庫爾濱河流域水電站改造工程效益分析

肖景賢

(黑河市基層水利服務(wù)站，黑龍江 黑河 164300)

1 庫爾濱河流域水電工程概況

庫爾濱河是黑龍江中游右岸一級支流，發(fā)源于小興安嶺北坡，由南向北匯入黑龍江，干流全程位于遜克縣境內(nèi)。河源頭海拔高程約500m，河長260km，流域面積5234km2。庫爾濱河干流水能資源規(guī)劃9級開發(fā)，現(xiàn)已開發(fā)4級，建成4座水庫電站，總裝機54MW，年總發(fā)電量1.57億kW·h。從上游起依次是，庫爾濱水電站為第一級，是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪的綜合水利樞紐工程，水庫總庫容3.9億m3，該電站為壩后式水電站，電站裝機6MW(3×2MW)，1984年電站投產(chǎn)發(fā)電。寶山水電站為第二級，距庫爾濱水電站下游70 km，是一座以發(fā)電為主的混合式開發(fā)的水利樞紐工程，總庫容5813萬m3，電站裝機容量19.5MW(3×6.5MW)，1997年投產(chǎn)發(fā)電。白石水電站為第三級，位于庫爾濱河干流中游，是一座以發(fā)電為主的水利樞紐工程，總庫容329.74萬m3，總裝機容量4.5 MW(3×1.5MW)，1991年投產(chǎn)發(fā)電。烏一水電站為第四級，以發(fā)電為主的引水式電站，位于庫爾濱河中下游寶山鄉(xiāng)境內(nèi)，距遜克縣城80km。水庫總庫容2020萬m3，電站裝機容量24 MW(4×6MW)，2001年投產(chǎn)發(fā)電[1]。

2 庫爾濱河流域水電增效擴容改造工程

庫爾濱河流域集中實施農(nóng)村水電增效擴容改造工程，主要以提高機組綜合能效和安全性能為目的，重點改造水電站機電設(shè)備和配套附屬設(shè)施，綜合考慮流域水能資源，確定改造方案，改造后不僅使整個流域水能資源得到有效利用，消除病險安全隱患，增加發(fā)電效益，改善保護了流域生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)節(jié)能增效減排。 2016年遜克縣編制“十三五”水電增效擴容改造工程規(guī)劃，將庫爾濱河流域內(nèi)2000年以前投產(chǎn)的庫爾濱、寶山和白石3座水電站列入并組織實施。項目由3個水電站增效擴容改造工程和2處生態(tài)改造項目組成[2]。工程主要對電站現(xiàn)有設(shè)備進行更新改造，對水工和土建工程進行維修，對河流減脫水段生態(tài)進行修復(fù)。庫爾濱河農(nóng)村水電增效擴容改造工程及生態(tài)改造工程于2017年3月開工，2019年1月完工。

2.1 改造主要內(nèi)容

1)庫爾濱水電站主機及主要輔助設(shè)備進行更新改造。改造更換3臺發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子、上下機架及裝配部件等；更換3臺水輪機主軸、轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機構(gòu)、水導(dǎo)軸承及主軸密封等，更換濾水器及其附屬的管路。電站裝機容量由6MW(3×1.5W)增加到6.3MW(3×2.1MW)。改造35kV升壓站設(shè)備及微機自動化控制設(shè)備?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)施工、廠房維修等其他土建工程。

2)白石水電站主機及主要輔助設(shè)備進行更新改造。更換3臺發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子、上下機架及裝配部件等；更換3臺水輪機主軸、轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機構(gòu)、水導(dǎo)軸承及主軸密封等，更換濾水器及其附屬的管路。電站裝機容量由4.5MW(3×1.5MW)增加到4.8MW(3×1.6MW)。改造35 KV升壓站設(shè)備及微機自動化控制設(shè)備。主機設(shè)備基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工、改造廠房面積697.75m2維修，尾水閘墩補強等其他土建工程。

3)對寶山水電站主機及主要輔助設(shè)備進行更新改造。更換3臺發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子、發(fā)電機勵磁設(shè)備等。更換3臺水輪機轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機構(gòu)、進水蝶閥，接力器及主軸等。電站裝機容量由19.5MW(3×6.5MW)增加到21.6MW(3×7.2MW)。改造110 KV升壓站設(shè)備及微機自動化控制設(shè)備；水工及房屋建筑維修維護，維修引水隧洞2.155km，主副廠房1051m2。新建廠區(qū)交通橋1座。

4)生態(tài)改造項目。建設(shè)河道流量、水位自動監(jiān)測站2處,修復(fù)庫爾濱河寶山水電站和烏一水電站對河流產(chǎn)生減(脫)水影響，保證河道生態(tài)流量[3]。

2.2 改造工程完成情況

工程改造效果顯著。工程改造總投資7687.3萬元，其中：水工建筑物資金1918萬元，機電設(shè)備資金4283.4萬元，其他費用1485.9萬元。其中中央獎勵資金3270萬元，企業(yè)自籌資金4417.3萬元。改造更換水輪機9臺，改造更換發(fā)電機9臺，更換升壓變壓器5臺，更換送出線路2.6km。電站裝機容量由原來的30 MW增加至32.7MW。改造引水隧洞2.155km，改造廠房面積2308m2，新建廠區(qū)交通橋1座。鞏固水庫庫容2.73億m3，增加了綠色清潔能源生產(chǎn)能力，修復(fù)減脫水河段長度5700 m，設(shè)監(jiān)測、調(diào)度所需設(shè)備2臺套，改善了引水河道河流生態(tài)環(huán)境，提高了庫爾濱河生態(tài)安全保障能力。更換自動化控制設(shè)備56臺套，高、低壓開關(guān)柜64臺套，提升了改造電站科學(xué)管理水平。

3 改造后效果分析

3.1 生態(tài)效果

通過增設(shè)流量監(jiān)測設(shè)備、安裝生態(tài)放流管等措施進行生態(tài)調(diào)度，保證減水河段生態(tài)基流要求，有效修復(fù)了5.7 km減(脫)水河段，為河流恢復(fù)了自然環(huán)境創(chuàng)造條件。

3.2 電站改造工程效果

電站改造后，3座水電站機組性能、水能利用效率得到較大提升，總裝機容量由30MW擴容到32.7MW，新增裝機容量2.7MW，增幅9%，年發(fā)電量從近三年平均發(fā)電量由5643.7萬kW·h提高到8172萬kW·h ，新增年發(fā)電量2528萬kW·h，發(fā)電效益增加44%。每年增加發(fā)電收入約 950萬元。2019年改造電站實際發(fā)電量達到 10558 萬kW·h，較初步設(shè)計電量提高 29 %，改造效果極為明顯。同時電站對電氣設(shè)備進行了升級改造，大幅降低廠用電消耗，降低電站運行成本。對水工建筑物進行了除險加固，提升了綜合自動化控制水準，消除了安全隱患，有效減少運行人員數(shù)量，達到“無人值班，少人值守”現(xiàn)代化管理水平。

4 工程效益分析

本次增效擴容工程修復(fù)了庫爾濱河流減(脫)水河段生態(tài)，提高了水能資源利用率，鞏固遜克縣現(xiàn)有發(fā)電能力，具有顯著的生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益。

4.1 生態(tài)效益

4.1.1 保障河流生態(tài)流量

本次改造對庫爾濱河流因修建水電設(shè)施引起的河流減脫水影響導(dǎo)致的河流生態(tài)問題進行了修復(fù)，保障了5.7km河流減脫水河段生態(tài)流量，為河流生態(tài)自然修復(fù)創(chuàng)造條件。

4.1.2 減少溫室氣體排放

改造后，每年可多向社會提供2528萬kW時清潔能源，大約可節(jié)約標準煤1011萬kg，減少687萬kg二氧化碳的排放，減少75.8萬kg二氧化硫氣體排放，減少37.9萬kg煙塵排放，有效地提高空氣質(zhì)量。

4.1.3 推進流域梯級聯(lián)合調(diào)度

利用增效擴容改造契機，推動同一河流、區(qū)域農(nóng)村水電開展聯(lián)合調(diào)度，充分發(fā)揮已建農(nóng)村水電發(fā)電潛力，提高水資源綜合利用效益。

4.2 經(jīng)濟效益

1)電站改造，新增年發(fā)電量2528萬kW·h時，每年新增發(fā)電收益950萬元，收益顯著。

2)有效拉動建材、機電設(shè)備等行業(yè)的發(fā)展，一定程度緩解行業(yè)的就業(yè)壓力，也有利于全省社會經(jīng)濟的健康發(fā)展。

3)保護更多的植被，提高森林覆蓋率，改善氣候，減少自然災(zāi)害發(fā)生率，更好的保護當?shù)鼐用裆敭a(chǎn)安全，促進社會和諧發(fā)展。

4.3 社會效益

4.3.1 提高綜合利用能力

電站承擔(dān)防洪、旅游等綜合任務(wù)，通過改造鞏固和恢復(fù)水庫庫容2.73億m3。產(chǎn)生的發(fā)電效益可用于水庫的維護，消除工程安全隱患，促進水庫良性運行，提高中小河流防洪能力。同時提高供水保證率，有效帶動項目地上下游產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟。

4.3.2 保障運行安全

通過改造水電站均達到無人值班、少人值守的自動化程度，完全消除了電站存在的安全隱患，提高了供電的可靠性和安全性。同時發(fā)揮農(nóng)村水電分散式供電優(yōu)勢，保障災(zāi)害條件下應(yīng)急供電，提高防災(zāi)減災(zāi)能力，維護社會和諧穩(wěn)定。

4.3.3 促進多元化產(chǎn)業(yè)發(fā)展

電站利用改造契機，助推旅游、文化等多元化產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展。如庫爾濱水電廠通過生態(tài)放流，鞏固下游濕地，冬季形成霧松景觀，拉動當?shù)芈糜伟l(fā)展。

5 結(jié) 語

庫爾濱河通過上述改造，3座水電站同步開展農(nóng)村水電安全生產(chǎn)標準化建設(shè)，電站安全生產(chǎn)管理達到了規(guī)范化、標準化二級。河流通過增設(shè)生態(tài)流量監(jiān)測調(diào)度設(shè)備、泄流管等措施。加強了流域梯級調(diào)度，按照“電調(diào)服從水調(diào)”的原則,編制《河流生態(tài)水量調(diào)度方案》、《河流水量調(diào)度方案》，并按照方案開展聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度。通過梯級調(diào)度，水電企業(yè)強化了聯(lián)系和合作，實現(xiàn)信息和資源共享，保證河流生態(tài)基流，充分發(fā)揮發(fā)電潛力和水資源綜合利用效益。