世界各地水電站水輪發(fā)電機(jī)組的升級(jí)改造

P.雷諾茲

在俄羅斯和歐洲的很多地區(qū)，為了使經(jīng)濟(jì)能夠得到大力發(fā)展，從而大張旗鼓地對(duì)一些老舊的水電站的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行改造升級(jí)。本文還重點(diǎn)關(guān)注了其他一些地區(qū)，比如非洲和加拿大的部分地區(qū)。

1 俄羅斯

俄羅斯水電集團(tuán)公司(RusHydro)正在進(jìn)行一項(xiàng)電站更新改造計(jì)劃，例如伏爾加－卡馬(Volgakama)河梯級(jí)和庫(kù)班河的梯級(jí)水電站。然而，更新改造計(jì)劃中最大的單座水電站，則是裝機(jī)6400MW的薩彥舒申斯克水電站。2009年，由于一場(chǎng)重大的事故，幾乎摧毀了這座水電站，損失十分慘重。對(duì)該水電站的受損設(shè)施修復(fù)以后，其效益立竿見(jiàn)影。

在伏爾加－卡馬河梯級(jí)水電站，已開(kāi)始對(duì)雷賓斯克(Rybinskaya)、卡馬(Kamskaya)、日古廖夫斯卡亞(Zhigulevskaya)、伏爾加(Volzhskaya)和薩拉托夫(Saratovskaya)水電站實(shí)施更新改造。2012年，為了對(duì)伏爾加水電站進(jìn)行更新改造，俄羅斯水電集團(tuán)公司已經(jīng)簽訂了發(fā)電設(shè)備合同，該水電站于1961～1962年間竣工;俄羅斯水電集團(tuán)公司已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了很多改建和新建工程。在薩拉托夫水電站，則是聘請(qǐng)的福伊特水電公司完成更新改造工程，共更換了8臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，資金來(lái)源中包括來(lái)自?shī)W地利的出口信貸資金保障。

俄羅斯水電集團(tuán)公司正在進(jìn)行和即將進(jìn)行的伏爾加－卡馬河流上的其他一些水電站的改造，包括切博克薩雷(Cheboksarskaya)水電站、卡馬和日古廖夫(更新改造工程完成后，將增加6%的出力，以使該電站的總出力達(dá)到2488 MW。這項(xiàng)改造工程由電力機(jī)械公司承擔(dān))水電站。

梯級(jí)水電站的其他一些改建工程，包括更換下戈羅德(Nizhegorodskaya)、卡馬、伏爾加和日古廖夫水電站大壩的溢洪閘。另外，還對(duì)水電站的開(kāi)關(guān)站進(jìn)行了改建，比如雷賓斯克、薩拉托夫和沃特金(Votkinskaya)水電站;伊別爾德羅拉(Iberarola)公司正在為沃特金水電站建造一座新的變電站。

最近，俄羅斯水電集團(tuán)公司已經(jīng)注意到，近期的春汛流量和伏爾加－卡馬河流域的興利庫(kù)容低于長(zhǎng)期的平均水平。

2013年，這家俄羅斯公用事業(yè)公司和福伊特水電公司注冊(cè)了一家合資企業(yè)－伏爾加水電有限責(zé)任公司，將以薩拉托夫地區(qū)的巴拉科沃市作為其生產(chǎn)基地，并在此制造水輪機(jī)。俄羅斯水電集團(tuán)公司在2013年的年度報(bào)告中表示，這家工廠將于2015年開(kāi)始運(yùn)作，2020年全面投產(chǎn)。在合資公司里，公用事業(yè)公司具有控股權(quán)，福伊特水電公司擁有經(jīng)營(yíng)控制權(quán);合資公司還與其他俄羅斯公司和國(guó)際公司開(kāi)展了合作，包括履行服務(wù)合同。

俄羅斯水電集團(tuán)公司還與阿爾斯通水電公司合資組建了一家公司－阿爾斯通俄羅斯水電能源公司。合資公司的控股權(quán)由俄羅斯水電集團(tuán)掌握，阿爾斯通水電公司具有經(jīng)營(yíng)控制權(quán)。這家合資公司計(jì)劃為中小型水電站、抽水蓄能電站生產(chǎn)機(jī)組以及一些附屬設(shè)備，并提供后續(xù)的維修服務(wù)。

合資企業(yè)承擔(dān)了庫(kù)班河上9座梯級(jí)電站中的8座電站，以及一個(gè)抽水蓄能設(shè)施的改造和修復(fù)工作;梯級(jí)電站將由一個(gè)新的中央集成系統(tǒng)實(shí)施控制。

庫(kù)班河上的一座水電站－葉戈?duì)柪卓怂箍▉?Yegorlykskaya)水電站，裝機(jī)容量為30MW，于1962年投入運(yùn)行。目前，正在為其新修建一條長(zhǎng)為517 m、寬為17.6 m的混凝土溢洪道。

此外，在其他一些流域也開(kāi)展了改造工程:達(dá)吉斯坦共和國(guó)的米亞特林斯卡亞(Miatlinskaya)水電站以及西伯利亞鄂畢河的新西伯利亞(Novosibirskaya)水電站。

在西伯利亞地區(qū)，薩彥舒申斯克水電站獨(dú)占一席:該水電站規(guī)模巨大，擁有10臺(tái)裝機(jī)容量為640MW的機(jī)組。但是，它也遭受過(guò)巨大的不幸:在曾經(jīng)的突發(fā)事故中，該水電站的2號(hào)機(jī)組完全被毀、水電站廠房被淹、天花板塌落、機(jī)組失事以及導(dǎo)致75人死亡。

計(jì)劃對(duì)該電站所有的機(jī)組進(jìn)行更換，包括事故中幸存的幾臺(tái)以及2010年維修過(guò)的機(jī)組。首臺(tái)新機(jī)組于2011年開(kāi)始安裝，現(xiàn)已更換完了8臺(tái)機(jī)組。到2014年5月，發(fā)電容量已達(dá)到5120MW，剩下的2臺(tái)新機(jī)組計(jì)劃在2014年末并網(wǎng)運(yùn)行。

俄羅斯水電集團(tuán)公司解釋說(shuō)，薩彥舒申斯克水電站機(jī)組現(xiàn)在的最大效率是96.6%，有效壽命為40a。除了改善其能效和空蝕特性之外，對(duì)水輪機(jī)還配備了觸發(fā)自動(dòng)停機(jī)的高效過(guò)程保護(hù)裝置，該水電站的機(jī)組更新改造工作由電力機(jī)械公司承擔(dān)完成。

總的來(lái)說(shuō)，在2011～2025年間，俄羅斯水電集團(tuán)公司計(jì)劃更換55%的水輪機(jī)，42%的發(fā)電機(jī)和61%的變壓器，并將承接其他一些電站、開(kāi)關(guān)站以及大壩的升級(jí)、改造工作。其目標(biāo)是通過(guò)實(shí)施改造工程，使裝機(jī)容量增加779 MW。

伴隨著新建計(jì)劃的是巨大的努力和資金投入，比如博古昌(Boguchanskaya)合資電站和裝機(jī)容量為840MW的扎戈?duì)?Zagorskaya)二級(jí)抽水蓄能電站。需要對(duì)扎戈?duì)柍樗钅茈娬具M(jìn)行修復(fù)工作，以對(duì)電站被淹沒(méi)的基礎(chǔ)進(jìn)水部分進(jìn)行修復(fù)。此外，基礎(chǔ)部分還遭受到了下沉。

同時(shí)，俄羅斯水電集團(tuán)公司還支持在更遠(yuǎn)的地方－亞美尼亞和尼日利亞的更新改造工程。2001年，對(duì)亞美尼亞的塞凡－赫拉茲丹(Sevan－Hrazdan)梯級(jí)水電站進(jìn)行了更新改造。

2 歐洲/中亞

中亞、東歐和北歐地區(qū)的一些國(guó)家正在進(jìn)行大量的水電站更新改造工程。以下是改造工程實(shí)例。

2.1 烏克蘭

在烏克蘭，公用事業(yè)公司－烏克蘭水電能源公司正在對(duì)位于第聶伯(Dnieper)河上的關(guān)鍵水電站實(shí)施升級(jí)和改造。為此，分別從歐洲復(fù)興開(kāi)發(fā)銀行(EBRD)和歐洲投資銀行(EIB)獲得了資金支持。

根據(jù)EBRD的要求，最新修訂的工程總承包采購(gòu)計(jì)劃包括以下內(nèi)容，括號(hào)中的是指1 a以前的預(yù)期計(jì)劃。

(1)咨詢服務(wù)。貸方工程，正在進(jìn)行(2013年)。

(2)總包TKNV?？岱?，正在進(jìn)行(2013－2014年)。

(3)總包TFCS?；oPSP、第聶伯(Dnipro)水電站－1，正在進(jìn)行(H2－2013年)。

(4)總包TRAP?？肆芯捛鹂?Krememchuk)、第聶伯羅捷爾任斯克、第聶伯水電站－2－H2－2014年(H2－2013年)。

(5)總包DKVP。基輔PSP，2015年年中(H1－2014)。

(6)總包HMEC。第聶伯、克列緬丘克，2016年1月(H2－2014年)。

(7)總包WMS。2015年年中(H1－2015年)。

2.2 哈薩克斯坦

在哈薩克斯坦，國(guó)有公用事業(yè)公司－薩姆魯克(Samruk)能源公司正在對(duì)夏爾達(dá)林斯卡亞(Shardarinskaya)水電站實(shí)施改造。該電站為薩姆魯克能源公司子公司JSC Shardarinskaya HPP所有并運(yùn)營(yíng)，于1967年投入運(yùn)行，電站機(jī)電設(shè)備的更新和升級(jí)工程將于2017年末完成。

在2014年年初，安德里茨(Andritz)公司接到了訂單，對(duì)該水電站的4臺(tái)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行更新改造。合同包括將每臺(tái)機(jī)組的出力增加21%，即從26 MW增加到31.5 MW。安德里茨公司還將提供新的發(fā)電機(jī)組和控制設(shè)備，同時(shí)也會(huì)對(duì)輔助設(shè)備進(jìn)行改造。

2.3 塔吉克斯坦

EBRD已提供資金，以便對(duì)凱拉庫(kù)姆(Kairakkum)水電站的水力機(jī)械和機(jī)電設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造。改造完成后，水電站的裝機(jī)容量將從125 MW升級(jí)到174 MW，同時(shí)主體結(jié)構(gòu)的安全性能也將得到改善。

EBRD說(shuō)，由于工程也涉及到了增加“電站面對(duì)氣候變化不利影響的適應(yīng)性”，這家國(guó)有企業(yè)的所有者和運(yùn)營(yíng)者巴爾基·托吉克(Barki Tojik)公司還從氣候適應(yīng)引領(lǐng)計(jì)劃(氣候投資基金的一部分)中獲得了部分資金。奧地利技術(shù)合作信貸基金先前提供的資金則被用于開(kāi)展可行性研究。

2.4 格魯吉亞

阿爾斯通公司正在為給格魯吉亞的夏烏赫菲(Shaukhevi)水電站改造工程供應(yīng)2臺(tái)水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)做準(zhǔn)備。

格魯吉亞最近進(jìn)行的主要升級(jí)改造工程是英古里(Inguri)水電站。2013年實(shí)施的3臺(tái)機(jī)組的改造已見(jiàn)成效:將現(xiàn)有的1.3 GW的裝機(jī)容量增加了160MW，獲得了清潔發(fā)展機(jī)制碳的信用額注冊(cè)。

英古里水電站由英古里有限公司所有并運(yùn)營(yíng)，于20世紀(jì)70年代末投入運(yùn)行。其改造和升級(jí)工程得到了一系列國(guó)際基金的資助，包括EBRA和EIB的貸款。該電站的改造和升級(jí)工程主要由福伊特公司和斯塔基(Stucky)公司承擔(dān)。

2.5 塞爾維亞

Elekroprivreda Srbije公司正在對(duì)其所有的茲沃爾尼克(Zvornik)水電站進(jìn)行升級(jí)改造，電站的裝機(jī)容量將從96 MW升級(jí)到124 MW。福伊特公司為這項(xiàng)工程更換4臺(tái)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)以及相關(guān)的自動(dòng)化系統(tǒng)、機(jī)械和電氣輔助設(shè)備。

2.6 拉脫維亞

拉脫維亞的普加維納斯(Pjavinas)水電站訂購(gòu)了動(dòng)力機(jī)械及其相關(guān)的設(shè)備，以便對(duì)2臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行大修。

大修內(nèi)容包括，將機(jī)組的裝機(jī)容量從85 MW增加到98 MW。大修以后的機(jī)組計(jì)劃于2016～2017年以后投入運(yùn)行。該電站為L(zhǎng)atvennergo AS公司所有。

2.7 挪 威

安德里茨公司為新建的呂瑟波頓(Lysebotn)Ⅱ級(jí)工程供應(yīng)設(shè)備，該工程由呂瑟制造AS(Lyse Produksjon AS)公司承建。訂單要求提供2臺(tái)裝機(jī)容量為185 MW的混流式水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)以及水力機(jī)械和鋼襯。

工程將替換原有的電站，投入運(yùn)行以后，機(jī)組的年發(fā)電量將會(huì)增加180GW·h，即增加14%，也就是說(shuō)，年發(fā)電量將會(huì)增加到1.5 TW·h。計(jì)劃于2018年年初投入運(yùn)行。

Norconsult公司承擔(dān)了該工程的方案設(shè)計(jì)，包括擴(kuò)建新的地下建筑物—隧道和洞室，以便為發(fā)電機(jī)組提供更多的水。土建工程承包商為Implenia公司。

挪威國(guó)家電力公司正在進(jìn)行下勒索加(Nedre Rossaga)電站的二期擴(kuò)建工程，該工程包括翻新原有的廠房、修建第二座廠房以及地下洞室。電站于1955年建成投運(yùn)，其改造和升級(jí)工程將持續(xù)到2017年，福伊特公司將為該工程提供一臺(tái)新的混流式水輪機(jī)組。

福伊特公司還將為2項(xiàng)挪威國(guó)家電力公司的改造工程－巴斯瓦頓(Baatsvatn)和韋辛弗斯(Vessingfos)水電站提供2臺(tái)新的混流式水輪機(jī)組。

2.8 芬 蘭

在芬蘭的哈爾亞瓦爾塔(Harjavalta)水電站的升級(jí)和改造工程中，阿爾斯通公司將承擔(dān)其2臺(tái)發(fā)電機(jī)組的改造升級(jí)工作，同時(shí)還將為其提供1臺(tái)新的發(fā)電機(jī)組。改造工程結(jié)束以后，電站的裝機(jī)容量將從72 MW增加到110MW。該水電站建于20世紀(jì)30年代末，由Lansi－Suomen Voima Oy公司所有并運(yùn)營(yíng)。

3 聚焦非洲

非洲大量的水電資源尚未被開(kāi)發(fā)，同時(shí)，其電力需求又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了電力供應(yīng)能力。對(duì)于非洲大陸來(lái)說(shuō)，新建水電工程非常重要，但也亟需對(duì)已有的電站進(jìn)行維修和改造。以尼日利亞、剛果民主共和國(guó)和安哥拉為例進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

3.1 俄羅斯水電集團(tuán)公司在尼日利亞

俄羅斯水電集團(tuán)公司為承擔(dān)尼日利亞2座大型水電站改造工程的一家特許公司提供管理服務(wù)。2013年，與特許權(quán)所有人干流能源解決方案有限公司(Mainstream Energy Solutions Ltd)簽訂了協(xié)議，內(nèi)容包括對(duì)位于尼日爾河上的2座水電站進(jìn)行修復(fù)和升級(jí)改造，這2座水電站是裝機(jī)容量分別為578 MW的杰巴(Jebba)和760MW的卡因吉(Kainji)水電站。在此之前，這2座水電站一直在該裝機(jī)容量下運(yùn)行。

干流公司說(shuō)，杰巴水電站于1985年投入運(yùn)行，然而直到1993年的8a時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有投入商業(yè)運(yùn)行。6臺(tái)裝機(jī)容量為96.4 MW的機(jī)組中只有5臺(tái)機(jī)組在運(yùn)行。

卡因吉水電站是2座中比較大的，同時(shí)也是比較老的電站，安裝有8臺(tái)不同類(lèi)型的水輪發(fā)電機(jī)組，于1969～1978年間投運(yùn)。6臺(tái)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)中，4臺(tái)裝機(jī)容量為80MW機(jī)組于1969年投運(yùn)，2臺(tái)裝機(jī)容量為100MW的機(jī)組于1977年并網(wǎng)運(yùn)行，還有2臺(tái)裝機(jī)容量為120MW的固定輪葉混流式機(jī)組。然而，卡因吉電站的可用功率只有225 MW。

卡因吉工程包含高65.5 m的混凝土主壩和堆石壩，總長(zhǎng)為8 km;大壩在卡因吉島處跨河而建，包括2座船閘。溢洪道有4扇弧形閘門(mén)，大壩的總泄流量為7900m3/s。工程還設(shè)計(jì)有一座副壩。

2座水電站均位于尼日利亞北部，由卡因吉公共有限公司所有，該公司作為特許協(xié)議的一部分已被兼并。

2012～2013年間，針對(duì)電站的升級(jí)改造計(jì)劃，已進(jìn)行了相關(guān)的采購(gòu)工作。干流公司于2012年9月中標(biāo)，2013年2月即簽訂了特許協(xié)議。

干流公司的成員包括7家當(dāng)?shù)仄髽I(yè)，即Allstream電力解決公司(Allstream Energy Solutions)、Amni國(guó)際石油開(kāi)發(fā)公司(Amni International Petroleum Development Company)、控股有限公司(Anchorage Holdings Ltd)、Bulet國(guó)際(Bulet International)、Conexel尼日利亞有限公司(Conexel Nigeria Ltd)、匯聚電纜網(wǎng)絡(luò)公司(Confluence Cable Network)和殼牌能源公司(Crust Energy)。

俄羅斯水電集團(tuán)公司通過(guò)其子公司俄羅斯水電國(guó)際集團(tuán)公司(RusHydro International AG)為干流公司提供技術(shù)和采購(gòu)服務(wù)，并與水利工程研究院、貝利(Poyry)公司和莫特·麥克唐納(Mott MacDonald)公司合作。

2013年，俄羅斯水電集團(tuán)公司聲明，在第一個(gè)5 a里，干流公司將投資452億美元用于電站的改造工程。4月，俄羅斯水電集團(tuán)公司方面又補(bǔ)充說(shuō)，重建2座水電站的可行性研究工作已經(jīng)完成。

俄羅斯的公用事業(yè)公司先前指出，用于解決改造工程財(cái)政困難的模式－不調(diào)撥自由資金中的任何資金為特許服務(wù)付費(fèi)，將作為一項(xiàng)機(jī)制用于其他市場(chǎng)上的一些潛在工程。

3.2 福伊特公司在剛果、安哥拉

福伊特和Eleanor SA的合資公司正在對(duì)剛果因加(Inga)一級(jí)電站實(shí)施改造，改造工程由世界銀行資助。

因加一級(jí)電站于1972年投運(yùn)，為剛果國(guó)家電力供應(yīng)商－Societe Nationale d’Electricite(SNEL)所有。電站運(yùn)行水頭為50m，裝有6臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組。工程為總包形式，主要是將2臺(tái)老機(jī)組升級(jí)更換成裝機(jī)容量為55 MW的機(jī)組，以提高效率。

因加一級(jí)電站壩址是世界上水電資源最豐富的地方。位于其附近的電站是因加二級(jí)電站，于1982年投運(yùn)。2座電站的總裝機(jī)容量為1.8 GW，但只有一半為有效裝機(jī)。

世界銀行對(duì)工程的資助促進(jìn)了剛果的大型水電工程開(kāi)發(fā)計(jì)劃，如裝機(jī)容量為4755 MW的因加三級(jí)水電站—下丘特(Basse Chut)水電站以及各種裝機(jī)規(guī)模較小的電站工程。

在非洲其他地方，比如在安哥拉，福伊特公司最近完成了坎班貝(Cambambe)一級(jí)電站的改造工作，使該電站的出力增加了大約40%，電站位于廣薩(Kwanza)河上。接著將修建裝機(jī)容量為700MW的二級(jí)電站。作為與Odebrecht公司簽訂EPC合同的一部分，福伊特公司將為坎班貝二級(jí)電站提供并安裝4臺(tái)水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)。新修建的電站將于2017年完工。

4 聚焦加拿大

加拿大的省立公用事業(yè)BC水電公司、安大略發(fā)電公司(OPG)和曼尼托巴水電公司正在履行電站翻新合同。

4.1 BC 水電公司

蘭萬(wàn)靈集團(tuán)公司(SNC－Lavalin)正在履行一項(xiàng)交鑰匙合同，將BC水電公司裝機(jī)容量為126 MW的約翰·哈特(Jokn Hart)水電站重建，Impsa公司與這家加拿大企業(yè)一起為該項(xiàng)工程工作。電站建于20世紀(jì)40年代末期，壩址位于BC省的坎貝爾(Campbell)河上。為了提高電力生產(chǎn)的可靠性和建筑物的抗震性能，因此擬在原址上重建。工程包括在溢流壩上修建一條替換的引水管、一間新的發(fā)電廠房、旁路設(shè)施，以及在上游開(kāi)挖一條長(zhǎng)2.1 km的引水隧洞。2012開(kāi)始該工程的采購(gòu)工作，2014年工程開(kāi)工，計(jì)劃于2018年末完工。工程竣工投運(yùn)以后，電站的年發(fā)電量將增加7%，達(dá)到835 GW·h。

4.2 安大略電力公司

下馬特加米(Lower Mattagami)項(xiàng)目方案包括擴(kuò)建機(jī)組容量，該方案使機(jī)組容量幾乎增加1/2，幾項(xiàng)工程可以使裝機(jī)容量總計(jì)增加438 MW。這幾項(xiàng)工程包括小長(zhǎng)(Little Long)、吉普林(Kipling)、哈蒙(Harmon)和煙瀑(Smoky Falls)水電站，新的裝機(jī)容量總計(jì)為924 MW。該擴(kuò)建方案是安大略電力公司(OPG)東北電力集團(tuán)的一部分。

2013年，一臺(tái)裝機(jī)容量為67 MW的機(jī)組在小長(zhǎng)電站投運(yùn)，這是實(shí)施投資26億加元的下馬特加米方案的一個(gè)里程碑:電站3臺(tái)機(jī)組的總裝機(jī)容量為205 MW，整個(gè)工程計(jì)劃于2015年完工。吉普林電站的裝機(jī)容量將從154 MW增加到232 MW。哈蒙電站將增加裝機(jī)78 MW，這樣就從原來(lái)的142 MW增加到220MW。然而，不論是相對(duì)值還是絕對(duì)值，增加最多的還是煙瀑電站，該方案使原電站的裝機(jī)容量?jī)粼?15 MW，已建的52 MW退役。工程完工以后，新組建的裝機(jī)容量將達(dá)到267 MW。

4.3 曼尼托巴水電公司

福伊特公司以總承包的方式承接了裝機(jī)容量為1220MW的水壺(Kettle)電站的升級(jí)改造工作并正在實(shí)施中。該電站為曼尼托巴水電公司所有。

總包工作包含更換機(jī)座，替換新的鐵芯、繞組以及磁極絕緣;另外，還包括將安裝新的冷卻器。水壺電站建于20世紀(jì)60年代末至70年代初，安裝有12臺(tái)機(jī)組。該電站是曼尼托巴省的第二大水電站，最大的水電站是位于同一條河流上的萊姆斯通(Limestone)水電站，裝機(jī)容量為1340MW，于1990年投運(yùn)。在納爾遜(Nelson)河上還有長(zhǎng)云杉(Long Spruce)水電站，裝機(jī)容量為1010MW。