乐滩水电站老厂房改造工程规模及效益分析

卢 冰

（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，南宁 530023）

LU Bing

(Guangxi Electric Power Design&Research Institute CO.,LTD.of China Energy Engineering Group,Nanning 530023,China)

乐滩水电站老厂房改造工程规模及效益分析

卢 冰

（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，南宁 530023）

介绍了乐滩（新、老）水电站的工程概况，分析了乐滩新水电站建成后的运行情况及其存在的机组利用小时数过多，不利于电站机组检修，提出了改造该电站老厂房，利用电站弃水发电，减轻新电站机组运行压力，提高电站整体调峰能力。论述了改造工程建设的规模及效益。

老厂房改造；规模；效益；乐滩水电站

1 概述

乐滩水电站为红水河流域规划开发的第八个梯级电站，坝址位于广西忻城县红渡镇上游3.0 km，上下游梯级分别为百龙滩水电站和桥巩水电站。水库正常蓄水位112 m，死水位为110 m，调节库容为2 700万m3，具有日调节性能。电站装机4×150 MW。2005年底4台机组全部并网发电。

乐滩老电站是广西电力部门利用乐滩原有航运枢纽建成的红水河干流最早的一座中型水电站，电站于1977年1月开工建设，1981年5月建成发电，装机1台，容量60 MW。2004年，在原坝址下游22.7 m处建设的乐滩水电站开始发电，乐滩老厂房位于现乐滩水电站下游右岸，紧靠大坝，由于水库水位抬高后超出了老电站的设计水头范围，引水渠亦被新的大坝阻断，老电站因此停运，目前厂房及内部设施保留较为完好。

随着广西经济的快速发展，用电负荷增长较快，根据广西区内能源资源条件、开发利用现状和电网安全经济运行的需要，广西区政府提出要深度开发水电资源，因此，对现有水电进行改造增容是弥补电网电力缺口的重要途径。为更好地利用水能资源，提高电站的调峰能力，对乐滩老厂房利用改造进行研究是必要的。

2 乐滩水电站运行情况

根据收集到的运行记录，乐滩水电站平均水库水位约为111.2 m，绝大多数情况水库均控制在死水位110 m以上运行；乐滩各机组在18～22时及9～12时出力超过140 MW的累计时间明显多于其他时间，相应频率分别约为30%和20%，说明乐滩水电站承担了较多的电网调峰运行任务，配合广西电网两个高峰时段进行调峰。乐滩水电站调峰运行期间，水库水位多在110～112 m之间变化，水库实际运行方式基本按设计运行方式执行。乐滩水电站各机组出力超过140 MW（按出力较大的工况考虑）运行小时数统计成果见图1（统计时段为2010年1月1日～2015年12月31日）。

图1 各机组出力超过140 MW运行小时数统计成果

3 乐滩老厂房改造工程建设必要性

（1）适当降低乐滩水电站装机利用小时，有利于改善电站运行条件。乐滩水电站上游岩滩水电站和大化水电站均已扩建完成，投入运行。其中，岩滩水电站扩建后设计装机利用小时降低为4 170 h。根据设计成果，龙滩水电站一期工程建成后（正常蓄水位375 m），乐滩水电站设计多年平均可发电量为28.7 765亿kW·h，年装机利用小时为4 796 h，乐滩水电站建成后，电站结合汛期来水情况优化水库调度运行方式，进一步提高了电站发电效益，电站实际运行装机利用小时相对较高。此外，根据近两年乐滩水电站运行记录，2014年和2015年平均入库流量分别为1 733 m3/s和2 239 m3/s，参照设计年径流频率成果，相应约为75%和50%设计频率，大致属于平偏枯和平水年份水平，而这两年平均发电量分别为30.24亿kW·h和34.92亿kW·h，装机利用小时分别为5 040 h和5 820 h，装机利用小时较高；结合电站实际水库优化调度运行方式，平水年份机组处于较高的发电利用小时，尤其是2015年，乐滩水电站弃水量较多，弃水天数约40 d，枯水期因机组检修亦不时发生弃水情况。乐滩老厂房改造后，可利用乐滩水电站的弃水发电，并可适当降低乐滩水电站装机利用小时，增加本电站的有效电量及有效容量，有利于改善电站的运行条件，提高本电站运行可靠性与经济效益。

（2）利于机组检修安排，减轻电站检修压力。根据乐滩水电站检修记录，4台机组近10年平均计划检修天数约40 d，与原设计检修时间及同类电站机组检修时间相比偏多。根据2015年运行记录分析，在正常来水年份下，乐滩水电站年装机利用小时达5 800 h以上，弃水天数达40 d，与往年相比，机组检修时间偏少，给电站运行带来一定的压力。根据机组近10年实际运行检修特性，乐滩水电站需安排较多的时间进行检修，若今后遇到较丰水年份，装机利用小时将进一步提高，并产生更多弃水，机组正常检修安排可能较困难，机组疲劳运行易发生故障。若乐滩水电站有机组故障停机或进行正常检修时，来水量又大于3台机组引用流量的情况下，改造机组便可替代检修机组进行发电，减少检修弃水，或根据系统需求参与调峰，发挥其容量效益，减轻检修压力，提高经济效益。

（3）可作为乐滩水电站的备用电源。由于老厂房改造工程能独立发电运行，可将它作为乐滩水电站的备用电源。因此，如果乐滩水电站厂用电故障引起全厂停机时，可发挥改造工程备用电源的作用，以保证乐滩水电站的运行安全。

（4）提高电站调峰能力，提高市场竞争力。乐滩水电站具有日调节性能，承担电网调峰任务，根据乐滩水电站典型日运行方式，主要配合广西电网18～22时及9～12时两个高峰时段进行调峰。乐滩老厂房改造为一台70 MW机组后，可提高电站的调峰、调频能力，从而提高市场竞争力。同时，在一定程度上缓解电网调峰容量的紧张状况，有利于改善电网的运行条件，减少电网低谷调峰弃水电量，提高电网的经济效益。

（5）充分利用水能资源，提高乐滩水电站水量利用系数。乐滩水电站平均每年约有50.6 d弃水，水量利用系数为88.3%。为了提高水量利用率，减少弃水天数，对乐滩老厂房进行改造，利用乐滩水电站因装机容量过流限制产生的弃水，可增加季节性电能约0.5 511亿kW·h（龙滩375 m，下同），乐滩水电站与改造工程总水量利用系数提高为91.0%。

（6）节能减排保护生态环境。乐滩老厂房利用改造后，可充分利用水能资源。改造工程装机容量为70 MW时，多年平均可发电量0.5 511亿kW·h，每年节约标煤约1.74万t，并可减少二氧化硫、二氧化碳及其他污染物的排放，有利于保护环境。

（7）老厂房改造工程充分利用乐滩水电站现有资源，利用乐滩水电站工程已有水库发电，无水库淹没损失，无移民搬迁，此外本项目的建设还可以利用乐滩水电站工程的对外交通设施及送出工程，缩短建设工期并节约工程投资，使得改造工程的单位投资为3 913元/kW，远低于目前新建水电站的单位千瓦投资水平，改造工程的经济指标较好。

4 规模分析

4.1 正常蓄水位及死水位

乐滩老厂房改造工程主要利用乐滩水电站工程已有大坝和水库发电，与乐滩水电站一起承担电网的调峰、调频任务，因此不改变原电站的水库水位及水库运行方式，水库正常蓄水位112 m，汛期运行水位110 m，死水位110 m。

4.2 装机容量

为充分利用老厂房及部分老设备，根据老厂房结构形式，改造方案仍采用竖轴轴流转桨式水轮机，在不改变老厂房机组流道的情况下安装新转轮。乐滩水电站下游桥巩水电站建成投产后，最大水头由31.5 m降低至29.5 m，电站水头范围在6～29.5 m之间，根据本电站水头范围，以大化水电站扩机工程的模型转轮（A834b）综合特性曲线进行分析。

乐滩老厂房改造工程具有特殊性，是直接利用原厂房基坑及机组流道，机组运行条件及综合效率将受到转轮直径及老机组流道限制，根据大化水电站扩机工程实际运行情况分析，提出本工程改造机组安全稳定运行的单位流量不宜超过1.85 m3/s。因此，改造机组装机容量及额定水头主要受机组转轮直径8 m、机组综合效率及单位流量的限制。

乐滩老厂房位于乐滩坝址下游约60 m，经进水口方案比较，采用右岸独立进水口方案，通过约210 m引水段引水至老厂房发电。采用复核后的水头损失进行初步水能出力计算分析，当上游水位为正常蓄水位112 m时，乐滩水电站4台机组优先发电后，改造机组发70 MW出力时，下游水位约93.2～93.4 m（相应下游桥巩水库运行水位82～84 m），改造机组发出70 MW容量相应发电水头范围约16.8～17 m。

乐滩水电站为低水头电站，主要开发任务是发电，并在广西电网中承担一定调峰、调频任务，为了更好地发挥其容量效益及电量效益，应尽量减少容量受阻，在额定水头下，电站应能发满装机容量，在考虑留有一定裕度的情况下拟定额定水头16.6 m。当改造机组装机容量为70 MW、额定水头为16.6 m时，核算其额定单位流量为1.84 m3/s。初步分析，若增大装机容量，受到转轮单位流量的限制，其额定水头必须抬高，根据上述满发装机相应发电水头分析，此时又将引起改造机组装机容量受阻，在额定水头下无法满发装机容量。因此，改造机组装机容量70 MW、额定水头16.6 m方案的额定工况的过流能力已接近桨叶最大转角限制线，装机容量不宜再增大。

综上所述，乐滩老厂房利用改造工程推荐装机容量为70 MW，额定水头16.6 m。

5 节能减排效益分析

本工程投产运行后，与同等装机规模的火电厂相比，每年不仅可节省大量燃煤，还大大减少了SO2、烟尘、NOx等污染物的排放。乐滩老厂房改造工程主要利用乐滩水电站弃水进行发电，设计多年平均发电量为0.5 511亿kW h。按照广西火电标煤耗315 g/kW h，本工程可节约标准煤1.74万t/a，可减少 SO2、NOx、CO、CO2和灰渣排放量分别为278 t/a、218 t/a、1 054 t/a、39 547 t/a、3 480 t/a，具有良好的社会效益和环境效益。具体情况见表1。

表1 本工程节煤及污染物减排情况表

（责任编辑：刘征湛）

Scale and benefit analysis of old powerhouse reconstruction project at Letan Hydropower Station

An introduction was made on the general information of new and old powerhouses of Letan Hydropower Station.The operating situation of new powerhouse since it was put into operation was analyzed,based on which it was put forward that too high utilization hours led to inconvenient maintenance and repair,so the old powerhouse shall be reconstructed to utilize the surplus water for power generation,and to alleviate the operating pressure of new powerhouse,improve the total peak load regulating capacity of whole station.A discussion was made on the scale and benefit of old powerhouse reconstruction project.

Reconstruction of old powerhouse;scale;benefit;Letan Hydropower Station

LU Bing

(Guangxi Electric Power Design&Research Institute CO.,LTD.of China Energy Engineering Group,Nanning 530023,China)

TV61

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1003-1510（2016）06-0029-03

2016-10-13

卢 冰（1979-），女，福建漳平人，中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司工程师，硕士，主要从事水电水利规划设计工作。