4 工程规模

4 增效扩容改造工程任务与规模

目 录

4.1 增效扩容工程建设必要性 .......................................................... 4-1 4.1.1 地区社会经济概况 .............................................................. 4-1 4.1.2 水电站现状 .......................................................................... 4-1 4.1.3 增效扩容改造工程的必要性 ............................................. 4-3 4.2 增效扩容工程任务 ...................................................................... 4-4 4.3 水利动能计算 .............................................................................. 4-4 4.3.1 径流调节 .............................................................................. 4-4 4.3.2 装机容量及机组台数的确定 ............................................. 4-5 4.3.3 电能计算 .............................................................................. 4-6 4.4 增效扩容改造工程规模 .............................................................. 4-7 4.5 增效扩容改造工程前后主要技术指标 ...................................... 4-8

东州水电站增效扩容改造工程初步设计报告

4 工程任务和规模

4.1 增效扩容工程建设必要性 4.1.1 地区社会经济概况

赤壁市位于鄂东南，长江中游，自然面积1723km2，市府据武汉市147km。赤壁市是湖北省的南大门，京广铁路、京珠高速公路、107国道纵贯全境，水陆交通便利。

赤壁市下辖2个区、9个镇、3个办事处和3个国有农、林、荼厂，2010年底全市总人口50.46万人，其中农业人口34.41万人，非农业人口16.05万人。2010年，实现国内生产总值56.11亿元(现价)，较上年增长10.8%，工农业总产值43亿元(不变价)，财政收入2.58亿元，农民人平均纯收入2804元，经济实力位居鄂东南前列。 4.1.2 水电站现状

东州一级水电站经北干渠引陆水水库发电，尾水再进行灌溉和进入东州二级水电站发电，东州二级水电站尾水经排灌渠进入陆水河。

陆水水库总库容7.06亿m3，调节库容4.08亿m3。控制流域面积3400km2，多年平均径流总量27.21亿m3，来水量丰富。陆水水库蓄水通过南干渠、北干渠对库区周围约14.6万亩农田进行灌溉，其余水量通过陆水水电站发电后直接进入陆水河。

本次设计调查了南干渠及北干渠的灌溉实际用水及规划用水情况，根据《湖北省赤壁市陆水水库灌区续建配套与节水改造规划报告》计算成果，不同水平年灌溉净用水量最大为2015年的1.33亿m3，见

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表4-1。

表4-1 陆水水库灌区不同水平年平均灌溉用水量表

南干渠 水平年 现状（2009） 2015 灌溉面积 （万亩） 7.2 18.46 灌溉净用水 量（万m3） 2420.6 6043.8 灌溉面积 （万亩） 7.4 22.12 北干渠 灌溉净用水 量（万m3） 2487.9 7242.1 灌溉净用水 量（万m3） 4908.5 13285.9 由于陆水水库的主要功能为灌溉，水库水量分配设计时对南干渠、北干渠的灌溉用水予以充分保证，其中北干渠年灌溉用水量保证值为2.3亿m3（东州电站与陆水水库试验枢纽管理局签订有用水协议，年供水量为该值）。从上表可以看出，北干渠灌溉用水设计水平最大年（2015年）为7241.1万m3，相比之下北干渠引用水量有较大富余，因此有必要增加引用流量，充分发挥灌溉余水的水能。

同时，由于陆水水库调节库容有限，当上游来水丰富时，多余水量尚须通过北干渠渲泄，北干渠过流能力为25.2 m3/s，东州电站下游的赤马港溢流道泄流能力为7.68m3/s左右，因此该工况时东州电站最大引用水量可达17.52 m3/s。由于该工况历时较短，只作为本次设计时电站引用流量取用的参考值。

本次设计调查了东州水电站1975年建成以来北干渠的过水量及灌溉时的最大引用流量，1975年~2010年北干渠多年平均过水量为2.38亿m3，灌溉最大引用流量为17.2 m3/s。调查表明，由于现有电站装机容量为1MW（3*0.2MW+1*0.4MW），最大引用流量为10 m3/s，不能够完全利用灌溉引用流量，导致多余的水通过下游400米处的赤马港溢流道进入陆水河，造成了水能的流失。因此本电站存在着增大装机容量，提高电站发电量的潜力。

同时，本电站建成投运至今已经有30多年，存在着明显的问题，

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主要表现在以下几方面：

1、电站建筑物及主要机电设备老化，有的设备属国家明令淘汰产品；

2、机组运行多年，部件磨损和结构损坏严重，导致机组震动、气蚀现象严重，发电效率低下，出力达不到设计值；

3、七十年代设计的电站自动化程度低下，不能适应社会经济发展的需要，工人运行和检修劳动强度大，不利于电站安全生产。

基于以上的原因，赤壁市水利局2004年以赤水发[2004]28号文《关于对东州电站设备增容改造请求的批复》中批示，鉴于电站机电设备严重老化，原生产厂家产品转型及倒闭，致使配件无法购买，机组长期带病运行，故障频发，同意电站机组报废，并拆除重建。 4.1.3 增效扩容改造工程的必要性

由于东州一级电站存在着水能利用不足和电站濒临报废的状况，因此对其进行增效扩容改造十分必要，主要原因如下：

1、提高水能利用率，增加电站效益的需要。

如前所述，电站引用流量可达17.2 m3/s，因此有必要按照该流量设计电站装机容量，从而提高水能利用率，增加发电量，以更好地适应当地社会经济发展对用电量日益扩大的需求。

2、淘汰落后产能，提高机组发电效率的需要。

东州一级电站建成投运已经30多年，按现在的技术水平来看，其设备制造水平和电站设计水平十分低下，按照本次增效扩容改造工程相关文件精神，这一类电站属于优先改造的对象，因此有必要通过增效扩容改造提高机组发电效率，避免对水能资源的浪费。

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4.2 增效扩容工程任务

东洲一级电站增效扩容主要任务是结合电站实际情况，将原有的装机容量1MW（3*0.2MW+1*0.4MW）提高到增效扩容改造后的1.7 MW（1*0.2MW+3*0.5MW），以加大电站引用流量至17.2 m3/s，达到提高水能利用的目的。为此，东州一级电站的主要工程任务是：

1、重新规划水轮发电机组的装机容量，提高水量利用率，将东洲一级水电站装机容量提高到1.7MW。

2、完善引水系统和重新扩建电站厂房，以与电站新的装机容量相匹配。

3、对电站的机电设备，包括调速器、励磁、变压器、配电装置等，进行全面更新，以提高运行的可靠性及自动化程度。

东洲二级电站：

对电站的机电设备，包括调速器、励磁、变压器、配电装置等，进行更新改造，以提高运行的可靠性及自动化程度。 4.3 水利动能计算 4.3.1 径流调节

东州一级电站通过北干渠引陆水水库蓄水发电，因此本电站的发电引用流量取决于北干渠的过流量及灌溉最大引用流量。

由水文章节知，北干渠年径流取用水量为2.3亿m3，其径流年分配如表4-2。

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表4-2 北干渠设计代表年径流年分配表

月份 水量（万m3/s） 月份 水量（万m3/s） 1 1133 7 22 2 1585 8 2630 3 1537 9 2251 4 1500 10 2110 5 1963 11 1639 6 2478 12 1282 4.3.2 装机容量及机组台数的确定

东州一级电站为引水式水电站，设计引用流量为17.2 m3/s，最大水头15.2m，最小水头12.0m，装机容量为1.7MW。

由于本项目属增效扩容改造工程，电站原装机容量及装机规格为1.0MW（3*0.2MW+1*0.4MW），按照《农村水电增效扩容改造财政补助资金管理暂行办法》（财建[2011]504号）和《农村水电增效扩容改造项目机电设备选用指导意见》（水利部 水电[2011]437号文）文件精神，改造时尽量利用原有的水工建筑物，不改变机组台数，以求得最好的经济效益。

对于农村小水电，根据前述水利部水电[2011]437号的文件精神，单机容量小于0.8MW的机组宜采用低压发电机。经调查各水力发电机生产厂，低压发电机的额定电压为一般为400V，在该电压等级下各制造厂比较经济且技术成熟的低压发电机额定单机容量多为0.5MW。同时，根据径流特点，在枯水期时来水量较小，应该有一台装机容量较小的机组与之相配。

按照上述原则，结合电站已有引水系统及装机情况，确定电站装机容量为1.7MW （1*0.2MW+3*0.5MW）。采用该装机模式能够充分利用现有的引水系统，同时保证开机方式灵活，从而更好地适应径流情况。

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4.3.3 电能计算

根据基本出力公式Ni= k Qi Hi计算，其中K为综合系数，取K=8.2；电能按公式△E = Ni △ti计算，其中△ti为Ni的持续时间，加权平均水头根据公式HEiHi/Ei计算，结果见表4-3。

表4-3 设计代表年年均电量计算表

流量 序号 （m/s) 3下游水位 (m) 净水头 (m) 13.69 13.68 13.68 13.68 13.66 出力 (kW) 485.03 677.76 657.34 1.60 837.98 频率 (%) 100 91.7 83.3 75.0 66.7 58.3 50.0 41.7 33.3 25.0 16.7 8.3 持续时间 (h) 8760 8030 7300 6570 5840 5110 4380 3650 2920 2190 1460 730 时间差 (h) 730 730 730 730 730 730 730 730 730 730 730 电量 累计电量 (万kW.h) 33.62 46.98 45.56 44.47 58.08 73.08 85.01 77.48 66.49 62.38 48.57 38.03 (万kW.h) 33.62 80.60 126.16 170.63 228.71 301.79 386.80 4.28 530.77 593.15 1.72 679.75 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 备注 4.31 36.61 6.03 36.62 5.85 36.62 5.71 36.62 7.47 36. 9.43 36.69 11.01 36.73 10.01 36.70 8.57 36.67 8.03 36.66 6.24 36.62 4.88 36.61 13.61 10.40 13.57 1226.52 13.60 1117.80 13.63 13. 13.68 13.69 959.30 9.99 700.71 8.67 730 电能加权平均水头 Hep=13.m 水能计算成果：电站装机容量为1.7MW，电站最大水头为15.2m，最小水头为12.0m，加权平均水头为13.m，多年平均发电量680万kW.h

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4.4 增效扩容改造工程规模

本工程属增效扩容改造工程，主要任务是扩大装机容量，增加机组引用流量以更好地利用灌溉来水，增加电站发电效益，为社会经济发展提供更多清洁能源。未改变电站厂区的主要布置，未改变装机台数，未改变水库的蓄水位，未改变尾水渠，工程规模较小。

本电站属农村小水电，其装机容量较小（扩容后仅1.7MW），对当地电网容量无影响，其装机规模不受当地电力系统的制约。

改造后东洲一级电站主要特征参数如下： 电站型式： 引水式 最大用水量： 2.3亿m3 前池最高水位： 51.5m 前池正常水位： 51.3m 最低发电水位： 50.5m 设计尾水位： 36.8m 最低尾水位： 35.3m 最大水头： 15.2m 电能加权平均水头： 13.m 设计水头： 13.0m 最小水头： 12.0m

装机容量： 1.70MW(1×0.2MW+3×0.5MW) 装机台数： 4台 年均发电量： 680万kWH 年均利用小时数： 4000h。

东洲二级电站装机容量0.68MW，由于水头较低，原有容量偏大（年利用小时数仅588h，所以设备状态相对较好）。本次改造后，一

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级电站下泄流量为17.2m3/s，由于一级二级电站之间村民取水2~3m3/s，所以二级电站可引用流量为14.2~15.2m3/s之间，而二级电站现有机组额定出力所对应的引用流量为14.85m3/s，基本上与上游来水相平衡，故二级电站增容改造的效益较差，本阶段暂不考虑改造。 4.5 增效扩容改造工程前后主要技术指标

本次增效扩容改造工程完成后，东州一级电站改造前后电站主要技术指标对比见表4-4。

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表4-4 东州一级水电站增效扩容改造工程前后主要技术指标对比表

项 目 设计引用流量 前池最高水位 前池正常水位 前池最低水位 设计尾水位 最低尾水位 装机容量 保证出力（85%） 多年平均发电量 装机年利用小时 水轮机型号 机组台数 转轮直径 单 位 m3/s m m m m m MW MW 万kWh h 2~4#机：ZD560-LMY-60 台 m 2~4#机：0.6m 1#机：4.0 额定流量 额定转速 额定点效率 最大水头 最小水头 加权平均水头 额定水头

m3/s 2~4#机：2.0 r/min % 2~4#机：81 m m m m 15.2 12.0 13. 13.0 2~4#机：92.5 15.2 12.0 13. 13.0 500 1#机：83 2~4#机：5.06 500 1#机：87 2~4#机：1.0m 1#机：2.02 4 1#机：0.8m 2#机：ZD560B-LH-100 4 1#机：0.8m 主 要 技 术 指 标 改造前 10 51.5 51.3 50.5 36.8 35.3 1.0（实际仅0.68） 560 350 5147 1#机：ZD560-LH-80 改造后 17.2 51.5 51.3 50.5 37.3 35.3 1.70 660 680 4000 1#机：ZD560-LH-80

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