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【摘 要】小水电站水能挖潜技改符合余姚市小水电站的实际情况，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，文章主要介绍了小水电站挖潜改造的主要途径和成功案例。
【关键词】小水电站；挖潜技术改造；投资
1.余姚市小水电发展现状
余姚市位于浙江省东部，地处宁绍平原中部地段，全市总面积1527km2，其中山地805km2，占总面积的52%。南部为四明山区，植被茂盛，气候温和，雨量充沛，最高海拔980m，多年平均降雨量约2000mm，蕴藏着丰富的水力资源。据分析统计，全市可开发装机3.2kW左右。截止2014年10月，已建电站85处，总装机2.6万kW，占可开发量的80%。
从各已建电站现有情况来看，存在着设备效率低下、技术落后等问题。尤其是一些老电站，问题更突出，已严重影响了正常的生产。利用新技术对老电站进行技术改造，挖掘自身潜力，提高电站的技术含量和管理水平及经济效益，是巩固和发展余姚小水电站最科学、经济的方法，也是地方电力自身发展和壮大的有效途径。
2.小水电站水能挖潜改造的主要途径分析
分析以上公式，一座电站的发电量取决于流量、水头和机组效率三个参数，故挖潜改造可以从流量、水头和机组设备三方面着手。
2.1挖掘流量潜力
电站原设计保守，流量没有充分利用，部分梯级电站上下级发电流量不配套，下一级电站由于位置优越提前开发，在上游电站逐步开发后，发现上游发电流量大，下级电站流量偏小，弃水增加；附近流域有条件进行引水的，可以增加发电流量。
2.2挖掘水头潜力
水头没有充分利用，电站选址位置不合理，如早期隧洞开凿困难，就近在坝址附近建站，没有利用河床坡度；水库涵管后采用明渠引水，没有利用大坝高度的势能，尤其是低水头电站更加明显；原设计管道尺寸偏小，水头损失过大，导致机组运行净水头达不到设计要求。
2.3挖掘设备潜力
部分水电站原水轮机选择偏大，额定出力可以提高一档，在水轮发电机组现状较好的情况下实施扩容改造时，可继续利用原有水轮机，发电机利用老机组进行扩容改造，以节省投资。
3.挖潜改造成功案例
案例1：具有流量潜力的电站改造
鹿亭乡上庄电站是晓鹿大溪梯级开发的第三级电站，装机1×200+1×320kW共520kW，设计流量1.78m3/s，电站于2001年6月25日并网发电。上游大溪电站装机容量520kW，集水面积23.4km2，设计水头39.4m，设计流量1.78m3/s，根据实际运行情况，大溪电站实际发电流量在2.15m3/s左右，使得上庄电站水库经常溢水，浪费了水能资源。2003年，上庄电站实施深坑引水工程，新增引水面积2.01km2，按多年平均径流量0.07m3/s，倍比系数2.5～4.0，可增加流量0.18～0.28m3/s，根据电站实际运行情况来看，上庄电站装机容量还有增加的空间。2010年，上庄电站实施扩容改造工程，电站设计规模由原来的520kW扩容至720kW，即2#机组由原来的200kW扩容至400kW，1#机组320kW不变，工程投资概算78万元，改造后年均发电量可增加约20万kW.h，年增收约10万元。
案例2：具有水头潜力的电站改造|
鹿亭乡岩头电站，上游集水面积0.82km2，总库容5.0万m3，原电站装机100kW，设计水头140m，由于该电站设备严重老化，且存在诸多安全隐患，所以需要报废重建，且电站通过250m的引水明渠发电，不仅浪费了坝高水头，而且水流通过渠道水量损失也较严重。2006年10月，实施岩头电站报废重建工程，工程内容为：进水口位于右坝体，为坝内埋涵管，考虑水库大坝为“照谷社”型坝，受力情况复杂，为了避免坝体开挖对大坝本身产生不利影响，拟采用将Φ300mm的压力钢管伸入原坝涵管内，长度为24m，从进水口用C20砼封堵2m，管道进口设Φ300的斜插门，在斜插门前设固定式拦污栅，插门后坝前重新设置直径100mm通气管；将明渠改为压力管道，充分利用坝高水头，在原明渠铺设Φ400mm的网管，压力0.4Mpa，总长约257m，前池至厂房段压力管道进行更换，重新铺设Φ300mm钢管，总长约260m，前130m壁厚6mm，后130m壁厚8mm，中间设置一个镇墩，每隔4m设一个支墩；电站厂房按原老厂房位置，主厂房面积为10.8×6.0m2，经观察，原厂房结构较稳定，不作重新拆建，只是考虑对其加以装修，并对厂房内的控制屏等电气设备进行更新。工程总投资概算61.5万元，重建后多年平均发电量达20.6万kW.h，比原发电量10万kW.h增加一半，效益显著。
案例3：具有设备潜力的机组参数优化改造
大横山电站，位于大岚镇大俞村，电站装机2×320kW+2×250kW共1140kW，电站配套水库1座，集水面积54km2，坝高25m，正常库容188万m3，发电最高水头51m，最低水头36m，电站多年平均年发电量为311万kW.h。由于水库集水面积相对较大，库容相对较小，弃水较多，水量利用率约60%，所以增机扩容尚有一定余地。
根据电站的水力参数，水轮机在水头>42m时可超250kW运行，但由于受发电机出力限制，机组无法实现超发。通过对原水轮机技术参数和电站水头变幅范围详细分析，认为水轮机性能仍能达到原有技术指标，调节出力有较大余地，不需更换。因此，提出对发电机由250kW增容到320kW的方案，技改后定子绕组截面扩大40%，转子匝数增加10.4%，增容技改后定转子线圈绝缘等级由B级提高到F级绝缘，励磁系统也相应技改。
通过技改后机组在320kW工况下长期运行，机组噪音、振动及各部温升等均符合要求。1台发电机、变压器及其它电气设备改造总计费用在12万元以内，可增加年收入约8万元。
4.结束语
小水电挖潜技改符合余姚市小水电站的实际情况，也符合国家的大政方针，是一种投资省、见效快的有效方法，为小水电带来明显的经济效益。先进的技术设备保证了供电的质量，也确保了电站的安全运行。
【参考文献】
[1]水利水能规划，中国水利水电出版社.
[2]水电站，（第二版）中国水利水电出版社.
【关键词】小水电站；挖潜技术改造；投资
1.余姚市小水电发展现状
余姚市位于浙江省东部，地处宁绍平原中部地段，全市总面积1527km2，其中山地805km2，占总面积的52%。南部为四明山区，植被茂盛，气候温和，雨量充沛，最高海拔980m，多年平均降雨量约2000mm，蕴藏着丰富的水力资源。据分析统计，全市可开发装机3.2kW左右。截止2014年10月，已建电站85处，总装机2.6万kW，占可开发量的80%。
从各已建电站现有情况来看，存在着设备效率低下、技术落后等问题。尤其是一些老电站，问题更突出，已严重影响了正常的生产。利用新技术对老电站进行技术改造，挖掘自身潜力，提高电站的技术含量和管理水平及经济效益，是巩固和发展余姚小水电站最科学、经济的方法，也是地方电力自身发展和壮大的有效途径。
2.小水电站水能挖潜改造的主要途径分析
分析以上公式，一座电站的发电量取决于流量、水头和机组效率三个参数，故挖潜改造可以从流量、水头和机组设备三方面着手。
2.1挖掘流量潜力
电站原设计保守，流量没有充分利用，部分梯级电站上下级发电流量不配套，下一级电站由于位置优越提前开发，在上游电站逐步开发后，发现上游发电流量大，下级电站流量偏小，弃水增加；附近流域有条件进行引水的，可以增加发电流量。
2.2挖掘水头潜力
水头没有充分利用，电站选址位置不合理，如早期隧洞开凿困难，就近在坝址附近建站，没有利用河床坡度；水库涵管后采用明渠引水，没有利用大坝高度的势能，尤其是低水头电站更加明显；原设计管道尺寸偏小，水头损失过大，导致机组运行净水头达不到设计要求。
2.3挖掘设备潜力
部分水电站原水轮机选择偏大，额定出力可以提高一档，在水轮发电机组现状较好的情况下实施扩容改造时，可继续利用原有水轮机，发电机利用老机组进行扩容改造，以节省投资。
3.挖潜改造成功案例
案例1：具有流量潜力的电站改造
鹿亭乡上庄电站是晓鹿大溪梯级开发的第三级电站，装机1×200+1×320kW共520kW，设计流量1.78m3/s，电站于2001年6月25日并网发电。上游大溪电站装机容量520kW，集水面积23.4km2，设计水头39.4m，设计流量1.78m3/s，根据实际运行情况，大溪电站实际发电流量在2.15m3/s左右，使得上庄电站水库经常溢水，浪费了水能资源。2003年，上庄电站实施深坑引水工程，新增引水面积2.01km2，按多年平均径流量0.07m3/s，倍比系数2.5～4.0，可增加流量0.18～0.28m3/s，根据电站实际运行情况来看，上庄电站装机容量还有增加的空间。2010年，上庄电站实施扩容改造工程，电站设计规模由原来的520kW扩容至720kW，即2#机组由原来的200kW扩容至400kW，1#机组320kW不变，工程投资概算78万元，改造后年均发电量可增加约20万kW.h，年增收约10万元。
案例2：具有水头潜力的电站改造|
鹿亭乡岩头电站，上游集水面积0.82km2，总库容5.0万m3，原电站装机100kW，设计水头140m，由于该电站设备严重老化，且存在诸多安全隐患，所以需要报废重建，且电站通过250m的引水明渠发电，不仅浪费了坝高水头，而且水流通过渠道水量损失也较严重。2006年10月，实施岩头电站报废重建工程，工程内容为：进水口位于右坝体，为坝内埋涵管，考虑水库大坝为“照谷社”型坝，受力情况复杂，为了避免坝体开挖对大坝本身产生不利影响，拟采用将Φ300mm的压力钢管伸入原坝涵管内，长度为24m，从进水口用C20砼封堵2m，管道进口设Φ300的斜插门，在斜插门前设固定式拦污栅，插门后坝前重新设置直径100mm通气管；将明渠改为压力管道，充分利用坝高水头，在原明渠铺设Φ400mm的网管，压力0.4Mpa，总长约257m，前池至厂房段压力管道进行更换，重新铺设Φ300mm钢管，总长约260m，前130m壁厚6mm，后130m壁厚8mm，中间设置一个镇墩，每隔4m设一个支墩；电站厂房按原老厂房位置，主厂房面积为10.8×6.0m2，经观察，原厂房结构较稳定，不作重新拆建，只是考虑对其加以装修，并对厂房内的控制屏等电气设备进行更新。工程总投资概算61.5万元，重建后多年平均发电量达20.6万kW.h，比原发电量10万kW.h增加一半，效益显著。
案例3：具有设备潜力的机组参数优化改造
大横山电站，位于大岚镇大俞村，电站装机2×320kW+2×250kW共1140kW，电站配套水库1座，集水面积54km2，坝高25m，正常库容188万m3，发电最高水头51m，最低水头36m，电站多年平均年发电量为311万kW.h。由于水库集水面积相对较大，库容相对较小，弃水较多，水量利用率约60%，所以增机扩容尚有一定余地。
根据电站的水力参数，水轮机在水头>42m时可超250kW运行，但由于受发电机出力限制，机组无法实现超发。通过对原水轮机技术参数和电站水头变幅范围详细分析，认为水轮机性能仍能达到原有技术指标，调节出力有较大余地，不需更换。因此，提出对发电机由250kW增容到320kW的方案，技改后定子绕组截面扩大40%，转子匝数增加10.4%，增容技改后定转子线圈绝缘等级由B级提高到F级绝缘，励磁系统也相应技改。
通过技改后机组在320kW工况下长期运行，机组噪音、振动及各部温升等均符合要求。1台发电机、变压器及其它电气设备改造总计费用在12万元以内，可增加年收入约8万元。
4.结束语
小水电挖潜技改符合余姚市小水电站的实际情况，也符合国家的大政方针，是一种投资省、见效快的有效方法，为小水电带来明显的经济效益。先进的技术设备保证了供电的质量，也确保了电站的安全运行。
【参考文献】
[1]水利水能规划，中国水利水电出版社.
[2]水电站，（第二版）中国水利水电出版社.