探析農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造技術(shù)工作實(shí)踐

潘登星

(古田縣水利局，福建 寧德352200)

1 農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造工作的必要性

1.1 促進(jìn)節(jié)能減排

全面實(shí)施農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造，不僅可鞏固現(xiàn)有220 多億kW時(shí)的水力發(fā)電能力，還可使老舊水電站發(fā)電量平均提高40% 以上，新增水電發(fā)電量100 多億kW時(shí)，相當(dāng)于每年節(jié)約1 100 萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤、減排二氧化碳2 800 萬(wàn)t，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能減排，均具有重要的意義。

1.2 保障公共安全

老舊電站工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，施工質(zhì)量不高，加之多年運(yùn)行未進(jìn)行改造升級(jí)，普遍存在壩體壩基滲漏、泄洪建筑物破損、擋水引水設(shè)施失修、壓力管道老化銹蝕等問(wèn)題，極易誘發(fā)公共安全事故。因此，迫切需要在繼續(xù)加快病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的同時(shí)，對(duì)水電站的機(jī)電設(shè)備實(shí)施除險(xiǎn)加固和更新改造，以全面消除安全隱患［1］。

1.3 促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展

對(duì)農(nóng)村集體所有制水電站實(shí)施增效擴(kuò)容改造，可以進(jìn)一步促進(jìn)當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，直接增加農(nóng)民群眾收入，壯大農(nóng)村集體經(jīng)濟(jì)，改善農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施，有效促進(jìn)了社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)。

2 原古田縣鶴溪三級(jí)電站狀況概述

福建省寧德市古田縣鶴溪三級(jí)電站距鶴塘鎮(zhèn)10 km ，距古田縣城關(guān)72 km。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252—2000)，鶴溪三級(jí)電站攔河壩壩高11.5 m，日調(diào)節(jié)功能，電站增效擴(kuò)容后裝機(jī)2 400 kW，屬小(2)型工程，工程等級(jí)為五等，大壩(砌石拱壩)、廠房等水工建筑物為5 級(jí)建筑物［2］。

原電站總裝機(jī)容量為1 600 kW (2 ×400 +1 ×800 kW)，3 臺(tái)機(jī)組自1982年1月全部投產(chǎn)發(fā)電以來(lái)，已經(jīng)運(yùn)行了31 a(截至2013年1月止)，機(jī)組性能低、故障多、效率低，雖經(jīng)2009年更換2#機(jī)組，但1#、3#兩臺(tái)機(jī)組的實(shí)際出力只有280 kW(裝機(jī)400 kW)，且自動(dòng)化程度落后，機(jī)組嚴(yán)重老化，存在諸多安全隱患。

3 增效擴(kuò)容改造方案設(shè)計(jì)

增效擴(kuò)容改造后的裝機(jī)容量可達(dá)到2 400 kW(3×800 kW)，1#、3#機(jī)組水輪機(jī)型號(hào)為HLD54—WJ—65，2#機(jī)組水輪機(jī)型號(hào)為HL100—WJ—60，3 臺(tái)發(fā)電機(jī)型號(hào)均為SFW800—6/1180。

渠道設(shè)計(jì)流量3.3 m3/s，機(jī)組設(shè)計(jì)引用流量2.845 m3/s，生態(tài)用水放水流量為0.22 m3/s，電站設(shè)計(jì)水頭106.0 m，多年平均電量863.4 萬(wàn)kW·h，年利用小時(shí)3 604 h。

4 農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造技術(shù)工作實(shí)踐應(yīng)用

4.1 水工建筑物改造

4.1.1 攔河壩壩頂加高及進(jìn)水口改造

根據(jù)設(shè)防要求，將兩岸壩頂用C15 砌石混凝土加高至720.40 m，加高尺寸為左岸10.6 m ×0.6 m ×0.4 m(長(zhǎng)×寬× 高)，右岸6.14 m ×0.6 m ×0.4 m(長(zhǎng)×寬×高)，同時(shí)壩頂增設(shè)鍍鋅管護(hù)欄。隧洞進(jìn)水口前端設(shè)置一道攔污柵，更換進(jìn)水口工作閘門(mén)，并新建一道擋水板。

4.1.2 渠道局部拓寬及防滲處理

對(duì)二級(jí)和三級(jí)渠道進(jìn)行局部拓寬及防滲處理，渠道防滲段總長(zhǎng)2 485 m(其中二級(jí)渠道長(zhǎng)710 m、三級(jí)渠道長(zhǎng)1 775 m)，兩級(jí)渠道的坡降分別為i =1/1500、i=1/1000，采用C15 混凝土，經(jīng)過(guò)襯砌防滲后渠道設(shè)計(jì)引用流量3.3 m3/s。改造后二級(jí)渠道斷面為:其過(guò)水水深為1.5 m，底寬為1.6 m，邊坡采用1∶0.3;三級(jí)渠道斷面為:其過(guò)水水深1.1 m，底寬為2.2 m，邊坡采用1∶0.3。

4.1.3 壓力前池加固改造

壓力前池為漿砌條石，經(jīng)加固后尺寸為:前池長(zhǎng)度為19.7 m，寬度6.4 ～10 m，前池最大深度5.47 m。

4.1.4 廠房改造

原主廠房尺寸為(長(zhǎng)×寬×高)24.0 m×11.7 m×7.5 m，地面高程555.35 m，原電站廠房裝設(shè)3 臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，容量分別為400 kW、800 kW 和400 kW，經(jīng)增效擴(kuò)容改造后，主廠房尺寸與高程不變，下游側(cè)局部拓寬，尺寸為2.3 m ×3.83 m ×4.1 m(長(zhǎng)×寬× 高)，拓寬后廠內(nèi)安裝3 臺(tái)容量分別為800 kW的水輪發(fā)電機(jī)組［2］。

4.1.5 升壓站改造

升壓站位于廠房前側(cè)，平面尺寸為11.5 m ×11.0 m(長(zhǎng)×寬)，升壓站地面高程556.35 m，原安裝3 臺(tái)容量分別為500kVA、1000kVA 和500kVA 的變壓器，增效擴(kuò)容改造后，升壓站尺寸和高程不變，新安裝3 臺(tái)容量為S11—1000/10kVA 的變壓器。

4.2 水輪發(fā)電機(jī)組改造

電站設(shè)計(jì)水頭106 m，裝機(jī)容量2 400 kW(3 ×800 kW)，機(jī)組3 臺(tái)，從廠房下游側(cè)分別為1#、2#和3#機(jī)組。本次改造對(duì)原1#和3#水輪機(jī)進(jìn)行機(jī)組更換擴(kuò)容，2#水輪機(jī)進(jìn)行維護(hù)。改造后1#和3#機(jī)組水輪機(jī)型號(hào)為水輪機(jī)型號(hào)HLD54 － WJ － 65，額定流量0.94 m3/s，額 定 轉(zhuǎn) 速1 000 r/min，各 選 用1 臺(tái)YWT—300 微機(jī)調(diào)速器，配有1 臺(tái)Z941H—16CΦ600電動(dòng)閘閥，發(fā)電機(jī)型號(hào)SFW800—6/1180;原2#機(jī)組水輪機(jī)型號(hào)為HL100—WJ—60，選用1 臺(tái)YT—300型液壓調(diào)速器，配置1 臺(tái)Z941H—16CΦ600 電動(dòng)閘閥，發(fā)電機(jī)型號(hào)SFW800—6/1180。

4.3 水輪發(fā)電機(jī)組附屬設(shè)備改造

由于機(jī)電設(shè)備改造，原有叉管進(jìn)水口位置不能滿(mǎn)足改造后機(jī)組進(jìn)水要求，要對(duì)1#、3#叉管進(jìn)行局部的改造，總長(zhǎng)7.4 m，管徑為0.6 m，平面尺寸分別為4.5 m×3.9 m(長(zhǎng)×寬)和3.3 m×3.0 m(長(zhǎng)×寬)

4.4 電工改造

該電站接入系統(tǒng)電壓等級(jí)為10 kV，選用“一機(jī)一變”單元接線，共安裝3 臺(tái)變壓器，其中1#、3#變壓器型號(hào)為S11－1000/11 ±2 ×2.5% /0.4Y/Yo －12，2#變壓器暫時(shí)不作改造，型號(hào)為S9－1000/11 ±2 ×2.5% /0.4Y/Yo－12。

5 增容改造后的效益評(píng)價(jià)

5.1 改造回收期分析

增效擴(kuò)容改造后，鶴溪三級(jí)電站總裝機(jī)容量2 400 kW，機(jī)組設(shè)計(jì)引用流量2.845 m3/s，電站設(shè)計(jì)水頭106.0 m，年均電能863.4 萬(wàn)kW·h，年利用小時(shí)3 604 h，保證出力166 kW(P =80%)。

增效擴(kuò)容改造工程總投資376.54 萬(wàn)元，靜態(tài)總投資373.04 萬(wàn)元，按照上網(wǎng)電價(jià)為0.3 元/kW·h計(jì)算，資金投資回收期為2.89年(含施工期7個(gè)月)。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

該水電增效擴(kuò)容改造工程的財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為42.32%，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為822.62 萬(wàn)元，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值率為2.38 ，因此財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)結(jié)果上是可行的;另外，其國(guó)民經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為51.75%，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值(當(dāng)Is =12%時(shí))為882.03 萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值率為2.59，因此在經(jīng)濟(jì)上也是合理可行的。

5.3 社會(huì)效益分析

經(jīng)過(guò)改造以后電站可提供863.4 萬(wàn)kW·h的電量，有效促進(jìn)了當(dāng)?shù)毓I(yè)企業(yè)的發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總產(chǎn)值的增長(zhǎng)，改善了農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的效益;通過(guò)改造還改善了電站的運(yùn)行條件，擴(kuò)大生產(chǎn)，增加能源供應(yīng)，同時(shí)可增加鶴塘鎮(zhèn)財(cái)政收入，繁榮地方經(jīng)濟(jì)，提高了當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)與生活水平。

［1］胡四一. 全面推進(jìn)農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造需關(guān)注的問(wèn)題及建議［J］. 中國(guó)水利，2013(08):10 －12.

［2］陳曉健. 浙江省農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造試點(diǎn)項(xiàng)目管理探討［J］. 中國(guó)農(nóng)村水利水電，2013(04):82 －83.