小型水电站技术改造研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２【】卷第３期　２００８年９月　浙江水利水电专科学校学报　Ｊ．Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｗａｔ．Ｃｏｎｓ＆Ｈｙｄｒ．Ｃｏｎｅｇｅ　Ｖ０１．２０　Ｎｏ．３　Ｓｅｐ．２００８　小型水电站技术改造研究　包启安，陈贺珏　（台州市水利水电勘测设计院，浙江台州３１８０００）　摘要：阐述了小型水电站存在的问题以及技术改造的类型和常见途径，详细分析了提高小型水电站发电能力的措施，　特别提出了小型水电站增容改造水能计算特点及其可能性、必要性、适应性分析方法，并详细阐述了技术改造项目的财　务分析方法，对小型水电站技术改造具有指导意义．　关键词：技术改造；增容改造；水能计算；小型水电站　中图分类号：ＴＶ７４２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—５３６Ｘ（２００Ｓ）０３一（１０２７—０３　Ｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｍａｌｌ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎｓ　ＢＡＯ　Ｑｉ—ａｎ，ＣＨＥＮ　Ｈｅ—ｙｕ　（Ｔａｉｚｈｏｕ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｉｔｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ｎｄ　ａＨｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ，Ｔａｉｚｈｏｕ　３１８０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓｔｈｅｔｙｐｅｓ　ａｎｄｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｎｔｅｃｈｎｉｃａｌａｌｔｅｒａｔｉｏｎｆｏｒ　ｓｌｎａ］ｌ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅ　ｖｉｅｗ　ｏｆｈｏｗｔｏ　ａｄｖａｎｃｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｏｕｔｐｕｔ．Ｉｔ　ｅｍｐｈａｓｉｚｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅ　ｎｅｃｅｓｓｉｙ　ａｎｄ　ｔｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｙ　ｏｆ　ｉｔｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ　ｒｅｃａｓｔ　ｆｏｒ　ｓｍａｌｌ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｆｉｎａｎｃｅ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｒｅｆｄｏｒｍｉｎｇ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｂｅｎｅｉｆｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓａｉｇｌｅ　ｃａｓｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ；ｉｎｃｒｅｍｅｎｔｌ　ｒｅｃａｓｔ；ｈｙｄａｒａｕｌｉｃ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｓｍａｌｌ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　０　引　言　我国小型水电站的建设取得了巨大的成绩，并对　１　技术改造的基本类型　小型水电站技术改造主要内容包括电站更新改　造、运行自动化改造、电站增容改造和减容改造等，大　致可分为两大类：　当地的国民经济发展以及人民生活水平提高发挥了重　大作用．但有相当一部分小型水电站在运行过程中会　存在一些问题，如主要设计参数与实际参数偏差较大，　机组运行往往偏离最优工况区；机组运行效率较低，振　（１）电站的设备、设施存在缺陷或事故隐患影响　电站正常使用和运行，为了保证运行安全，需要进行技　动较大，过流部件汽蚀严重；出力不足、弃水量大、建筑　术改造，或为了提高水电站的自动化运行水平进行技　物存在缺陷；应用新技术较少，管理手段落后，自动化　术改造．　水平较低等等，从而影响小型水电站安全以及整体经　（２）为了增加水电站的发电能力，提高水电站的　济效益的发挥．　经济效益进行技术改造．　小型水电站技术改造是指对水电站的设施、设备　进行改进、更新或更换，以提高其先进性、合理性、经济　前一类技术改造比较简单，具体实施只要根据当　时的技术水平，进行必要的调研，选择合适的设备生产　厂家、按规范施工即可．后一类技术改造相对比较复　性、可靠性及运行自动化水平．这种技术改造工程量　小、投资少、见效快，经济效益明显，社会效益巨大．但　杂，具体实施需要结合水电站的实际情况，收集和水电　是现有的文献对此缺乏系统的研究，本文拟对小型水　站有关的资源条件，建（构）筑物、机电设备等技术资料，　电站技术改造的类型途径、水能计算特点、增容改造、　进行详细的分析与计算，通过合适的途径与方法进行．　改造项目财务分析等方面进行的研究．　２　提高发电能力的基本途径和措施　收稿日期：２００８－０５－０３　作者简介：包启安（１９８０一），男，浙江临海人，助理工程师．主要从事　水利水电工程咨询、规划设计工作．　小型水电站的发电量与工作水头、发电引用流量　以及机组效率有关，提高发电能力的基本途径包括：提　维普资讯 http://www.cqvip.com

浙江水利水电专科学校学报　第２０卷　高工作水头；增加发电流量；提高机组效率；增加机组　容量等，具体采取以下措施．　（１）提高工作水头和增大流量　在大坝除险加固之际加高大坝，在溢流坝段增设　限），或重新选择过流能力大（或工作水头高）的新型转　轮，以增加水轮机的出力，达到机组增容的目的．　如果水轮机、发电机及相应设施同时进行改造仍　达不到预期的增容幅度或经济上不合理，则可考虑增　翻板门或橡胶坝等，可增大水库的有效库容，并提高机　加水轮发电机组的台数以达到相应增容的目的．　组的工作水头．在引水式电站前池装设水位仪，运行时　（４）提高水电站运行管理水平　对其实时监控和调节，以保持较高的上游水位．清除下　游河道淤积，可降低尾水位，增加机组工作水头．减少　引水系统的水头损失，如改造进水口拦污栅结构、改进　有水量调节能力的水库电站或在上游建有调节池　的引水式电站，可通过改变水电站的运行方式，如将常　规运行改为调峰运行，利用电价的峰谷差增加电站的　２２．＿对水库电站运行进行优化调度，在现有水　清污方式、合理组合联合供水型式水电站的运行机组　经济效益＿等可增加工作水头．对渗漏量过大的引水道采用新材　力资源条件和设备条件下，最大限度地提高电站的发　是提高电站经济效益的有效途径．　料、新工艺进行堵漏防渗处理；对淤积严重的引水道进　电能力，行清污处理，可增加电站的引水流量．　（２）提高机组效率　发电机组的综合效率包括水轮机效率和发电机效　３增容改造研究　３．１增容改造水能计算　率．在正常工作范围内，标准系列的发电机效率变化不　小型水电站增容改造水能计算方法、内容与规划　设计阶段的水能计算基本相同ｌ３３，但有如下特点．　大，所以，机组效率决定主要于水轮机的效率＿ｌ　Ｊ．　（１）增容改造水能计算是针对已投入运行的小型　对于机组的工作水头和工作流量范围与原设计变　化不大的水电站，如果水轮机转轮的性能落后，则可选　水电站．这些小型水电站的工程设施、机电设施、技术　用性能较好的新型转轮，以提高水轮机的效率；如果水　参数、效益指标等在规划设计时已经确定，但需要根据　轮机转轮的型号并不落后，但由于空蚀、磨损或运行时　水电站投入运行以来的水文资料增加、水文系列延长、　间过长等原因导致水轮机的效率较低，则将转轮换成　水工建筑物规模的扩大等实际情况进行水电站水能计　耐磨蚀材料制成的同型号新转轮，并在运行中采取相　算，并与原设计进行比较，以论证水电站增容改造的可　应有效的抗磨蚀措施，可提高水轮机的运行效率．　如果机组段工作水头及工作流量和水轮机不匹　能性．　（２）增容改造水能计算应重视并切实做好基础资　配，机组的正常工作范围偏离了水轮机的最优工作区　域，可根据当前实际的水头和流量范围，重新选择或设　料分析、设备性能测试以及运行情况总结等工作．其中　基础资料分析，如收集、整理和分析水电站投入进行以　计合适的水轮机转轮，使水轮机在高效率区运行，从而　来的历年水文资料，核查水工建筑物和引水系统的现　提高机组的运行效率．　状，调查水电站在系统中的运行情况等，对水电站增容　（３）增加机组容量　改造水能计算及方案论证尤为重要．　增加水电站总容量的途径有两个：一是对水电站　（３）具有防洪、灌溉以及城市供水等综合利用任　的水轮机和发电机（或仅对发电机）进行改造，使单机　务的水库，若为提高防洪标准，进行了除险加固，增加　容量增加；二是在原有机组基础上，增加安装新的机　组．以达到电站增容的目的．如果电站出现有富裕水　了坝高、调节库容和水电站水头，则水能计算时，应考　虑水电站水库由此而可能提供富裕水量的实际情况．　３．２增容改造分析方法　量，平时运行弃水较多，利用汛期的弃水发电，由正常　发电改为调峰运行，由于其他方面的改造使电站的水　头和流量超过了原设计值等，都需要进行增容改造．　小型水电站增容改造必须立足于电站工程原有的　电站增容改造之前，应验算水轮机是否具有增加　过流量和提高工作水头的余地．如果水轮机有合适的　３．２．１可能性分析　增容余地，则可保留水轮机，仅改造发电机及其他相关　根据拟增容改造电站的实际情况和地区社会经济　设施．如果水轮机没有增容余地，则可根据电站的水头　发展的要求，重新计算水电站的动能指标（保证出力和　和流量适当增加水轮机转轮的直径（增加的范围有　多年平均电能），论证电站效益指标与工程规模间的关　基础设施条件，既考虑实际需要，又估计到技术和资金　上的可能，为此，必须进行技术、经济分析．　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期　包启安等：小型水电站技术改造研究　２９　系，并与原规划设计情况进行比较，从水资源条件及水　能利用率方面论证水电站增容改造的可能性．这是水　电站增容改造的基础性工作，也是水电站能否增容改　造的前提．　３．２．２必要性分析　分析．凡是局部改扩建项目的效益和费用与企业的效　益和费用，是可以分开计算的．多数项目的两大分析采　用两套数据，即增量数据用于盈利能力分析，反映企业　改扩建后的总量（效益与费用）数据用于偿责能力分　析．局部改扩建项目的盈利能力分析是界定在改扩建　项目范围内进行，还是在企业范围内进行，完全是以减　少数据采集、操作简单易行为前提，由项目经济分析人　员自行选择．　根据水电站运行以来的水文资料、工程现状、系统　负荷以及其他用水要求等情况，分析水电站上下游水　位、水头以及流量的变化规律，并与原设计值进行比　较，重新论证电站装机规模的合理性及水能利用率，以　确定水电站增容改造的必要性．　３　２．３适应性分析　（３）改扩建项目财务分析一般进行项目和电站企　业两个层次的分析．①项目层次：盈利能力分析，遵循　“有无对比”的原则，利用“有项目”与“无项目”的效益　与费用计算增量效益与增量费用，用于分析项目的增　水电站增容的幅度决定于电站的水头和富裕水　量，但单个机组的最大增容幅度既受水轮机和发电机　几何尺寸的，还应适应与该机组相关的设施和设　备的情况．因此，在增容改造实施之前，应根据水轮机　量盈利能力；偿责能力分析，分析“有项目”的偿责能　力；财务生存能力分析，分析“有项目”的财务生存能　力．②企业层次：分析企业以往的财务状况与今后可能　的财务状况，了解企业生产与经营情况、资产负责结　构、资源利用优化的必要性等，特别关注企业为项目的　的选型结果以及厂家提供的参数，对引水系统的过流　能力、水轮机的出力、起吊及承重结构、辅助设备及电　气设备等和主机相关的设备设施进行适应性分析计　相应的改造，进而分析在技术上和经济上是否可行．　融资能力、企业自身的资金成本或同项目有关的资金　算，确定出哪些设备设施可以继续使用，哪些需要进行　机会成本．　（４）改扩建项目应分析对既有企业的贡献．通过　４技术改造项目财务分析　小型水电站技术改造项目财务分析内容包括：分　析项目的盈利能力、偿责能力、财务生存能力，判断项　目的财务接受性，明确项目对财务主体及投资者的价　值贡献，为项目决策提供依据．它遵循一般建设项目财　务分析的基本原理和分析指标　］，但由于小型水电　站技术改造项目既利用了原有资产与资源，又有投资　形成新的生产能力，所以又有自身特点．　（１）技术改造项目应进行增量效益与增量费用的　识别与计算．分别计算“有项目”（技术改造）、“无项目”　（不技术改造）两种情况下的效益和费用，将计算期内　同一时问效益与费用对应相减，其差额为增量数据．它　包括增量效益和增量费用，如增量发电量、增量发电容　量，新增投资以及新增经营费用等．据此计算财务指　标，“有项目”、“无项目”的口径与范围应保持一致．　．计算实施后既有企业的营业收人、利润总额等指标的　“新增”数据及相关增长率，估算项目投资活动对既有　企业财务状况改善的贡献．　５　结　语　现在，有相当一部分已建成运行的小型水电站亟　需技术改造或即将面临着技术改造问题．通过总结不　同电站以及不同的情况，技术改造途径有提高工作水　头、增加发电流量、提高机组效率、增加机组容量以及　提高运行效益等，具体的措施要根据电站的实际情况　进行分析选择．尽可能保证技术的可行性以及良好的　经济性．　参考文献：　　’［１］金钟元．水力机械ＩＭ］．北京：中国水利水电出版社，１９９２．　［２］马跃先，马希金，阎振真．小型水电站优化运行与管理［Ｍ］．郑州：　黄河水利出版社，２０００．　（２）改扩建项目应明确界定项目的效益和费用范　围，可分为整体改扩建项目范围和局部改扩建项目范　［３］叶守泽．水文水利计算［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２００１．　［４］中国国际工程咨询公司．投资项目经济咨询评价指南［Ｍ］．北京：　围．整体改扩建项目，盈利能力和偿责能力两大分析可　采用一套数据（即“有项目”数据）就能满足评价的需　要，系统性较强，易于操作．而局部项目要视具体问题　中国经济出版社，１９９８．　［５］国家，建设部．建设项目经济评价方法与参数［Ｍ］．北京：　中国计划出版社，２００６．