漁溪坑水庫(kù)電站機(jī)組報(bào)廢重建方案的比選分析

鄭群英

（浙江省嵊州市水利水電局，嵊州 312400）

1 電站概況

浙江省嵊州市漁溪坑水庫(kù)電站位于黃澤江支流漁溪江上游，是一座壩后式電站。上游水庫(kù)集雨面積 25.0km2，總庫(kù)容 517萬(wàn) m3，正常庫(kù)容428萬(wàn)m3，灌面積1.36萬(wàn)畝，最小灌溉流量0.5m3/s，西干渠 （渠底高程117.27m）灌溉面積0.45萬(wàn)畝，東、中干渠灌溉面積0.91萬(wàn)畝，需經(jīng)發(fā)電尾水灌溉 （灌溉發(fā)電尾水位86.27m），是一座以灌溉為主結(jié)合發(fā)電、防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的?。ㄒ唬┬退畮?kù)。

該電站動(dòng)建于1974年1月，1975年7月1#機(jī)組320kW并網(wǎng)發(fā)電，1977年7月2#機(jī)組320kW并網(wǎng)發(fā)電，型號(hào)為HL123-WJ-50的水輪機(jī)配TSWN85/39-8P-320的發(fā)電機(jī)。為適應(yīng)村民飲用水和小流量灌溉放水的需要，1981年7月再增加40kW機(jī)組一臺(tái)，1986年又將40kW機(jī)組改為100kW，機(jī)組型號(hào)為HL129-WJ-42配SFW59/6-100。水庫(kù)的運(yùn)行特性為（黃海高程）：

*壩頂130.98m；

*歷史最高水位130.03m （相應(yīng)水頭43.06m）：溢洪道溢流，防洪結(jié)合發(fā)電；

*溢洪道堰頂127.43m（正常蓄水位，相應(yīng)水頭41.16m）：發(fā)電為主結(jié)合灌溉；

*泄洪閘底120.17m （相應(yīng)水頭33.9 m）：灌溉為主，結(jié)合發(fā)電；

*西干渠底117.27m （相應(yīng)水頭30.3m）：如不需灌溉，則停發(fā)電（即保證灌溉用水，不單獨(dú)發(fā)電供水）；

*灌溉發(fā)電尾水位86.27m；

*灌溉結(jié)合發(fā)電水位122.77～107.77m （相應(yīng)水頭36.5～21 m，相應(yīng)灌溉流量0.5～0.7m3/s）；

*梅汛控制水位124～127.43m （相應(yīng)水頭37.73～41.16m），臺(tái)汛控制水位120～123m（相應(yīng)水頭33.73～36.73 m）；

*電站水頭變化范圍為21～43.06m，設(shè)計(jì)水頭33m，設(shè)計(jì)流量為2.8m3/S，設(shè)計(jì)年發(fā)電量105萬(wàn) kWh；

2 電站報(bào)廢重建的必要性

（1）電站自1975年投運(yùn)以來(lái)已35年，設(shè)備老化、效率低下存在嚴(yán)重的安全隱患，1#、2#機(jī)組已屬超期服役，有時(shí)需灌溉放水但機(jī)組不能正常啟動(dòng)，只能打開(kāi)導(dǎo)葉卸下轉(zhuǎn)輪放水造成較嚴(yán)重的棄水。（2）當(dāng)初為適應(yīng)灌溉小流量的HL129-WJ-42水輪機(jī)，由于選型配套的原因，低水頭時(shí)工況極差，尚不及320KW機(jī)組小負(fù)荷運(yùn)行的效率高。（3）隧洞進(jìn)口與鋼管接口處漏水嚴(yán)重，尾水渠斷面偏小破損。（4）主變?yōu)镾J系列，屬國(guó)家明令淘汰的高能耗產(chǎn)品，損耗大，溫升高。（5）原有廠房陳舊破損，噪聲大溫度高、值班條件差。（6）隨著改革開(kāi)放，農(nóng)村的耕作制度也發(fā)生了較大的改變，不再需要24小時(shí)小流量灌溉放水。其次國(guó)家從安全和民生的角度出發(fā)，鼓勵(lì)老電站報(bào)廢重建及更新改造，從電價(jià)政策及資金扶助上都有一定的優(yōu)惠政策。因此漁溪坑水庫(kù)電站的報(bào)廢重建是十分必要的。

3 報(bào)廢重建方案的比較

報(bào)廢重建的漁溪坑水庫(kù)電站機(jī)組選型原則：（1）充分考慮水庫(kù)以灌溉為主，結(jié)合發(fā)電的運(yùn)行特點(diǎn)；（2）本著安全、經(jīng)濟(jì)最大限度的利用原有水工建筑物，做好方案的經(jīng)濟(jì)效益分析比較。經(jīng)過(guò)對(duì)水庫(kù)多年控制運(yùn)用的水量利用率和電站的發(fā)電情況分析，電站運(yùn)行三十五年來(lái)，多年平均發(fā)電量為99.45萬(wàn)kWh，年均利用小時(shí)僅為1340h，并且考慮到利用原發(fā)電隧洞及輸水管路以及下游灌溉用水需要，原裝機(jī)規(guī)模較為合適，設(shè)計(jì)年發(fā)電量為110萬(wàn)kWh。根據(jù)水庫(kù)的特征水位，通過(guò)水輪機(jī)選型計(jì)算，現(xiàn)擬定下列兩種方案進(jìn)行比選（見(jiàn)表 1）：

從以上分析可以看出方案Ⅰ的特點(diǎn)：（1）投資減小，可節(jié)約一臺(tái)125kW機(jī)組的投資12萬(wàn)元（水輪機(jī)6.5萬(wàn)元，發(fā)電機(jī)4萬(wàn)元，配電盤1.5萬(wàn)元），且320kW水輪機(jī)與400kW水輪機(jī)價(jià)格相同。（2）能適應(yīng)水頭變化和出力變化的全部范圍，效率都在較高區(qū)域 （雖則最高水頭時(shí)效率沒(méi)有方案Ⅱ高，但那時(shí)水已漫過(guò)溢流堰，不需要考慮效率來(lái)節(jié)約用水）。 （3）拆除小機(jī)組后廠房布置寬敞，可改善值班條件，有利用于中控室的改造。（4）主接線簡(jiǎn)單，管理方便；機(jī)組備品備件可相對(duì)減少，運(yùn)行維修方便。但在灌溉小流量時(shí)效率不高 （如果限制發(fā)200kW時(shí)，效率相差不大；但若需進(jìn)一步減小流量至0.5m3/s，效率將下降至73%，汽蝕也將加重。

方案Ⅱ在灌溉小流量時(shí)效率較高。但（1）投資增加，Ⅱ方案2×320+1×125kW與Ⅰ方案相比投資增加12萬(wàn)元 （主要問(wèn)題是320kW的水輪機(jī)與400kW的價(jià)格相同）。 （2）廠內(nèi)空間減小。（3）當(dāng)水庫(kù)水量充足時(shí)，即水位在西干渠底117.27m （相應(yīng)水頭30.3m）以上時(shí)，大小機(jī)組可滿負(fù)荷發(fā)電，灌溉流量大大超過(guò)0.5m3/s，只有當(dāng)水庫(kù)水位下降到107.77m （相應(yīng)水頭21m，）以下時(shí)要考慮125kW小機(jī)組單機(jī)發(fā)電，但小機(jī)組雖然灌溉0.5m3/s流量時(shí)效率較高，但按低水位灌溉時(shí)間45天，放水195萬(wàn)m3計(jì)算，與Ⅰ方案相比：效率提高12個(gè)百分點(diǎn)，年增電量1.5萬(wàn)kWh，折合電費(fèi)5000元左右，按生產(chǎn)期25年計(jì)為12.5萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益并不理想。 （4）小機(jī)組的另一功用，解決下游村民飲用水問(wèn)題也隨著新農(nóng)村建設(shè)的展開(kāi)，家家戶戶都用上自來(lái)水而自行消逝。

表1 漁溪坑水庫(kù)電站報(bào)廢重建方案比較表

綜上所述，方案Ⅰ投資省，效率高，主接線簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便；唯一的缺憾為小流量灌溉時(shí)效率較低，汽蝕嚴(yán)重。但隨著改革開(kāi)放，浙江農(nóng)村的耕作制度也發(fā)生了較大的改變，根據(jù)近十年漁溪坑水庫(kù)的灌溉經(jīng)驗(yàn)，庫(kù)區(qū)灌溉用水利用電站頂峰發(fā)電到22點(diǎn)的水量已足夠，不再需要24小時(shí)小流量灌溉放水。機(jī)組汽蝕的問(wèn)題也可采用不銹鋼轉(zhuǎn)輪或不銹鋼葉片來(lái)解決。因而方案Ⅰ的劣勢(shì)對(duì)電站未來(lái)運(yùn)行影響不大。反之方案Ⅱ灌溉小流量時(shí)效率較高的優(yōu)勢(shì)也不再存在。所以在保證灌溉的前提下，從機(jī)組的性價(jià)比及廠房的合理布置來(lái)看方案Ⅰ是合理的，因此可以選定方案Ⅰ作為漁溪坑水庫(kù)電站重建方案。

4 重建方案的投資及效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

漁溪坑水庫(kù)電站報(bào)廢重建后，水庫(kù)的防洪興利庫(kù)容不變，水庫(kù)的功能也不變。但電站煥然一新的機(jī)電設(shè)備不僅使水庫(kù)的灌溉、防洪、發(fā)電等綜合功能得到了有效的保障，電站的經(jīng)濟(jì)效益也得到了較大的增長(zhǎng)。漁溪坑水庫(kù)電站報(bào)廢重建項(xiàng)目總投資176萬(wàn)元，其中上級(jí)財(cái)政補(bǔ)助120萬(wàn)元，自籌及貸款56萬(wàn)元，按照?qǐng)?bào)廢重建后享受新電新價(jià)原則，電站報(bào)廢重建后上網(wǎng)峰電電價(jià)0.547元/kWh，谷電電價(jià)0.213元/kWh。按設(shè)計(jì)年發(fā)電量110萬(wàn)kWh及峰電電量85%計(jì)，年發(fā)電收入為55萬(wàn)元。電站報(bào)廢重建后年發(fā)電收入可增加22%以上，6年即可回收全部投資，其財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)都是可行的。

4.2 社會(huì)效益

小水電發(fā)展于農(nóng)村，服務(wù)于農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)民，是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要支柱。漁溪坑水庫(kù)管理所作為獨(dú)立核算的鄉(xiāng)鎮(zhèn)大集體單位，在冊(cè)在崗人員16人，承擔(dān)著水庫(kù)的防汛、灌溉、發(fā)電、工程管理等工作，但管理所3/4的收入來(lái)源主要依靠電站發(fā)電。而漁溪坑水庫(kù)運(yùn)行三十多年來(lái)，經(jīng)歷了多次的洪水和干旱考驗(yàn)，在灌溉、防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等方面發(fā)揮了較大的作用，已成為受益區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活不可缺少的水利工程。像這種承擔(dān)了較大的社會(huì)效益，發(fā)電量又不多的大集體單位如能得到國(guó)家資金的傾斜，自身又力所能及地投入資金進(jìn)行報(bào)廢重建，不但投資回收快，而且報(bào)廢重建后，全面更新了機(jī)組設(shè)備：水輪機(jī)采用了性能先進(jìn)、技術(shù)成熟的好轉(zhuǎn)輪，發(fā)電機(jī)采用了目前較先進(jìn)的無(wú)刷勵(lì)磁，控制系統(tǒng)采用了半自動(dòng)化裝置。大大提高了電站運(yùn)行的安全性，可靠性、先進(jìn)性，達(dá)到了水電工程繼續(xù)安全地發(fā)揮效益的目的。

4.3 生態(tài)效益

小水電是國(guó)際公認(rèn)和我國(guó) 《可再生能源法》確定的可再生的清潔能源，在提高農(nóng)村電氣化水平，帶動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、改善農(nóng)民生產(chǎn)生活條件、保障應(yīng)急供電等方面都作出了重大貢獻(xiàn)，特別是在減排溫室氣體、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)等方面發(fā)揮了重要作用。據(jù)有關(guān)資料，水電每發(fā)1kWh電量可減少約0.8kg的二氧化碳溫室氣體排放量，可減少約0.025kg的煙塵排放量，在提倡低碳經(jīng)濟(jì)的今天農(nóng)村小水電作為清潔能源的一部分，也顯示了可觀的生態(tài)效益。據(jù)此推算，漁溪坑水庫(kù)電站運(yùn)行后每年可減少二氧化碳溫室氣體排放88萬(wàn)kg，減少煙塵排放量約2.75萬(wàn)kg。在提倡節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)的今天，農(nóng)村小水電作為清潔能源的一部分，也顯示了可觀的生態(tài)效益。

5 主要研究結(jié)論

漁溪坑水庫(kù)電站報(bào)廢重建后，機(jī)電設(shè)備全部更新，廠容廠貌煥然一新，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化，運(yùn)行值班條件得到了較大的改善，不僅設(shè)備、設(shè)施消除了隱患，提高了電站運(yùn)行的安全性，可靠性、先進(jìn)性；同時(shí)電站的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益都實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展，達(dá)到了改造的目的。而且對(duì)嵊州市今后幾年繼續(xù)實(shí)施 “惠農(nóng)保安千站改造工程”，有一定的推廣示范作用。

[1] 田中興.小水電點(diǎn)亮中國(guó)農(nóng)村［J］.小水電，2009，147（3）：4-6.

[2]田中興.大力發(fā)展小水電為實(shí)現(xiàn)我國(guó)溫室氣體減排目標(biāo)做貢獻(xiàn)［J］.中國(guó)水能及電氣化，2010，62（1/2）：22-23.

[3] 田中興.小水電的新使命［J］.小水電，2010，153（3）： 8-10.

[4]程夏蕾.歐盟可再生能源發(fā)展給小水電帶來(lái)的機(jī)遇［J］.小水電，2008，142（4）：1-2.