小水電站挖潛改造分析（云南省）
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘要：以機組增容改造為主的小水電挖潛技改是符合我省實際情況的，也是符合國家政方針的，這可為小水電帶來明顯的經濟效益，是一種投資省、見效快的有效方法。因此，可以說水電站挖潛改造是鞏固和發展我省農村電氣化建設成果的最佳途徑之一。
關鍵詞：水電站挖潛技改經濟效益
云南省是全國的水電省，具有豐富的水能資源，可開發量為9000多萬kW，約占全國可開發量的1/5，居全國第二位。其中，中、小水電資源的可開發量為1716萬kW；全省128個縣（市）中有118個縣（市）可開發建設1萬kW以上的中小水電站。與此同時，云南又是一個邊疆、山區、高寒、貧瘠、多民族、生產力水平低的省份。如何結合目前形勢和當地實際情況，在近期盡快地將水能資源優勢轉變為經濟優勢，進一步提高人民群眾的物質文化生活水平，是我省“十五”農村水電及電氣化發展的一個重要課題和首要任務。
1 云南省農村水電及電氣化現狀
新中國成立以來，我省水電建設事業取得了飛速發展。截止2000年底，我省地方電力裝機283萬kW（占全省電力裝機768萬kW的37%），全省128個縣（市）中，有99個縣市由地方小水電供電，有76個縣市和一個州（德宏州）實現了農村水電初級電氣化。
從現有各地方水電站的情況看，普遍存在著設備技術含量不高、生產落后、企業管理粗放和人員素質偏低等問題。尤其是一些老電站，問題更突出，已嚴重影響了正常的生產。從國家政策來看，利用高科技改造傳統產業，已成為該產業繼續發展的主要出路。因此，對我省廣的農村小水電站，利用高新技術進行技術改造，挖掘自身潛力，以提高電站的生產運行和管理水平及經濟效益，是鞏固和發展我省農村電氣化建設成果最科學、經濟的方法，是地方電力自身發展和壯的有效途徑。
2 機組增容改造的主要技術和方法
水電站挖潛改造的對象是指具有能量潛力的電站，一般有三種情況：一是具有流量潛力（電站原設計保守，流量沒有充分利用）；二是具有水頭潛力（水頭沒有充分利用）；三是電站運行的實際參數與設計參數的變化達不到額定出力。
機組的挖潛改造主要涉及水輪機過流部件（轉輪、導水機構、蝸殼、尾水管）和發電機部分。
其中發電機的改造較簡單，因發電機通常都有10%左右的容量裕度，在增容中，應密切注意發電機溫度的變化。如果發電機溫度升高較多，這時應考慮對發電機進行增容改造。其方法是對發電機的定子線圈、絕緣或轉子線圈進行更新改造，并且提高絕緣等級。實踐表明，在增容10%左右時，發電機一般不必改造。
水輪機部分的改造，目前多采取不改變導水機構、蝸殼、尾水管尺寸以及轉輪配合尺寸的情況下，僅用更換新轉輪的方式，實現增容目的。因此，水輪機部分的增容主要是針對轉輪進行的。
目前，在水電站運行中的轉輪絕多數是采用傳統的一元流理論或二維勢流理論設計的。隨著流體力學和計算理論的發展，在轉輪設計方面也有了很的進步，發展了考慮轉輪來流有旋、葉片有限厚及轉輪葉片力作用的轉輪與導葉聯合作用的基于S2流面的二維設計模型、基于S1流面的準三維設計模型、全三維設計模型和優化設計模型等，一系列較先進的設計方法和理論。基于這些先進的設計方法和理論所設計的轉輪，在其過流能力、效率等方面都有明顯的提高，從而實現增容和提高枯水期水資源利用率的目標。
在轉輪性能的分析方面，國內已建立了由轉輪的準三元和全三維反問題模型構成的完整的現代水輪機設計系統。該系統可根據不同的要求選擇不同的權因子來控制轉輪的各項性能指標，通過多目標優化來實現對葉片性能的控制和預測。實驗證明，該系統預測的性能指標與真機實驗基本吻合。這就改變了傳統的“理論設計→模型實驗→修正→再實驗”的轉輪研制模式，縮短了轉輪的研發周期，減少了研發費用，為轉輪的單件、定制提供了現實的可能性。
地方中小水電機組在轉輪的改造中采用上述先進的設計和性能預測方法，根據電站的自身情況，可方便地生產出更符合自己電站實際的高性能轉輪。其出力、效率、汽蝕性能等指標明顯優于按傳統型譜選擇和生產的轉輪。這種單件、定制的高科技轉輪的價格僅比傳統轉輪的價格略高一點，但其所帶來的效益卻非常明顯。
對增容改造的統計表明，在水輪機過流部件尺寸不變的前提下，更換性能優良的增容轉輪，可使電站機組容量提高10%～20%。
3 增容改造的效益和所需投資
當前，對有能量潛力和運行時間較長的電站，均可進行機組增容和更新改造，這是一種投資少、見效快，既利國又利民的好途徑。
如我省景谷河電站，單機容量6300kW，只能發到5800kW，在更換高科技轉輪后，機組凈增出力500kW以上，年增容效益為30多萬元，機組增容改造的全部費用，只要發一個豐水期的電就可全部收回。
元江縣滑石板電站水輪機為CJ20-L-180/（2×16），額定出力6500kW、最出力7000kW，發電機還有一定的增容潛力。經電站實際觀測和查看多年機組運行記錄，機組出力均未超過7000kW，更換了性能優、效率高的CJ925-180轉輪以后，出力可達到7500kW以上，為沖擊式水輪機的增容改造創造了先例等等。
截止2000年底，我省地方電站共有2090座3472臺計283萬kW，其中近30%是1985年底以前投運的，有的已運行30多年，設備平均利用小時數還不到2000小時。如按20%的增容出力計算，對這30%的裝機進行改造，將增加17萬kW的裝機容量。按新建電站每kW需7000元人民幣的投資計算，約需人民幣12億元。在水輪機過流部件尺寸不變的前提下，更換性能優良的增容轉輪，每改造增容一個kW的裝機，只需人民幣500元左右，增容17萬kW僅需投入0.85億元。在目前水電建設資金緊缺的形勢下，這要比開發新電源點具有明顯的優勢。況且現今，對無調節性能的電站原則上不列項，不再新建。
當然，從挖掘潛力的可能性分析，需要改造的電站都是早期興建，水力條件較好，開發簡單、設備簡陋的電站。但挖潛改造也要有一個科學合理的規劃，目前亟待做工作的是：對全省地方中、小水電站進行普查，把需要改造的電站，分門別類，摸底排隊，根據資金、技術和效益等條件及當地經濟發展和網絡布局，制定科學的切實可行的改造計劃。對花錢少、效益好的改造項目應優先考慮，對具體某個電站來說，首先要查出問題的所在，然后確定改造內容（水工、機械、電氣等），認真分析改造的可行性（技術、經濟、安全等）和改造方案，防止盲目改造和改造不改效的情況發生。
4 技改資金籌集
朱镕基總理最近在湖南考察談到保護和改善生態時指出：“特別要力發展小水電，這方面要給予扶持”。“十五”水利規劃確定：全國要建設400個水電農村電氣化縣，將會有一系列的優惠政策。我省將與電站的挖潛技改有機結合起來，為機組增容改造創造良好的條件。
目前，我局非常重視技改工作，對一些效益好，改造資金確有困難的項目將給予一定幫助和指導。可多渠道籌集資金：①“以電養電”資金和電站折舊基金；②通過改制籌集資金；③可向有關部門申請技改專項補助資金；④可向金融部門貸款等。
關鍵詞：水電站挖潛技改經濟效益
云南省是全國的水電省，具有豐富的水能資源，可開發量為9000多萬kW，約占全國可開發量的1/5，居全國第二位。其中，中、小水電資源的可開發量為1716萬kW；全省128個縣（市）中有118個縣（市）可開發建設1萬kW以上的中小水電站。與此同時，云南又是一個邊疆、山區、高寒、貧瘠、多民族、生產力水平低的省份。如何結合目前形勢和當地實際情況，在近期盡快地將水能資源優勢轉變為經濟優勢，進一步提高人民群眾的物質文化生活水平，是我省“十五”農村水電及電氣化發展的一個重要課題和首要任務。
1 云南省農村水電及電氣化現狀
新中國成立以來，我省水電建設事業取得了飛速發展。截止2000年底，我省地方電力裝機283萬kW（占全省電力裝機768萬kW的37%），全省128個縣（市）中，有99個縣市由地方小水電供電，有76個縣市和一個州（德宏州）實現了農村水電初級電氣化。
從現有各地方水電站的情況看，普遍存在著設備技術含量不高、生產落后、企業管理粗放和人員素質偏低等問題。尤其是一些老電站，問題更突出，已嚴重影響了正常的生產。從國家政策來看，利用高科技改造傳統產業，已成為該產業繼續發展的主要出路。因此，對我省廣的農村小水電站，利用高新技術進行技術改造，挖掘自身潛力，以提高電站的生產運行和管理水平及經濟效益，是鞏固和發展我省農村電氣化建設成果最科學、經濟的方法，是地方電力自身發展和壯的有效途徑。
2 機組增容改造的主要技術和方法
水電站挖潛改造的對象是指具有能量潛力的電站，一般有三種情況：一是具有流量潛力（電站原設計保守，流量沒有充分利用）；二是具有水頭潛力（水頭沒有充分利用）；三是電站運行的實際參數與設計參數的變化達不到額定出力。
機組的挖潛改造主要涉及水輪機過流部件（轉輪、導水機構、蝸殼、尾水管）和發電機部分。
其中發電機的改造較簡單，因發電機通常都有10%左右的容量裕度，在增容中，應密切注意發電機溫度的變化。如果發電機溫度升高較多，這時應考慮對發電機進行增容改造。其方法是對發電機的定子線圈、絕緣或轉子線圈進行更新改造，并且提高絕緣等級。實踐表明，在增容10%左右時，發電機一般不必改造。
水輪機部分的改造，目前多采取不改變導水機構、蝸殼、尾水管尺寸以及轉輪配合尺寸的情況下，僅用更換新轉輪的方式，實現增容目的。因此，水輪機部分的增容主要是針對轉輪進行的。
目前，在水電站運行中的轉輪絕多數是采用傳統的一元流理論或二維勢流理論設計的。隨著流體力學和計算理論的發展，在轉輪設計方面也有了很的進步，發展了考慮轉輪來流有旋、葉片有限厚及轉輪葉片力作用的轉輪與導葉聯合作用的基于S2流面的二維設計模型、基于S1流面的準三維設計模型、全三維設計模型和優化設計模型等，一系列較先進的設計方法和理論。基于這些先進的設計方法和理論所設計的轉輪，在其過流能力、效率等方面都有明顯的提高，從而實現增容和提高枯水期水資源利用率的目標。
在轉輪性能的分析方面，國內已建立了由轉輪的準三元和全三維反問題模型構成的完整的現代水輪機設計系統。該系統可根據不同的要求選擇不同的權因子來控制轉輪的各項性能指標，通過多目標優化來實現對葉片性能的控制和預測。實驗證明，該系統預測的性能指標與真機實驗基本吻合。這就改變了傳統的“理論設計→模型實驗→修正→再實驗”的轉輪研制模式，縮短了轉輪的研發周期，減少了研發費用，為轉輪的單件、定制提供了現實的可能性。
地方中小水電機組在轉輪的改造中采用上述先進的設計和性能預測方法，根據電站的自身情況，可方便地生產出更符合自己電站實際的高性能轉輪。其出力、效率、汽蝕性能等指標明顯優于按傳統型譜選擇和生產的轉輪。這種單件、定制的高科技轉輪的價格僅比傳統轉輪的價格略高一點，但其所帶來的效益卻非常明顯。
對增容改造的統計表明，在水輪機過流部件尺寸不變的前提下，更換性能優良的增容轉輪，可使電站機組容量提高10%～20%。
3 增容改造的效益和所需投資
當前，對有能量潛力和運行時間較長的電站，均可進行機組增容和更新改造，這是一種投資少、見效快，既利國又利民的好途徑。
如我省景谷河電站，單機容量6300kW，只能發到5800kW，在更換高科技轉輪后，機組凈增出力500kW以上，年增容效益為30多萬元，機組增容改造的全部費用，只要發一個豐水期的電就可全部收回。
元江縣滑石板電站水輪機為CJ20-L-180/（2×16），額定出力6500kW、最出力7000kW，發電機還有一定的增容潛力。經電站實際觀測和查看多年機組運行記錄，機組出力均未超過7000kW，更換了性能優、效率高的CJ925-180轉輪以后，出力可達到7500kW以上，為沖擊式水輪機的增容改造創造了先例等等。
截止2000年底，我省地方電站共有2090座3472臺計283萬kW，其中近30%是1985年底以前投運的，有的已運行30多年，設備平均利用小時數還不到2000小時。如按20%的增容出力計算，對這30%的裝機進行改造，將增加17萬kW的裝機容量。按新建電站每kW需7000元人民幣的投資計算，約需人民幣12億元。在水輪機過流部件尺寸不變的前提下，更換性能優良的增容轉輪，每改造增容一個kW的裝機，只需人民幣500元左右，增容17萬kW僅需投入0.85億元。在目前水電建設資金緊缺的形勢下，這要比開發新電源點具有明顯的優勢。況且現今，對無調節性能的電站原則上不列項，不再新建。
當然，從挖掘潛力的可能性分析，需要改造的電站都是早期興建，水力條件較好，開發簡單、設備簡陋的電站。但挖潛改造也要有一個科學合理的規劃，目前亟待做工作的是：對全省地方中、小水電站進行普查，把需要改造的電站，分門別類，摸底排隊，根據資金、技術和效益等條件及當地經濟發展和網絡布局，制定科學的切實可行的改造計劃。對花錢少、效益好的改造項目應優先考慮，對具體某個電站來說，首先要查出問題的所在，然后確定改造內容（水工、機械、電氣等），認真分析改造的可行性（技術、經濟、安全等）和改造方案，防止盲目改造和改造不改效的情況發生。
4 技改資金籌集
朱镕基總理最近在湖南考察談到保護和改善生態時指出：“特別要力發展小水電，這方面要給予扶持”。“十五”水利規劃確定：全國要建設400個水電農村電氣化縣，將會有一系列的優惠政策。我省將與電站的挖潛技改有機結合起來，為機組增容改造創造良好的條件。
目前，我局非常重視技改工作，對一些效益好，改造資金確有困難的項目將給予一定幫助和指導。可多渠道籌集資金：①“以電養電”資金和電站折舊基金；②通過改制籌集資金；③可向有關部門申請技改專項補助資金；④可向金融部門貸款等。
