探析农村水电增效扩容改造技术工作实践

潘登星

(古田县水利局，福建 宁德352200)

1 农村水电增效扩容改造工作的必要性

1.1 促进节能减排

全面实施农村水电增效扩容改造，不仅可巩固现有220 多亿kW时的水力发电能力，还可使老旧水电站发电量平均提高40% 以上，新增水电发电量100 多亿kW时，相当于每年节约1 100 万t标准煤、减排二氧化碳2 800 万t，对于促进我国能源结构调整和节能减排，均具有重要的意义。

1.2 保障公共安全

老旧电站工程设计标准偏低，施工质量不高，加之多年运行未进行改造升级，普遍存在坝体坝基渗漏、泄洪建筑物破损、挡水引水设施失修、压力管道老化锈蚀等问题，极易诱发公共安全事故。因此，迫切需要在继续加快病险水库除险加固的同时，对水电站的机电设备实施除险加固和更新改造，以全面消除安全隐患［1］。

1.3 促进农村经济发展

对农村集体所有制水电站实施增效扩容改造，可以进一步促进当地资源优势转化为经济优势，直接增加农民群众收入，壮大农村集体经济，改善农村基础设施，有效促进了社会主义新农村建设。

2 原古田县鹤溪三级电站状况概述

福建省宁德市古田县鹤溪三级电站距鹤塘镇10 km ，距古田县城关72 km。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)，鹤溪三级电站拦河坝坝高11.5 m，日调节功能，电站增效扩容后装机2 400 kW，属小(2)型工程，工程等级为五等，大坝(砌石拱坝)、厂房等水工建筑物为5 级建筑物［2］。

原电站总装机容量为1 600 kW (2 ×400 +1 ×800 kW)，3 台机组自1982年1月全部投产发电以来，已经运行了31 a(截至2013年1月止)，机组性能低、故障多、效率低，虽经2009年更换2#机组，但1#、3#两台机组的实际出力只有280 kW(装机400 kW)，且自动化程度落后，机组严重老化，存在诸多安全隐患。

3 增效扩容改造方案设计

增效扩容改造后的装机容量可达到2 400 kW(3×800 kW)，1#、3#机组水轮机型号为HLD54—WJ—65，2#机组水轮机型号为HL100—WJ—60，3 台发电机型号均为SFW800—6/1180。

渠道设计流量3.3 m3/s，机组设计引用流量2.845 m3/s，生态用水放水流量为0.22 m3/s，电站设计水头106.0 m，多年平均电量863.4 万kW·h，年利用小时3 604 h。

4 农村水电增效扩容改造技术工作实践应用

4.1 水工建筑物改造

4.1.1 拦河坝坝顶加高及进水口改造

根据设防要求，将两岸坝顶用C15 砌石混凝土加高至720.40 m，加高尺寸为左岸10.6 m ×0.6 m ×0.4 m(长×宽× 高)，右岸6.14 m ×0.6 m ×0.4 m(长×宽×高)，同时坝顶增设镀锌管护栏。隧洞进水口前端设置一道拦污栅，更换进水口工作闸门，并新建一道挡水板。

4.1.2 渠道局部拓宽及防渗处理

对二级和三级渠道进行局部拓宽及防渗处理，渠道防渗段总长2 485 m(其中二级渠道长710 m、三级渠道长1 775 m)，两级渠道的坡降分别为i =1/1500、i=1/1000，采用C15 混凝土，经过衬砌防渗后渠道设计引用流量3.3 m3/s。改造后二级渠道断面为:其过水水深为1.5 m，底宽为1.6 m，边坡采用1∶0.3;三级渠道断面为:其过水水深1.1 m，底宽为2.2 m，边坡采用1∶0.3。

4.1.3 压力前池加固改造

压力前池为浆砌条石，经加固后尺寸为:前池长度为19.7 m，宽度6.4 ～10 m，前池最大深度5.47 m。

4.1.4 厂房改造

原主厂房尺寸为(长×宽×高)24.0 m×11.7 m×7.5 m，地面高程555.35 m，原电站厂房装设3 台水轮发电机组，容量分别为400 kW、800 kW 和400 kW，经增效扩容改造后，主厂房尺寸与高程不变，下游侧局部拓宽，尺寸为2.3 m ×3.83 m ×4.1 m(长×宽× 高)，拓宽后厂内安装3 台容量分别为800 kW的水轮发电机组［2］。

4.1.5 升压站改造

升压站位于厂房前侧，平面尺寸为11.5 m ×11.0 m(长×宽)，升压站地面高程556.35 m，原安装3 台容量分别为500kVA、1000kVA 和500kVA 的变压器，增效扩容改造后，升压站尺寸和高程不变，新安装3 台容量为S11—1000/10kVA 的变压器。

4.2 水轮发电机组改造

电站设计水头106 m，装机容量2 400 kW(3 ×800 kW)，机组3 台，从厂房下游侧分别为1#、2#和3#机组。本次改造对原1#和3#水轮机进行机组更换扩容，2#水轮机进行维护。改造后1#和3#机组水轮机型号为水轮机型号HLD54 － WJ － 65，额定流量0.94 m3/s，额 定 转 速1 000 r/min，各 选 用1 台YWT—300 微机调速器，配有1 台Z941H—16CΦ600电动闸阀，发电机型号SFW800—6/1180;原2#机组水轮机型号为HL100—WJ—60，选用1 台YT—300型液压调速器，配置1 台Z941H—16CΦ600 电动闸阀，发电机型号SFW800—6/1180。

4.3 水轮发电机组附属设备改造

由于机电设备改造，原有叉管进水口位置不能满足改造后机组进水要求，要对1#、3#叉管进行局部的改造，总长7.4 m，管径为0.6 m，平面尺寸分别为4.5 m×3.9 m(长×宽)和3.3 m×3.0 m(长×宽)

4.4 电工改造

该电站接入系统电压等级为10 kV，选用“一机一变”单元接线，共安装3 台变压器，其中1#、3#变压器型号为S11－1000/11 ±2 ×2.5% /0.4Y/Yo －12，2#变压器暂时不作改造，型号为S9－1000/11 ±2 ×2.5% /0.4Y/Yo－12。

5 增容改造后的效益评价

5.1 改造回收期分析

增效扩容改造后，鹤溪三级电站总装机容量2 400 kW，机组设计引用流量2.845 m3/s，电站设计水头106.0 m，年均电能863.4 万kW·h，年利用小时3 604 h，保证出力166 kW(P =80%)。

增效扩容改造工程总投资376.54 万元，静态总投资373.04 万元，按照上网电价为0.3 元/kW·h计算，资金投资回收期为2.89年(含施工期7个月)。

5.2 经济效益分析

该水电增效扩容改造工程的财务内部收益率为42.32%，财务净现值为822.62 万元，财务净现值率为2.38 ，因此财务评价结果上是可行的;另外，其国民经济内部收益率为51.75%，经济净现值(当Is =12%时)为882.03 万元，经济净现值率为2.59，因此在经济上也是合理可行的。

5.3 社会效益分析

经过改造以后电站可提供863.4 万kW·h的电量，有效促进了当地工业企业的发展以及国民经济生产总产值的增长，改善了农村产业结构的效益;通过改造还改善了电站的运行条件，扩大生产，增加能源供应，同时可增加鹤塘镇财政收入，繁荣地方经济，提高了当地的生产与生活水平。

［1］胡四一. 全面推进农村水电增效扩容改造需关注的问题及建议［J］. 中国水利，2013(08):10 －12.

［2］陈晓健. 浙江省农村水电增效扩容改造试点项目管理探讨［J］. 中国农村水利水电，2013(04):82 －83.