梅子水一二级电站增容扩建可行性分析

1、梅子水一二级电站增容扩建可行性分析摘要：利川市梅子水电站建立较早，由于设计受当时条件限制装机容量较小，年利用小时较大，弃水较多。因此增容改造可行性分析工作显得非常必要。根据电站多年运行参数、水文资料及财务经济评价进展分析增容可行性。关键词：梅子水电站增容扩建可行性一工程概况梅子水是利川市五大水系之一，位于市西北部，为长江三峡段汇入支流石芦河的主要源头之一，主流源于利川市南坪乡，沿东北方向流经南坪乡、柏杨坝镇、兴隆口管理区，在两河口石家咀出利川进入重庆市境内，于云阳故陵镇汇入长江。干流全长84.4k，流域总面积547.12k2，其中境内河段长45.4k，流域面积227.5k2。境内河道按地形可划

2、分为两段，上段26.1k纵坡平缓，平均纵坡1.1，下段19.3k纵坡陡，自然落差大即从一级电站大坝开场至重庆市边界，平均纵坡达3.5%，水力资源丰富，水能理论蕴藏量6.89万k，可开发量2.41万k。该流域规划按五个梯级开发，总装机10台共13270k，其中一、二级电站早已建成(装机容量1570k)，三级电站(设计装机6000k)已完成初设阶段前期工作。一级电站于1986年建成，已运行15年，该站地处自然落差非常集中的跌水跌马坎下方，仅引水380就获得水头115，引用流量1.33/s，装机2500k。主要水工建筑物为：浆砌石低拦水坝一座，以满足引渠进水要求，引水局部为全隧洞长380，渠末设浆砌

3、石前池一座，前池至厂房敷设D800压力钢管一条长250。机电部份现状为：机组为斜击式，分设高压室和中控室，发电机电压为400v，采用10kv电压等级将电力输送到柏杨镇35kv变电站，输送间隔 9k。该站自建成至今运行正常，上网后年均发电量600万kh，最高达650万kh，计入调度限发电及设备非正常检修等因素，该站年均发电量可达630万kh左右，最高可达680万kh，即年利用小时数在6000-6800h之间。二级电站建于1977年，已运行24年，该站拦水坝紧接一级电站尾水，引渠长0.96K，渠末设浆砌石前池一座，前池至厂房敷设D800压力钢管一条长127，水头62，引用流量1.53/s，装混流式

4、机组2台共570k1320+1250,无副厂房。电力送至一级一并输出，该站主要由于机组设备质量差，运行一直不正常。存在的问题1、原装机容量小一、二级电站受开发时期客观条件限制，即主要由于资金缺乏、用电负荷孝小孤网运行等因素制约，致使电站装机容量未能按充分合理利用水力资源的要求确定，导致装机容量小，年利用小时数过高且长时间弃水。2、引用流量小，汛期弃水严重一级电站引用流量为1.33/s，仅为中水年年均流量3.133/s的41%，利用流量显然小了。自92年上网以来，在年利用小时数高达6000-7000h的情况下，仍长期弃水，从州水文水资源勘测局提供的丰、平、枯代表年逐日平均流量统计计算，平均每年日

5、均流量大于引用流量出现弃水的时间达203天，多达4872h，充分说明梅子水一、二级电站现有装机引用流量小，造成了水力资源浪费，具有较大的改、扩建增容潜力。3、机组设备质量差二级电站目前水工部份运行正常，但机组设备状况极差，由于建立时期条件困难，四台主机分别由四个非正规厂家制造，质量差且不配套，运行一直不正常，目前已严重老化，出力缺乏，处于带病运行状态，两机组只能到达额定出力的70%-80%，另据运行统计显示，机组每年因被迫停机修理多达900-1500小时，而且买不到配件。该站自1992年上市网以来，年均发电量211万kh，仅为设计值380万kh的56%，年利用小时数仅3700h，主要是设备质量

6、问题所致，加之该站厂房现已非常破旧，因此，该站亟待更新改造。4改造的必要性鉴于上述情况，加之两站都早已并网运行，尤其上游五座小水库每年可提供600万3调蓄水量，为电站提供可靠的日调节条件，枯水期可集中发顶峰电，该工程施行后，装机容量约占市网电站装机的20%，枯水期利用大型日调节池发峰电，在市网上具有较好的调峰作用。而且按现行标准上网电站年利用小时过高实际上是水力资源的浪费，因此拟对两站进展改扩建，实现增容，解决弃水浪费和年利用小时数过高的问题，将年用小时降到4500h左右,使水力资源得到合理、充分的利用，多发电、发峰电，从而获得更好的经济效益。因此，对梅子水一、二级电站进展扩建改造增容不仅必要

7、，而且非常迫切。二工程自然条件2.1气象水文2.2.1气象梅子水流域属亚热带潮湿季风性山地气候，流域内历年平均气温12.2，最高+34.9，最低-15.9，无霜期234天，相对湿度在80%-83%之间。峰面雨是降水的主要特征，流域内设有南坪、柏杨两个雨量站，南坪站位于流域上游，始建于1964年，积累资料37年，柏杨站始建于1958年，积累资料43年。流域内多年平均降雨量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、柏杨站202.5。2.2.2水文委托恩施州水文水资源勘测局作本工程水文分析计算，现将流域特征参数及计算成果列于下面：1、F=139k2L

8、=26.1kJ=1.12、设计年径流成果表表1-1设计年径流成果表表1-1年别设计频率P年雨量()年径流深()年平均流量(3/s)代表年丰水年P=20%1550.5870.83.841970平水年P=50%1349.6713.63.161987枯水年P=80%1115.9543.12.3819922.2.3设计洪水该工程规模为小型，按标准要求取洪水设计频率为P设=5%，经计算得设计洪峰流量为5943/s。由于坝址上游河道纵坡平缓，尤其是开河口人工河段及节制闸行洪才能有限，洪水期间导致上游大片农田吞没，形成滞洪库容从而大大削减了洪峰流量，从1982年7月洪水p=2%坝上实测水位计算过坝流量仅为1

9、073/s，本次设计过坝洪水流量经滞洪调洪演算Q设=2053/s。三工程改造方案3.1水能计算3.1.1根本资料和设计条件1、径流系列：梅子水为引水式电站，只能在枯水期利用上游开河口排涝控制闸进展日调节，应选用丰、平、枯三个典型代表年以日为时段作水能计算。1970年丰水年(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、利用水头：一级电站：前池正常水位1107.9，下游尾水位992.4，利用毛水头115.5，考虑水头损失后按平均利用水头110作水能计算。二级电站：平均利用水头59。一

10、、二级电站合并改建，平均利用水头174。3、出力系数：一、二级电站改扩建均取7.5。4、设计保证率：一、二级电站均采用p=80%历时保证率作为其设计保证率。3.1.2水能计算按无调节、常水头作逐日可发出力计算。梅子水一级电站，在枯水期可利用上游开河口排涝控制闸进展日调节，装机容量宜适当大一点，故拟定装机容量1000k、2000k、2500k、3000k四个方案，分析发电量与装机容量引用流量的关系。梅子水二级电站，考虑与一级电站引用流量相匹配，按推荐装机规模1600k计算。梅子水一、二级合并扩建，考虑一级现有机组作为增发节性电量，二级现有机组报废，拟定新增装机容量3000k、4000k和5000

11、k计算，水能计算成果见表1-2。梅子水一、二级电站改扩建水能计算成果表表1-2电站名称装机容量()最大引用流量(3/s)发电量(万k.h)年利用小时(h)水量利用系数(%)全年4-8月9-11月12-3月梅子水一级1.01.21716353195168715231.62.02.421094616287191547148.42.53.031222706317199488954.03.03.641326782339205441958.6梅子水二级0.51.133651789988729130.11.63.46709417182110443258.5梅子水合一级3.02.30168394044330

12、0560747.04.03.0719541135503316488654.65.03.6621431271546326428659.9由电站出力历时保证率曲线，查得设计保证率P=80%的保证出力为：梅子水一、二、合一级保证流量均为0.633/s，保证出力分别为518k、278k和820k。3.1.3装机容量比拟与确定拟定1000k至3500k五个不同的装机容量，主要以年利用小时数和引用流量是否合理作为确定装机规模的根据，见表1-3梅子水一级装机容量比拟表表1-3装机容量(k)引用流量(3/s)年电量(万kh)年利用小时数(h)年利用小时情况评价引用流量评价水量利用率%10001.2171571

13、52太高太小31.620002.4210945471过高小48.425003.0312224889偏高较小54.030003.6413264419适中适中58.635004.0714074020偏低偏大59.7从表中可以看出，五种装机方案从年利用小时数和引用流量两要素分析，装机3000k时较优，年利用小时数适中，同时引用流量也界于丰、平水年年均流量之间，水量利用率到达58.6%。因此，选定一级电站装机容量为3000k，除保存现有装机2500k外，再新装一台2000k机组。二级站装机由一级站引用流量决定，一级站发电流量3.643/s，初选二级装机2800k，单机流量1.853/s，与一级引用流量

14、匹配，选择合理。按此方案改扩建后，梅子水一、二级电站装机容量将由如今的1570k增容至4600k，净增容量3030k。比拟方案按水能计算并结合现有装机等因素，确定装机总容量4830k，一级1000k，二级站址新装1台3200k，现有机组更新为1630k。3.2工程改造方案3.2.1工程等别和标准梅子水一、二级电站改扩建工程总装机容量为4600k(推荐方案)，工程等别为四等。主要建筑物为4级，次要和临时建筑物为5级。3.2.2推荐方案该方案为原址增容，工程方案为：1、一级电站将现拦水低坝改建成闸坝，利用闸坝及开河口节制闸可蓄水60万3，形成大型日调节池为梯级电站提供日调节水量，一级拟新增装机12

15、000k，设计水头112，引用流量2.63/s。现有引水隧洞过流才能有限，拟在现隧洞左侧重新挖掘一条隧洞，断面1.52.0，前池靠溢流堰侧扩宽5，管道靠现管线左侧平行敷设，管中心距2.4，取D1000，管长250，将现高压室改作发电厂房，将高压室移至现副厂房一侧。2、二级电站二级电站将现有1320+1250k机组报废，改造成2800k，设计水头61，引用流量3.93/s。拦水坝不动，渠道过流断面和前池适当扩大，另于现管道右侧敷设一条D800压力钢管，厂房撤除重建。该方案施行后，一级站装机为3000k，二级站2800k，总容量4600k，其中改扩建容量3600k，比原一、二级装机增加3030k。

16、3.2.3比拟方案本方案将一级电站增容移至二级电站，拦水闸坝与推荐方案一样，引水局部均为隧洞，取水口位于坝前河道左侧凹岸处，洞长1.49k，于渠末二级电站上方建前池一座，敷设压力钢管一条长324，取D1000，过流2.53/s，管道从二级前池以下靠二级现管线右侧平行布置，管中心距3.5，厂房撤除重建，新装机13200k，原两台共570k机组改为1630k，该站装机3830k，加上一级2500k，本方案一、二级总装机4830k，其中改扩建容量3830k，比原一、二级装机增加3260k。3.2.4方案比拟1、地形地质条件：推荐方案地形条件较好，比拟方案地质条件较好，两方案均能满足工程建立要求；2、

17、施工条件及工期：推荐方案施工条件好，比拟方案施工条件差，推荐方案为优。工期均为12个月；3、当地建筑材料：两方案根本一样，无明显优劣之分；4、装机容量及年发电量：推荐方案比比拟方案装机少230k，年发电量少52万kh，比拟方案略优；5、施工对现一、二级电站的影响：推荐方案对现一、二级电站运行影响较大，一级预计要停机3-5个月，二级需全程停机。比拟方案施工对一级电站影响较小(在建闸坝时有影响)，二级仍需全程停机。这一点比拟方案略优；6、工程量及投资：比拟方案隧洞、前池及厂区工程量比推荐方案大得多，因此导致工程投资高出155万元，推荐方案为优。综上所述，推荐方案虽然也存在某些优势，如装机和发电量较

18、少，施工对一级电站发电运行影响时间较长，但其优势亦十清楚显，主要表达在地形条件、施工条件好，尤其至关重要的是工程量和投资小得多，从而使工程综合经济指标大大优于比拟方案，经综合分析比拟，选定推荐方案作为“可研工作的重点。四经济评价4.1经济评价方法与方案本工程为小水电改造工程，本阶段主要针对改扩建工程进展经济评价，即从国家综合平衡角度出发，采用经济(影子)价格与社会折现率等经济参数计算工程的效益和费用，考察工程对国民经济开展的奉献，评价其经济合理性。本工程主要为发电效益，采用可防止本钱方法，即以最优等效替代火电工程费用，按有无工程比照法，分析电量与容量的经济效益，计算经济评价指标。本工程改扩建方

19、案包括：一级在保存现有工程发电1000k的根底上，整修引水坝，增建引水隧洞，扩大前池，新建压力管道、发电厂房和升压站，新增2000k发电才能；对二级进展全面改造，扩大引水渠道，增建压力管道，翻修厂房，新装2800k机组(原机组退役报废)。4.2经济评价的主要根据1、国家计委、建立部1993年公布的?建立工程经济评价方法与参数?(第二版)；2、水利部1995年6月发布的?小水电建立工程经济评价规程?(SL16-95)。4.3经济评价采用的主要参数1、社会折现率：采用12%；2、经济计算期：包括建立期、投产期和消费期，本工程建立期2年(实际施工期1年，准备期半年)，消费期采用20年；3、时间基准点

20、：计算期的时间基准点定在建立期的第一年初。4.4工程经济费用1、固定资产投资：本阶段考虑财务现行价格为市场价格，经济转换系数均取1。因此，本阶段以工程静态总投资1291.72万元作为固定资产原值(固定资产投资形成率取1.0)。2、年运行费用：包括修理费、材料费、工资及福利费和其它费用等，按财务经营本钱计算，分别取值为：修理费取固定资产原值的1%；电站定员按增加6人计，福利费按职工工资总额的14%计算；材料费5元/k；其它费用20元/k。因此，本工程增加年运行费26.71万元。4.5工程效益本工程主要为发电效益，分别计入电量效益和容量效益。根据国家电力公司动力经济研究中心所作?湖北电网电源开展战

21、略研究?，拟定分季电量的可防止本钱(经济价格)为：丰水季(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钱(替代火电投资)537.2元/k-年计。根据改扩建方案，梅子水一级假设不进展改造，发电效益将逐渐衰减，消费期平均以设计才能的70%承当基荷计，施行本工程仍保持老机组同样的发电才能，增发丰水季电量。二级全面更新改造，现有机组消费期平均发电效益只计30%。梅子水一、二级施行改扩建后，可利用闸坝及开河口控节制闸蓄水约60万3的调蓄才能进展日调节，在利川市电网内调峰，其工作容量以保证出力的4倍计。根据动能指标计算梅子水一、二级改扩建工程的电量效益和容量效益，计算结果为：现有效益为211.68万元，施行改扩建后的效益为670.38万元，效益增量为458.70万元。4.6经济评价指标根据前述分析，进展国民经济评价指标计算，经济效益费用流程计算，得到主要评价指标如下：经济内部收益率：29.7%经济净现值：1509.15万元经济效益费用比