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摘要：我国水电建设起步较早，特别是一些小水电工程项目多建于20世纪六七十年代，由于运营时间较长，受当时装备水平、设计标准、施工技术等方面的限制，已经不能充分满足当前经济社会发展需求，迫切需要进行增效扩容改造。文章以广东省始兴县板大源水电站为例，对中小水电站增效扩容改造工程进行探讨，提出水电站优化设计的方法措施，以期为广大中小水电站增效扩容改造工程提供借鉴。
关键词：水电站；增效扩容；技术改造
0引言
我国农村水电资源丰富，主要分布在1500多个县（市）。目前，我国已建立了45000多个农村小水电站，装机总容量和年发电量在全国水电发电总量的30%。小水电站的特点包括：装机容量小，设备陈旧，技术落后，效率低，制造工艺落后，安全问题多，这些都会对水电站的正常生产和使用效率造成直接影响。因此，近几年我国开始对上世纪八九十年代建的中小型水电站进行有序的增效扩容改造，其目的是通过对中小水电站改造以增大其转化效率，提高水资源的利用率，增大发电效率，借此来提高自动化管理水平。
1工程概况
大源水电站坐落在广东省始兴县内，在马市镇西北部的侯陂村附近，离马市镇约七公里，始兴县城约23公里。大源水电站工程在电站开发上属于二级，装机容量达到1600Kw，总装机容量为装机容量一倍，电站理论水位184m，汛期水位约210米，单机设计流量0.57m?/s，总引用流量2.28m?/s。该工程的主要构成包括大坝、引水渠和两级站，其包括压力容器、压力管道、电厂和增压站。
该水电站自运营以来，累计发电近万万千瓦时，因运行时间久远，相关设备已经不同程度地出现问题，电站综合能效相对偏低，部分设备运行可靠性降低，严重影响电站的正常运行，为了有效降低电站运行的危险系数，提高电站综合能效，非常有必要对该水电站进行增效扩容改造，使其容量得到增加，安全系数进一步提升。
2大源水电站存在主要问题
大源水电站自建成已经运行31年，由于建站时间长、运营时间久，且受当时技术、装备水平所限，水电站存在设备老化及安全隐患等问题，在一定程度上影响了水电站的高效有序运行。
2.1运行可靠性低
该水电站设计于20世纪90年代，受当时设计理念、技术水平、装备条件等的限制，特别是经过30多年的运行，存在水电站设备老化、技术落后，一些元器件、制造材质等，其防沉和抗气蚀能力较弱，特别是由于焊接技术不过硬，一些转动部件由于长期运行产生变形，导致发生振动现象，严重影响设备的正常运转和设施的整体安全。
2.2发电效率降低
该水电站由于设计年代较早，加之广州地区自然灾害频发，多年来只是小修小补。由于受九十年代设计水平、理念、工艺和建设手段所限，一些设施如今已出现了运行风险。比如：水轮机由于早期使用的以碳钢为主，质量水平制造工艺水平较低，由于长期受水和泥沙的侵蚀，水电站设备的抗腐蚀能力较弱，导致一些水轮机的运行产生振动，甚至会影响设施的整体运行风险。由于这些因素的存在，导致水轮机运行阻尼增加，能效转化效率较低，导致发电效率降低，因此，需要进行技术改造。
2.3运行存在隐患
水电站由于运行时间较长，出现不同程度的锈蚀，使设备的密闭性大打折扣，一些地方出现不同程度的渗漏现象，甚至影响正常停机；由于设备部件局部產生变形，摩擦生热，导致部件局部湿度升高，无法实现调速器的正常调节；电站整体自动化程度低，自身能耗较大，需要大量的人工进行设备运营维护，增加了运营成本。同时，存在水电站参数设计落后，导致发电机容量及效能转换存在诸多问题，存在带病运行的问题，需要进一步加大增效扩容改造的力度，实现库区安全度汛和发电效益双丰收。
3大源水电站进行增效扩容改造的意义
根据以上分析，大源水电站存在运行可靠性低、发电效率降低、运行存在隐患等问题，进行增效扩容改造非常必要，对于大源的科学高效运行具有十分重要的现实意义。
3.1提升发电效益
大源水电站进行增效扩容改造，可以充分利用现有水资源优势，增加水电站发电能力。方案设计提出该水电站的发电机组可以从3200kW增容至4000kW，增效扩容后年均发电量可达到1129万kW·h，年均发电量可以实现近350万kW·h的增量，增效可达44.9%，这将进一步挖掘水库发电潜能，以落后设备的小规模更新，较小的投入实现发电效益的提升。
3.2提升综合效益
对大源水电站进行增效扩容改造，彻底改变设备漏水渗水等问题，可以进一步优化改善水电站周边环境。同时，由于发电效益的提升，并网供电能力进一步提升，可以为周边城镇提供更多的能源及水源供应，可以有效缓解农村电力供应不足的问题，使广大农村电器可以正常使用，持续改善农村生产生活条件，减少传统能源的利用，从而使传统能源消耗方式带来的污染问题得以改观，同时，由于综合自动化系统的引入，可以进一步减小人工作业的工作量，经济效益、环境效益和社会效益十分明显。
3.3提升安全效益
该水电站进行增效扩容改造，对一些老旧损毁、存在问题的设备进行更换，可以有效解决设计不优、质量存在问题、运行存在隐患等问题，通过设备更新、装备综合自动化管理系统，对一些关键参数进行优化，可以提高设备的安全运营水平和水电站综合自动化管理水平，消除安全隐患，提升安全运营水平，彻底改变水电站安全运营中滞后的问题，从而为大源整个库区的安全运行打下坚实的基础。
4大源水电站增效扩容改造对策
4.1扩容改造遵循的原则
根据大源水电站存在的问题，结合大源水电站的运营实际状况，水电站水工建筑物、相关固件运行状态较好，为节约成本，没有必要对其进行更新，综合进行相关效能计算，通过更新水轮发电机组的方式，具有投入小、增容效果好的优势，可以有效提高机组的发电效率，扩大电站的供电能力。 4.2水轮发电机组设计参数选择
通过对大源水电站历年运行数据进行分析，该水库运行设计水位为184m，死水位为167m。根据测量记录：该水库尾水位-流量之间成近似线性关系，可知该电站最大毛水头为158m，最小毛水头为156m，大源水电站水电站处于现有水头以下，仍有较大的扩容空间。在对水电站现场尾水管、蝇壳等进行了实地勘察，经过对多个模型进行分析比较，将HLS110C型水轮机转轮替代在原水轮机转轮HL110-WJ-60，并由800kW增容至1000kW，機组运行水头定在6.00～16.00m以内。
4.3水轮机组装机选择
根据水能复核计算结果，以及该水库每年来水量及水源变化统计分析，为合理利用有限的水能资源，提高利用效率，结合汛期高水头发电，增加经济和社会效益，需要对电站进行适当增容。在水能复核计算的基础上，水轮机组装机方案为将容量不变，仍为原来的3200kW。
5结语
大源水电站经过更新改造后达到了增效扩容的目的，解决了原电站“带病”运行的问题，充分发挥了电站的发电效益，大大提升机组效率及水资源的利用率。同时，也有效地改善了河流的生态环境，较好地协调了灌溉、发电、防洪之间的关系。
在本次改造工程实施的过程中，通过对装机容量进行核算，将设计年发电量由原来的779万kW·h提高到了1129万kW·h，增幅为23.86%；与多年实际年发电量779万kW·h相比，提高了44.9%；水能利用率由改造前的75%提高到了84%。改造后，两级电站的效益达到了最大化。
参考文献：
[1]黄强.水能利用[M].北京：中国水利水电出版社，2009.
[2]袁洪州，苏爱平.水电站长系列水能计算方法的研究[J].水利科技与经济，2005，11（8）：498-499.
[3]李维庆.水能复核在农村小水电技术改造中的应用[J].河南科技，2015（19）：62-64.
[4]徐锦才，张巍，徐国君，等.农村小水电站机组增容改造的方法[J].中国农村水利水电，2004（6）：78-79.
[5]邓欢，吴亚杨，胡超鹏，等.小水电站增效扩容的径流和水能计算方法及应用[J].水电能源科学，2014，32（5）：160-164.
关键词：水电站；增效扩容；技术改造
0引言
我国农村水电资源丰富，主要分布在1500多个县（市）。目前，我国已建立了45000多个农村小水电站，装机总容量和年发电量在全国水电发电总量的30%。小水电站的特点包括：装机容量小，设备陈旧，技术落后，效率低，制造工艺落后，安全问题多，这些都会对水电站的正常生产和使用效率造成直接影响。因此，近几年我国开始对上世纪八九十年代建的中小型水电站进行有序的增效扩容改造，其目的是通过对中小水电站改造以增大其转化效率，提高水资源的利用率，增大发电效率，借此来提高自动化管理水平。
1工程概况
大源水电站坐落在广东省始兴县内，在马市镇西北部的侯陂村附近，离马市镇约七公里，始兴县城约23公里。大源水电站工程在电站开发上属于二级，装机容量达到1600Kw，总装机容量为装机容量一倍，电站理论水位184m，汛期水位约210米，单机设计流量0.57m?/s，总引用流量2.28m?/s。该工程的主要构成包括大坝、引水渠和两级站，其包括压力容器、压力管道、电厂和增压站。
该水电站自运营以来，累计发电近万万千瓦时，因运行时间久远，相关设备已经不同程度地出现问题，电站综合能效相对偏低，部分设备运行可靠性降低，严重影响电站的正常运行，为了有效降低电站运行的危险系数，提高电站综合能效，非常有必要对该水电站进行增效扩容改造，使其容量得到增加，安全系数进一步提升。
2大源水电站存在主要问题
大源水电站自建成已经运行31年，由于建站时间长、运营时间久，且受当时技术、装备水平所限，水电站存在设备老化及安全隐患等问题，在一定程度上影响了水电站的高效有序运行。
2.1运行可靠性低
该水电站设计于20世纪90年代，受当时设计理念、技术水平、装备条件等的限制，特别是经过30多年的运行，存在水电站设备老化、技术落后，一些元器件、制造材质等，其防沉和抗气蚀能力较弱，特别是由于焊接技术不过硬，一些转动部件由于长期运行产生变形，导致发生振动现象，严重影响设备的正常运转和设施的整体安全。
2.2发电效率降低
该水电站由于设计年代较早，加之广州地区自然灾害频发，多年来只是小修小补。由于受九十年代设计水平、理念、工艺和建设手段所限，一些设施如今已出现了运行风险。比如：水轮机由于早期使用的以碳钢为主，质量水平制造工艺水平较低，由于长期受水和泥沙的侵蚀，水电站设备的抗腐蚀能力较弱，导致一些水轮机的运行产生振动，甚至会影响设施的整体运行风险。由于这些因素的存在，导致水轮机运行阻尼增加，能效转化效率较低，导致发电效率降低，因此，需要进行技术改造。
2.3运行存在隐患
水电站由于运行时间较长，出现不同程度的锈蚀，使设备的密闭性大打折扣，一些地方出现不同程度的渗漏现象，甚至影响正常停机；由于设备部件局部產生变形，摩擦生热，导致部件局部湿度升高，无法实现调速器的正常调节；电站整体自动化程度低，自身能耗较大，需要大量的人工进行设备运营维护，增加了运营成本。同时，存在水电站参数设计落后，导致发电机容量及效能转换存在诸多问题，存在带病运行的问题，需要进一步加大增效扩容改造的力度，实现库区安全度汛和发电效益双丰收。
3大源水电站进行增效扩容改造的意义
根据以上分析，大源水电站存在运行可靠性低、发电效率降低、运行存在隐患等问题，进行增效扩容改造非常必要，对于大源的科学高效运行具有十分重要的现实意义。
3.1提升发电效益
大源水电站进行增效扩容改造，可以充分利用现有水资源优势，增加水电站发电能力。方案设计提出该水电站的发电机组可以从3200kW增容至4000kW，增效扩容后年均发电量可达到1129万kW·h，年均发电量可以实现近350万kW·h的增量，增效可达44.9%，这将进一步挖掘水库发电潜能，以落后设备的小规模更新，较小的投入实现发电效益的提升。
3.2提升综合效益
对大源水电站进行增效扩容改造，彻底改变设备漏水渗水等问题，可以进一步优化改善水电站周边环境。同时，由于发电效益的提升，并网供电能力进一步提升，可以为周边城镇提供更多的能源及水源供应，可以有效缓解农村电力供应不足的问题，使广大农村电器可以正常使用，持续改善农村生产生活条件，减少传统能源的利用，从而使传统能源消耗方式带来的污染问题得以改观，同时，由于综合自动化系统的引入，可以进一步减小人工作业的工作量，经济效益、环境效益和社会效益十分明显。
3.3提升安全效益
该水电站进行增效扩容改造，对一些老旧损毁、存在问题的设备进行更换，可以有效解决设计不优、质量存在问题、运行存在隐患等问题，通过设备更新、装备综合自动化管理系统，对一些关键参数进行优化，可以提高设备的安全运营水平和水电站综合自动化管理水平，消除安全隐患，提升安全运营水平，彻底改变水电站安全运营中滞后的问题，从而为大源整个库区的安全运行打下坚实的基础。
4大源水电站增效扩容改造对策
4.1扩容改造遵循的原则
根据大源水电站存在的问题，结合大源水电站的运营实际状况，水电站水工建筑物、相关固件运行状态较好，为节约成本，没有必要对其进行更新，综合进行相关效能计算，通过更新水轮发电机组的方式，具有投入小、增容效果好的优势，可以有效提高机组的发电效率，扩大电站的供电能力。 4.2水轮发电机组设计参数选择
通过对大源水电站历年运行数据进行分析，该水库运行设计水位为184m，死水位为167m。根据测量记录：该水库尾水位-流量之间成近似线性关系，可知该电站最大毛水头为158m，最小毛水头为156m，大源水电站水电站处于现有水头以下，仍有较大的扩容空间。在对水电站现场尾水管、蝇壳等进行了实地勘察，经过对多个模型进行分析比较，将HLS110C型水轮机转轮替代在原水轮机转轮HL110-WJ-60，并由800kW增容至1000kW，機组运行水头定在6.00～16.00m以内。
4.3水轮机组装机选择
根据水能复核计算结果，以及该水库每年来水量及水源变化统计分析，为合理利用有限的水能资源，提高利用效率，结合汛期高水头发电，增加经济和社会效益，需要对电站进行适当增容。在水能复核计算的基础上，水轮机组装机方案为将容量不变，仍为原来的3200kW。
5结语
大源水电站经过更新改造后达到了增效扩容的目的，解决了原电站“带病”运行的问题，充分发挥了电站的发电效益，大大提升机组效率及水资源的利用率。同时，也有效地改善了河流的生态环境，较好地协调了灌溉、发电、防洪之间的关系。
在本次改造工程实施的过程中，通过对装机容量进行核算，将设计年发电量由原来的779万kW·h提高到了1129万kW·h，增幅为23.86%；与多年实际年发电量779万kW·h相比，提高了44.9%；水能利用率由改造前的75%提高到了84%。改造后，两级电站的效益达到了最大化。
参考文献：
[1]黄强.水能利用[M].北京：中国水利水电出版社，2009.
[2]袁洪州，苏爱平.水电站长系列水能计算方法的研究[J].水利科技与经济，2005，11（8）：498-499.
[3]李维庆.水能复核在农村小水电技术改造中的应用[J].河南科技，2015（19）：62-64.
[4]徐锦才，张巍，徐国君，等.农村小水电站机组增容改造的方法[J].中国农村水利水电，2004（6）：78-79.
[5]邓欢，吴亚杨，胡超鹏，等.小水电站增效扩容的径流和水能计算方法及应用[J].水电能源科学，2014，32（5）：160-164.