农村水电站增效扩容决策和技术方法探讨

2015-12-24 10:02曹方淼,施达栋
中国水能及电气化 2015年6期
关键词:技术方法

农村水电站增效扩容决策和技术方法探讨

曹方淼1施达栋2

(1.浙江省天台县水电管理所,浙江 天台317200;2.天台县龙溪水力发电站,浙江 天台317200)

【摘要】农村水电站的增效扩容有局部技改和报废重建等方法,是根据电站投产年限和设备设施的安全状况决定的。本文通过天台县内8座电站增效扩容试点工作积累的经验,介绍如何针对电站实际状况选择技改的内容和采用不同的技术方法,对增效扩容后的成果进行比较。

【关键词】农村水电;增效扩容;技术方法

中图分类号:TV737

Discussion on efficiency increase and capacity expansion decision-making

and technology methods in rural hydropower station

CAO Fangmiao1, SHI Dadong2

(1.ZhejiangTiantaiHydropowerManagementOffice,Tiantai317200,China;

2.TiantaiLongxiHydroelectricPowerPlant,Tiantai317200,China)

Abstract:Efficiency increase and capacity expansion of rural hydropower station can be achieved by local technical improvement, scrap reconstruction and other methods, which are determined according to power plant production duration and safety status of equipment and facilities. In the paper, experience of efficiency increase and capacity expansion pilot work of eight power stations in Tiantai County is accumulated. How to select the contents of technical transformation and adopt different technical methods aiming at power station actual condition are introduced, and results after efficiency increase and capacity expansion are compared.

Key words: rural hydropower; efficiency increase and capacity expansion; technical methods

1概述

2011年7月,财政部、水利部启动了农村水电增效扩容试点工作,批复了《浙江省农村水电增效扩容改造试点实施方案》,天台县有8座水电站列入试点项目,整个改造过程顺利,于2012年底按时完成,取得了预期的效果。 如何科学合理地进行增效扩容,对水电站来说是牵一发而动全身的系统工程,牵涉到很多专业的技术工作。改造的最终目标是提高电站效益,这需要通过提高效率和增加容量来实现。根据不同情况采用不同的技术方法进行改造,达到增效扩容的目的,是本文探讨的主要内容。

2数据分析和经济比较

水电站设计包含可研、初设和施工图设计,是经过充分论证和经济技术比较后得出的结论,是有科学依据和说服力的,经过多年的实际运行和考验,检验了原设计的水平和现实情况。因此,必须把这些数据作为增效扩容的参考点。在此基础上,经过大量调研历史数据、运行规律、设备工况、人员因素、上级调度原则等,初步确定改造规模、装机容量、投资数额,计算投资回报率。认为这些前提条件符合技术上可行、经济上划算,就可直接进行初步设计了。

2.1确定装机容量的有关参数

原装机容量是在水能计算的基础上所作出的选择,而增效扩容同样要在水能计算基础上进行,只是在计算时对所有参数根据实际运行状况作相应调整和重新核定。

a.来水量变化。考虑因素为:引用跨流域来水——进库流量,新的用水引流——出库流量。

b.水头变化。有增加堰坝高度提高水库水位和根据水库运行调度需要提高运行水位的;有将压力前池至水库引水明渠改成压力钢管后把水库蓄水的水头加入(如石桥水电站所采用的方法)的;降低有尾水位的,包括降低水轮机安装高程(如王琅梯级中的二级水电站采用的方法)。

c.蓄水能力的提升。如前池扩大,增加调节峰谷电量比的能力。

d.利用水轮机的效率容量裕度。

2.2扩容技术方法的选定因素

不同的具体情况采用不同的技术方法。

a.水电站机电设备到了报废界限,已无法保证安全生产(依据浙江省水利厅浙水电[2011]9号《浙江省农村水电站报废管理办法》),进行报废重建就是必然的选择,是按原装机容量还是进行扩容则根据前述有关参数设计选取。

b.未到报废时限且根据上述参数有潜力的可进行局部技改,在经过有关专家论证后可在发电机本体和水轮机转轮上做文章。

c.一些早期建设的农村集体小水电受当时设计、建设水平较低的影响,有些水头未充分利用,机组选型不当,经过多年运行后,能效逐年衰减,普遍存在设施设备老化、安全隐患增多等问题,应重新进行勘测设计,对所有水工建筑、金属结构、机电设备进行校核后,采用与新建水电站同样的方法进行扩容设计。

2.3经济效益比较方法

首先收集历史生产数据和经济数据,如:电价水平、峰谷时段、丰水时段、度汛方式、水库弃水原则等,以在正常调度运行方式下能达到的最大经济收益作为基本要求和基数。上述因素中只要有一个发生改变就能计算出在原有基础上的增量。

a.统计历年发电量。分析与之相应的降雨量及水库水位的对应情况,计算峰谷电量比率,统计可能提高峰谷比率时段加以比较。

b.统计丰水年和枯水年的丰水期,对有弃水时段和比较集中弃水的时间加以统计,这是充分利用增容部分装机容量抢发电量的时间。

c.有蓄水能力提升的,可增加调节峰谷电量比。

d.水轮机的效率提升对电量的贡献量。通过上述数据对比,能基本确定扩容后增加的收益。

e.对于投资部分的估算。因为农村水电增效扩容改造试点电站国家有一定的补助,因此在计算投资效益上可以考虑以自筹部分资金来核算经济收益率,毕竟改造后的水电站有十分充足的发展后劲。

3技术方法探讨

根据上述比较,选定的技术方法有三类:局部技改型、报废重建型和全新勘测设计型,而根据此次增效扩容的要求着重考虑前两种方法。

a.发电机局部技改。即在经过充分的前期工作后所选取的方法,因为老水电站经过多年运行,对于电站的水能资源情况已充分了解,再加上以收集的数据作为基础内容,再配以实际试验数据作为决策的最后标准,这是有很充分说服力的。如里石门水电站第一次扩容时就是以更换定子线圈作为主要的技改内容,其前期工作有水轮机转轮效率试验、过载试验、定子温升试验,根据试验结果采取的相应技术措施有增大线圈截面、升级绝缘等级(B级换F级)、加励磁变压器代替原线槽中的励磁副绕组等,并对单机出线电缆、开关、母线、主变、二次测量、保护系统均作复核调整,符合动稳定和热稳定要求等;扩容后再进行试验对比,温升符合要求。缺点是对一些未曾改动的设备在运行时要加强监视,如:转子绕组温升为74.6℃,高于技改前的67.5℃,虽未达到温升限值,但不能保证没有局部温升偏高的可能,故在运行时,特别是在机端电压偏高时,转子电流应加以控制,即保持功率因数在0.82~0.85之间运行较为稳妥。

b.水轮机局部技改。在水轮机转轮上做些努力,仍以里石门水电站为例。经过水轮机厂专家对转轮效率进行测试 (因为原设计水头为40m,根据多年实际运行时间统计,水头有80%时间在40m以上至50m,以提高设计水头至44m来选取新型高效率转轮),发现新型转轮能提高效率达4%, 故对水轮机转轮(原为A122和HL163)进行更新,采用A643转轮。这是一种典型的局部技改方法,适用于单机容量1000kW以上的混流式机组。且费用节省,效果明显,配合发电机的改造相得益彰。

c.报废重建一:原位机位更换比原装机容量大的水轮发电机组。这种情况是针对符合报废重建标准的农村小水电站,单纯对设计流量可调整而作出的选择,用增大压力钢管直径,配套相应的水轮发电机组、变压器、开关柜等,自动化要求不高,再对相应的配电设施作适当调整,适用于低压机组的引水式电站。且前池下至发站厂房的压力管道不长,仅几十米,如:桐坑溪三级、三合水电站所采用的就是这种方法,在订好设备、钢管,准备好材料后,在枯水期一气呵成;该方法设计安装简单,调试并网迅速,运行管理方便。

d.报废重建二:在上述重建一的基础上,对测量、控制、保护系统升级为机算机监控系统(包括油、水、气监控接口),电站现代化水平显著提高,适用于装机容量较大的高压机组的水电站。里石门水电站采用的就是这种方法。这样与原来建设的老电站有巨大的差别,重建后装机容量、投资效益、设备和厂房面貌焕然一新,按新设计的增效扩容方案实施挖掘出了最大潜能。

4成果比较

8个试点电站于2012年底相继完成增效扩容工作,投资与效益数据比较列表如下(其中扩容后发电量为近两年实发电量平均值)。

试点电站增效扩容工程前后比较表

从上表可以看出,水电站的装机容量平均增扩幅度为31%,平均增发电量暂为20.6%。从中看出,电量峰谷比有可喜的变化,试点电站效果符合增效扩容要求。

5结语

水电站增效扩容的技术方法包括技改增容、报废重建、更新改造等,最终效果体现在提高效益和安全运行上,工程完成后,为下一步农村水电站安全生产标准化建设打下了坚实的基础。对于各种技术方法的选取可作为后续水电站增效扩容的借鉴。

参考文献

[1] 穆建军.农村水电站增效扩容改造关键技术问题的探讨[J].小水电,2012(5): 6-8.

[2] SL 193—1997 小型水电站技术改造规程[S].北京:中国水利水电出版社,1997.

[3] SL 16—2010 小水电建设项目经济评价规程[S].北京:中国水利水电出版社,2010.

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