象山水電廠增容擴(kuò)效項(xiàng)目的必要性分析

【摘要】農(nóng)村水電是農(nóng)村特別是偏遠(yuǎn)山區(qū)的重要民生設(shè)施。目前，由于承擔(dān)公益性任務(wù)較多、上網(wǎng)電價(jià)偏低和體制機(jī)制等多方面原因，早期建設(shè)的農(nóng)村水電站無(wú)力依靠自身積累進(jìn)行改造升級(jí)，設(shè)備設(shè)施老化，能效逐年衰減，不僅浪費(fèi)寶貴的水能資源，影響綜合效益的發(fā)揮，還帶來(lái)不少安全隱患。為提高水能資源利用效率，保障農(nóng)村用電需要，促進(jìn)農(nóng)村水電持續(xù)有序發(fā)展，農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目勢(shì)在必行。

一、電廠概況

黑河市象山水電站位于黑龍江省黑河市愛(ài)輝區(qū)新生鄂倫春族鄉(xiāng)境內(nèi)，處于黑龍江支流法別河中游，距黑河市區(qū)72公里，距新生鄉(xiāng)25公里。是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪、養(yǎng)魚和凈化水質(zhì)等綜合利用的水利樞紐工程，主要由攔河壩、溢洪道、引水隧洞、發(fā)電廠房、變電廠和110kV輸電線路組成。

象山水庫(kù)屬國(guó)家大Ⅱ型水利工程。水庫(kù)控制流域面積1972km2，攔河壩壩頂全長(zhǎng)385m，最大壩高50.7m，正常蓄水位282.00m，總庫(kù)容3.11×108m3，發(fā)電裝機(jī)容量3臺(tái)×6000kW，水輪機(jī)額定水頭44.15米，多年平均發(fā)電量4130×104kWh，多年平均利用小時(shí)數(shù)2294。

象山水電站系黑河市地方國(guó)有企業(yè)，隸屬于黑河市水務(wù)局，屬水力電力行業(yè)。生產(chǎn)的電能輸送到國(guó)家電網(wǎng)黑龍江省電力系統(tǒng)黑河電網(wǎng)，水輪發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)中起調(diào)峰和事故備用，1997年至2005年間，象山水電站機(jī)組共頂事故出力30余次，機(jī)組最大頂事故出力20MW/次，機(jī)組超額定出力運(yùn)行87次，并且歷時(shí)較長(zhǎng)。機(jī)組調(diào)峰啟動(dòng)頻繁，平均每年開停機(jī)100臺(tái)次。

二、運(yùn)行概況

象山水電站地處高寒地區(qū)，大部分機(jī)電設(shè)備受嚴(yán)寒、溫度變化及雨雪天氣影響，使機(jī)電設(shè)備絕緣水平、密封裝置等都受到不同程度損壞和性能指標(biāo)降低。1998年8月該廠相繼兩臺(tái)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)定子繞組擊穿，導(dǎo)致機(jī)組大修，事故機(jī)組占全廠機(jī)組總臺(tái)數(shù)的2/3，本年度少發(fā)電量864×104kW·h，減少收入288萬(wàn)元，造成了300萬(wàn)元直接經(jīng)濟(jì)損失和1.5×108m3水庫(kù)棄水的間接損失。

電廠逐年對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行大修、小修、技術(shù)改造，使設(shè)備安全運(yùn)行水平得到了基本保障，但限于70年代80年代的整體技術(shù)研發(fā)和制造水平的制約，機(jī)電設(shè)備在某些方面還存在不少薄弱環(huán)節(jié)，如它的穩(wěn)定性、可靠性、靈敏性、速動(dòng)性、安全性的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)較低。全廠90%電氣一次設(shè)備屬于技術(shù)落后，性能指標(biāo)不穩(wěn)定和被列入國(guó)家公布的淘汰機(jī)電產(chǎn)品范疇。

三、必要性分析

3.1電網(wǎng)調(diào)峰的需求

象山水電站接入隸屬于國(guó)家電網(wǎng)黑龍江省電力系統(tǒng)的黑河市電網(wǎng)運(yùn)行。是黑河西南部唯一的一座承擔(dān)調(diào)峰和事故備用任務(wù)的水電站，地位和作用十分重要。由于系統(tǒng)需要，從1997年至2005年期間，象山水電站共擔(dān)負(fù)頂事故出力30余次，最大頂事故出力達(dá)20MW/次，機(jī)組超額定出力運(yùn)行87次，并且歷時(shí)較長(zhǎng)。機(jī)組調(diào)峰啟動(dòng)頻繁，平均每年開停機(jī)次數(shù)100臺(tái)次，1998年～2000年開停機(jī)次數(shù)高達(dá)1000次，平均日調(diào)峰2h/次。系統(tǒng)特殊需要時(shí)，機(jī)組還承擔(dān)無(wú)功進(jìn)相運(yùn)行。其調(diào)度靈活、快速響應(yīng)所發(fā)揮的作用是常規(guī)火力發(fā)電廠所無(wú)法替代的。

黑河市西南部是重要的礦產(chǎn)資源生產(chǎn)基地，其中大中小型煤礦幾十家，金礦、銅礦和水泥廠數(shù)家，年產(chǎn)值近百億。隨著西南部礦產(chǎn)資源開發(fā)力度加大，已形成了規(guī)模較大的產(chǎn)業(yè)園區(qū)，在系統(tǒng)發(fā)生事故情況下，對(duì)象山水電站頂事故出力的能力將會(huì)越來(lái)越感到不足。

3.2改善水輪機(jī)水力性能的要求

象山水電站最大水頭53.46m、額定水頭44.15m、最小水頭37.08m。采用的水輪機(jī)型號(hào)為HLD74-LJ-140，額定流量16.31 m3/s，額定出力6250kW，額定轉(zhuǎn)速375r/min，額定工況點(diǎn)效率91.3%，實(shí)際運(yùn)行效率約83.7%。

HLD74轉(zhuǎn)輪是東方電機(jī)廠研制的適用于100m水頭段的混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。由于水電站自投產(chǎn)發(fā)電以來(lái)，水庫(kù)大部分時(shí)間處于低水位，水輪機(jī)在低水頭運(yùn)行，導(dǎo)致水輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行效率低、出力不足。而且，水輪機(jī)實(shí)際投入運(yùn)行達(dá)15年以上，已經(jīng)出現(xiàn)設(shè)備老化、運(yùn)行綜合效率低（額定水頭時(shí)機(jī)組能發(fā)出最大功率5000kW，水輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行額定效率約76%）等問(wèn)題，不能滿足技術(shù)進(jìn)步、節(jié)能、增效以及科學(xué)發(fā)展觀等有關(guān)國(guó)家政策和文件要求。而且用當(dāng)前水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的技術(shù)水平來(lái)衡量，HLD74轉(zhuǎn)輪實(shí)際運(yùn)行效率偏低，水力性能偏低，進(jìn)行轉(zhuǎn)輪更換是非常必要的。

3.3改善機(jī)電設(shè)備技術(shù)水平的要求

象山水電站于1992年2月開工建設(shè)，機(jī)電設(shè)備訂貨是按1995年7月第一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電目標(biāo)實(shí)施的。大部分機(jī)電設(shè)備是1993年生產(chǎn)制造的，供貨期在1993年和1994年。電廠地處高寒地區(qū)，機(jī)電設(shè)備運(yùn)行多年受嚴(yán)寒、溫度變化及雨雪等天氣影響，機(jī)電設(shè)備的電子元器件、絕緣水平、密封性能等受到不同程度的損壞，性能指標(biāo)降低，部分部件產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象。電氣設(shè)備能耗高、故障多，大部分屬于國(guó)家明令淘汰的產(chǎn)品，備品備件已無(wú)從購(gòu)買。機(jī)電設(shè)備、輸電線路檢修試驗(yàn)頻次呈逐年遞增態(tài)勢(shì)，投入的人力物力財(cái)力不斷加大，近5年內(nèi)投入設(shè)備大修的費(fèi)用，已從80萬(wàn)元增長(zhǎng)到150萬(wàn)元，該現(xiàn)象說(shuō)明設(shè)備已進(jìn)入老化區(qū)間。部分機(jī)電設(shè)備老化嚴(yán)重、綜合能效逐年降低、安全隱患多、事故率高等問(wèn)題。

大部分設(shè)備的質(zhì)量水平、能效水平、實(shí)際使用和運(yùn)行狀況，都已經(jīng)不能滿足當(dāng)前技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、節(jié)能環(huán)保、安全生產(chǎn)等基本要求，也不能滿足機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行的要求。所以，必須通過(guò)增效擴(kuò)容改造加以徹底解決。

四、實(shí)施目標(biāo)

象山水電站在盡可能節(jié)省增效擴(kuò)容改造投資的前提下，改造或更新存在安全隱患、高能耗低效率以及落后淘汰的機(jī)電設(shè)備。保障安全生產(chǎn)，提高生產(chǎn)技術(shù)水平和能效，充分發(fā)揮電廠的經(jīng)濟(jì)效益。其具體目標(biāo)為：

1）機(jī)組功率保證 實(shí)現(xiàn)在水輪機(jī)過(guò)流部件不變的前提下，更換性能優(yōu)良的轉(zhuǎn)輪，能夠滿足在額定水頭工況時(shí)，水輪機(jī)額定出力為6250kW，發(fā)電機(jī)功率6000kW；水輪機(jī)工作水頭48.8m后，水輪機(jī)短時(shí)最大出力達(dá)到6875kW、發(fā)電機(jī)功率6600kW的增容目標(biāo)。

2）提高水輪機(jī)效率 提高水輪機(jī)效率是本站技術(shù)改造的首要目標(biāo)。采用新型轉(zhuǎn)輪替換原轉(zhuǎn)輪后，水輪機(jī)額定工況點(diǎn)效率不低于92%，綜合效率提高約20%。

參考文獻(xiàn)

[1]白麗，李樹剛，門飛，等.黑河象山水電廠增效擴(kuò)容改造工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].2012.

作者簡(jiǎn)介

王英男（1984，10-），男，黑龍江綏化人，本科，工程師。