梅子水一二級(jí)電站增容擴(kuò)建可行性分析

1、梅子水一二級(jí)電站增容擴(kuò)建可行性分析摘要：利川市梅子水電站建立較早，由于設(shè)計(jì)受當(dāng)時(shí)條件限制裝機(jī)容量較小，年利用小時(shí)較大，棄水較多。因此增容改造可行性分析工作顯得非常必要。根據(jù)電站多年運(yùn)行參數(shù)、水文資料及財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)進(jìn)展分析增容可行性。關(guān)鍵詞：梅子水電站增容擴(kuò)建可行性一工程概況梅子水是利川市五大水系之一，位于市西北部，為長江三峽段匯入支流石蘆河的主要源頭之一，主流源于利川市南坪鄉(xiāng)，沿東北方向流經(jīng)南坪鄉(xiāng)、柏楊壩鎮(zhèn)、興隆口管理區(qū)，在兩河口石家咀出利川進(jìn)入重慶市境內(nèi)，于云陽故陵鎮(zhèn)匯入長江。干流全長84.4k，流域總面積547.12k2，其中境內(nèi)河段長45.4k，流域面積227.5k2。境內(nèi)河道按地形可劃

2、分為兩段，上段26.1k縱坡平緩，平均縱坡1.1，下段19.3k縱坡陡，自然落差大即從一級(jí)電站大壩開場(chǎng)至重慶市邊界，平均縱坡達(dá)3.5%，水力資源豐富，水能理論蘊(yùn)藏量6.89萬k，可開發(fā)量2.41萬k。該流域規(guī)劃按五個(gè)梯級(jí)開發(fā)，總裝機(jī)10臺(tái)共13270k，其中一、二級(jí)電站早已建成(裝機(jī)容量1570k)，三級(jí)電站(設(shè)計(jì)裝機(jī)6000k)已完成初設(shè)階段前期工作。一級(jí)電站于1986年建成，已運(yùn)行15年，該站地處自然落差非常集中的跌水跌馬坎下方，僅引水380就獲得水頭115，引用流量1.33/s，裝機(jī)2500k。主要水工建筑物為：漿砌石低攔水壩一座，以滿足引渠進(jìn)水要求，引水局部為全隧洞長380，渠末設(shè)漿砌

3、石前池一座，前池至廠房敷設(shè)D800壓力鋼管一條長250。機(jī)電部份現(xiàn)狀為：機(jī)組為斜擊式，分設(shè)高壓室和中控室，發(fā)電機(jī)電壓為400v，采用10kv電壓等級(jí)將電力輸送到柏楊鎮(zhèn)35kv變電站，輸送間隔 9k。該站自建成至今運(yùn)行正常，上網(wǎng)后年均發(fā)電量600萬kh，最高達(dá)650萬kh，計(jì)入調(diào)度限發(fā)電及設(shè)備非正常檢修等因素，該站年均發(fā)電量可達(dá)630萬kh左右，最高可達(dá)680萬kh，即年利用小時(shí)數(shù)在6000-6800h之間。二級(jí)電站建于1977年，已運(yùn)行24年，該站攔水壩緊接一級(jí)電站尾水，引渠長0.96K，渠末設(shè)漿砌石前池一座，前池至廠房敷設(shè)D800壓力鋼管一條長127，水頭62，引用流量1.53/s，裝混流式

4、機(jī)組2臺(tái)共570k1320+1250,無副廠房。電力送至一級(jí)一并輸出，該站主要由于機(jī)組設(shè)備質(zhì)量差，運(yùn)行一直不正常。存在的問題1、原裝機(jī)容量小一、二級(jí)電站受開發(fā)時(shí)期客觀條件限制，即主要由于資金缺乏、用電負(fù)荷孝小孤網(wǎng)運(yùn)行等因素制約，致使電站裝機(jī)容量未能按充分合理利用水力資源的要求確定，導(dǎo)致裝機(jī)容量小，年利用小時(shí)數(shù)過高且長時(shí)間棄水。2、引用流量小，汛期棄水嚴(yán)重一級(jí)電站引用流量為1.33/s，僅為中水年年均流量3.133/s的41%，利用流量顯然小了。自92年上網(wǎng)以來，在年利用小時(shí)數(shù)高達(dá)6000-7000h的情況下，仍長期棄水，從州水文水資源勘測(cè)局提供的豐、平、枯代表年逐日平均流量統(tǒng)計(jì)計(jì)算，平均每年日

5、均流量大于引用流量出現(xiàn)棄水的時(shí)間達(dá)203天，多達(dá)4872h，充分說明梅子水一、二級(jí)電站現(xiàn)有裝機(jī)引用流量小，造成了水力資源浪費(fèi)，具有較大的改、擴(kuò)建增容潛力。3、機(jī)組設(shè)備質(zhì)量差二級(jí)電站目前水工部份運(yùn)行正常，但機(jī)組設(shè)備狀況極差，由于建立時(shí)期條件困難，四臺(tái)主機(jī)分別由四個(gè)非正規(guī)廠家制造，質(zhì)量差且不配套，運(yùn)行一直不正常，目前已嚴(yán)重老化，出力缺乏，處于帶病運(yùn)行狀態(tài)，兩機(jī)組只能到達(dá)額定出力的70%-80%，另據(jù)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)顯示，機(jī)組每年因被迫停機(jī)修理多達(dá)900-1500小時(shí)，而且買不到配件。該站自1992年上市網(wǎng)以來，年均發(fā)電量211萬kh，僅為設(shè)計(jì)值380萬kh的56%，年利用小時(shí)數(shù)僅3700h，主要是設(shè)備質(zhì)量

6、問題所致，加之該站廠房現(xiàn)已非常破舊，因此，該站亟待更新改造。4改造的必要性鑒于上述情況，加之兩站都早已并網(wǎng)運(yùn)行，尤其上游五座小水庫每年可提供600萬3調(diào)蓄水量，為電站提供可靠的日調(diào)節(jié)條件，枯水期可集中發(fā)頂峰電，該工程施行后，裝機(jī)容量約占市網(wǎng)電站裝機(jī)的20%，枯水期利用大型日調(diào)節(jié)池發(fā)峰電，在市網(wǎng)上具有較好的調(diào)峰作用。而且按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)上網(wǎng)電站年利用小時(shí)過高實(shí)際上是水力資源的浪費(fèi)，因此擬對(duì)兩站進(jìn)展改擴(kuò)建，實(shí)現(xiàn)增容，解決棄水浪費(fèi)和年利用小時(shí)數(shù)過高的問題，將年用小時(shí)降到4500h左右,使水力資源得到合理、充分的利用，多發(fā)電、發(fā)峰電，從而獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)梅子水一、二級(jí)電站進(jìn)展擴(kuò)建改造增容不僅必要

7、，而且非常迫切。二工程自然條件2.1氣象水文2.2.1氣象梅子水流域?qū)賮啛釒С睗窦撅L(fēng)性山地氣候，流域內(nèi)歷年平均氣溫12.2，最高+34.9，最低-15.9，無霜期234天，相對(duì)濕度在80%-83%之間。峰面雨是降水的主要特征，流域內(nèi)設(shè)有南坪、柏楊兩個(gè)雨量站，南坪站位于流域上游，始建于1964年，積累資料37年，柏楊站始建于1958年，積累資料43年。流域內(nèi)多年平均降雨量1400，年最大降雨量1835，年最小降雨量782.2，24h最大降雨量：南坪站212.9、柏楊站202.5。2.2.2水文委托恩施州水文水資源勘測(cè)局作本工程水文分析計(jì)算，現(xiàn)將流域特征參數(shù)及計(jì)算成果列于下面：1、F=139k2L

8、=26.1kJ=1.12、設(shè)計(jì)年徑流成果表表1-1設(shè)計(jì)年徑流成果表表1-1年別設(shè)計(jì)頻率P年雨量()年徑流深()年平均流量(3/s)代表年豐水年P(guān)=20%1550.5870.83.841970平水年P(guān)=50%1349.6713.63.161987枯水年P(guān)=80%1115.9543.12.3819922.2.3設(shè)計(jì)洪水該工程規(guī)模為小型，按標(biāo)準(zhǔn)要求取洪水設(shè)計(jì)頻率為P設(shè)=5%，經(jīng)計(jì)算得設(shè)計(jì)洪峰流量為5943/s。由于壩址上游河道縱坡平緩，尤其是開河口人工河段及節(jié)制閘行洪才能有限，洪水期間導(dǎo)致上游大片農(nóng)田吞沒，形成滯洪庫容從而大大削減了洪峰流量，從1982年7月洪水p=2%壩上實(shí)測(cè)水位計(jì)算過壩流量僅為1

9、073/s，本次設(shè)計(jì)過壩洪水流量經(jīng)滯洪調(diào)洪演算Q設(shè)=2053/s。三工程改造方案3.1水能計(jì)算3.1.1根本資料和設(shè)計(jì)條件1、徑流系列：梅子水為引水式電站，只能在枯水期利用上游開河口排澇控制閘進(jìn)展日調(diào)節(jié)，應(yīng)選用豐、平、枯三個(gè)典型代表年以日為時(shí)段作水能計(jì)算。1970年豐水年(p=20%)，年平均流量3.843/s；1987年平水年(p=50%)，年平均流量3.163/s；1992年枯水年(p=80%)，年平均流量2.383/s；2、利用水頭：一級(jí)電站：前池正常水位1107.9，下游尾水位992.4，利用毛水頭115.5，考慮水頭損失后按平均利用水頭110作水能計(jì)算。二級(jí)電站：平均利用水頭59。一

10、、二級(jí)電站合并改建，平均利用水頭174。3、出力系數(shù)：一、二級(jí)電站改擴(kuò)建均取7.5。4、設(shè)計(jì)保證率：一、二級(jí)電站均采用p=80%歷時(shí)保證率作為其設(shè)計(jì)保證率。3.1.2水能計(jì)算按無調(diào)節(jié)、常水頭作逐日可發(fā)出力計(jì)算。梅子水一級(jí)電站，在枯水期可利用上游開河口排澇控制閘進(jìn)展日調(diào)節(jié)，裝機(jī)容量宜適當(dāng)大一點(diǎn)，故擬定裝機(jī)容量1000k、2000k、2500k、3000k四個(gè)方案，分析發(fā)電量與裝機(jī)容量引用流量的關(guān)系。梅子水二級(jí)電站，考慮與一級(jí)電站引用流量相匹配，按推薦裝機(jī)規(guī)模1600k計(jì)算。梅子水一、二級(jí)合并擴(kuò)建，考慮一級(jí)現(xiàn)有機(jī)組作為增發(fā)節(jié)性電量，二級(jí)現(xiàn)有機(jī)組報(bào)廢，擬定新增裝機(jī)容量3000k、4000k和5000

11、k計(jì)算，水能計(jì)算成果見表1-2。梅子水一、二級(jí)電站改擴(kuò)建水能計(jì)算成果表表1-2電站名稱裝機(jī)容量()最大引用流量(3/s)發(fā)電量(萬k.h)年利用小時(shí)(h)水量利用系數(shù)(%)全年4-8月9-11月12-3月梅子水一級(jí)1.01.21716353195168715231.62.02.421094616287191547148.42.53.031222706317199488954.03.03.641326782339205441958.6梅子水二級(jí)0.51.133651789988729130.11.63.46709417182110443258.5梅子水合一級(jí)3.02.30168394044330

12、0560747.04.03.0719541135503316488654.65.03.6621431271546326428659.9由電站出力歷時(shí)保證率曲線，查得設(shè)計(jì)保證率P=80%的保證出力為：梅子水一、二、合一級(jí)保證流量均為0.633/s，保證出力分別為518k、278k和820k。3.1.3裝機(jī)容量比擬與確定擬定1000k至3500k五個(gè)不同的裝機(jī)容量，主要以年利用小時(shí)數(shù)和引用流量是否合理作為確定裝機(jī)規(guī)模的根據(jù)，見表1-3梅子水一級(jí)裝機(jī)容量比擬表表1-3裝機(jī)容量(k)引用流量(3/s)年電量(萬kh)年利用小時(shí)數(shù)(h)年利用小時(shí)情況評(píng)價(jià)引用流量評(píng)價(jià)水量利用率%10001.2171571

13、52太高太小31.620002.4210945471過高小48.425003.0312224889偏高較小54.030003.6413264419適中適中58.635004.0714074020偏低偏大59.7從表中可以看出，五種裝機(jī)方案從年利用小時(shí)數(shù)和引用流量兩要素分析，裝機(jī)3000k時(shí)較優(yōu)，年利用小時(shí)數(shù)適中，同時(shí)引用流量也界于豐、平水年年均流量之間，水量利用率到達(dá)58.6%。因此，選定一級(jí)電站裝機(jī)容量為3000k，除保存現(xiàn)有裝機(jī)2500k外，再新裝一臺(tái)2000k機(jī)組。二級(jí)站裝機(jī)由一級(jí)站引用流量決定，一級(jí)站發(fā)電流量3.643/s，初選二級(jí)裝機(jī)2800k，單機(jī)流量1.853/s，與一級(jí)引用流量

14、匹配，選擇合理。按此方案改擴(kuò)建后，梅子水一、二級(jí)電站裝機(jī)容量將由如今的1570k增容至4600k，凈增容量3030k。比擬方案按水能計(jì)算并結(jié)合現(xiàn)有裝機(jī)等因素，確定裝機(jī)總?cè)萘?830k，一級(jí)1000k，二級(jí)站址新裝1臺(tái)3200k，現(xiàn)有機(jī)組更新為1630k。3.2工程改造方案3.2.1工程等別和標(biāo)準(zhǔn)梅子水一、二級(jí)電站改擴(kuò)建工程總裝機(jī)容量為4600k(推薦方案)，工程等別為四等。主要建筑物為4級(jí)，次要和臨時(shí)建筑物為5級(jí)。3.2.2推薦方案該方案為原址增容，工程方案為：1、一級(jí)電站將現(xiàn)攔水低壩改建成閘壩，利用閘壩及開河口節(jié)制閘可蓄水60萬3，形成大型日調(diào)節(jié)池為梯級(jí)電站提供日調(diào)節(jié)水量，一級(jí)擬新增裝機(jī)12

15、000k，設(shè)計(jì)水頭112，引用流量2.63/s。現(xiàn)有引水隧洞過流才能有限，擬在現(xiàn)隧洞左側(cè)重新挖掘一條隧洞，斷面1.52.0，前池靠溢流堰側(cè)擴(kuò)寬5，管道靠現(xiàn)管線左側(cè)平行敷設(shè)，管中心距2.4，取D1000，管長250，將現(xiàn)高壓室改作發(fā)電廠房，將高壓室移至現(xiàn)副廠房一側(cè)。2、二級(jí)電站二級(jí)電站將現(xiàn)有1320+1250k機(jī)組報(bào)廢，改造成2800k，設(shè)計(jì)水頭61，引用流量3.93/s。攔水壩不動(dòng)，渠道過流斷面和前池適當(dāng)擴(kuò)大，另于現(xiàn)管道右側(cè)敷設(shè)一條D800壓力鋼管，廠房撤除重建。該方案施行后，一級(jí)站裝機(jī)為3000k，二級(jí)站2800k，總?cè)萘?600k，其中改擴(kuò)建容量3600k，比原一、二級(jí)裝機(jī)增加3030k。

16、3.2.3比擬方案本方案將一級(jí)電站增容移至二級(jí)電站，攔水閘壩與推薦方案一樣，引水局部均為隧洞，取水口位于壩前河道左側(cè)凹岸處，洞長1.49k，于渠末二級(jí)電站上方建前池一座，敷設(shè)壓力鋼管一條長324，取D1000，過流2.53/s，管道從二級(jí)前池以下靠二級(jí)現(xiàn)管線右側(cè)平行布置，管中心距3.5，廠房撤除重建，新裝機(jī)13200k，原兩臺(tái)共570k機(jī)組改為1630k，該站裝機(jī)3830k，加上一級(jí)2500k，本方案一、二級(jí)總裝機(jī)4830k，其中改擴(kuò)建容量3830k，比原一、二級(jí)裝機(jī)增加3260k。3.2.4方案比擬1、地形地質(zhì)條件：推薦方案地形條件較好，比擬方案地質(zhì)條件較好，兩方案均能滿足工程建立要求；2、

17、施工條件及工期：推薦方案施工條件好，比擬方案施工條件差，推薦方案為優(yōu)。工期均為12個(gè)月；3、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧希簝煞桨父疽粯?，無明顯優(yōu)劣之分；4、裝機(jī)容量及年發(fā)電量：推薦方案比比擬方案裝機(jī)少230k，年發(fā)電量少52萬kh，比擬方案略優(yōu)；5、施工對(duì)現(xiàn)一、二級(jí)電站的影響：推薦方案對(duì)現(xiàn)一、二級(jí)電站運(yùn)行影響較大，一級(jí)預(yù)計(jì)要停機(jī)3-5個(gè)月，二級(jí)需全程停機(jī)。比擬方案施工對(duì)一級(jí)電站影響較小(在建閘壩時(shí)有影響)，二級(jí)仍需全程停機(jī)。這一點(diǎn)比擬方案略優(yōu)；6、工程量及投資：比擬方案隧洞、前池及廠區(qū)工程量比推薦方案大得多，因此導(dǎo)致工程投資高出155萬元，推薦方案為優(yōu)。綜上所述，推薦方案雖然也存在某些優(yōu)勢(shì)，如裝機(jī)和發(fā)電量較

18、少，施工對(duì)一級(jí)電站發(fā)電運(yùn)行影響時(shí)間較長，但其優(yōu)勢(shì)亦十清楚顯，主要表達(dá)在地形條件、施工條件好，尤其至關(guān)重要的是工程量和投資小得多，從而使工程綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)大大優(yōu)于比擬方案，經(jīng)綜合分析比擬，選定推薦方案作為“可研工作的重點(diǎn)。四經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)4.1經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與方案本工程為小水電改造工程，本階段主要針對(duì)改擴(kuò)建工程進(jìn)展經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，即從國家綜合平衡角度出發(fā)，采用經(jīng)濟(jì)(影子)價(jià)格與社會(huì)折現(xiàn)率等經(jīng)濟(jì)參數(shù)計(jì)算工程的效益和費(fèi)用，考察工程對(duì)國民經(jīng)濟(jì)開展的奉獻(xiàn)，評(píng)價(jià)其經(jīng)濟(jì)合理性。本工程主要為發(fā)電效益，采用可防止本錢方法，即以最優(yōu)等效替代火電工程費(fèi)用，按有無工程比照法，分析電量與容量的經(jīng)濟(jì)效益，計(jì)算經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。本工程改擴(kuò)建方

19、案包括：一級(jí)在保存現(xiàn)有工程發(fā)電1000k的根底上，整修引水壩，增建引水隧洞，擴(kuò)大前池，新建壓力管道、發(fā)電廠房和升壓站，新增2000k發(fā)電才能；對(duì)二級(jí)進(jìn)展全面改造，擴(kuò)大引水渠道，增建壓力管道，翻修廠房，新裝2800k機(jī)組(原機(jī)組退役報(bào)廢)。4.2經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的主要根據(jù)1、國家計(jì)委、建立部1993年公布的?建立工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)?(第二版)；2、水利部1995年6月發(fā)布的?小水電建立工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)程?(SL16-95)。4.3經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)采用的主要參數(shù)1、社會(huì)折現(xiàn)率：采用12%；2、經(jīng)濟(jì)計(jì)算期：包括建立期、投產(chǎn)期和消費(fèi)期，本工程建立期2年(實(shí)際施工期1年，準(zhǔn)備期半年)，消費(fèi)期采用20年；3、時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)

20、：計(jì)算期的時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)定在建立期的第一年初。4.4工程經(jīng)濟(jì)費(fèi)用1、固定資產(chǎn)投資：本階段考慮財(cái)務(wù)現(xiàn)行價(jià)格為市場(chǎng)價(jià)格，經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換系數(shù)均取1。因此，本階段以工程靜態(tài)總投資1291.72萬元作為固定資產(chǎn)原值(固定資產(chǎn)投資形成率取1.0)。2、年運(yùn)行費(fèi)用：包括修理費(fèi)、材料費(fèi)、工資及福利費(fèi)和其它費(fèi)用等，按財(cái)務(wù)經(jīng)營本錢計(jì)算，分別取值為：修理費(fèi)取固定資產(chǎn)原值的1%；電站定員按增加6人計(jì)，福利費(fèi)按職工工資總額的14%計(jì)算；材料費(fèi)5元/k；其它費(fèi)用20元/k。因此，本工程增加年運(yùn)行費(fèi)26.71萬元。4.5工程效益本工程主要為發(fā)電效益，分別計(jì)入電量效益和容量效益。根據(jù)國家電力公司動(dòng)力經(jīng)濟(jì)研究中心所作?湖北電網(wǎng)電源開展戰(zhàn)

21、略研究?，擬定分季電量的可防止本錢(經(jīng)濟(jì)價(jià)格)為：豐水季(4-8月)0.201元/k.h平水季(9-11月)0.260元/k.h枯水季(12月1-3月)0.443元/k.h容量效益按可防止本錢(替代火電投資)537.2元/k-年計(jì)。根據(jù)改擴(kuò)建方案，梅子水一級(jí)假設(shè)不進(jìn)展改造，發(fā)電效益將逐漸衰減，消費(fèi)期平均以設(shè)計(jì)才能的70%承當(dāng)基荷計(jì)，施行本工程仍保持老機(jī)組同樣的發(fā)電才能，增發(fā)豐水季電量。二級(jí)全面更新改造，現(xiàn)有機(jī)組消費(fèi)期平均發(fā)電效益只計(jì)30%。梅子水一、二級(jí)施行改擴(kuò)建后，可利用閘壩及開河口控節(jié)制閘蓄水約60萬3的調(diào)蓄才能進(jìn)展日調(diào)節(jié)，在利川市電網(wǎng)內(nèi)調(diào)峰，其工作容量以保證出力的4倍計(jì)。根據(jù)動(dòng)能指標(biāo)計(jì)算梅子水一、二級(jí)改擴(kuò)建工程的電量效益和容量效益，計(jì)算結(jié)果為：現(xiàn)有效益為211.68萬元，施行改擴(kuò)建后的效益為670.38萬元，效益增量為458.70萬元。4.6經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)根據(jù)前述分析，進(jìn)展國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用流程計(jì)算，得到主要評(píng)價(jià)指標(biāo)如下：經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率：29.7%經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值：1509.15萬元經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比