渔溪坑水库电站机组报废重建方案的比选分析

郑群英

（浙江省嵊州市水利水电局，嵊州 312400）

1 电站概况

浙江省嵊州市渔溪坑水库电站位于黄泽江支流渔溪江上游，是一座坝后式电站。上游水库集雨面积 25.0km2，总库容 517万 m3，正常库容428万m3，灌面积1.36万亩，最小灌溉流量0.5m3/s，西干渠 （渠底高程117.27m）灌溉面积0.45万亩，东、中干渠灌溉面积0.91万亩，需经发电尾水灌溉 （灌溉发电尾水位86.27m），是一座以灌溉为主结合发电、防洪、养殖等综合利用的小（一）型水库。

该电站动建于1974年1月，1975年7月1#机组320kW并网发电，1977年7月2#机组320kW并网发电，型号为HL123-WJ-50的水轮机配TSWN85/39-8P-320的发电机。为适应村民饮用水和小流量灌溉放水的需要，1981年7月再增加40kW机组一台，1986年又将40kW机组改为100kW，机组型号为HL129-WJ-42配SFW59/6-100。水库的运行特性为（黄海高程）：

*坝顶130.98m；

*历史最高水位130.03m （相应水头43.06m）：溢洪道溢流，防洪结合发电；

*溢洪道堰顶127.43m（正常蓄水位，相应水头41.16m）：发电为主结合灌溉；

*泄洪闸底120.17m （相应水头33.9 m）：灌溉为主，结合发电；

*西干渠底117.27m （相应水头30.3m）：如不需灌溉，则停发电（即保证灌溉用水，不单独发电供水）；

*灌溉发电尾水位86.27m；

*灌溉结合发电水位122.77～107.77m （相应水头36.5～21 m，相应灌溉流量0.5～0.7m3/s）；

*梅汛控制水位124～127.43m （相应水头37.73～41.16m），台汛控制水位120～123m（相应水头33.73～36.73 m）；

*电站水头变化范围为21～43.06m，设计水头33m，设计流量为2.8m3/S，设计年发电量105万 kWh；

2 电站报废重建的必要性

（1）电站自1975年投运以来已35年，设备老化、效率低下存在严重的安全隐患，1#、2#机组已属超期服役，有时需灌溉放水但机组不能正常启动，只能打开导叶卸下转轮放水造成较严重的弃水。（2）当初为适应灌溉小流量的HL129-WJ-42水轮机，由于选型配套的原因，低水头时工况极差，尚不及320KW机组小负荷运行的效率高。（3）隧洞进口与钢管接口处漏水严重，尾水渠断面偏小破损。（4）主变为SJ系列，属国家明令淘汰的高能耗产品，损耗大，温升高。（5）原有厂房陈旧破损，噪声大温度高、值班条件差。（6）随着改革开放，农村的耕作制度也发生了较大的改变，不再需要24小时小流量灌溉放水。其次国家从安全和民生的角度出发，鼓励老电站报废重建及更新改造，从电价政策及资金扶助上都有一定的优惠政策。因此渔溪坑水库电站的报废重建是十分必要的。

3 报废重建方案的比较

报废重建的渔溪坑水库电站机组选型原则：（1）充分考虑水库以灌溉为主，结合发电的运行特点；（2）本着安全、经济最大限度的利用原有水工建筑物，做好方案的经济效益分析比较。经过对水库多年控制运用的水量利用率和电站的发电情况分析，电站运行三十五年来，多年平均发电量为99.45万kWh，年均利用小时仅为1340h，并且考虑到利用原发电隧洞及输水管路以及下游灌溉用水需要，原装机规模较为合适，设计年发电量为110万kWh。根据水库的特征水位，通过水轮机选型计算，现拟定下列两种方案进行比选（见表 1）：

从以上分析可以看出方案Ⅰ的特点：（1）投资减小，可节约一台125kW机组的投资12万元（水轮机6.5万元，发电机4万元，配电盘1.5万元），且320kW水轮机与400kW水轮机价格相同。（2）能适应水头变化和出力变化的全部范围，效率都在较高区域 （虽则最高水头时效率没有方案Ⅱ高，但那时水已漫过溢流堰，不需要考虑效率来节约用水）。 （3）拆除小机组后厂房布置宽敞，可改善值班条件，有利用于中控室的改造。（4）主接线简单，管理方便；机组备品备件可相对减少，运行维修方便。但在灌溉小流量时效率不高 （如果限制发200kW时，效率相差不大；但若需进一步减小流量至0.5m3/s，效率将下降至73%，汽蚀也将加重。

方案Ⅱ在灌溉小流量时效率较高。但（1）投资增加，Ⅱ方案2×320+1×125kW与Ⅰ方案相比投资增加12万元 （主要问题是320kW的水轮机与400kW的价格相同）。 （2）厂内空间减小。（3）当水库水量充足时，即水位在西干渠底117.27m （相应水头30.3m）以上时，大小机组可满负荷发电，灌溉流量大大超过0.5m3/s，只有当水库水位下降到107.77m （相应水头21m，）以下时要考虑125kW小机组单机发电，但小机组虽然灌溉0.5m3/s流量时效率较高，但按低水位灌溉时间45天，放水195万m3计算，与Ⅰ方案相比：效率提高12个百分点，年增电量1.5万kWh，折合电费5000元左右，按生产期25年计为12.5万元，经济效益并不理想。 （4）小机组的另一功用，解决下游村民饮用水问题也随着新农村建设的展开，家家户户都用上自来水而自行消逝。

表1 渔溪坑水库电站报废重建方案比较表

综上所述，方案Ⅰ投资省，效率高，主接线简单，运行管理方便；唯一的缺憾为小流量灌溉时效率较低，汽蚀严重。但随着改革开放，浙江农村的耕作制度也发生了较大的改变，根据近十年渔溪坑水库的灌溉经验，库区灌溉用水利用电站顶峰发电到22点的水量已足够，不再需要24小时小流量灌溉放水。机组汽蚀的问题也可采用不锈钢转轮或不锈钢叶片来解决。因而方案Ⅰ的劣势对电站未来运行影响不大。反之方案Ⅱ灌溉小流量时效率较高的优势也不再存在。所以在保证灌溉的前提下，从机组的性价比及厂房的合理布置来看方案Ⅰ是合理的，因此可以选定方案Ⅰ作为渔溪坑水库电站重建方案。

4 重建方案的投资及效益分析

4.1 经济效益

渔溪坑水库电站报废重建后，水库的防洪兴利库容不变，水库的功能也不变。但电站焕然一新的机电设备不仅使水库的灌溉、防洪、发电等综合功能得到了有效的保障，电站的经济效益也得到了较大的增长。渔溪坑水库电站报废重建项目总投资176万元，其中上级财政补助120万元，自筹及贷款56万元，按照报废重建后享受新电新价原则，电站报废重建后上网峰电电价0.547元/kWh，谷电电价0.213元/kWh。按设计年发电量110万kWh及峰电电量85%计，年发电收入为55万元。电站报废重建后年发电收入可增加22%以上，6年即可回收全部投资，其财务评价和国民经济评价都是可行的。

4.2 社会效益

小水电发展于农村，服务于农业、农村和农民，是农村经济社会发展的重要支柱。渔溪坑水库管理所作为独立核算的乡镇大集体单位，在册在岗人员16人，承担着水库的防汛、灌溉、发电、工程管理等工作，但管理所3/4的收入来源主要依靠电站发电。而渔溪坑水库运行三十多年来，经历了多次的洪水和干旱考验，在灌溉、防洪、发电、养殖等方面发挥了较大的作用，已成为受益区经济建设和人民生活不可缺少的水利工程。像这种承担了较大的社会效益，发电量又不多的大集体单位如能得到国家资金的倾斜，自身又力所能及地投入资金进行报废重建，不但投资回收快，而且报废重建后，全面更新了机组设备：水轮机采用了性能先进、技术成熟的好转轮，发电机采用了目前较先进的无刷励磁，控制系统采用了半自动化装置。大大提高了电站运行的安全性，可靠性、先进性，达到了水电工程继续安全地发挥效益的目的。

4.3 生态效益

小水电是国际公认和我国 《可再生能源法》确定的可再生的清洁能源，在提高农村电气化水平，带动农村经济社会发展、改善农民生产生活条件、保障应急供电等方面都作出了重大贡献，特别是在减排温室气体、保护生态环境、促进生态文明建设等方面发挥了重要作用。据有关资料，水电每发1kWh电量可减少约0.8kg的二氧化碳温室气体排放量，可减少约0.025kg的烟尘排放量，在提倡低碳经济的今天农村小水电作为清洁能源的一部分，也显示了可观的生态效益。据此推算，渔溪坑水库电站运行后每年可减少二氧化碳温室气体排放88万kg，减少烟尘排放量约2.75万kg。在提倡节能减排、低碳经济的今天，农村小水电作为清洁能源的一部分，也显示了可观的生态效益。

5 主要研究结论

渔溪坑水库电站报废重建后，机电设备全部更新，厂容厂貌焕然一新，控制系统实现了半自动化，运行值班条件得到了较大的改善，不仅设备、设施消除了隐患，提高了电站运行的安全性，可靠性、先进性；同时电站的经济效益、社会效益和生态效益都实现了可持续发展，达到了改造的目的。而且对嵊州市今后几年继续实施 “惠农保安千站改造工程”，有一定的推广示范作用。

[1] 田中兴.小水电点亮中国农村［J］.小水电，2009，147（3）：4-6.

[2]田中兴.大力发展小水电为实现我国温室气体减排目标做贡献［J］.中国水能及电气化，2010，62（1/2）：22-23.

[3] 田中兴.小水电的新使命［J］.小水电，2010，153（3）： 8-10.

[4]程夏蕾.欧盟可再生能源发展给小水电带来的机遇［J］.小水电，2008，142（4）：1-2.