峨眉山建南水電設備制造有限公司關于老舊中小型水電站技術增效擴容改造

我國早期建設的中小型水電站，很多存在著技術水平落后、設備設施老化嚴重、發電效能逐年降低等問題，不僅造成了水能資源的極大浪費，還存在著很多安全隱患。在以后的工作中，要不斷強化中小型水電站增效擴容改造的力度，提高工作效率，使其發揮更大的經濟、社會和生態效益。本文將對中小水電站增效擴容改造的相關問題進行分析探討。 
 

水資源是基礎性的自然資源、戰略性的經濟資源和公共性的社會資源。人類利用水能的歷史悠久，但早期僅將水能轉化為機械能，直到高壓輸電技術發展、水力交流發電機發明后，水能才被大規模開發利用。當前水力發電幾乎是水能利用的唯一方式，所以常把水電作為水能的代名詞。新中國成立以后，特別是改革開放以來，我國水電建設取得了巨大成就，裝機規模世界第一，建設與管理水平均躋身世界先進行列。我國小水電資源區位分布與我國相對貧困人口區位分布基本相同，小水電在促進老、少、邊、窮地區農村經濟社會發展中起到了重要作用。在節能減排方面，小水電可以替代有限的化石能源，減少污染物的排放。 
但是，我國早期建設的小型水電站，很多存在著技術水平落后、設備設施老化嚴重、發電效能逐年降低等問題，不僅造成了水能資源的極大浪費，還存在著很多安全隱患。在以后的工作中，要不斷強化其增效擴容改造的力度，提高工作效率，使其發揮更大的經濟、社會和生態效益。 中小型水電站增效擴容改造，是指以提高綜合能效和安全性能，增加發電能力，推進流域梯級優化調度為目的，在不增加原有機組臺數的基礎上對老舊水電站機電設備和配套設施進行的更新改造。增效擴容改造的目標是提高水電站綜合能效和運行安全性能、合理利用水能資源、維護河道流域健康。中小型水電站增效擴容改造的重點是更新老化的機電設備，并對影響水電站發電效益、運行安全、河道流域生態環境的水工建筑物、機電金屬結構及輸出工程等進行必要的改造。 
1.中小型水電站技術改造的意義 
1.1中小水電站技術改造的社會意義 
通過小水電站技術改造，可以大大提高電站運行的安全可靠性，明顯降低電站運行噪音，降低運行人員的勞動強度，改善電站運行人員的生產條件，從而更好地保障電站職工的身心健康和生命安全；可以避免因電站報廢而導致的發電職工失業，穩定發電職工的經濟收入，從而避免因工人失業造成的社會不穩定；可以充分發揮工程的防洪效益，有效地保障水電站的公共安全；可以更好地滿足電站所在地農村用電需求的增長，提高當地農民的生活用電質量，進一步為發展當地農村經濟創造條件。 
1.2小水電站技術改造的經濟效益 
一般情況下，通過小水電站技術改造后，機組的能量轉換效率平均約能提高10%左右，對于那些可實行增容的老水電站，發電量的提高幅度還可以更大，如果對全國老電站全部進行技術改造，就相當于新增300多萬kW裝機。通過小水電站技術改造，一些報廢重建沒有增容的電站提高了水資源利用率和機組運行效率，增加了發電量，另一些具有增容能力的電站一般可增容10%左右，可增加發電量，并相應的增加經濟收入。通過小水電站技術改造，電站增容部分的電價實行新電新價，可以增加發電經濟收入。 
1.3小水電站技術改造的生態效益 
水電作為清潔可再生能源，在替代日益減少的有限的化石礦物資源及促進環境保護方面，已被國際社會廣泛認可，具有良好的生態效益。通過開發小水電，不僅為地方經濟發展注入了活力，還能增加清潔能源的供應，改善能源的結構，保護生態環境。但近些年來，小水電的開發受到生態環境因素制約的情況也愈來愈嚴重，而老電站技術改造幾乎對生態環境沒有任何破壞，反而會有利于生態環境的改善，促進人與自然的和諧相處。 
2.小水電站增效擴容改造的原則 
增效擴容改造項目不增加水電站原有機組臺數，原則上不新增移民和永久占地。增效擴容改造項目的設計應充分收集、整理和分析河流水文、氣象、地質資料，以及電站原設計、運行和接入系統資料，開展必要的現場調查和勘測，對電站增效擴容的必要性和可行性進行評價；應遵循生態、節能、環保的設計理念，并實現少人值守的目標；應由具有相應資質的設計單位承擔。 
3.小水電站存在的主要問題 
3.1水資源浪費嚴重 
由于部分電站無水庫或者調節庫容有限，當汛期入庫流量超過水輪發電機組所能通過的流量上限的時候，多出的流量就不能用于發電，而只能通過其他通道直接下泄到下游，造成水能資源的較大浪費， 
3.2水輪機運行效率低 
部分地區的中小型水電站汛期與枯水期來水量差別很大，又無調節能力，在枯水期水輪機長期只能帶29%～60%額定負荷運行，導致水輪機遠離最優工況區運行，存在運行效率低、穩定性差等問題。 
3.3電站實際水頭遠高于設計水頭 
當電站實際參數與設計參數偏離時，水輪機將遠離最優工況區運行，此時水流會以非平順的狀態繞流葉片，可能出現葉道渦，水輪機葉片頭部正、背面脫流及尾水管渦帶等影響水輪機效率與穩定性的水流狀態，并造成水輪機運行效率低，出力不足、穩定性差、耗水量大、噪聲大及空蝕破壞嚴重，壽命降低等，有的機組甚至不能運行。電站實際參數與設計參數偏離的另一種典型情況是電站實際水頭低于設計水頭，將導致水輪發電機組出力受阻。 
3.4電站水輪機轉輪受空蝕破壞 
空蝕使水輪機葉片表面粗糙而引起水力損失增大，使水流紊亂導致效率下降，而且大量氣泡的不斷產生與潰滅也影響葉道中水流的連續性，并導致出力下降，國內很多電站水輪機轉輪都受到空蝕的影響。 
3.5水流含沙量大 
當通過水輪機過流部件的水流中含有懸移泥沙時，堅硬的泥沙顆粒撞擊磨削過流表面，使材料因機械破壞和疲勞而損壞，水輪機過流部件受泥沙磨損破壞，將導致機組出力和效率下降、檢修周期縮短、耗費大、工期長，嚴重時需要更換轉輪，甚至影響到電力系統的供電安全和可靠性。所以選擇合理的工作參數以及做好轉輪的優化設計，可以有效的改善和減輕水輪機泥沙磨損的危害性。 
4.小水電站增效擴容改造的措施 
4.1提高水工設施能效 
水工建筑物中的輸水建筑物與電站息息相關。電站應選擇合適的取水高程，盡量采用自流輸水以減少永久運行的能耗，引水隧洞和引水渠道應采用合適的縱坡，綜合比較斷面形式，以減少水頭損失、工程量和占地費用。例如采用混凝土材料襯砌可以得到較小的糙率，也可以減小引水渠道斷面。攔污柵的柵條間距應根據上游污物、水輪機型式和流道尺寸合理確定，以減少水頭損失。 
4.2老化設備更新改造 
水輪發電機組改造的關鍵在于水輪機的工作轉輪。一般要進行改造�老電站運行年限都比較長，由于那個時期的制造水平有限，原來的水輪機的轉輪效率都比較低。隨著水輪機轉輪設計和制造水平的提高，一些高效率的轉輪已經出現，改造時應根據引水系統和流道限制條件，優先考慮在不動水輪機的前提下選用高效率、空化特性優良、運行穩定性好的水輪機轉輪，這樣既可提高單位水量的利用效率又可節省投資。 
4.3強化增效擴容工作 
水電站的最大特點是個性很強，不同水電站的水頭、臺數各不相同，對水輪機的要求也千差萬別。因此在實施中要根據具體情況具體分析，權衡利弊，選擇優化設計方案，緊跟時代發展，不斷強化增效擴容工作。