象山水電廠增容擴效項目的必要性分析

【摘要】農村水電是農村特別是偏遠山區的重要民生設施。目前，由于承擔公益性任務較多、上網電價偏低和體制機制等多方面原因，早期建設的農村水電站無力依靠自身積累進行改造升級，設備設施老化，能效逐年衰減，不僅浪費寶貴的水能資源，影響綜合效益的發揮，還帶來不少安全隱患。為提高水能資源利用效率，保障農村用電需要，促進農村水電持續有序發展，農村水電增效擴容改造項目勢在必行。

一、電廠概況

黑河市象山水電站位于黑龍江省黑河市愛輝區新生鄂倫春族鄉境內，處于黑龍江支流法別河中游，距黑河市區72公里，距新生鄉25公里。是一座以發電為主，兼顧防洪、養魚和凈化水質等綜合利用的水利樞紐工程，主要由攔河壩、溢洪道、引水隧洞、發電廠房、變電廠和110kV輸電線路組成。

象山水庫屬國家大Ⅱ型水利工程。水庫控制流域面積1972km2，攔河壩壩頂全長385m，最大壩高50.7m，正常蓄水位282.00m，總庫容3.11×108m3，發電裝機容量3臺×6000kW，水輪機額定水頭44.15米，多年平均發電量4130×104kWh，多年平均利用小時數2294。

象山水電站系黑河市地方國有企業，隸屬于黑河市水務局，屬水力電力行業。生產的電能輸送到國家電網黑龍江省電力系統黑河電網，水輪發電機組在電網中起調峰和事故備用，1997年至2005年間，象山水電站機組共頂事故出力30余次，機組最大頂事故出力20MW/次，機組超額定出力運行87次，并且歷時較長。機組調峰啟動頻繁，平均每年開停機100臺次。

二、運行概況

象山水電站地處高寒地區，大部分機電設備受嚴寒、溫度變化及雨雪天氣影響，使機電設備絕緣水平、密封裝置等都受到不同程度損壞和性能指標降低。1998年8月該廠相繼兩臺發電機出現定子繞組擊穿，導致機組大修，事故機組占全廠機組總臺數的2/3，本年度少發電量864×104kW·h，減少收入288萬元，造成了300萬元直接經濟損失和1.5×108m3水庫棄水的間接損失。

電廠逐年對機電設備進行大修、小修、技術改造，使設備安全運行水平得到了基本保障，但限于70年代80年代的整體技術研發和制造水平的制約，機電設備在某些方面還存在不少薄弱環節，如它的穩定性、可靠性、靈敏性、速動性、安全性的各項技術指標較低。全廠90%電氣一次設備屬于技術落后，性能指標不穩定和被列入國家公布的淘汰機電產品范疇。

三、必要性分析

3.1電網調峰的需求

象山水電站接入隸屬于國家電網黑龍江省電力系統的黑河市電網運行。是黑河西南部唯一的一座承擔調峰和事故備用任務的水電站，地位和作用十分重要。由于系統需要，從1997年至2005年期間，象山水電站共擔負頂事故出力30余次，最大頂事故出力達20MW/次，機組超額定出力運行87次，并且歷時較長。機組調峰啟動頻繁，平均每年開停機次數100臺次，1998年～2000年開停機次數高達1000次，平均日調峰2h/次。系統特殊需要時，機組還承擔無功進相運行。其調度靈活、快速響應所發揮的作用是常規火力發電廠所無法替代的。

黑河市西南部是重要的礦產資源生產基地，其中大中小型煤礦幾十家，金礦、銅礦和水泥廠數家，年產值近百億。隨著西南部礦產資源開發力度加大，已形成了規模較大的產業園區，在系統發生事故情況下，對象山水電站頂事故出力的能力將會越來越感到不足。

3.2改善水輪機水力性能的要求

象山水電站最大水頭53.46m、額定水頭44.15m、最小水頭37.08m。采用的水輪機型號為HLD74-LJ-140，額定流量16.31 m3/s，額定出力6250kW，額定轉速375r/min，額定工況點效率91.3%，實際運行效率約83.7%。

HLD74轉輪是東方電機廠研制的適用于100m水頭段的混流式水輪機轉輪。由于水電站自投產發電以來，水庫大部分時間處于低水位，水輪機在低水頭運行，導致水輪機實際運行效率低、出力不足。而且，水輪機實際投入運行達15年以上，已經出現設備老化、運行綜合效率低（額定水頭時機組能發出最大功率5000kW，水輪機實際運行額定效率約76%）等問題，不能滿足技術進步、節能、增效以及科學發展觀等有關國家政策和文件要求。而且用當前水輪機轉輪的技術水平來衡量，HLD74轉輪實際運行效率偏低，水力性能偏低，進行轉輪更換是非常必要的。

3.3改善機電設備技術水平的要求

象山水電站于1992年2月開工建設，機電設備訂貨是按1995年7月第一臺機組投產發電目標實施的。大部分機電設備是1993年生產制造的，供貨期在1993年和1994年。電廠地處高寒地區，機電設備運行多年受嚴寒、溫度變化及雨雪等天氣影響，機電設備的電子元器件、絕緣水平、密封性能等受到不同程度的損壞，性能指標降低，部分部件產生銹蝕現象。電氣設備能耗高、故障多，大部分屬于國家明令淘汰的產品，備品備件已無從購買。機電設備、輸電線路檢修試驗頻次呈逐年遞增態勢，投入的人力物力財力不斷加大，近5年內投入設備大修的費用，已從80萬元增長到150萬元，該現象說明設備已進入老化區間。部分機電設備老化嚴重、綜合能效逐年降低、安全隱患多、事故率高等問題。

大部分設備的質量水平、能效水平、實際使用和運行狀況，都已經不能滿足當前技術先進、質量可靠、節能環保、安全生產等基本要求，也不能滿足機組安全、經濟、可靠運行的要求。所以，必須通過增效擴容改造加以徹底解決。

四、實施目標

象山水電站在盡可能節省增效擴容改造投資的前提下，改造或更新存在安全隱患、高能耗低效率以及落后淘汰的機電設備。保障安全生產，提高生產技術水平和能效，充分發揮電廠的經濟效益。其具體目標為：

1）機組功率保證 實現在水輪機過流部件不變的前提下，更換性能優良的轉輪，能夠滿足在額定水頭工況時，水輪機額定出力為6250kW，發電機功率6000kW；水輪機工作水頭48.8m后，水輪機短時最大出力達到6875kW、發電機功率6600kW的增容目標。

2）提高水輪機效率 提高水輪機效率是本站技術改造的首要目標。采用新型轉輪替換原轉輪后，水輪機額定工況點效率不低于92%，綜合效率提高約20%。

參考文獻

[1]白麗，李樹剛，門飛，等.黑河象山水電廠增效擴容改造工程初步設計報告[R].2012.

作者簡介

王英男（1984，10-），男，黑龍江綏化人，本科，工程師。