本人并非水電專(zhuān)業(yè)出身,只是從事了一段時(shí)間的水電站融資租賃業(yè)務(wù),總結(jié)了前期的一點(diǎn)小小經(jīng)驗(yàn),杜撰此文,名為分享經(jīng)驗(yàn),實(shí)為拋引求教。望看官不吝賜教、批評(píng)指正。
將分四個(gè)部分闡述個(gè)人觀點(diǎn):
第一部分 水電站基礎(chǔ)知識(shí)
第二部分 水電的現(xiàn)在地位及未來(lái)展望
第三部分 如何開(kāi)展融資租賃業(yè)務(wù)之營(yíng)銷(xiāo)策略、信用風(fēng)險(xiǎn)
第四部分 如何開(kāi)展融資租賃業(yè)務(wù)之合規(guī)問(wèn)題、資料收集與分析
第一部分 水電站基礎(chǔ)知識(shí)
一、水電站原理、概述
1、基本原理
水流勢(shì)能→旋轉(zhuǎn)機(jī)械能→電能
水電站的最基本原理為通過(guò)水流從高往低處流動(dòng)的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為水輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能,水輪機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置將機(jī)械能傳導(dǎo)至發(fā)電機(jī),通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)。
2、水電站所能利用的水流出力
水流出力:水流單位時(shí)間內(nèi)做功的能力。
水電站所利用的水流出力公式:
N=gηQH
N:水電站出力(kw);g:重力加速度,一般為9.81;η:水電站效率(%);H:水頭(m);Q:流量()。
因?yàn)橹亓铀俣茸兓递^小、水電站效率也具有行業(yè)平均水平,因此令K=gη,則行業(yè)水平為:
大中水電K在8.0-9.0之間,中小水電K在6.5-7.5之間。
當(dāng)視K為常數(shù)后,可以發(fā)現(xiàn)水電站所能利用的水流出力與水頭、徑流量相關(guān)。
3、發(fā)電量公式
E=NT
E:發(fā)電量(kw·h);T:小電數(shù)(h);N:平均出力(kw)。
4、容量
額定容量:一般指某一機(jī)組的單機(jī)組容量,發(fā)電機(jī)的銘牌出力。常用單位:萬(wàn)千瓦
裝機(jī)容量:一般指某一水電站所有機(jī)組容量之和。常用單位:萬(wàn)千瓦
如某一電站由三臺(tái)機(jī)組構(gòu)成,分別為2.5萬(wàn)千瓦、3萬(wàn)千瓦、3萬(wàn)千瓦,則該電站的裝機(jī)容量為8.5萬(wàn)千瓦?谡Z(yǔ)中常常直接說(shuō)2.5萬(wàn)、3萬(wàn)、8.5萬(wàn)等。后文提及容量單位幾萬(wàn)千瓦均簡(jiǎn)寫(xiě)為幾萬(wàn)。
5、水電站的分類(lèi)之一:按調(diào)節(jié)功能分類(lèi)
,其中V為興利庫(kù)容、W為多年平均徑流量
無(wú)調(diào)節(jié)水電站(徑流水電站)β<0.02
有調(diào)節(jié)水電站:①月調(diào)節(jié)水電站β<0.03、季調(diào)節(jié)水電站β<0.2
、诓煌耆暾{(diào)節(jié)水電站β<0.3
③年調(diào)節(jié)水電站β<0.5
、芏嗄暾{(diào)節(jié)水電站β>0.5
6、水電站的分類(lèi)之二:按集中落差的方式分類(lèi)
集中落差又叫形成水頭。有:壩式、引水式、潮汐式、混合式、抽水蓄能。其中壩式、引水式在業(yè)務(wù)中最為常見(jiàn)。
6.1、壩式水電站:用壩或閘集中水頭。
。1)河床式:廠房是擋水建筑物的一部分,且承壓。多用于平原河段,淹沒(méi)小,引用流量較充分,又稱為“低水頭大流量水電站”。例葛洲壩水電站。
多采用直徑大、轉(zhuǎn)速低的軸流式水輪發(fā)電機(jī)組。
(2)壩后式:廠房不承壓,壩或閘單獨(dú)擋水。壩和廠房間有永久縫分開(kāi),電站壩段和溢流壩段有導(dǎo)流墻隔開(kāi),使電站進(jìn)水和尾水不受泄洪干擾。
如三峽電站。
6.2、引水式
。1)無(wú)壓引水式:采用明渠或無(wú)壓隧洞,多建在河流坡降較陡的河段上。由以下部分構(gòu)成:
、偈撞繕屑~:壩或無(wú)壩、進(jìn)水口(取水口)、沉沙池;
、谝b置:引水進(jìn)水口之后,有渡槽、涵洞、倒虹吸管、橋梁等,在引水渠道尾端與壓力前池相接;
、蹚S區(qū)樞紐:壓力前池、高壓管道、廠房、變電、配電設(shè)備、尾水渠
。2)有壓引水式:主要特點(diǎn)是具備有壓隧洞、壓力水管。由以下部分構(gòu)成:
①首部樞紐:攔河壩、進(jìn)水口;
、谟袎阂ㄖ铮
、蹚S區(qū)樞紐:調(diào)壓室、壓力水管、電站廠房構(gòu)成。
(3)混合式:通過(guò)攔河壩集中部分落差,再用引水道進(jìn)一步形成落差。
7、水電站的分類(lèi)之三:按電站規(guī)模分類(lèi)
目前適用的標(biāo)準(zhǔn)為《SL252-2017水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》:
二、水電站結(jié)構(gòu)構(gòu)成
1、水電站樞紐組成部分
。1)擋水部分;
。2)泄水部分:溢洪道、防空洞、泄洪排沙隧洞、泄水沖沙底孔;
(3)引水部分:將發(fā)電用水輸送至水輪發(fā)電機(jī)組的部分,例如:明渠、隧洞、管道、渡槽、隧洞、倒虹吸、橋梁、尾水;
(4)進(jìn)水部分:將水引進(jìn)水輪機(jī)的引水道首部部分,例如:壓進(jìn)水口、無(wú)壓進(jìn)水口;
。5)平壓部分:平穩(wěn)引水部分流量、壓力的,例如:壓室、壓力前池;
。6)過(guò)壩部分:讓船只木材魚(yú)類(lèi)過(guò)壩的,例如:船閘、過(guò)木道、魚(yú)道;
。7)廠區(qū)樞紐部分:發(fā)、變、配、送電的中心,水電站主廠房、副廠房、主變壓器場(chǎng)、高壓開(kāi)關(guān)站、交通道路、尾水渠。
2、水電站廠房類(lèi)型:按結(jié)構(gòu)分
。1)壩后式廠房:廠房雖占據(jù)部分河床,但不影響溢流壩布置,進(jìn)水口處于壩上游,設(shè)有攔污柵、閘門(mén);高壓管道穿過(guò)非溢流壩身通向電站廠房;大壩和廠房有永久伸縮陷縫分開(kāi)。
。2)挑越式廠房:廠房位于壩后溢流壩后,泄洪水流自廠房頂挑出;廠房載荷大、平滑、抗振動(dòng)氣蝕要求高,下游水位影響發(fā)電,工作環(huán)境差;是河谷狹窄的無(wú)奈。
(3)溢流式廠房:谷窄流大,廠房位于壩體內(nèi)、壩頂溢流,可用于重力壩、寬縫重力壩、拱壩;引水道和尾水道短,壩體有空腔,節(jié)省建材但應(yīng)力復(fù)雜,施工干擾大。
。4)河床式廠房:低水頭、大徑流、大裝機(jī),用廠房擋水。
。5)河岸式廠房:廠房位于遠(yuǎn)離壩區(qū)的岸上,多用于引水式、混合式。
。6)地下廠房:有壓引水式,因地質(zhì)或其他因素?zé)o法分布于河床或岸邊,置于地下;引木洞、尾水洞較為重要;又分為首部式、中部式、尾部式;以廠房靠近進(jìn)水口或出水口,引水洞和尾水洞長(zhǎng)短對(duì)比分類(lèi)。
3、水電站廠房類(lèi)型:按機(jī)組裝置方式分類(lèi)
。1)立式機(jī)組廠房:水輪發(fā)電機(jī)組主軸為堅(jiān)直方向布置,發(fā)電機(jī)水輪機(jī)及其他輔助設(shè)備布置于不同高度上。以發(fā)電機(jī)層地板為界將發(fā)電廠房分為上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)又稱為發(fā)電層,位于尾水最高洪水位以上,又稱水上部分。下部結(jié)構(gòu)包括:水輪機(jī)層、蝸殼層、尾水管層的混凝土塊體結(jié)構(gòu)。
(2)臥式機(jī)組廠房:水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)安裝于同一高程地板上。廠房高度小,投資、運(yùn)維方便。
三、動(dòng)力設(shè)備
。ㄒ唬、水輪機(jī)
1、大分類(lèi):按水流能量轉(zhuǎn)換特征分
。1)反擊式水輪機(jī):由若于具有三維扭曲面的葉片組成,壓力水流充滿水輪機(jī)整個(gè)流道。壓力水流流過(guò)葉片時(shí),受葉片作用,水流壓力、流速大小和方向發(fā)生變化,水流以其壓能動(dòng)能給轉(zhuǎn)輪反作用力,反作用力形成旋轉(zhuǎn)力矩使轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
。2)沖擊式水輪機(jī):借助特殊導(dǎo)水機(jī)構(gòu)引出具有動(dòng)能的自由射流,沖向轉(zhuǎn)輪水斗,使之作功。以工作射流和轉(zhuǎn)輪相對(duì)位置和做工次數(shù)的不同,分切擊式、斜擊式、雙擊式。下圖透明點(diǎn)開(kāi)可看
混流式水輪機(jī)
水流從四周徑流入轉(zhuǎn)輪,以近似軸向流出轉(zhuǎn)輪。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠,效率高,適應(yīng)水頭20-734米。
軸流式水輪機(jī)
水流進(jìn)、出轉(zhuǎn)輪都是軸向的,適應(yīng)水頭2-88m。同等水頭下,過(guò)流能力大于混流式,氣蝕性能差于混流式。轉(zhuǎn)輪葉片根據(jù)水頭和負(fù)荷通過(guò)油壓接力器相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的稱軸流轉(zhuǎn)槳式,否則是軸流定槳式。軸流轉(zhuǎn)槳式適應(yīng)水頭和負(fù)荷,效率高造價(jià)高,多用于水頭、出力有較大變化的大中型電站,適應(yīng)水頭2-88m。
斜流式水輪機(jī)
水流在轉(zhuǎn)輪處,水流與軸線呈一定傾斜角度,結(jié)構(gòu)和特性介于混流、軸流之間,葉片角度可調(diào),導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪葉片雙重調(diào)節(jié)。有較高的高效率區(qū),具有可逆性,適應(yīng)水頭40-200m。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高,用于中大型、抽水蓄能電站。
貫流式水輪機(jī)
引水部件,轉(zhuǎn)輪、排水部件均在軸線上,適應(yīng)水頭2-25m,單機(jī)出力幾千千瓦至幾萬(wàn)千瓦,水流在流道內(nèi)沿軸向運(yùn)動(dòng),不轉(zhuǎn)彎,過(guò)水能力、水力效率高。雙向發(fā)電、雙向抽水、雙向泄水,作為水輪機(jī)、水泵均有較好水力性能。多用于低水頭綜合利用電站以及潮汐電站。
貫流式除了按葉片是否能夠轉(zhuǎn)動(dòng)分為貫流定槳式、貫流轉(zhuǎn)槳式,也可以按照其布局形狀分為燈泡式、豎井式、軸伸式和全貫流式。
半貫流式:發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)分開(kāi);全貫流式發(fā)電機(jī),轉(zhuǎn)子在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪外圓上,應(yīng)用較少。
燈炮貫流式:發(fā)電機(jī)密封安裝在水輪機(jī)上游側(cè)一個(gè)燈炮狀金屬殼體,電機(jī)水平向安裝,發(fā)動(dòng)機(jī)主軸連接水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪,應(yīng)用較多。
軸伸式:臥式布置或傾斜安裝,轉(zhuǎn)輪和電機(jī)通過(guò)長(zhǎng)軸連接,電機(jī)布于無(wú)水機(jī)房,用于小型機(jī)組。
堅(jiān)井式:電機(jī)位于轉(zhuǎn)輪上游側(cè)一個(gè)堅(jiān)井中,余似燈泡式,應(yīng)用于小型機(jī)組。
切擊式水輪機(jī)(水斗式水輪機(jī))
工作射流中心線與轉(zhuǎn)輪節(jié)圓相切。葉片由一系列呈雙碗狀水斗組成,故又稱又水斗式水輪機(jī)。適應(yīng)水頭300-2000m,沖擊式水輪機(jī)的主流。
斜擊式水輪機(jī)
類(lèi)似于切擊式水輪機(jī),工作射流與轉(zhuǎn)輪進(jìn)口平面呈某一角度ɑ,射流斜著射向轉(zhuǎn)輪,適應(yīng)水頭35-350m、軸功率10-500kw、比轉(zhuǎn)速18-45m的中小型水電站。
雙擊式水輪機(jī)
水流從轉(zhuǎn)輪外周進(jìn)入部分葉片流道,消耗7-8成動(dòng)能,離開(kāi)葉道,穿過(guò)轉(zhuǎn)輪中心部分的空間,再次進(jìn)入轉(zhuǎn)輪另一部分葉道消耗余下的2-3成動(dòng)能。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易制造,低效,適應(yīng)H760m,N<15Okw小水電。
2、水輪機(jī)基本構(gòu)件(此部分可跳過(guò))
。1)引水部件(引水室)
主要作用是以最小水力損失將水流引向?qū)畽C(jī)構(gòu),盡可能使水流沿導(dǎo)水機(jī)構(gòu)周?chē)鶆、軸對(duì)稱地流入,進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)前形成一定的環(huán)量,保證空氣不進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。又分為以下4類(lèi):
、倜鞑凼揭遥核媾c大氣相通,平面尺寸通常較大,用于H710m,轉(zhuǎn)輪直徑<2m的小型電站。
、趬毫Σ凼剑哼m應(yīng)Hϵ(8,20)m小型水輪機(jī)。
、酃奘揭遥河梢粋(gè)圍錐形金屬機(jī)殼構(gòu)成,一頭連接壓力鋼管、一頭連接尾水管。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、水頭損失大,適應(yīng)Ф<0.5m、水頭15-35m、容量<1000kw小型機(jī)。
、芪仛な揭遥哼M(jìn)口與壓力引水管相連,沿進(jìn)口斷面向末端斷面面積逐漸縮小。大頭叫進(jìn)口斷面,末端小頭叫鼻端(末端),斷面連續(xù)形成的圓心角稱為該斷面的包角。進(jìn)口斷面、鼻端圓心角為最大包角ϕ,叫全包角,又叫蝸殼的包角。高水頭(包角345°,適應(yīng)H>40m,圓形斷面)用金屬制造,低水頭(梯形斷面,包角180°,H<40m)用混凝土制造。
(4)泄水部件(尾水管)
將流水轉(zhuǎn)輪的水流平順引向下游,回收轉(zhuǎn)輪出口的部分動(dòng)能(動(dòng)力真空)、勢(shì)能(靜力真空)。又分為以下2類(lèi):
、僦卞F形尾水管:直圓雛形管,水力損失小、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便。如轉(zhuǎn)輪大、尾水管要很長(zhǎng)、基礎(chǔ)開(kāi)挖深。
、趶濆F形尾水管:轉(zhuǎn)輪水流經(jīng)過(guò)90°彎管后進(jìn)入直錐管,因水流流速大、方向變化,水力損失小、效率低,只用于中小型臥軸水輪機(jī);
彎肘形尾水管:由進(jìn)口真錐段、肘管段、水平擴(kuò)散段三部分構(gòu)成。適應(yīng)大直徑轉(zhuǎn)輪的水輪機(jī)、大中型立式。
3、工作參數(shù)
主要參數(shù)H工作水頭、Q流量、N出力、η效率、n轉(zhuǎn)速。
(1)H工作水頭:進(jìn)水口斷面與出口斷面的單位能量差。
毛水頭:水電站上下游水位差Hw。
凈水頭:H=Hw-hw,hw引水系統(tǒng)的水頭損失。
額定水頭:輸出額定功率必需的最小水頭。
設(shè)計(jì)水頭:效率最優(yōu)水頭。
最大水頭、最小水頭:水輪機(jī)穩(wěn)定工作的極限水頭。
。2)Q流量:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)水輪機(jī)水流體積(/s)。
。3)出力N、效率η
N=9.81QHη0.0<η<1.0
。4)轉(zhuǎn)速:n=r/min,每分鐘轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速。
如果水輪機(jī)主軸、發(fā)電機(jī)主軸直連,則:
n=60f/p=30000/p,f:電流頻率(50Hz)、p:發(fā)電機(jī)磁極對(duì)數(shù)
4、型號(hào)代碼
XX水輪機(jī)型式:HL混流,ZZ軸流轉(zhuǎn)槳,ZD軸流定槳,XL斜流,GD貫流定槳,GZ貫流轉(zhuǎn)槳,CJ水斗(切擊式),SJ雙擊,XJ斜擊。
Y主軸布置型式:L立軸,W臥軸,X斜軸。
Z引水室特征:J金屬蝸殼,G罐式,P燈炮式,S堅(jiān)井式,X虹吸式。
5、氣蝕
某一溫度下,水汽化(空化)的臨界壓力:汽化壓力。
氣蝕(空蝕):零件在氣泡破滅時(shí)沖擊、高溫下的磨損。
危害:降低效率、破壞零部件、產(chǎn)生噪音和振動(dòng)。
(二)、水輪機(jī)調(diào)節(jié)設(shè)備、輔助設(shè)備
1、水輪機(jī)調(diào)節(jié):根據(jù)電力系統(tǒng)負(fù)荷變化,調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開(kāi)度,使發(fā)電機(jī)功率與負(fù)荷功率平衡,滿足上網(wǎng)需要。
2、調(diào)速設(shè)備由調(diào)速柜、接力器、油壓裝置構(gòu)成。中小型機(jī)組三部分構(gòu)成一個(gè)整體:組合式調(diào)速器。
3、調(diào)速器分為:
機(jī)械液壓調(diào)速器:離心擺獲取,液壓裝置放大功率調(diào)動(dòng)導(dǎo)葉,多用于傳統(tǒng)的中小水電站
電氣液壓調(diào)速器:分電氣調(diào)節(jié)、機(jī)械液壓二部分
微機(jī)調(diào)速器
4、油系統(tǒng)
透平油:潤(rùn)滑、冷卻、導(dǎo)力。
絕緣油:絕緣、散熱、防腐、熄滅電弧。
5、壓縮空氣系統(tǒng)
壓縮空氣儲(chǔ)存壓力能,用于吹氣、壓水、補(bǔ)氣等。
6、水系統(tǒng)
供水:用于技術(shù)供水、生活供水、消防供水。
排水:集水井、排水走廊、水泵、水泵房。
。ㄈ、發(fā)電機(jī)
1、勵(lì)磁系統(tǒng):向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子供給形成磁場(chǎng)的直流電源。
2、支撐結(jié)構(gòu):機(jī)墩,承受機(jī)組的動(dòng)靜載荷。
3、冷卻:通過(guò)通風(fēng)設(shè)備用冷空氣冷卻。
4、附屬設(shè)備:主引出線(母線)、中性點(diǎn)設(shè)備、勵(lì)磁系統(tǒng)、冷卻設(shè)備。
三、廠房
1、配置五大系統(tǒng)
。1)水流系統(tǒng):壓力水管、主閥、蝸殼、水輪機(jī)、尾水管、閘門(mén)
(2)電流系統(tǒng)(電氣一次回路):發(fā)電機(jī)、引出線、母線、電壓配電設(shè)備、主變壓器、高壓開(kāi)關(guān)站
。3)機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng):調(diào)速設(shè)備
。4)電氣控制設(shè)備系統(tǒng)(電氣二次回路):機(jī)旁盤(pán)、勵(lì)磁設(shè)備系統(tǒng)、中央控制室、其他控制操作設(shè)備
(5)輔助設(shè)備系統(tǒng):起重機(jī)、閘門(mén)起閉機(jī)、油儲(chǔ)放用流設(shè)備、氣的壓儲(chǔ)供設(shè)備、水的供排檢消防設(shè)備、其它修理室、試驗(yàn)室、工具間、通鳳采暖設(shè)備
2、建筑物構(gòu)成
。1)主廠房:水輪發(fā)電機(jī)組所在廠房
。2)副廠房:控制或附屬設(shè)備、生活用房
。3)變壓器場(chǎng):主升壓變壓器,將電流開(kāi)壓至電網(wǎng)電壓
。4)高壓開(kāi)關(guān)站:高壓母線及開(kāi)關(guān),用高壓輸電線送到電網(wǎng)
3、廠房其他要求
采光、通風(fēng)、取暖、防潮、廠內(nèi)交通
4、引水道、尾水渠、對(duì)外交通、防洪排水
參考資料:《SL252-2017水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》、大學(xué)教材聽(tīng)課筆記等