戴靈輝

（湖南省水利廳農(nóng)電局，長(zhǎng)沙 410007）

農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造是通過(guò)對(duì)老舊電站進(jìn)行技術(shù)更新改造，實(shí)現(xiàn)增加效益、消除安全隱患和促進(jìn)節(jié)能減排的目的。對(duì)項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)把關(guān)，直接關(guān)系到電站改造的成效。

我省老舊水電站數(shù)量多、裝機(jī)規(guī)模大，納入改造規(guī)劃的老舊水電站近1000座，改造規(guī)模占全國(guó)1/6。完成技術(shù)設(shè)計(jì)的時(shí)間緊、任務(wù)重，我省各級(jí)水行政主管部門(mén)在對(duì)初步設(shè)計(jì)進(jìn)行審查時(shí)，遇到了各種政策和技術(shù)問(wèn)題。因此，對(duì)技術(shù)審查工作進(jìn)行比較系統(tǒng)的總結(jié)，有利于促進(jìn)增效擴(kuò)容改造工作順利推進(jìn)。

1 技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則

農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造，不同于新建項(xiàng)目，免除項(xiàng)目建議書(shū)和可行性研究報(bào)告環(huán)節(jié)，可直接進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段。在對(duì)增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)審查時(shí)，應(yīng)遵循的主要原則如下：

（1）效益優(yōu)先。改造后實(shí)現(xiàn)增效，電量增幅應(yīng)達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)要求。

（2）技術(shù)先進(jìn)。采用新技術(shù)、新材料、新工藝和先進(jìn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電站技術(shù)現(xiàn)代化目的。

（3）安全可靠。從安全的角度，對(duì)應(yīng)力、強(qiáng)度和防洪進(jìn)行復(fù)核，確保改造安全。

（4）經(jīng)濟(jì)合理。技改電站單位千瓦造價(jià)和單位度電投資，應(yīng)控制在適度的范圍之內(nèi)。

2 技術(shù)審查的要點(diǎn)分析

首先，應(yīng)從項(xiàng)目申報(bào)條件入手，審查項(xiàng)目是否可以納入國(guó)家政策支持范圍其次，從水能資源利用角度，初步判斷挖潛增效的可能性是否存在，確定大方案是否可行最后，對(duì)技術(shù)改造細(xì)節(jié)進(jìn)行審查，確定技改方案是否科學(xué)合理。

2.1 資料收集和分析

資料收集是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作。項(xiàng)目法人應(yīng)協(xié)助設(shè)計(jì)單位，收集并補(bǔ)齊原工程設(shè)計(jì)、驗(yàn)收和運(yùn)行資料、水文和泥沙資料、大修和檢測(cè)記錄，以及以往技改資料、施工單位、制造廠家技術(shù)資料等。此外，單機(jī)容量在1萬(wàn)千瓦及以上的水輪發(fā)電機(jī)組，還應(yīng)提供現(xiàn)場(chǎng)性能對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)。值得注意的是，某些電站原始設(shè)計(jì)參數(shù)與現(xiàn)狀實(shí)際有變化，設(shè)計(jì)單位和生產(chǎn)制造廠家應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，對(duì)原設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。

2.2 水文水能

水文資料是確定電站增效擴(kuò)容潛力和裝機(jī)規(guī)模大小的主要依據(jù)，是進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)的前提條件。

1）收集和分析水文資料。設(shè)計(jì)單位應(yīng)收集全面的水文資料，并盡可能采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。部分電站水庫(kù)已進(jìn)行過(guò)除險(xiǎn)加固，可直接采用其設(shè)計(jì)成果。延長(zhǎng)水文系列時(shí)，應(yīng)選擇2個(gè)以上的點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。水文分析應(yīng)對(duì)徑流、洪水及水庫(kù)特征水位等進(jìn)行復(fù)核。工程特性表中應(yīng)當(dāng)分別列出原設(shè)計(jì)、現(xiàn)狀、改造后三個(gè)階段水文水能主要參數(shù)。

2）對(duì)水能利用現(xiàn)狀進(jìn)行分析和評(píng)估。首先，對(duì)河流規(guī)劃和綜合利用功能進(jìn)行復(fù)核。增效擴(kuò)容改造必須符合流域規(guī)劃，不能改變水庫(kù)灌溉、供水等綜合利用功能；其次，分析水能資源利用情況。充分考慮上下游梯級(jí)銜接及流量匹配關(guān)系，計(jì)算可利用棄水量，對(duì)增效擴(kuò)容潛力進(jìn)行判斷。

3）比選確定裝機(jī)規(guī)模。在不增加機(jī)組臺(tái)數(shù)的前提下，選擇多個(gè)裝機(jī)規(guī)模進(jìn)行比選，充分考慮下游頂托的影響。單機(jī)容量和總裝機(jī)規(guī)模確定，還應(yīng)考慮全部機(jī)組同時(shí)滿發(fā)時(shí)水頭受阻工況。

4）合理選擇轉(zhuǎn)輪。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪選擇時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇新型高效轉(zhuǎn)輪。

5）對(duì)回水、泥沙及防洪安全進(jìn)行復(fù)核。增效擴(kuò)容改造不應(yīng)增加淹沒(méi)和移民，泥沙對(duì)水輪機(jī)的影響應(yīng)充分考慮。在對(duì)防洪安全進(jìn)行復(fù)核時(shí)，重點(diǎn)對(duì)廠房防洪安全進(jìn)行校核。

2.3 水工建筑物

農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造，是以水電站機(jī)電設(shè)備更新改造為主，不改變電站現(xiàn)有擋水、泄水、引水和廠房等水工設(shè)施，原則上保留原有的預(yù)埋件和結(jié)構(gòu)，即不涉及水工建筑物主體結(jié)構(gòu)的改變。首先，對(duì)引水系統(tǒng)過(guò)流能力和水頭損失進(jìn)行復(fù)核，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的，提出處理措施。其次，對(duì)廠房、機(jī)墩等承重部分的受力和安全強(qiáng)度進(jìn)行復(fù)核，考慮在不同的典型荷載組合下，對(duì)廠房的抗滑、抗浮穩(wěn)定及基底壓應(yīng)力值，是否在《水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》允許值內(nèi)。引水式高水頭電站，對(duì)壓力管道和前池等水工設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)和分析，達(dá)不到安全要求的提出補(bǔ)強(qiáng)加固措施。對(duì)機(jī)組機(jī)墩的最大水推力和機(jī)組重量，行車起重機(jī)軌道梁等受力部位，進(jìn)行應(yīng)力和強(qiáng)度復(fù)核計(jì)算，不符合安全要求的采取補(bǔ)強(qiáng)措施。

2.4 水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)

在保證安全的前提下，有潛力的老舊電站，可通過(guò)復(fù)核設(shè)計(jì)水頭、加大機(jī)組過(guò)流量、提高機(jī)組效率等手段，實(shí)現(xiàn)增效擴(kuò)容改造目的。

1）水輪機(jī)改造是增效擴(kuò)容改造的關(guān)鍵。首先，在對(duì)水輪機(jī)改造方案比選時(shí)，應(yīng)列出水輪機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，包括水頭、效率、額定流量、空化系數(shù)、導(dǎo)葉相對(duì)高度值等，并選取3種及以上的轉(zhuǎn)輪型號(hào)進(jìn)行比選；其次，水輪機(jī)改造應(yīng)盡量保留尾水管、座環(huán)、機(jī)坑里襯及埋入管路等原有的預(yù)埋部分不動(dòng)，可更換導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)部件（轉(zhuǎn)輪、泄水錐、主軸等）、調(diào)速機(jī)構(gòu)、主軸密封、自動(dòng)化元件、明管等；再次，增效擴(kuò)容改造時(shí)，需考慮按照電站設(shè)計(jì)尾水位復(fù)核安裝高程，并確保改造后機(jī)組安裝高程不低于原安裝高程。此外，為確保水電站改造后機(jī)組安全運(yùn)行，需對(duì)水輪機(jī)飛逸轉(zhuǎn)速進(jìn)行校核，對(duì)機(jī)組調(diào)節(jié)保證進(jìn)行重新計(jì)算，確定機(jī)組突甩滿負(fù)荷時(shí)最大轉(zhuǎn)速上升率、蝸殼最大壓力上升值滿足要求，并對(duì)機(jī)組過(guò)流能力進(jìn)行分析計(jì)算，使新機(jī)型滿足過(guò)流能力和安全要求。

2）發(fā)電機(jī)改造應(yīng)與水輪機(jī)改造同步進(jìn)行。對(duì)較大容量的發(fā)電機(jī)，可對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組及相關(guān)部件、通風(fēng)系統(tǒng)等進(jìn)行改造，增大電機(jī)容量；對(duì)較小容量的發(fā)電機(jī)，可采用整體更換的方式，達(dá)到與水輪機(jī)增容相匹配的目的。

3）機(jī)組綜合效率及發(fā)電量指標(biāo)應(yīng)科學(xué)合理。改造后的機(jī)組綜合效率，需滿足《農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備選用指導(dǎo)意見(jiàn)》的要求。從我省以往電站技改的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量增幅，一般不會(huì)超過(guò)25%，超發(fā)量一般不會(huì)超過(guò)10%。此外，發(fā)電量指標(biāo)是投資主管部門(mén)進(jìn)行績(jī)效考核的重要指標(biāo)之一，必須嚴(yán)格達(dá)標(biāo)。

2.5 輔助系統(tǒng)和電氣設(shè)備

對(duì)于老舊的主閥以及勵(lì)磁、調(diào)速器等輔助設(shè)備，也要做配套改造，尤其應(yīng)更換、淘汰高耗能和落后產(chǎn)品。對(duì)老式機(jī)組控制裝置和電磁式保護(hù)裝置，應(yīng)采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，全面提高運(yùn)行自運(yùn)化程度。對(duì)主變、電氣主接線、短路電流計(jì)算和接地等，都應(yīng)進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，合理布置和優(yōu)化選擇設(shè)備。為了確保運(yùn)行和防洪安全，應(yīng)對(duì)閘門(mén)、啟閉機(jī)及橋機(jī)進(jìn)行復(fù)核，要求配置2套以上保安電源。此外，對(duì)輔助的供水、通風(fēng)和冷卻等設(shè)備進(jìn)行必要的改造，可以提高電站運(yùn)行安全和可靠性。

2.6 工程概算和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

工程概算書(shū)、圖冊(cè)都應(yīng)編制成單行本，作為初步設(shè)計(jì)報(bào)告的一部分，工程造價(jià)和設(shè)備單價(jià)應(yīng)合理控制。增效擴(kuò)容項(xiàng)目的中央投資不能超過(guò)總投資的50%。在進(jìn)行項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)時(shí)，采用新增電量作為計(jì)算參數(shù)，電價(jià)可以采用影子價(jià)格。對(duì)于改造后效益的計(jì)算，應(yīng)與改造前的統(tǒng)計(jì)口徑保持一致，具備可比性。比如下游有頂托補(bǔ)償?shù)碾娬?，?yīng)將補(bǔ)償?shù)男б嬲鬯愠呻娏坑?jì)入改造后的效益。此外，在對(duì)增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目進(jìn)行財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)其經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率的評(píng)價(jià)指標(biāo)，不局限于8%的社會(huì)折現(xiàn)率限制條件。

2.7 環(huán)境和生態(tài)

對(duì)跨流域引水的項(xiàng)目，設(shè)計(jì)報(bào)告中必須有環(huán)保章節(jié)和水土保持章節(jié)，其設(shè)計(jì)內(nèi)容深度要滿足行政主管部門(mén)的要求。對(duì)原來(lái)沒(méi)有考慮下泄流量的引水式電站，增設(shè)下泄流量出口。除保證生態(tài)基流外，還需滿足脫水段區(qū)間的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水需求，一般要求其下泄流量為壩址多年平均流量的10%左右。

2.8 施工組織設(shè)計(jì)

增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目的工期一般為2年。施工盡可能安排在枯水期進(jìn)行。對(duì)于電站多臺(tái)機(jī)組的改造，宜先改造一臺(tái)，待第一臺(tái)機(jī)改造成功后再改造其它機(jī)組。

2.9 設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)

設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)把需要進(jìn)行改造的部分，改造前的現(xiàn)狀分析、改造目的和如何改逐一描述清楚，其設(shè)計(jì)文本編寫(xiě)格式不同于新建項(xiàng)目的表述方式。水行政主管部門(mén)應(yīng)將初步設(shè)計(jì)報(bào)告?zhèn)浒?，作為工程建設(shè)、驗(yàn)收和審計(jì)的依據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合增效擴(kuò)容改造工作的實(shí)際，對(duì)申報(bào)項(xiàng)目進(jìn)行初步設(shè)計(jì)審查的技術(shù)要點(diǎn)，進(jìn)行了比較系統(tǒng)的分析總結(jié)，對(duì)規(guī)范增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)審查工作有一點(diǎn)借鑒作用。

[1]GB/T 50700-2011 小型水電站技術(shù)改造規(guī)范.

[2]國(guó)家電網(wǎng)公司.水力發(fā)電廠安全性評(píng)價(jià)[M].北京: 中國(guó)電力出版社, 2009.