè)、少數(shù)住戶、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等基礎行政級別單位，其可用資金遠低于更換小型水電站所需的資金。

小型水電站硬件設施問題主要表現(xiàn)在以下兩方面。第一，老舊設備由于技術(shù)問題，無法適用于現(xiàn)階段運行條件。水域河流并非一成不變，大部分小型水電站構(gòu)建至今的幾十年中，河流流速、河底淤泥等周邊環(huán)境發(fā)生較大變化，其中湘江水系的河底淤泥問題較為嚴重，嚴重降低了諸多小型水電站的實際發(fā)電量。第二，部分小型發(fā)電站在建立與施工過程中，過于追求工作效率，從而出現(xiàn)了各類問題，雖然在一定程度上提升了工作效率，但這是以降低小型發(fā)電站硬件設施制造質(zhì)量，提高小型發(fā)電站運行故障概率為代價。

2.4 小型水電站施工階段存在問題

筆者整理了小型水電站在施工階段出現(xiàn)的問題，并總結(jié)為以下三類。第一，建筑材質(zhì)問題。湖南省小型水電站普遍建設于20世紀80年代，受限于當時國家總體經(jīng)濟實力，總體建筑材質(zhì)皆選用石頭和混凝土，其中石頭所占比例遠高于混凝的20%，致使小型水電站運行過程中出現(xiàn)堤壩滲水、漏水等問題。第二，施工管理問題。近年來，小型水電站施工過程中，相關(guān)部門缺乏必要的監(jiān)管、審核工作，致使施工方在施工過程中頻繁出現(xiàn)更換劣質(zhì)建筑材料、違規(guī)操作等問題。第三，小型水電站設計存在一定缺陷。受設計方案因素影響導致的主要問題為堤壩鋼筋裸露、出現(xiàn)裂縫等。

3 湖南省小型水電站技術(shù)改造要點及施工管理

3.1 小型水電站施工管理

筆者將小型水電站施工管理策略建議共分為以下四點。第一，施工階段，施工方嚴格遵守國家相關(guān)施工安全技術(shù)規(guī)定，規(guī)范化操作，明確責任范圍，改正具體施工人員的工作態(tài)度[2]。第二，相關(guān)部門加強小型水電站施工階的監(jiān)管力度。施工階段僅依靠施工方進行監(jiān)管，無法有效提升施工質(zhì)量，相關(guān)監(jiān)管部門應派遣專業(yè)技術(shù)人員和審核人員監(jiān)督施工方的具體施工步驟是否符合規(guī)定。第三，加強對小型水電站建筑材料的審核力度。采用不定期大樣本抽樣調(diào)查法，審查、檢測小型水電站的建筑材料，并規(guī)定施工方將使用的全部建筑材料報備檢測。第四，相關(guān)部門和主管機構(gòu)在小型水電站竣工后對其進行檢測。小型水電站施工竣工后，相關(guān)專業(yè)人員檢測、評審小型水電站的實際性能，各項數(shù)據(jù)皆達到設計標準后再交付使用。

3.2 小型水電站技術(shù)改造要點

筆者將小型水電站技術(shù)改造要點分為五點。第一，提高小型水電站單機容量[3]。小型水電站實際運行中，單機容量大小對發(fā)電量的影響最為顯著。因此，筆者建議將使用時間較長的水輪機全部更換，提高水輪機設備性能的配置要求，以提高小型水電站發(fā)電量。此外，在資江水系中，由于受到經(jīng)濟因素影響，部分小型水電站無法更換水輪機，筆者建議升級現(xiàn)階段運行的水輪機設備，最大程度提升性能。第二，實地考察小型水電站水系，根據(jù)水系年流量、水流速等各項數(shù)據(jù)參數(shù)，針對性選取水輪機等核心設備，以此提高小型水電站運行效率。黃河水系等地區(qū)受到上述諸多因素影響，筆者建議專業(yè)人員以區(qū)域劃分，各區(qū)域內(nèi)水輪機、發(fā)電機等設備，根據(jù)各水電站周邊水系實際數(shù)據(jù)進行集中調(diào)動。第三，增大小型發(fā)電站水域流量，以提高工作水頭[4]。此措施建議具體分為兩方面：一方面，加高小型發(fā)電站堤壩或設置翻板閘，以增大水流量；另一方面，加強水頭損失管控能力，以達到增大水頭目的，升級、優(yōu)化了小型發(fā)電站攔污和清污的功能。第四，小型水電站減容措施。此措施主要針對實際水流量低于設計預期水流量的小型水電站。針對此問題，可以根據(jù)實際水流量等數(shù)據(jù)參數(shù)制訂設計方案，將水電站容量降低至合理范圍。第五，小型水電站增容措施。此措施主要針對實際水流量高于設計預期水流量的小型水電站。針對此問題，可以根據(jù)實際水流量等數(shù)據(jù)參數(shù)制訂設計方案，將水電站容量提升至合理區(qū)間。

4 結(jié) 論

綜上所述，筆者以近年來湖南省小型水電站實際存在的問題為切入點與參照點，針對性提出相應技術(shù)改造要點與施工管理措施，以期提高湖南省水力發(fā)電總量。