[英國]　P.雷諾茲

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歐洲各國及俄羅斯的水電站現(xiàn)代化改造

[英國]P.雷諾茲

為提高水電站的運(yùn)行性能、延長使用壽命、增加發(fā)電效益，歐洲和俄羅斯正在對其現(xiàn)有水電站進(jìn)行大規(guī)模的現(xiàn)代化改造。介紹了意大利、瑞士、法國、盧森堡、瑞典、挪威和拉脫維亞的水電設(shè)施更新及改造項(xiàng)目，主要以升級和更新機(jī)電設(shè)備、增加電站裝機(jī)容量為主。俄羅斯現(xiàn)有的水電站由于服役時間相對較長、事故損毀和改造資金一度缺乏等因素，其現(xiàn)代化改造需要更多的投資和更長的周期，改造措施包括修復(fù)、升級和更新設(shè)備、改進(jìn)電站設(shè)計(jì)、重建電站設(shè)施、改造輸電線路和電網(wǎng)等。

水電站改造；俄羅斯；歐洲

歐洲各國和俄羅斯的許多老舊水電站正在進(jìn)行大規(guī)模的現(xiàn)代化改造，公用事業(yè)部門投入了大量資金以提高其性能并延長使用壽命。

現(xiàn)代化改造的范圍從小型水電站延伸到大型水電站，遍布?xì)W洲的許多國家，甚至包括俄羅斯的廣大地區(qū)。在歐洲大陸，改造工程進(jìn)展較快；在俄羅斯，大型水電站的改造工程持續(xù)時間較長，需要分階段實(shí)施，且檢修工程量逐漸增大。

近年來，對水電現(xiàn)代化改造的投資巨大，大量工程正在進(jìn)行中，更多的工程即將開工，尤其是在俄羅斯。

1　歐洲各國水電站的現(xiàn)代化改造

1.1意大利

意大利的水電市場已經(jīng)成熟，伏伊特公司正在翻新該國的3座小型水電站，這些電站的業(yè)主分別為2家意大利公司：ACEA 股份公司 和BKW 股份公司。工程始于2015年第2季度，將于2016年年中完工。ACEA公司的亞歷山德羅.伏特(Alessandro Volta)小型水電站已有百年歷史，福伊特公司為其供應(yīng)了2臺新的混流式水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、電站自動化和配套設(shè)備。該電站位于馬代馬堡(Castel Madama)附近，靠近羅馬。

BKW公司的蓬佩尼諾(Pompegnino)電站已有85 a的歷史，其現(xiàn)代化改造工程將提高2臺轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的性能，同時，伏伊特公司還供應(yīng)新的發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、電站自動化和配套設(shè)備。BKW公司的蓬.圣馬丁(Pont St. Martin)電站建于1932年，在其改造工程中，原有的4臺混流式機(jī)組將停運(yùn)，更換為2臺新機(jī)組，分別是1臺軸流式機(jī)組和1臺小型混流式機(jī)組；此外，還將安裝新的發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、電站自動化和配套設(shè)備。

意大利近期的水電發(fā)展還體現(xiàn)在：德國意昂集團(tuán)(E.ON)將其在特爾尼(Terni)市的組合資產(chǎn)出售給當(dāng)?shù)氐目稍偕茉垂尽狤RG發(fā)電公司，包括16座水電站、7座大壩、3座水庫以及龐大的地上和地下輸電基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。特爾尼市的水電設(shè)施利用內(nèi)拉(Nera)河、韋利諾(Velino)河和臺伯(Tiber)河的資源，擁有530 MW的裝機(jī)容量，年發(fā)電量1 400 GW·h。除了收購時進(jìn)行的事前調(diào)查，隨著時間的推移，控股公司變化后還可能進(jìn)一步評估這些資產(chǎn)并加大投資。

1.2瑞士

伏伊特公司和其他供應(yīng)商最近為瑞士Axpo公司的魯奇立戈(Ruchlig)電站完成了現(xiàn)代化改造工程。該工程主要通過增加流速將轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的裝機(jī)容量增加25%以上。改造和升級將使電站的發(fā)電量增加10%。這座裝機(jī)容量11 MW的徑流式水電站建于20世紀(jì)20年代，預(yù)計(jì)年發(fā)電量達(dá)64 GW·h。Axpo公司的現(xiàn)代化改造還包括提升電站的魚類保護(hù)性能和防洪能力。電站改造延長了許可證期限，原許可已于2011年到期，新許可將于2074年到期。

1.3法國

法國電力公司(EDF)與阿爾斯通的2家企業(yè)簽訂了合同，由其改造該公司遍布全國的眾多水電站的轉(zhuǎn)速控制和電壓控制系統(tǒng)。改造工程始于2015年。雖然合同的重點(diǎn)是改造，但也包括后續(xù)的運(yùn)行維護(hù)支持服務(wù)。

2014年年底，EDF從歐洲投資銀行(EIB)獲得了5億歐元的財(cái)政援助，資助其各項(xiàng)現(xiàn)代化改造項(xiàng)目。這筆貸款占其所需資金的一半，用于支持2項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目：①“復(fù)興”工程，升級已建電站裝機(jī)容量和信息技術(shù)；②羅曼什-加韋(Romanche-Gavet)項(xiàng)目的重大改造計(jì)劃。

裝機(jī)93 MW的羅曼什-加韋項(xiàng)目將用1座大型地下水電站替代位于格勒諾布爾(Grenoble)市東南的羅曼什(La Romanche)河上的6座小型地面水電站，這些電站已建成并連續(xù)運(yùn)行了60 a。

1.4盧森堡

伏伊特公司承擔(dān)了盧森堡奧爾電力股份公司的維安登(Vianden)抽水蓄能電站4臺發(fā)電機(jī)的改造工作。該電站靠近德國邊界，通過德國萊茵集團(tuán)(RWE)向德國電網(wǎng)供電并提供相應(yīng)服務(wù)。電站于20世紀(jì)60年代中期投運(yùn)，運(yùn)行10 a后對電站進(jìn)行了擴(kuò)容。2014年再次擴(kuò)容后，現(xiàn)有11臺機(jī)組，水輪機(jī)裝機(jī)容量1 290 MW，發(fā)電機(jī)視在功率1 485 MVA，水泵總?cè)萘? 045 MW。

1.5瑞典

瑞典的霍勒弗森(Holleforsen)水電站于1952年建成投運(yùn)，最近進(jìn)行了現(xiàn)代化改造，改造了3臺轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)中的1臺。阿爾斯通公司表示，瑞典瀑布能源(Vattenfall)公司的投資可將機(jī)組壽命延長40 a，同時提高效率和發(fā)電量，并采用更多的環(huán)境保護(hù)技術(shù)。

該電站位于瑞典中部的因達(dá)爾(Indalsalven)河上，電站的上游和下游分別是斯塔斯瀑布(Stadsforden)和耶克維茨勒(Jarkvissle)電站。電站3臺立式軸流轉(zhuǎn)槳水輪機(jī)的額定水頭為24 m，每臺流量180 m3/s，最大出力50 MW。正在改造的3號機(jī)組外徑5.51 m，其流量將增加5%。

據(jù)阿爾斯通公司介紹，改造合同于2014年完成，包括模型驗(yàn)收測試，更換轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)軸承、油壓系統(tǒng)，以及改造水輪機(jī)部件(包括頂蓋、基礎(chǔ)環(huán)、底環(huán)、導(dǎo)葉和水輪機(jī)軸)。此外，工程還包括安裝無油輪彀，使軸瓦不再需要潤滑油。改造前，機(jī)組轉(zhuǎn)輪輪轂需用油3 000 L。

1.6挪威

阿爾斯通公司最近在挪威斯堪的納維亞半島的多維弗斯(Dovikfoss)改造EB公司(Energiselkapet Buskerud)的水電站。電站位于挪威東南的德拉門(Drammenselva)河上,僅配有1臺機(jī)組，裝機(jī)25 MW,已投運(yùn)40 a，工程包括維修和改造其發(fā)電機(jī)。

阿爾斯通公司早前為EB公司改造了米克斯圖弗斯(Mykstufoss)電站和科格弗斯(Kaggefoss)電站。

1.7拉脫維亞

近年來，動力機(jī)械公司(Power Machines)和阿爾斯通公司均積極為拉脫維亞國家電力公司完成其水電現(xiàn)代化改造合同。

動力機(jī)械公司正在更換凱古姆斯(Kegums)Ⅱ級水電站的全部3臺機(jī)組，機(jī)組將于2016～2018年投運(yùn)。每臺機(jī)組裝機(jī)77 MW，水頭15 m。該電站位于道加瓦(Daugava)河左岸，于1979年投運(yùn)。該電站是裝機(jī)容量264 MW的凱古姆斯工程的一部分，工程包括位于右岸的、建造于20世紀(jì)30年代的凱古姆斯一級水電站。凱古姆斯一級水電站于20世紀(jì)90年代末進(jìn)行了改造。Latvenergo公司稱，2014年整個凱古姆斯電站的總發(fā)電量為376 GW·h。該公司在道加瓦河上還有2座電站：普利亞文納斯(Plavinas)電站和里加(Riga)電站，前者在20世紀(jì)90年代進(jìn)行了改造。

阿爾斯通公司改造了里加電站的全部6臺機(jī)組。每臺機(jī)組由69 MW的轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，改造工程還包括新的控制系統(tǒng)和輔助設(shè)備。阿爾斯通公司2015年開始履行合同，將于2022年完工。該電站2013年發(fā)電量接近680 GW·h，預(yù)計(jì)將增加年發(fā)電量20 GW·h，同時提高效率，延長電站壽命40 a以上。

2　俄羅斯水電站的現(xiàn)代化改造

俄羅斯的許多水電站正在進(jìn)行大規(guī)?，F(xiàn)代化改造工程，大部工程由該行業(yè)的第一大公司——俄羅斯水電公司(RusHydro)承擔(dān)。

2.1日古列夫水電站

動力機(jī)械公司最近為俄羅斯水電公司的日古列夫(Zhigulevskaya)水電站改造了13臺機(jī)組中的7號機(jī)組。1～6號機(jī)組在2010年前完成了改造，當(dāng)時動力機(jī)械公司與俄羅斯水電公司簽訂了現(xiàn)在的改造電站合同。該公司計(jì)劃于2018年前改造完成其余的6臺機(jī)組。最新改造的7號發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量增加了10.5 MW，達(dá)125.5 MW。隨著余下機(jī)組的改造，該電站的裝機(jī)容量將增加147 MW，達(dá)到2 488 MW。

日古列夫電站改造工程是俄羅斯水電公司綜合改造計(jì)劃的一部分。俄羅斯水電公司正在進(jìn)行的其他改造項(xiàng)目包括沃特金斯克(Votkinskaya)、伏爾加(Volzhskaya)水電站的改造和升級。

2.2沃特金斯克水電站

2015年初，動力機(jī)械公司簽訂了一項(xiàng)為期10 a的合同，為沃特金斯克水電站更換10臺機(jī)組，該電站裝機(jī)容量1 020 MW，于20世紀(jì)60年代投運(yùn)。原設(shè)備由動力機(jī)械公司供應(yīng)。合同將于2025年到期，要求用10臺115 MW的輪葉可調(diào)機(jī)組替換現(xiàn)有的2臺110 MW和8臺100 MW的機(jī)組。合同還包括發(fā)電機(jī)、自動控制和輔助設(shè)備的改造。

2.3伏爾加水電站

在伏爾加水電站，動力機(jī)械公司與東芝公司合作，供應(yīng)新變壓器(4臺單相500 kV自動變壓器，每臺267 MVA)。設(shè)備將于2016年年中交付。2011年動力機(jī)械公司還簽訂了1份為期10 a的合同，供應(yīng)10臺145 MW的新水輪機(jī)和22臺144.5 MW的發(fā)電機(jī)。到目前為止，已經(jīng)改造完14臺水輪機(jī)和4臺發(fā)電機(jī)。整個電站的現(xiàn)代化改造將于2021年前完成。

2.4薩彥舒申斯克水電站

俄羅斯水電公司最大的水電站——薩彥舒申斯克水電站的發(fā)電廠房改造將其最大出力增加到5 100 MW。最近，還改造了連接電站的輸電線路，使電站裝機(jī)容量增加了250 MW 。此前，在以提高自動化系統(tǒng)可靠性為重點(diǎn)的電廠內(nèi)部改造中，電站裝機(jī)增加了450 MW。

薩彥舒申斯克水電站總裝機(jī)6 400 MW，2009年發(fā)生了重大事故，導(dǎo)致75人喪生。最近幾年，重造和更換了許多毀壞的水輪機(jī)，但電網(wǎng)連接的局限性仍然限制了其發(fā)電量。2014年末，完成了發(fā)電機(jī)組的大規(guī)模重建工程。水電站的10臺裝機(jī)640 MW的機(jī)組全部被更換掉。最初，修復(fù)工作的重點(diǎn)是修理和改造受損最小的機(jī)組。從2011年起，引進(jìn)了第1臺新機(jī)組。2013年起，開始更換已修復(fù)并重新投入運(yùn)行的舊機(jī)組。

2.5其他項(xiàng)目

根據(jù)2015年4月的投資報(bào)告，2012～2014年間，除了修復(fù)和改造薩彥舒申斯克水電站的設(shè)施外，俄羅斯水電公司還投資改造了更多的水電站，增加了145 MW裝機(jī)容量。2015～2019年，公司計(jì)劃通過水電資產(chǎn)的升級和現(xiàn)代化改造再增加346 MW裝機(jī)。在其最新的電站升級支出預(yù)算之外，該公司還計(jì)劃修復(fù)位于阿布哈茲(Abkhazia)的佩列帕登耶(Perepadnye)水電站。

2.6改造計(jì)劃投資及預(yù)期效益

俄羅斯水電公司的修復(fù)和改造計(jì)劃于2011年審批通過，旨在解決資產(chǎn)老化、可靠性不斷下降、監(jiān)管不到位等多重問題，使資產(chǎn)升級更加統(tǒng)一、全面，特別是解決20世紀(jì)90年代的經(jīng)費(fèi)不足問題。2014～2017年間，每年用于修復(fù)和改造的投資預(yù)算約10億美元。除了動力機(jī)械公司，參與俄羅斯水電公司各項(xiàng)工程的其他主要制造商包括阿爾斯通、伏伊特、ABB等公司。

俄羅斯一半以上的水電站已建成31～50 a，與其他水電大國相比，如美國、加拿大和巴西，其在該周期所有的電站占比最大。雖然其服役時間更長的水電站數(shù)量占20%，與加拿大相當(dāng)，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國的40%。前蘇聯(lián)解體后，在20世紀(jì)90年代，俄羅斯已建電站長期遭受經(jīng)費(fèi)不足的困擾，但其他水電大國沒有遇到這方面問題。

該公司的投資報(bào)告顯示，各類改造項(xiàng)目所需資金占比分別為：水輪機(jī)37%，發(fā)電機(jī)20%，輔助設(shè)備17%，安全、自動控制13%，重建水工建筑物6%，變壓器5%，其余用于改進(jìn)設(shè)計(jì)。總之，需要更換154臺水輪機(jī)(占現(xiàn)有水輪機(jī)總數(shù)的55%)、119臺發(fā)電機(jī)(占現(xiàn)有總數(shù)的45%)、176臺變壓器(占現(xiàn)有總數(shù)61%)。到2025年，預(yù)計(jì)裝機(jī)容量增加近800 MW，年發(fā)電量增加總計(jì)1 400 GW·h。

公司將通過減少溢水、提高電站使用率、消除技術(shù)限制和內(nèi)部優(yōu)化來提高現(xiàn)代化改造工程的發(fā)電量，從而增加收益。

劉明方麗杰譯

(編輯：陳紫薇)

2016-02-17

設(shè)計(jì)與施工

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