印度水電站改造工程概述

［印度］ O.P.拉伊 等

1 概述

印度水力發(fā)電始于100多年前的1898年，當(dāng)時(shí)第一臺發(fā)電機(jī)組安裝在西孟加拉邦的大吉嶺。1947年印度獨(dú)立時(shí)，全國裝機(jī)容量僅為1360 MW。截止2011年8月 31日，該國總裝機(jī)容量已達(dá)181.56 GW。其中，水電裝機(jī)容量約為38.21 GW，占總裝機(jī)容量的21.04%;火電約為118.41 GW，占總?cè)萘康?5.22%。據(jù)政府機(jī)構(gòu)提供的信息，在火力發(fā)電中，燃煤發(fā)電裝機(jī)容量約為99.5 GW，燃?xì)獍l(fā)電裝機(jī)容量約為17.71 GW，燃油發(fā)電裝機(jī)容量為1.20 GW。核電所占比例約為2.63%，裝機(jī)容量為4780 MW，其他可再生能源裝機(jī)容量約為20.16 GW，占總裝機(jī)容量的11.11%。

與以往能獲得的電力相比，現(xiàn)在的電力供應(yīng)情況良好。但隨著近幾年工業(yè)、商業(yè)及生活服務(wù)部門用電量的大幅增長，電力需求量迅速增長，提高發(fā)電能力刻不容緩。今后10 a電力需求量將達(dá)到過去60 a的總發(fā)電量。據(jù)中央電力管理局進(jìn)行的第16次電力調(diào)查，預(yù)計(jì)第十個(gè)五年計(jì)劃末高峰電力需求約為115.71 GW，到第十一個(gè)五年計(jì)劃末，電力需求將會達(dá)到157.11GW左右。

在第十個(gè)五年計(jì)劃期間，印度制定了一個(gè)新增裝機(jī)容量41.11 GW的中期發(fā)展目標(biāo)。但由于種種原因(如缺乏資金與項(xiàng)目規(guī)劃)而使該目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。因此裝機(jī)容量僅能增加約18 GW，距離既定目標(biāo)尚有23 GW的缺口。

2 水電站現(xiàn)狀

印度水電蘊(yùn)藏總量估計(jì)達(dá)150 GW(按負(fù)荷率為60%計(jì)算，相當(dāng)于84.04 GW)，據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)記載，迄今為止，其中僅有26.91 GW得以開發(fā)利用。計(jì)劃在第十一個(gè)五年計(jì)劃期間使新增水電容量超過20 GW。然而，水電需要巨大的金融投資。按目前價(jià)格估計(jì)，20 GW水電裝機(jī)容量共需要259.79億美元，這是一項(xiàng)難度較大的任務(wù)。這會涉及大面積森林砍伐、土地淹沒、生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變、移民安置、溶解氧水平低、泥沙淤積等問題。因此只有在別無選擇的時(shí)候才能考慮修建新水電站。目前最佳方案是對現(xiàn)有水電站進(jìn)行擴(kuò)容改造。

老舊水電站的翻新改造對于提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、效益成本比率，實(shí)現(xiàn)印度電力政策中水電、火電比例的合理設(shè)想具有重大意義。印度水電站面臨的主要問題出在喜馬拉雅地區(qū)，設(shè)備在季風(fēng)季節(jié)中運(yùn)行產(chǎn)生沖蝕，水中夾帶含有石英的泥沙對運(yùn)行的轉(zhuǎn)輪葉片、導(dǎo)葉及水下部件造成沖蝕磨損，從而大大縮短了設(shè)備使用壽命。

3 改造理由

基于以上分析，認(rèn)為對現(xiàn)有水電站進(jìn)行擴(kuò)容改造是一個(gè)重要的比選方案，理由如下:

(1)對最近幾年發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行和維修記錄進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，在機(jī)組可用率、運(yùn)行及維修成本、被迫停機(jī)和收益損失等方面都存在一定問題。

(2)現(xiàn)代絕緣材料更薄、占用空間更小、耐熱強(qiáng)度更高，且能承受更高的電壓，有利于提高設(shè)備運(yùn)行效率。

(3)耐磨性更好的材料可滿足更高的抗擦傷要求，解決空蝕問題，并能提高轉(zhuǎn)輪性能，從而增加使用壽命。此外，水輪機(jī)升級改造后能提高水中溶解氧水平。

(4)新建大型水電站屬于資本密集型，需要較長時(shí)間。

(5)采用磁芯設(shè)計(jì)，水輪機(jī)系統(tǒng)及絕緣材料領(lǐng)域最先進(jìn)的工藝水平，能使發(fā)電設(shè)施的穩(wěn)定性得到較大改善，達(dá)到發(fā)電多，成本低的目的。

(6)改變用水等運(yùn)行工況，可獲得超額的電力，但要求采用額定出力更高的發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)及其他部件。

(7)發(fā)電機(jī)及水輪機(jī)支承結(jié)構(gòu)的抗震標(biāo)準(zhǔn)是電站升級改造中需要考慮的主要問題之一。

4 案例分析

巴克拉水電站左、右兩岸均有發(fā)電廠房，每個(gè)廠房各設(shè)5臺發(fā)電機(jī)組。由巴拉克-比阿斯管委會(BBMB)運(yùn)營。右岸廠房每臺機(jī)組從120 MW擴(kuò)容到132 MW，左岸廠房每臺機(jī)組從90 MW擴(kuò)容到108 MW。該電站改造升級期間所更換的主要部件包括:①水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，水輪機(jī)軸及導(dǎo)向軸承;②整個(gè)定子，包括線圈及轉(zhuǎn)子磁極;③靜止勵(lì)磁系統(tǒng);④控制及儀表面板;⑤母線槽;⑥水輪機(jī)葉片涂層;⑦將B級絕緣層更換為F級。

此次升級后，電站裝機(jī)容量從1050 MW上升到1200 MW，項(xiàng)目耗資9061萬美元，遠(yuǎn)低于修建1座裝機(jī)容量為150 MW的新電站成本。此外，電站使用壽命也延長25～30 a。此次擴(kuò)容改造采取分期的方式實(shí)施，左、右發(fā)電廠改造各耗時(shí)5 a，以保證總發(fā)電量不會減少。此次改造升級的可行性研究由巴拉特大型電力工程設(shè)備公司(BHEL)完成。

5 結(jié)語

對現(xiàn)有水電站進(jìn)行擴(kuò)容改造比修建新電站更為經(jīng)濟(jì)可行。因此，可尋求開發(fā)利用水資源的新方法，并改進(jìn)設(shè)計(jì)方法，對老舊水電站進(jìn)行擴(kuò)容改造。