黄柏河流域水电站增效扩容改造实践探讨

刘祥兵，卞于华

（宜昌市水利水电局，宜昌 443000）

1 黄柏河流域水电工程概况

黄柏河流域系长江中游左岸的一级支流，地处鄂西南，发源于荆山山脉南麓，有东、西两条支流。其中东支为主流，河长107km，控制流域面积1165km2，西支河长44km，控制流域面积683km2。东、西两支在宜昌市夷陵区两河口汇合，于宜昌市葛洲坝上游三江航道注入长江。

黄柏河流域东支水库总库容3.17亿m3，原设计总装机32.34MW，年发电量10710万kW·h。现有四座水库五级电站，实际总装机31.74MW，年发电量9500万kW·h，累计发电14.3亿kW·h。从上游起依次有玄庙观水库及电站、天福庙水库及其一级、二级电站、西北口水库及电站、尚家河水库及电站。玄庙观水库为东支梯级的第一座水库，总库容4054万m3，电站装机5MW（2×2.5MW），距宜昌市110km，2005年电站投产发电。天福庙水库为第二座水库，是流域东支梯级开发的第一座中型水库，总库容6180万m3，距宜昌市91km。电站总装机容量6.04MW，其中：一级电站3.75MW（3×1.25MW），二级电站2.29MW（3×0.63MW +1×0.4MW），1978年投产发电。西北口水库为第三座水库，系流域梯级开发的主体骨干工程，总库容19627万m3，电站总装机容量18.9MW（3×6.3MW），距宜昌市65km，1992年投产发电。尚家河水库为东风渠灌区取水工程的组成部分，是梯级电站的最后一级，距宜昌市56km。水库总库容1828万m3，电站现实际装机容量1.8MW（2×0.5MW +1×0.8MW），1980年投产发电。

2 电站增效扩容改造

为了更好地发挥黄柏河流域水电工程的社会和经济效益，根据水利部、湖北省水利厅《关于下达2011年农村水电增效扩容改造中央财政补助资金的批复》、《湖北省农村水电增效扩容改造试点实施方案》等精神，流域天福庙一、二级电站和尚家河电站纳入省第一批农村水电增效扩容改造试点工程项目。

主要对电站现有设备进行更新改造，对土建工程加以配套、维修整治。工程静态总投资2553.86万元。其中水工建筑物386.14万元，机电设备1536.84万元，金属结构62.76万元，其它568.12万元。中央投资834万元，省投资470万元，其余自筹。

2.1 改造主要内容

（1）对天福庙电站主机及其主要辅助设备（调整器、自动滤水器）进行更新改造（蝶阀增效扩容前已全部更新），电站总装机容量由6.04 MW增加到7.0MW，其中一级电站装机容量由3.75MW（3×1.25MW）增加到4.2MW（3×1.4MW）；二级电站装机容量由2.29MW（3×0.63MW+1×0.4MW） 增加到2.8MW（3×0.8MW +1×0.4MW）。主机设备基础结构施工、厂房维修等其他土建工程。整治二级电站引水建筑物4.806km。

（2）对尚家河电站主机及其主要辅助设备（调整器、自动滤水器）进行更新改造（机组快速闸门增效扩容前已全部更新），电站总装机容量由1.8MW（2×0.5MW +1×0.8MW）增加到2.4MW（3×0.8MW）。主机设备基础结构施工、厂房维修等其他土建工程。

2.2 改造主要技术方案

在增效扩容改造过程中，为确保改造质量和效果，我们特别注重机组更新改造的如下技术环节：

（1）结合设计和电站实际情况，充分查看现场，多次召开技术协调会议，确定更新机组的尺寸和型号。因流域改造电站大多为70年代末80年代初兴建，图纸资料不全。为保证尺寸的准确，在设计前我们对流域改造的3个电站均拆机进行了尺寸复核。为保证达到设计效果，对天福庙一级电站发电机、对除进水弯管和尾水锥管以外的部分全部进行了更新，对二级电站尾水锥管也进行了更换；对尚家河底环（包括底环）以上部分全部更新。

（2）机组改造后一般要运行三十年以上，为保证机组质量，我们对转轮、导叶等过流部件等全部采用不锈钢，对主轴要求采用45号锻钢，对机组硅钢片要求使用冷轧钢，并加强设备制造现场的质量监督，确保设备质量。

（3）加强机组安装过程的质量检查，设备到货后由业主、监理和厂家代表共同对设备进行检查，对存在的设备缺陷处理正常后方可安装，并做好设备缺陷处理记录。

（4）机组改造过程中的混凝土凿除和浇筑工程是一个方量少但地点多的复杂工程，施工质量的好坏不仅对机组启动运行有很大影响，还关系机组长期的稳定运行。在施工过程中，我们始终安排业主和监理人员现场监督，要求施工单位按设计要求凿除到位；在混凝土浇筑过程中，特别要求认真处理好新旧混凝土的结合问题，认真清理老混凝土表面，在新混凝土浇筑时要求打孔布筋，确保混凝土强度和稳定。

（5）在设备启动过程中，要求现场技术人员严格按规定的程序流程检查到位，发现的问题要及时处理。待混凝土强度达到相关规定后方可启动验收。由于各施工环节到位，2012年12月20日启动试运行时，天福庙一、二级电站6台机组均一次启动并网成功，一级站机组达到增容后设计出力1400kW，机组最高运行温度47.7℃；二级站机组达到增容后设计出力800kW，机组最高运行温度45.9℃，机组甩负荷试验机组运行正常，圆满达到了改造效果。

3 电站增效扩容改造成果

增效扩容改造后电站总装机由原来的7840kW增加到9400kW，增加1560kW。发电量由原来的3250万kW·h增加到3840万kW·h，增加590万kW·h（其中一级电站增加160万KW·h，二级电站增加200万kW·h，尚家河电站增加230万kW·h），经济效益显著增加。

增效扩容改造工程淘汰了电站老化落后设备，解决了目前电站存在的机组老化、安全隐患多、效率低等问题，提升了电站运行的安全性和可靠性。同时通过运用新设计技术、新材料和先进制造技术，达到了节能、降耗、低碳、环保、增效的目的。

4 电站增效扩容改造效果

黄柏河流域东支天福庙、尚家河水库电站工程以蓄水灌溉、供水为主，兼有发电、防洪等综合效益，是宜东灌区100万亩农田灌溉和宜昌市城区100万人口饮用水的水源地，黄柏河流域增效扩容改造工作对促进宜昌市经济持续、健康、稳定、和谐发展发挥了一定作用，同时也使实现流域优化调度系统成为可能。

（1）流域硬件条件发生了根本变化。流域上世纪八九十年代建设的三座水库（西北口水库、天福庙水库、尚家河水库）经过除险加固，达到设计要求，不仅使水库发挥了正常效益，也使流域动态洪水管理成为现实，水库度汛安全得到了有力保障。同时使最大限度利用洪水发电成为可能。流域五级电站经过技术改造、设备更新，已经全面实现了微机监控，具备了“无人值班、少人值守”的条件，大大减轻了运行值班人员的劳动强度，不久宜昌市建立的流域集控中心，将实现流域水库电站的遥信、遥测、遥控、遥调。

（2）调度条件发生了变化。为了更好的配合电网部门对电力科学调度的需求，目前流域的优化调度基本能实现高峰发电、低谷停机蓄水的功能，同时满足下游灌区用水的需求，大大减少了水量损失，提高水量的再次综合利用率。

（3）完成了黄柏河流域梯级水库群的优化调度系统研究。2012年8月29日，由水利厅主持在武汉召开了《宜昌市黄柏河流域梯级水电站优化调度运行方式研究初步成果咨询会》，该项目在综合考虑黄柏河流域梯级水库群的防洪、灌溉、供水、发电等多方面效益的前提下，研究了以西北口水库为主的4库5站梯级水库群系统的中长期多目标联合优化调度方式，制定了梯级水库群的联合优化调度方案，对常规调度方式与优化调度方式的发电效益进行了对比分析。该方案的顺利实现将使黄柏河流域发挥出最佳社会效益、经济效益和生态效益。

根据流域现有条件，建立黄柏河流域梯级水库优化调度系统各项条件均已具备，各管理处也分别建立了局域网，租用电信网络将流域各处（站）连接在一起的网络搭接合同已商定，目前流域集控中心正在建设，建成后将实现对流域梯级电站实行远程监视和控制。

（4）建立了完善的水雨情自动测报系统。目前流域已建立了三套可查询的水雨情信息通道，可随时掌握流域水库水雨情信息，为科学合理地进行水库管理和发电调度奠定了坚实的基础。