象山水电厂增容扩效项目的必要性分析

【摘要】农村水电是农村特别是偏远山区的重要民生设施。目前，由于承担公益性任务较多、上网电价偏低和体制机制等多方面原因，早期建设的农村水电站无力依靠自身积累进行改造升级，设备设施老化，能效逐年衰减，不仅浪费宝贵的水能资源，影响综合效益的发挥，还带来不少安全隐患。为提高水能资源利用效率，保障农村用电需要，促进农村水电持续有序发展，农村水电增效扩容改造项目势在必行。

一、电厂概况

黑河市象山水电站位于黑龙江省黑河市爱辉区新生鄂伦春族乡境内，处于黑龙江支流法别河中游，距黑河市区72公里，距新生乡25公里。是一座以发电为主，兼顾防洪、养鱼和净化水质等综合利用的水利枢纽工程，主要由拦河坝、溢洪道、引水隧洞、发电厂房、变电厂和110kV输电线路组成。

象山水库属国家大Ⅱ型水利工程。水库控制流域面积1972km2，拦河坝坝顶全长385m，最大坝高50.7m，正常蓄水位282.00m，总库容3.11×108m3，发电装机容量3台×6000kW，水轮机额定水头44.15米，多年平均发电量4130×104kWh，多年平均利用小时数2294。

象山水电站系黑河市地方国有企业，隶属于黑河市水务局，属水力电力行业。生产的电能输送到国家电网黑龙江省电力系统黑河电网，水轮发电机组在电网中起调峰和事故备用，1997年至2005年间，象山水电站机组共顶事故出力30余次，机组最大顶事故出力20MW/次，机组超额定出力运行87次，并且历时较长。机组调峰启动频繁，平均每年开停机100台次。

二、运行概况

象山水电站地处高寒地区，大部分机电设备受严寒、温度变化及雨雪天气影响，使机电设备绝缘水平、密封装置等都受到不同程度损坏和性能指标降低。1998年8月该厂相继两台发电机出现定子繞组击穿，导致机组大修，事故机组占全厂机组总台数的2/3，本年度少发电量864×104kW·h，减少收入288万元，造成了300万元直接经济损失和1.5×108m3水库弃水的间接损失。

电厂逐年对机电设备进行大修、小修、技术改造，使设备安全运行水平得到了基本保障，但限于70年代80年代的整体技术研发和制造水平的制约，机电设备在某些方面还存在不少薄弱环节，如它的稳定性、可靠性、灵敏性、速动性、安全性的各项技术指标较低。全厂90%电气一次设备属于技术落后，性能指标不稳定和被列入国家公布的淘汰机电产品范畴。

三、必要性分析

3.1电网调峰的需求

象山水电站接入隶属于国家电网黑龙江省电力系统的黑河市电网运行。是黑河西南部唯一的一座承担调峰和事故备用任务的水电站，地位和作用十分重要。由于系统需要，从1997年至2005年期间，象山水电站共担负顶事故出力30余次，最大顶事故出力达20MW/次，机组超额定出力运行87次，并且历时较长。机组调峰启动频繁，平均每年开停机次数100台次，1998年～2000年开停机次数高达1000次，平均日调峰2h/次。系统特殊需要时，机组还承担无功进相运行。其调度灵活、快速响应所发挥的作用是常规火力发电厂所无法替代的。

黑河市西南部是重要的矿产资源生产基地，其中大中小型煤矿几十家，金矿、铜矿和水泥厂数家，年产值近百亿。随着西南部矿产资源开发力度加大，已形成了规模较大的产业园区，在系统发生事故情况下，对象山水电站顶事故出力的能力将会越来越感到不足。

3.2改善水轮机水力性能的要求

象山水电站最大水头53.46m、额定水头44.15m、最小水头37.08m。采用的水轮机型号为HLD74-LJ-140，额定流量16.31 m3/s，额定出力6250kW，额定转速375r/min，额定工况点效率91.3%，实际运行效率约83.7%。

HLD74转轮是东方电机厂研制的适用于100m水头段的混流式水轮机转轮。由于水电站自投产发电以来，水库大部分时间处于低水位，水轮机在低水头运行，导致水轮机实际运行效率低、出力不足。而且，水轮机实际投入运行达15年以上，已经出现设备老化、运行综合效率低（额定水头时机组能发出最大功率5000kW，水轮机实际运行额定效率约76%）等问题，不能满足技术进步、节能、增效以及科学发展观等有关国家政策和文件要求。而且用当前水轮机转轮的技术水平来衡量，HLD74转轮实际运行效率偏低，水力性能偏低，进行转轮更换是非常必要的。

3.3改善机电设备技术水平的要求

象山水电站于1992年2月开工建设，机电设备订货是按1995年7月第一台机组投产发电目标实施的。大部分机电设备是1993年生产制造的，供货期在1993年和1994年。电厂地处高寒地区，机电设备运行多年受严寒、温度变化及雨雪等天气影响，机电设备的电子元器件、绝缘水平、密封性能等受到不同程度的损坏，性能指标降低，部分部件产生锈蚀现象。电气设备能耗高、故障多，大部分属于国家明令淘汰的产品，备品备件已无从购买。机电设备、输电线路检修试验频次呈逐年递增态势，投入的人力物力财力不断加大，近5年内投入设备大修的费用，已从80万元增长到150万元，该现象说明设备已进入老化区间。部分机电设备老化严重、综合能效逐年降低、安全隐患多、事故率高等问题。

大部分设备的质量水平、能效水平、实际使用和运行状况，都已经不能满足当前技术先进、质量可靠、节能环保、安全生产等基本要求，也不能满足机组安全、经济、可靠运行的要求。所以，必须通过增效扩容改造加以彻底解决。

四、实施目标

象山水电站在尽可能节省增效扩容改造投资的前提下，改造或更新存在安全隐患、高能耗低效率以及落后淘汰的机电设备。保障安全生产，提高生产技术水平和能效，充分发挥电厂的经济效益。其具体目标为：

1）机组功率保证 实现在水轮机过流部件不变的前提下，更换性能优良的转轮，能够满足在额定水头工况时，水轮机额定出力为6250kW，发电机功率6000kW；水轮机工作水头48.8m后，水轮机短时最大出力达到6875kW、发电机功率6600kW的增容目标。

2）提高水轮机效率 提高水轮机效率是本站技术改造的首要目标。采用新型转轮替换原转轮后，水轮机额定工况点效率不低于92%，综合效率提高约20%。

参考文献

[1]白丽，李树刚，门飞，等.黑河象山水电厂增效扩容改造工程初步设计报告[R].2012.

作者简介

王英男（1984，10-），男，黑龙江绥化人，本科，工程师。