砬子沟电站改造工程装机容量及机组机型的选择

程 薇（丹东市江河流域管理所，辽宁丹东　118002）



砬子沟电站改造工程装机容量及机组机型的选择

程 薇
（丹东市江河流域管理所，辽宁丹东118002）

【摘 要】本文以砬子沟电站改造工程为例，详细介绍了电站装机容量及机组机型选择过程。通过对三种初选方案技术参数、电站运行效率和经济性的分析，最终确定了科学合理的组合方案，为工程建设项目合理投资提供了技术支撑。

【关键词】砬子沟电站；装机容量；机型；选择

1 工程概况

砬子沟电站位于宽甸县古楼子乡砬子沟村，坝址位于蒲石河中下游，距上游小孤山电站出口约4.1km，距下游蒲石河大桥约11km。坝址以上集水面积1174km2。砬子沟电站始建于1956年，该电站曾为宽甸县用电起到了积极作用。现有主要建筑物为194m长拦河坝一座，最大坝高3.0m，引水渠道长630m。电站装机容量仅为250kW，引用流量为5.7m3/s，多年平均发电量为65万kW·h。由于年代久远，最初设计资料已经缺失，电站于1972年经过一次改造后，至今已40多年未维修改造，电站现状存在的诸多问题亟待解决。

此次改造工程的主要任务是增加发电量，改造采用河床式电站方案，正常蓄水位42.50m，装机容量2640kW。主要建筑物包括左岸挡水坝段、溢流坝段、冲沙闸段、电站厂房坝段、右岸挡水坝段。电站进水口前设拦沙坎，下游尾水渠与冲沙闸间设导流墙，以减小冲沙闸运行时对电站尾水的影响。

2 电站特性参数

砬子沟电站为河床径流式水电站，利用蒲石河引水发电，该枢纽上下游水头差小于10m，坝高小于15m。设计水头：8.55m；最大水头：9.05m；最小水头：8.17m；引用流量：42.46m3/s；正常蓄水位：42.50m；设计洪水位（P =10%）：44.43m；校核洪水位（P = 2%）：46.71m；正常蓄水位库容：136.82万m3。

3 装机容量及机型选择

3.1 装机容量初选

砬子沟电站为径流式电站，保证出力较小，故不需用电网电力电量平衡来确定装机容量。从出力保证率和电能累积曲线分析，不同装机方案其发电量随装机容量的增加而增大，当增大到一定数值后，发电量的增加相对减少；而保证率却随着装机容量的增加而逐渐减小，当装机容量增大到一定数值后，保证率的降低相对增大。

综合分析并考虑电站的运行情况，根据当地已建工程经验，年利用小时数取2500～3000h为宜，从充分利用水能资源角度看，装机容量选择在2000～3000kW之间较为适宜。

3.2 机型选择

按该电站水头运行范围以及水轮机厂家提供的各项参数，轴流定桨式水轮机适用于低水头、大流量的小型水电站，其流道简单，施工简便，应用广泛。从机组运行可靠、灵活、机动等因素考虑，并结合当地已建成的同类型电站运行情况，经分析比较，轴流定桨式水轮机比其他型式的水轮机有着更高的效率、更小的噪声及温度环境，综合考虑，选定轴流定桨式水轮机作为电站机型。

由于该电站水头范围为8.17～9.05m，引用流量为42.46m3/s，适用的水轮机型号为ZDJ6。

3.3 机组台数确定

砬子沟电站上游为蒲石河抽水蓄能电站，该电站下库设小孤山电站，共装机4台：2台630kW水轮发电机组，对应单机流量4.33m3/s；2台2000kW水轮发电机组，对应单机流量14.23m3/s。考虑到电站来流量与上游电站机组开机情况密切相关，因此砬子沟电站装机的选择主要与上游电站匹配，并考虑区间水量，同样装机4台：2台小机组，单机流量略大于4.33m3/s；2台大机组，单机流量略大于14.23m3/s，经综合比较该方案经济性最好，效益最高。

结合机组生产厂家提供的参数资料，考虑以下几点：

a.有较好的能量特性，在额定水头下能保证发出额定出力，额定水头以下的机组受阻容量小，电站全厂机组平均效率高。

b.性能要与电站的整体运行方式和谐一致，运行稳定，可靠灵活。有良好的抗空蚀和抗磨损性能，对多泥沙河流的电站更应如此。

c.结构设计合理，便于安装与操作、检修与维护。

d.选择生产实力强、制造技术水平高、合作信誉好的制造厂商。

e.适度合理的经济节省原则。

根据不同装机台数初定三种方案分别进行比较。

方案一：装机容量2630kW，引用流量39.66m3/s，发电量675.28万kW·h，年利用小时数2568h。

方案二：装机容量2640kW，引用流量40.22m3/s，发电量677.17万kW·h，年利用小时数2565h。

方案三：装机容量2800kW，引用流量42.44m3/s，发电量689.55万kW·h，年利用小时数2463h。各方案详细参数见下表。

砬子沟电站各方案水力机械比较表

由上表可知，方案一流量利用率不高，存在一定量的弃水，容易造成水能浪费；方案三中小机组单机引用流量偏高，高于上游小孤山电站单机流量50%以上，流量保证率不够；方案二中2台水轮机ZDJ6-LH-100配合发电机SF320-12，2台水轮机ZDJ6-LH-160配合发电机SF1000-20，总装机容量2640kW，引用流量40.22m3/s，发电量677.17万kW·h，年利用小时数2565h，较为合理，且选用2大2小4台机组，可依据上游电站来水量情况通过调整开机台数而避开低负荷运行，从而使电站的运行效率明显提高，经济性最好，故选用方案二。

根据电能计算成果，年利用小时数为2565h，出力2640kW，相应下游水位为33.45m，上游水位采用正常蓄水位42.5m，净水头为8.55m。

4 结 语

砬子沟电站装机容量及机组机型的选择目的是寻求机组发电量多，年利用小时数科学合理，建设投资成本最优的方案。通过对不同机型和不同台数的比较，使过机流量分配合理，提高流量利用率，使机组单位流量在综合特性曲线范围内且运行效率高。砬子沟电站所确定的机组组合方案与上游来水量周期相匹配，满足小流量投入小机组发电的要求；同时与上游电站调解能力相适应，当来水量较小时，可蓄水集中发电，让机组在高效率区运行。电站装机容量及机组机型组合方案的选择要考虑的因素很多，若要保证安全经济、技术可靠，必须对拟订方案进行仔细分析对比，最终确定科学合理的实施方案。

参考文献

［1］宋建坤，杜果.科拉机水电站装机容量及机组机型的选择［J］.四川水力发电，2015（Z1）：87-89.

［2］丁榕.金鸡滩水电站参数确定及机型选择［J］.水利规划与设计，2010（4）：72-74.

Selection of installed capacity and unit model in Lazigou Power Station Modification Project

CHENG Wei
（Dandong River Basin Administration，Dandong 118002，China）

Abstract：In the paper，Lazigou Power Station Modification Project is adopted as an example.The selection process of unit model and installed capacity of power station are introduced in detail.The scientific and rational combination plan is finally determined accroding to analyzing the technical parameters，power station operation efficiency and economic of three initially plans，thereby providing technical support for the rational investment of engineering construction project.

Key words：Lazigou Power Station；installed capacity；model；selection

DOI：10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.03.011

中图分类号：TV737

文献标识码：B

文章编号：1673-8241（2016）03-0046-03