世界各地水电站水轮发电机组的升级改造

P.雷诺兹

在俄罗斯和欧洲的很多地区，为了使经济能够得到大力发展，从而大张旗鼓地对一些老旧的水电站的发电设备进行改造升级。本文还重点关注了其他一些地区，比如非洲和加拿大的部分地区。

1 俄罗斯

俄罗斯水电集团公司(RusHydro)正在进行一项电站更新改造计划，例如伏尔加－卡马(Volgakama)河梯级和库班河的梯级水电站。然而，更新改造计划中最大的单座水电站，则是装机6400MW的萨彦舒申斯克水电站。2009年，由于一场重大的事故，几乎摧毁了这座水电站，损失十分惨重。对该水电站的受损设施修复以后，其效益立竿见影。

在伏尔加－卡马河梯级水电站，已开始对雷宾斯克(Rybinskaya)、卡马(Kamskaya)、日古廖夫斯卡亚(Zhigulevskaya)、伏尔加(Volzhskaya)和萨拉托夫(Saratovskaya)水电站实施更新改造。2012年，为了对伏尔加水电站进行更新改造，俄罗斯水电集团公司已经签订了发电设备合同，该水电站于1961～1962年间竣工;俄罗斯水电集团公司已经对其进行了很多改建和新建工程。在萨拉托夫水电站，则是聘请的福伊特水电公司完成更新改造工程，共更换了8台水轮发电机组，资金来源中包括来自奥地利的出口信贷资金保障。

俄罗斯水电集团公司正在进行和即将进行的伏尔加－卡马河流上的其他一些水电站的改造，包括切博克萨雷(Cheboksarskaya)水电站、卡马和日古廖夫(更新改造工程完成后，将增加6%的出力，以使该电站的总出力达到2488 MW。这项改造工程由电力机械公司承担)水电站。

梯级水电站的其他一些改建工程，包括更换下戈罗德(Nizhegorodskaya)、卡马、伏尔加和日古廖夫水电站大坝的溢洪闸。另外，还对水电站的开关站进行了改建，比如雷宾斯克、萨拉托夫和沃特金(Votkinskaya)水电站;伊别尔德罗拉(Iberarola)公司正在为沃特金水电站建造一座新的变电站。

最近，俄罗斯水电集团公司已经注意到，近期的春汛流量和伏尔加－卡马河流域的兴利库容低于长期的平均水平。

2013年，这家俄罗斯公用事业公司和福伊特水电公司注册了一家合资企业－伏尔加水电有限责任公司，将以萨拉托夫地区的巴拉科沃市作为其生产基地，并在此制造水轮机。俄罗斯水电集团公司在2013年的年度报告中表示，这家工厂将于2015年开始运作，2020年全面投产。在合资公司里，公用事业公司具有控股权，福伊特水电公司拥有经营控制权;合资公司还与其他俄罗斯公司和国际公司开展了合作，包括履行服务合同。

俄罗斯水电集团公司还与阿尔斯通水电公司合资组建了一家公司－阿尔斯通俄罗斯水电能源公司。合资公司的控股权由俄罗斯水电集团掌握，阿尔斯通水电公司具有经营控制权。这家合资公司计划为中小型水电站、抽水蓄能电站生产机组以及一些附属设备，并提供后续的维修服务。

合资企业承担了库班河上9座梯级电站中的8座电站，以及一个抽水蓄能设施的改造和修复工作;梯级电站将由一个新的中央集成系统实施控制。

库班河上的一座水电站－叶戈尔雷克斯卡亚(Yegorlykskaya)水电站，装机容量为30MW，于1962年投入运行。目前，正在为其新修建一条长为517 m、宽为17.6 m的混凝土溢洪道。

此外，在其他一些流域也开展了改造工程:达吉斯坦共和国的米亚特林斯卡亚(Miatlinskaya)水电站以及西伯利亚鄂毕河的新西伯利亚(Novosibirskaya)水电站。

在西伯利亚地区，萨彦舒申斯克水电站独占一席:该水电站规模巨大，拥有10台装机容量为640MW的机组。但是，它也遭受过巨大的不幸:在曾经的突发事故中，该水电站的2号机组完全被毁、水电站厂房被淹、天花板塌落、机组失事以及导致75人死亡。

计划对该电站所有的机组进行更换，包括事故中幸存的几台以及2010年维修过的机组。首台新机组于2011年开始安装，现已更换完了8台机组。到2014年5月，发电容量已达到5120MW，剩下的2台新机组计划在2014年末并网运行。

俄罗斯水电集团公司解释说，萨彦舒申斯克水电站机组现在的最大效率是96.6%，有效寿命为40a。除了改善其能效和空蚀特性之外，对水轮机还配备了触发自动停机的高效过程保护装置，该水电站的机组更新改造工作由电力机械公司承担完成。

总的来说，在2011～2025年间，俄罗斯水电集团公司计划更换55%的水轮机，42%的发电机和61%的变压器，并将承接其他一些电站、开关站以及大坝的升级、改造工作。其目标是通过实施改造工程，使装机容量增加779 MW。

伴随着新建计划的是巨大的努力和资金投入，比如博古昌(Boguchanskaya)合资电站和装机容量为840MW的扎戈尔(Zagorskaya)二级抽水蓄能电站。需要对扎戈尔抽水蓄能电站进行修复工作，以对电站被淹没的基础进水部分进行修复。此外，基础部分还遭受到了下沉。

同时，俄罗斯水电集团公司还支持在更远的地方－亚美尼亚和尼日利亚的更新改造工程。2001年，对亚美尼亚的塞凡－赫拉兹丹(Sevan－Hrazdan)梯级水电站进行了更新改造。

2 欧洲/中亚

中亚、东欧和北欧地区的一些国家正在进行大量的水电站更新改造工程。以下是改造工程实例。

2.1 乌克兰

在乌克兰，公用事业公司－乌克兰水电能源公司正在对位于第聂伯(Dnieper)河上的关键水电站实施升级和改造。为此，分别从欧洲复兴开发银行(EBRD)和欧洲投资银行(EIB)获得了资金支持。

根据EBRD的要求，最新修订的工程总承包采购计划包括以下内容，括号中的是指1 a以前的预期计划。

(1)咨询服务。贷方工程，正在进行(2013年)。

(2)总包TKNV。卡尼夫，正在进行(2013－2014年)。

(3)总包TFCS。基辅PSP、第聂伯(Dnipro)水电站－1，正在进行(H2－2013年)。

(4)总包TRAP。克列缅丘克(Krememchuk)、第聂伯罗捷尔任斯克、第聂伯水电站－2－H2－2014年(H2－2013年)。

(5)总包DKVP。基辅PSP，2015年年中(H1－2014)。

(6)总包HMEC。第聂伯、克列缅丘克，2016年1月(H2－2014年)。

(7)总包WMS。2015年年中(H1－2015年)。

2.2 哈萨克斯坦

在哈萨克斯坦，国有公用事业公司－萨姆鲁克(Samruk)能源公司正在对夏尔达林斯卡亚(Shardarinskaya)水电站实施改造。该电站为萨姆鲁克能源公司子公司JSC Shardarinskaya HPP所有并运营，于1967年投入运行，电站机电设备的更新和升级工程将于2017年末完成。

在2014年年初，安德里茨(Andritz)公司接到了订单，对该水电站的4台轴流转桨式水轮发电机组进行更新改造。合同包括将每台机组的出力增加21%，即从26 MW增加到31.5 MW。安德里茨公司还将提供新的发电机组和控制设备，同时也会对辅助设备进行改造。

2.3 塔吉克斯坦

EBRD已提供资金，以便对凯拉库姆(Kairakkum)水电站的水力机械和机电设备进行升级改造。改造完成后，水电站的装机容量将从125 MW升级到174 MW，同时主体结构的安全性能也将得到改善。

EBRD说，由于工程也涉及到了增加“电站面对气候变化不利影响的适应性”，这家国有企业的所有者和运营者巴尔基·托吉克(Barki Tojik)公司还从气候适应引领计划(气候投资基金的一部分)中获得了部分资金。奥地利技术合作信贷基金先前提供的资金则被用于开展可行性研究。

2.4 格鲁吉亚

阿尔斯通公司正在为给格鲁吉亚的夏乌赫菲(Shaukhevi)水电站改造工程供应2台水轮机和发电机做准备。

格鲁吉亚最近进行的主要升级改造工程是英古里(Inguri)水电站。2013年实施的3台机组的改造已见成效:将现有的1.3 GW的装机容量增加了160MW，获得了清洁发展机制碳的信用额注册。

英古里水电站由英古里有限公司所有并运营，于20世纪70年代末投入运行。其改造和升级工程得到了一系列国际基金的资助，包括EBRA和EIB的贷款。该电站的改造和升级工程主要由福伊特公司和斯塔基(Stucky)公司承担。

2.5 塞尔维亚

Elekroprivreda Srbije公司正在对其所有的兹沃尔尼克(Zvornik)水电站进行升级改造，电站的装机容量将从96 MW升级到124 MW。福伊特公司为这项工程更换4台轴流转桨式水轮机、发电机以及相关的自动化系统、机械和电气辅助设备。

2.6 拉脱维亚

拉脱维亚的普加维纳斯(Pjavinas)水电站订购了动力机械及其相关的设备，以便对2台水轮发电机组进行大修。

大修内容包括，将机组的装机容量从85 MW增加到98 MW。大修以后的机组计划于2016～2017年以后投入运行。该电站为Latvennergo AS公司所有。

2.7 挪 威

安德里茨公司为新建的吕瑟波顿(Lysebotn)Ⅱ级工程供应设备，该工程由吕瑟制造AS(Lyse Produksjon AS)公司承建。订单要求提供2台装机容量为185 MW的混流式水轮机、发电机以及水力机械和钢衬。

工程将替换原有的电站，投入运行以后，机组的年发电量将会增加180GW·h，即增加14%，也就是说，年发电量将会增加到1.5 TW·h。计划于2018年年初投入运行。

Norconsult公司承担了该工程的方案设计，包括扩建新的地下建筑物—隧道和洞室，以便为发电机组提供更多的水。土建工程承包商为Implenia公司。

挪威国家电力公司正在进行下勒索加(Nedre Rossaga)电站的二期扩建工程，该工程包括翻新原有的厂房、修建第二座厂房以及地下洞室。电站于1955年建成投运，其改造和升级工程将持续到2017年，福伊特公司将为该工程提供一台新的混流式水轮机组。

福伊特公司还将为2项挪威国家电力公司的改造工程－巴斯瓦顿(Baatsvatn)和韦辛弗斯(Vessingfos)水电站提供2台新的混流式水轮机组。

2.8 芬 兰

在芬兰的哈尔亚瓦尔塔(Harjavalta)水电站的升级和改造工程中，阿尔斯通公司将承担其2台发电机组的改造升级工作，同时还将为其提供1台新的发电机组。改造工程结束以后，电站的装机容量将从72 MW增加到110MW。该水电站建于20世纪30年代末，由Lansi－Suomen Voima Oy公司所有并运营。

3 聚焦非洲

非洲大量的水电资源尚未被开发，同时，其电力需求又远远超出了电力供应能力。对于非洲大陆来说，新建水电工程非常重要，但也亟需对已有的电站进行维修和改造。以尼日利亚、刚果民主共和国和安哥拉为例进行简要介绍。

3.1 俄罗斯水电集团公司在尼日利亚

俄罗斯水电集团公司为承担尼日利亚2座大型水电站改造工程的一家特许公司提供管理服务。2013年，与特许权所有人干流能源解决方案有限公司(Mainstream Energy Solutions Ltd)签订了协议，内容包括对位于尼日尔河上的2座水电站进行修复和升级改造，这2座水电站是装机容量分别为578 MW的杰巴(Jebba)和760MW的卡因吉(Kainji)水电站。在此之前，这2座水电站一直在该装机容量下运行。

干流公司说，杰巴水电站于1985年投入运行，然而直到1993年的8a时间内都没有投入商业运行。6台装机容量为96.4 MW的机组中只有5台机组在运行。

卡因吉水电站是2座中比较大的，同时也是比较老的电站，安装有8台不同类型的水轮发电机组，于1969～1978年间投运。6台轴流转桨式水轮机中，4台装机容量为80MW机组于1969年投运，2台装机容量为100MW的机组于1977年并网运行，还有2台装机容量为120MW的固定轮叶混流式机组。然而，卡因吉电站的可用功率只有225 MW。

卡因吉工程包含高65.5 m的混凝土主坝和堆石坝，总长为8 km;大坝在卡因吉岛处跨河而建，包括2座船闸。溢洪道有4扇弧形闸门，大坝的总泄流量为7900m3/s。工程还设计有一座副坝。

2座水电站均位于尼日利亚北部，由卡因吉公共有限公司所有，该公司作为特许协议的一部分已被兼并。

2012～2013年间，针对电站的升级改造计划，已进行了相关的采购工作。干流公司于2012年9月中标，2013年2月即签订了特许协议。

干流公司的成员包括7家当地企业，即Allstream电力解决公司(Allstream Energy Solutions)、Amni国际石油开发公司(Amni International Petroleum Development Company)、控股有限公司(Anchorage Holdings Ltd)、Bulet国际(Bulet International)、Conexel尼日利亚有限公司(Conexel Nigeria Ltd)、汇聚电缆网络公司(Confluence Cable Network)和壳牌能源公司(Crust Energy)。

俄罗斯水电集团公司通过其子公司俄罗斯水电国际集团公司(RusHydro International AG)为干流公司提供技术和采购服务，并与水利工程研究院、贝利(Poyry)公司和莫特·麦克唐纳(Mott MacDonald)公司合作。

2013年，俄罗斯水电集团公司声明，在第一个5 a里，干流公司将投资452亿美元用于电站的改造工程。4月，俄罗斯水电集团公司方面又补充说，重建2座水电站的可行性研究工作已经完成。

俄罗斯的公用事业公司先前指出，用于解决改造工程财政困难的模式－不调拨自由资金中的任何资金为特许服务付费，将作为一项机制用于其他市场上的一些潜在工程。

3.2 福伊特公司在刚果、安哥拉

福伊特和Eleanor SA的合资公司正在对刚果因加(Inga)一级电站实施改造，改造工程由世界银行资助。

因加一级电站于1972年投运，为刚果国家电力供应商－Societe Nationale d’Electricite(SNEL)所有。电站运行水头为50m，装有6台水轮发电机组。工程为总包形式，主要是将2台老机组升级更换成装机容量为55 MW的机组，以提高效率。

因加一级电站坝址是世界上水电资源最丰富的地方。位于其附近的电站是因加二级电站，于1982年投运。2座电站的总装机容量为1.8 GW，但只有一半为有效装机。

世界银行对工程的资助促进了刚果的大型水电工程开发计划，如装机容量为4755 MW的因加三级水电站—下丘特(Basse Chut)水电站以及各种装机规模较小的电站工程。

在非洲其他地方，比如在安哥拉，福伊特公司最近完成了坎班贝(Cambambe)一级电站的改造工作，使该电站的出力增加了大约40%，电站位于广萨(Kwanza)河上。接着将修建装机容量为700MW的二级电站。作为与Odebrecht公司签订EPC合同的一部分，福伊特公司将为坎班贝二级电站提供并安装4台水轮机和发电机。新修建的电站将于2017年完工。

4 聚焦加拿大

加拿大的省立公用事业BC水电公司、安大略发电公司(OPG)和曼尼托巴水电公司正在履行电站翻新合同。

4.1 BC 水电公司

兰万灵集团公司(SNC－Lavalin)正在履行一项交钥匙合同，将BC水电公司装机容量为126 MW的约翰·哈特(Jokn Hart)水电站重建，Impsa公司与这家加拿大企业一起为该项工程工作。电站建于20世纪40年代末期，坝址位于BC省的坎贝尔(Campbell)河上。为了提高电力生产的可靠性和建筑物的抗震性能，因此拟在原址上重建。工程包括在溢流坝上修建一条替换的引水管、一间新的发电厂房、旁路设施，以及在上游开挖一条长2.1 km的引水隧洞。2012开始该工程的采购工作，2014年工程开工，计划于2018年末完工。工程竣工投运以后，电站的年发电量将增加7%，达到835 GW·h。

4.2 安大略电力公司

下马特加米(Lower Mattagami)项目方案包括扩建机组容量，该方案使机组容量几乎增加1/2，几项工程可以使装机容量总计增加438 MW。这几项工程包括小长(Little Long)、吉普林(Kipling)、哈蒙(Harmon)和烟瀑(Smoky Falls)水电站，新的装机容量总计为924 MW。该扩建方案是安大略电力公司(OPG)东北电力集团的一部分。

2013年，一台装机容量为67 MW的机组在小长电站投运，这是实施投资26亿加元的下马特加米方案的一个里程碑:电站3台机组的总装机容量为205 MW，整个工程计划于2015年完工。吉普林电站的装机容量将从154 MW增加到232 MW。哈蒙电站将增加装机78 MW，这样就从原来的142 MW增加到220MW。然而，不论是相对值还是绝对值，增加最多的还是烟瀑电站，该方案使原电站的装机容量净增215 MW，已建的52 MW退役。工程完工以后，新组建的装机容量将达到267 MW。

4.3 曼尼托巴水电公司

福伊特公司以总承包的方式承接了装机容量为1220MW的水壶(Kettle)电站的升级改造工作并正在实施中。该电站为曼尼托巴水电公司所有。

总包工作包含更换机座，替换新的铁芯、绕组以及磁极绝缘;另外，还包括将安装新的冷却器。水壶电站建于20世纪60年代末至70年代初，安装有12台机组。该电站是曼尼托巴省的第二大水电站，最大的水电站是位于同一条河流上的莱姆斯通(Limestone)水电站，装机容量为1340MW，于1990年投运。在纳尔逊(Nelson)河上还有长云杉(Long Spruce)水电站，装机容量为1010MW。