摘要：随着社会经济的快速发展，电力资源供不应求的问题越来越严重，由此带动了旨在提高电力供应能力的小型水电工程技术更新改造的进度。然而小水电技术更新改造不仅仅需要考虑到改善水利工程的电力供应能力，更重要的要对当地工业、农业、生活、环境、生态用水进行综合性衡量，以保证小水电技术更新改造对水利电力环境的良性促进作用。本文剖析了计划经济时期兴建的小水电工程在技术更新改造中对水利电力环境产生的影响，并针对这些问题提出了相应的技术改造措施。
关键词：小水电站；更新改造；电力环境影响；措施
计划经济时代，为满足社会各界对于电力资源的需求，我国兴建了大批小水电工程，随着使用年限的提升，多数小水电工程出现了机电设备年久失修、无法达到运行标准的问题，在改善当地水利电力供应情况方面已难以起到应有的作用，因此，针对这批小水电工程的技术更新改造克不容缓。然而，相关工作的重点并不是在技术水平上实现小水电工程的以新换旧，而是综合考虑水力资源的合理配置，实现合理利用、节约用水、满足电力需求和保护环境等多方面的社会经济需求。因此，针对小水电站的技术更新改造必需依托先进的科学技术，采用有效的综合性技术措施，在尽量控制资金成本的前提下，尽可能的满足当地经济发展和居民生活对水电资源的需求，实现社会效益和经济效益的最大化。目前，我国在小水电技术新改造方面已取得了一些成绩，现将一些成功的改造思路和措施进行总结分析。
一、增设小机组和更换转轮
随着时间的推移，部分小水电工程所在区域的水力资源条件发生了一定程度的变化，这使得电站的实际发电用水流量与原本的设计流量在时间和空间上都出现了较大的差异，导致了原有的机组出现出力降低的现象。针对这一类型的问题，可以通过增设小机组和更换转轮的手段即可达到较好的技术改善效果。
1、径流引水式电站增设小机组
针对径流引水式电站的相关改造，需要对其设计选用水文系列进行修正，即还原实测系列工农业用水水平，并扣除设计水平年工农业用水水平，以此选定合适的设计流量。以唐县民安庄水电站的技术更新改造为例，经过实测发现设计装机容量达到了2400kW ，而实测装机容量只能达到 1890kW ，两者之间的差异较大，经过对水文系列的修正，该电站进行了相应的技术改造，自1991年改造验收完成后，该电站的年发电量为713.34 万 kWh，达到了设计发电量（793 .28万 kWh）的90%，使电站达到了较好的经济效益。
当然，造成一部分径流引水式电站水文条件发生改变的原因主要是由天旱少雨、人类活动的加剧造成。尤其是人类活动的影响，比如在河流上游大量开发稻田、浇地，耗水量较大企业的建立，以及生活、环境、生态用水的消耗日渐增多，都会造成电站发电用水的锐减。承德市滦平县山前水电站所在的河主河道即面临了水量小流量时间加长的问题，原有的两台立式水轮发电机对引用流量的要求为Qp =13.7 m3/ s，不能适应小流量运行，长期达不到正常生产的标准，效益逐年降低。因此在进行技术更新改造时，针对实际情况加设了一台容量为320kW的小机组，其对引用流量的要求仅为Qp =1 .03 ～ 3.84 m3/ s,该小机组投入使用后，全站发电量就达到了设计发电量的 95.4%，证明其技术更新改造取得了不错的效果。
2、利用灌溉放水发电的电站改造转轮
我国在上世纪7、80年代由国家无偿投入修建了一批利用灌溉放水发电的电站，这批电站在修建时缺乏有利的设计保证，普遍存在装机规模过大的问题，尤其是上世纪90年代开始，为了满足人口增长和经济发展的需求，饮用水的取水从地下转到了地上，使得利用灌溉放水发电的电站必需适应由大流量集中放水向常年小流量放水的现实转变。目前，我国这一类型的电站通过对机组转轮进行适应小流量发电的技术改造，使得机组设备保持了原有的效益，在挽回经济损失、保证正常生产方面取得了较好的效果。
二、提高电力商品的质量
目前，我国电力市场的主要特征与以往的总体性缺电相比发生了较大的变化，现在的电力市场高峰期缺电、低谷期富电的现象更为普遍。为适应现在的电力市场需求，近年来针对引水式电站的技术更新改造主要通过在进水口修建日调节池以达到适应电网调峰要求的目的。由于相关调节工程的资金投入量较大，且需要合适的地形才能达到相应的效果，因此存在难度大、见效慢的问题，这需要在进行电站的调节工程修建时加强对水工建筑物形式的合理选择，在保证电站水头不增加、淹没损失不能加大的基础上，对河床的演变规律以及泥沙搬运、推移质状况、洪水过程等具体情况进行详细的摸底，相关改造需要进行大量的工作才能得以实现。
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三、使用新型抗磨蚀材料
近年来，水质污染情况的加剧，以及水文变化造成的河流泥沙含量变大等问题对电站水轮机造成了更为严重的磨蚀，其后果是大大缩短了水轮机的使用寿命。针对这一问题，部分电站将以辉绿岩铸石为原料的水轮机抗泥沙磨蚀材料应用于水轮机的前、后盖板以及对应的转轮上冠、下环迷宫部位,取得不错的抗磨蚀效果。以丰宁县七道河水电站为例，在该电站的水轮机使用了抗泥沙磨蚀材料后，经过14年的运行，对水轮机拆开观察时没有发现明显的磨痕。随着对抗泥沙磨蚀材料的深入研究，新的材料不断被推出，其抗磨蚀性能也得到了更大程度的提升，在小水电技术更新改造中得到了广泛的推广和应用。
当然，想要获得更好的抗磨蚀技术措施应用效果，还需要在前期进行大量的实际情况分析工作，不仅要对水轮机被磨蚀、腐蚀的情况进行了解、分析，还需要对河流的污染物质和污染程度，以及河道泥沙的含量和状况进行详细调查，这样可以保证在采用抗磨蚀技术措施时心中有底，从而更合理的选择抗泥沙磨蚀材料，达到事半功倍的效果。
四、提高自动化水平
我国的小水电站的兴建具有明显的时代特征，都是计划经济下的产物。由于时代和技术局限，在进行初期设计时主要以“自动化水平与电站规模相适应”的思路对电站的自动化水平进行了考虑，这在当时技术水平和人员素质较低的情况下是符合时代需求的。然而随着科学技术的不断发展，新技术、新材料、新设备的相继推出对于促进电站的生产起到了关键作用，只有敢于应用这些先进的技术、材料、设备才能实现更好的社会效益和经济效益。目前，一部分小水电站进行了微机自动化监测改造试验，在保证了产品质量的前提下，相关改造带来的改造效果已获得了各省级水利厅的组织鉴定。
另外，在市场经济体制下，电力市场的竞争也日渐提升，小水电站想要实现更好好的经济效益，必需在提高供电质量的前提下降低发电成本，而减人增效是实现这一要求的根本出路。目前，小水电站进行减人增效的相关工作需要基于先进的自动化技术设备才能得以实现，比如采用适用于小水电站的自动监测、控制和保护设备，通过控制中心对电站的运行实行遥测、遥控，以自动化的电站运行取代人工的操作和值班，以此提高电站正常运行的安全性、可靠性，并有效降低电站运行的经济成本，这也是对小水电站进行技术更新改造的目的之一。
目前，提升小水站自动化水平还存在一些困难，如自动化设备的生产厂家还不能完全做到产品质量的稳定性、电站员工的专业素质无法达到进行自动化操作的需求等。另外，自动化设备的价格过高也是困扰相关技术更新改造的重要原因。这些需要进行技术更新改造的小水电站一般都是国有性质的事业单位，其运行经费主要是造国家拨款，针对技术改造的资金发放相对有限，因此很难承受过高的设备成本。但是要实现小水电站的技术更新改造目的，相应的资金保障是必需的，这样才能保证改造工作的档次和水平。
五、解决机电设备不匹配问题
机组的选择与机组型号、引水方式、引水系统、尾水系统、水轮机转轮公称直径大小、机组布置形式等多种因素都有着密切的关系。以往由于受机组系列型谱限制的原因，一些电站存在机组设备不匹配的问题，而这些问题会导致机组设备无法满出力，从而对电站的正常运行产生的严重影响。一般情况下，想要使机组系列型谱中的机型实现所有需要是不太可能的，然而新型高效转轮的研发和应用为摆脱系列型谱的束缚提供了可能。在小水电站的技术更新改造中可以根据电站的水能指标进行具有针对性的高效转轮的研究应用，不仅可以节省投资，还能有效提高电站的经济效益。而进行相关改造时，需要慎重选择设计单位和生产厂家。
六、结 语
小水电技术更新改造并不是简单的以新换旧过程，而是一个提升电站功能的再创造过程。这些在计划经济下兴建的工程必需综合考虑水利资源的有效利用，通过有效的技术更新改造才能满足现今的市场经济体制需求，从而将小水电技术更新改造的社会效益和经济效益进行最大化的实现。
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作者简介：洋敏，（1969——），男，大专，助理工程师，两口河电站站长。
论文作者:洋敏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/13
标签：电站论文; 更新改造论文; 技术论文; 机组论文; 小水电论文; 水轮机论文; 转轮论文; 《基层建设》2017年第13期论文;