云南省小水电站挖潜改造分析

摘要：以机组增容改造为主的小水电挖潜技改是符合我省实际情况的，也是符合国家大政方针的，这可为小水电带来明显的经济效益，是一种投资省、见效快的有效方法。因此，可以说水电站挖潜改造是巩固和发展我省农村电气化建设成果的最佳途径之一。

　　关键词：水电站 挖潜技改 经济效益

　　云南省是全国的水电大省，具有丰富的水能资源，可开发量为9000多万kW，约占全国可开发量的1/5，居全国第二位。其中，中、小水电资源的可开发量为1716万kW；全省128个县（市）中有118个县（市）可开发建设1万kW以上的中小水电站。与此同时，云南又是一个边疆、山区、高寒、贫瘠、多民族、生产力水平低的省份。如何结合目前形势和当地实际情况，在近期尽快地将水能资源优势转变为经济优势，进一步提高人民群众的物质文化生活水平，是我省“十五”农村水电及电气化发展的一个重要课题和首要任务。

　　1　云南省农村水电及电气化现状

　　新中国成立以来，我省水电建设事业取得了飞速发展。截止2000年底，我省地方电力装机283万kW（占全省电力装机768万kW的37%），全省128个县（市）中，有99个县市由地方小水电供电，有76个县市和一个州（德宏州）实现了农村水电初级电气化。

　　从现有各地方水电站的情况看，普遍存在着设备技术含量不高、生产落后、企业管理粗放和人员素质偏低等问题。尤其是一些老电站，问题更突出，已严重影响了正常的生产。从国家政策来看，利用高科技改造传统产业，已成为该产业继续发展的主要出路。因此，对我省广大的农村小水电站，利用高新技术进行技术改造，挖掘自身潜力，以提高电站的生产运行和管理水平及经济效益，是巩固和发展我省农村电气化建设成果最科学、经济的方法，是地方电力自身发展和壮大的有效途径。

　　2　机组增容改造的主要技术和方法

　　水电站挖潜改造的对象是指具有能量潜力的电站，一般有三种情况：一是具有流量潜力（电站原设计保守，流量没有充分利用）；二是具有水头潜力（水头没有充分利用）；三是电站运行的实际参数与设计参数的变化达不到额定出力。

　　机组的挖潜改造主要涉及水轮机过流部件（转轮、导水机构、蜗壳、尾水管）和发电机部分。

　　其中发电机的改造较简单，因发电机通常都有10%左右的容量裕度，在增容中，应密切注意发电机温度的变化。如果发电机温度升高较多，这时应考虑对发电机进行增容改造。其方法是对发电机的定子线圈、绝缘或转子线圈进行更新改造，并且提高绝缘等级。实践表明，在增容10%左右时，发电机一般不必改造。

　　水轮机部分的改造，目前多采取不改变导水机构、蜗壳、尾水管尺寸以及转轮配合尺寸的情况下，仅用更换新转轮的方式，实现增容目的。因此，水轮机部分的增容主要是针对转轮进行的。

　　目前，在水电站运行中的转轮绝大多数是采用传统的一元流理论或二维势流理论设计的。随着流体力学和计算理论的发展，在转轮设计方面也有了很大的进步，发展了考虑转轮来流有旋、叶片有限厚及转轮叶片力作用的转轮与导叶联合作用的基于S2流面的二维设计模型、基于S1流面的准三维设计模型、全三维设计模型和优化设计模型等，一系列较先进的设计方法和理论。基于这些先进的设计方法和理论所设计的转轮，在其过流能力、效率等方面都有明显的提高，从而实现增容和提高枯水期水资源利用率的目标。

　　在转轮性能的分析方面，国内已建立了由转轮的准三元和全三维反问题模型构成的完整的现代水轮机设计系统。该系统可根据不同的要求选择不同的权因子来控制转轮的各项性能指标，通过多目标优化来实现对叶片性能的控制和预测。实验证明，该系统预测的性能指标与真机实验基本吻合。这就改变了传统的“理论设计→模型实验→修正→再实验”的转轮研制模式，大大缩短了转轮的研发周期，减少了研发费用，为转轮的单件、定制提供了现实的可能性。

　　地方中小水电机组在转轮的改造中采用上述先进的设计和性能预测方法，根据电站的自身情况，可方便地生产出更符合自己电站实际的高性能转轮。其出力、效率、汽蚀性能等指标明显优于按传统型谱选择和生产的转轮。这种单件、定制的高科技转轮的价格仅比传统转轮的价格略高一点，但其所带来的效益却非常明显。

　　对增容改造的统计表明，在水轮机过流部件尺寸不变的前提下，更换性能优良的增容转轮，可使电站机组容量提高10%～20%.

　　3　增容改造的效益和所需投资

　　当前，对有能量潜力和运行时间较长的电站，均可进行机组增容和更新改造，这是一种投资少、见效快，既利国又利民的好途径。

　　如我省景谷河电站，单机容量6300kW，只能发到5800kW，在更换高科技转轮后，机组净增出力500kW以上，年增容效益为30多万元，机组增容改造的全部费用，只要发一个丰水期的电就可全部收回。

　　元江县滑石板电站水轮机为CJ20-L-180/（2×16），额定出力6500kW、最大出力7000kW，发电机还有一定的增容潜力。经电站实际观测和查看多年机组运行记录，机组出力均未超过7000kW，更换了性能优、效率高的CJ925-180转轮以后，出力可达到7500kW以上，为冲击式水轮机的增容改造创造了先例等等。

　　截止2000年底，我省地方电站共有2090座3472台计283万kW，其中近30%是1985年底以前投运的，有的已运行30多年，设备平均利用小时数还不到2000小时。如按20%的增容出力计算，对这30%的装机进行改造，将增加17万kW的装机容量。按新建电站每kW需7000元人民币的投资计算，约需人民币12亿元。在水轮机过流部件尺寸不变的前提下，更换性能优良的增容转轮，每改造增容一个kW的装机，只需人民币500元左右，增容17万kW仅需投入0.85亿元。在目前水电建设资金紧缺的形势下，这要比开发新电源点具有明显的优势。况且现今，对无调节性能的电站原则上不列项，不再新建。

　　当然，从挖掘潜力的可能性分析，需要改造的电站都是早期兴建，水力条件较好，开发简单、设备简陋的电站。但挖潜改造也要有一个科学合理的规划，目前亟待做工作的是：对全省地方中、小水电站进行普查，把需要改造的电站，分门别类，摸底排队，根据资金、技术和效益等条件及当地经济发展和网络布局，制定科学的切实可行的改造计划。对花钱少、效益好的改造项目应优先考虑，对具体某个电站来说，首先要查出问题的所在，然后确定改造内容（水工、机械、电气等），认真分析改造的可行性（技术、经济、安全等）和改造方案，防止盲目改造和改造不改效的情况发生。

　　4　技改资金筹集

　　朱镕基总理最近在湖南考察谈到保护和改善生态时指出：“特别要大力发展小水电，这方面要给予扶持”。“十五”水利规划确定：全国要建设400个水电农村电气化县，将会有一系列的优惠政策。我省将与电站的挖潜技改有机结合起来，为机组增容改造创造良好的条件。

　　目前，我局非常重视技改工作，对一些效益好，改造资金确有困难的项目将给予一定帮助和指导。可多渠道筹集资金：①“以电养电”资金和电站折旧基金；②通过改制筹集资金；③可向有关部门申请技改专项补助资金；④可向金融部门贷款等。

　　5　结束语

　　以机组增容改造为主的小水电挖潜技改是符合我省实际情况的，也是符合国家大政方针的，这可为小水电带来明显的经济效益，是一种投资省、见效快的有效方法。因此，可以说水电站挖潜改造是巩固和发展我省农村电气化建设成果的最佳途径之一。