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摘要：以機(jī)組增容改造為主的小水電挖潛技改是符合我省實(shí)際情況的，也是符合國家大政方針的，這可為小水電帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益，是一種投資省、見效快的有效方法。因此，可以說水電站挖潛改造是鞏固和發(fā)展我省農(nóng)村電氣化建設(shè)成果的最佳途徑之一。

關(guān)鍵詞：水電站挖潛技改經(jīng)濟(jì)效益

云南省是全國的水電大省，具有豐富的水能資源，可開發(fā)量為9000多萬kW，約占全國可開發(fā)量的1/5，居全國第二位。其中，中、小水電資源的可開發(fā)量為1716萬kW；全省128個(gè)縣(市)中有118個(gè)縣(市)可開發(fā)建設(shè)1萬kW以上的中小水電站。與此同時(shí)，云南又是一個(gè)邊疆、山區(qū)、高寒、貧瘠、多民族、生產(chǎn)力水平低的省份。如何結(jié)合目前形勢和當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，在近期盡快地將水能資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢，進(jìn)一步提高人民群眾的物質(zhì)文化生活水平，是我省"十五"農(nóng)村水電及電氣化發(fā)展的一個(gè)重要課題和首要任務(wù)。

1云南省農(nóng)村水電及電氣化現(xiàn)狀

新中國成立以來，我省水電建設(shè)事業(yè)取得了飛速發(fā)展。截止2000年底，我省地方電力裝機(jī)283萬kW(占全省電力裝機(jī)768萬kW的37%)，全省128個(gè)縣(市)中，有99個(gè)縣市由地方小水電供電，有76個(gè)縣市和一個(gè)州(德宏州)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)村水電初級電氣化。

從現(xiàn)有各地方水電站的情況看，普遍存在著設(shè)備技術(shù)含量不高、生產(chǎn)落后、企業(yè)管理粗放和人員素質(zhì)偏低等問題。尤其是一些老電站，問題更突出，已嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)。從國家政策來看，利用高科技改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，已成為該產(chǎn)業(yè)繼續(xù)發(fā)展的主要出路。因此，對我省廣大的農(nóng)村小水電站，利用高新技術(shù)進(jìn)行技術(shù)改造，挖掘自身潛力，以提高電站的生產(chǎn)運(yùn)行和管理水平及經(jīng)濟(jì)效益，是鞏固和發(fā)展我省農(nóng)村電氣化建設(shè)成果最科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的方法，是地方電力自身發(fā)展和壯大的有效途徑。

2機(jī)組增容改造的主要技術(shù)和方法

水電站挖潛改造的對象是指具有能量潛力的電站，一般有三種情況：一是具有流量潛力(電站原設(shè)計(jì)保守，流量沒有充分利用)；二是具有水頭潛力(水頭沒有充分利用)；三是電站運(yùn)行的實(shí)際參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)的變化達(dá)不到額定出力。

機(jī)組的挖潛改造主要涉及水輪機(jī)過流部件(轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、蝸殼、尾水管)和發(fā)電機(jī)部分。

其中發(fā)電機(jī)的改造較簡單，因發(fā)電機(jī)通常都有10%左右的容量裕度，在增容中，應(yīng)密切注意發(fā)電機(jī)溫度的變化。如果發(fā)電機(jī)溫度升高較多，這時(shí)應(yīng)考慮對發(fā)電機(jī)進(jìn)行增容改造。其方法是對發(fā)電機(jī)的定子線圈、絕緣或轉(zhuǎn)子線圈進(jìn)行更新改造，并且提高絕緣等級。實(shí)踐表明，在增容10%左右時(shí)，發(fā)電機(jī)一般不必改造。

水輪機(jī)部分的改造，目前多采取不改變導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、蝸殼、尾水管尺寸以及轉(zhuǎn)輪配合尺寸的情況下，僅用更換新轉(zhuǎn)輪的方式，實(shí)現(xiàn)增容目的。因此，水輪機(jī)部分的增容主要是針對轉(zhuǎn)輪進(jìn)行的。

目前，在水電站運(yùn)行中的轉(zhuǎn)輪絕大多數(shù)是采用傳統(tǒng)的一元流理論或二維勢流理論設(shè)計(jì)的。隨著流體力學(xué)和計(jì)算理論的發(fā)展，在轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)方面也有了很大的進(jìn)步，發(fā)展了考慮轉(zhuǎn)輪來流有旋、葉片有限厚及轉(zhuǎn)輪葉片力作用的轉(zhuǎn)輪與導(dǎo)葉聯(lián)合作用的基于S2流面的二維設(shè)計(jì)模型、基于S1流面的準(zhǔn)三維設(shè)計(jì)模型、全三維設(shè)計(jì)模型和優(yōu)化設(shè)計(jì)模型等，一系列較先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和理論。基于這些先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和理論所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)輪，在其過流能力、效率等方面都有明顯的提高，從而實(shí)現(xiàn)增容和提高枯水期水資源利用率的目標(biāo)。

在轉(zhuǎn)輪性能的分析方面，國內(nèi)已建立了由轉(zhuǎn)輪的準(zhǔn)三元和全三維反問題模型構(gòu)成的完整的現(xiàn)代水輪機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可根據(jù)不同的要求選擇不同的權(quán)因子來控制轉(zhuǎn)輪的各項(xiàng)性能指標(biāo)，通過多目標(biāo)優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)對葉片性能的控制和預(yù)測。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)預(yù)測的性能指標(biāo)與真機(jī)實(shí)驗(yàn)基本吻合。這就改變了傳統(tǒng)的"理論設(shè)計(jì)→模型實(shí)驗(yàn)→修正→再實(shí)驗(yàn)"的轉(zhuǎn)輪研制模式，大大縮短了轉(zhuǎn)輪的研發(fā)周期，減少了研發(fā)費(fèi)用，為轉(zhuǎn)輪的單件、定制提供了現(xiàn)實(shí)的可能性。

地方中小水電機(jī)組在轉(zhuǎn)輪的改造中采用上述先進(jìn)的設(shè)計(jì)和性能預(yù)測方法，根據(jù)電站的自身情況，可方便地生產(chǎn)出更符合自己電站實(shí)際的高性能轉(zhuǎn)輪。其出力、效率、汽蝕性能等指標(biāo)明顯優(yōu)于按傳統(tǒng)型譜選擇和生產(chǎn)的轉(zhuǎn)輪。這種單件、定制的高科技轉(zhuǎn)輪的價(jià)格僅比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)輪的價(jià)格略高一點(diǎn)，但其所帶來的效益卻非常明顯。

對增容改造的統(tǒng)計(jì)表明，在水輪機(jī)過流部件尺寸不變的前提下，更換性能優(yōu)良的增容轉(zhuǎn)輪，可使電站機(jī)組容量提高10%～20%。

3增容改造的效益和所需投資

當(dāng)前，對有能量潛力和運(yùn)行時(shí)間較長的電站，均可進(jìn)行機(jī)組增容和更新改造，這是一種投資少、見效快，既利國又利民的好途徑。

如我省景谷河電站，單機(jī)容量6300kW，只能發(fā)到5800kW，在更換高科技轉(zhuǎn)輪后，機(jī)組凈增出力500kW以上，年增容效益為30多萬元，機(jī)組增容改造的全部費(fèi)用，只要發(fā)一個(gè)豐水期的電就可全部收回。