汾河水库水电站增加生态机组的必要性和可行性

王 青

（山西水投汾河水务有限公司山西太原030006）

0 引言

山西省汾河水库水电站为坝后引水式季节性电站，结合灌溉、供水进行发电。近期根据水利部和山西省政府联合批复的《汾河流域生态修复规划》，将对汾河流域采取增加水域面积，加大入渗补给，提升地下水位，涵养河流水源等措施实现汾河流域的生态和谐，汾河水库将实现对下游河道进行不断流生态补给，为了不浪费小流量生态补水的水能，在原有水电站增设一台生态机组进行能源再利用。

1 汾河水库用水调度现状及生态机组用水情况分析

近几年，汾河水库每年来水量约为3.5 亿m3：这其中包括万家寨引黄工程给汾河水库供水约1.0 亿m3，这部分来水不通过发电机组向下游放水发电，而是通过万家寨引黄工程联接段管道向太原供水；两台大机组每年发电放水约为2.177 亿m3，所以剩余约0.323 亿m3的水做为生态补水也要下泄，下泄的方式通过泄洪洞向下游河道放水，但这部分能量就白白浪费了，为了回收下泄流量产生的能量，可以通过增加生态机组来回收能量。

除了每年的冰冻期约3 个月不泄放生态水外，大机组发电约6 个月，剩余3 个月要下泄0.323 亿m3流量，也就是每天约35.9 万m3流量，每秒流量约为4.15 m3。根据现有机组情况，生态机组的设计流量定为4.0 m3/s，能够保证生态机组3 个月的用水，实施本工程可增加水电站发电量，本机组发电用以满足管理局生产区和生活区日常用电，余电上网。

2 生态机组的实施位置与任务布置

1）水电站主厂房水轮机层安装间下方布置有油库、油处理室和油烘干室，水电站运行几十年来，油库和油处理设备利用率极低，设备闲置严重，但是还需要费用进行日常维护和检修，消耗人力、物力和财力。本次移除油处理室和烘干室设备，拆除油处理室和烘干室砖墙，利用此空间（长14.0 m，宽6.0 m，高4.5 m）安装一台生态机组，同时对因设备安装引起的基础进行必要的改造。

水库工程建成投入运行后，先后进行了一系列水库的加固与续建改造工作，为本次新增生态机组提供了有利条件。

2）新增生态机组项目工程内容包括：

（1）拆除原透平油处理室与1#机组之间的砖砌隔墙、拆除烘干机室与油处理室的砖砌隔墙。透平油库三只油筒及管路暂不拆除。

（2）移除油泵、压力滤油机、真空滤油机和油烘干机室设备。

（3）新增生态机组的相关建筑物由进水管镇墩、进水阀井、机组基础机墩、尾水渠、电缆沟，以及进水管和尾水锥管防护组成。

（4）机电设备包括水轮机、发电机、调速器、进水管、进水阀、机旁屏以及辅助设备管路。

（5）在发电机旁安装一面励磁屏，一面LCU 屏，一面保护屏。

3）机组选型：对水电站生态机组进行水能复核后，电站设计流量4.0 m3/s，根据近几年的蓄水位情况，设计发电水头确定为48.0 m，最高水头52.0 m，最低水头41.0 m，选择1 台水轮机，型号为HLA551-WJ-71，单台机出力1 676 kW；发电机选用SFW1600-8/1430，装机容量1×1 600 kW。

3 增加生态机组的优势与前景

1）投资小，见效快，小水电技术成熟，投资规模小，利用现有水电站厂房和空间即可施工，施工工艺不复杂，回收投资快，经济效益可观。

2）生态机组建成发电以后，生产区和生活区的用电可以自给，节约单位用电费用支出，社会效益显著。

3）提高应急救灾能力，由于小机组能够“黑启动”，“就地开发、就近供电”在电力主网因灾解列、停运等情况下，小机组能够发挥其分布式供电的优势，迅速恢复供电，保障电网安全，有效降低灾害损失。

4）节能减排，提高水能资源的利用效率，并通过效率的提高，能够生产更多的清洁电力，有效减少石化能源消耗，可以有效节约能源，有利于资源合理配置，大力发展水电，改善能源结构是我国可持续发展的必然选择，利用生态机组发电，可以将资源再生利用、改善气候与环境、属于清洁发展机制项目，为我国减排温室气体作出贡献。

5）生态补水调度灵活，目前生态机组的过机流量与要求的生态放水流量基本一致，增加生态小机组后可根据汾河下游的补水需求量不同而采取大机组与小机组组合发电的形式调水，3～5 m3/s 小流量用水时采取1 台生态机组发电，15～20 m3/s 中流量用水时采取1 台小机组加1 台大机组发电，能够充分利用不同的泄水流量来灵活发电，能够保证枯水季与丰水季的供水与防洪的调度需求。

电站发电后的尾水可以维护河流健康生命，统筹兼顾当地生产生活用水、环境保护和生态建设的需求。具有明显的经济效益、环境效益和社会效益，符合国家的产业政策及环境政策。

4 生态机组接入国家电网的实施方案

新增生态机组运行方式和接入方案经过国家电网相关部门的审批后，原则同意生态机组接入电网。水电站总发电容量不高于原有的2×6 500 kW，不改变水电站原接入系统方式、保护配置、通信配置以及上下网计量关口设置。需增加生态机组自动化自动化信息采集相关设备，完善水电站原油自动化系统以满足国网地调部门的调度需求。

5 投资效益分析

工程总投资365.22 元，静态总投资365.22 万元，其中：建筑工程67.8 万元，机电设备及安装工程227.41 万元，施工临时工程5.5 万元，独立费用47.12万元，基本预备费17.39 万元。本项目所有资金全部自筹。

经经济分析，计算结果为：经济净现值746.77 万元。经济效益费用比2.60。经济内部收益率24.05%。该工程的经济净现值大于零，经济效益费用比大于1.0，经济内部收益率大于社会折现率6%，表明该项目在经济上是合理可行的。

电站新增生态机组装机容量1 600 kW，每年最少按3 个月运行，年发电量约为345.6 kWh，按每千瓦时电0.27 元计算，则每年收入93.31 万元，生态机组运行4～5年即可收回成本。

6 结语

汾河水库新增生态机组，符合绿色小水电的要求，增加可再生能源的发电能力，保证河道生态基流，维护河流健康生命，建设该工程是必要的。