小水電廠翻新的成本分析培訓課程

1、 畢業(yè)設(shè)計（論文）英 文 翻 譯題 目 紫平鋪水電站電氣 一次及同期系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè) 熱能與動力工程 班 級 動092班 學 生 謝兵 指導教師 南海鵬 2013 年小水電廠翻新的成本分析摘要：考慮到化石燃料和能源需求的憂慮，通過適當?shù)恼{(diào)查，大量被遺棄的小水電站。為了解決這些困難，進行小水電翻新的可行性研究。在不同的元件經(jīng)濟優(yōu)化的基礎(chǔ)上已經(jīng)開發(fā)了一系列的簡單方程。這些方程也可用于完全新的水力發(fā)電廠。這項研究的結(jié)果將使我們能夠獲得相當近似成本的翻新舊水力發(fā)電廠，而不是建造新的。這些有關(guān)成本的數(shù)據(jù)將作為參考，審查通過不同的財務和經(jīng)濟分析工具確定實際翻新可能性。雖然公式使用的統(tǒng)一價格指的是西班牙，它

2、們將適用于其他國家，僅僅需要將價格改為這些國家的價格。介紹：歐洲小水電協(xié)會（ESHA），在主題網(wǎng)絡會議分析了小水電不同的項目，其中投資廠房的成本表示要根據(jù)凈水頭確定。這樣的成本用圖【fig1】表示的方法，它已被分為3塊不同功率：小于250千瓦，250至1000千瓦，和1000千瓦以上。瑞士液壓實驗室MHyLabdtogether ESHAdhas進行了估計，這種根據(jù)每年的能源成本生產(chǎn)示于圖【fig2】。Bardd研究所 “SOLARE Energieversorgungstechnik的大學的卡塞爾3 DHAS進行了研究，投資成本取決于電源，但區(qū)分不同類型的做法，將開展新的，翻新和現(xiàn)代化的水電

3、站（圖【fig3】）。由一個偉大專家Gordon所作的貢獻的設(shè)計是值得注意的。他是通過電廠的電發(fā)電量和凈水頭使用公式計算成本的先驅(qū)。（1）其中，k=成本系數(shù)，由完成項目的平均成本確定。F=發(fā)展類型因子，S=項目的設(shè)計標準因子，最近，Kaldellis5-7，為設(shè)在希臘的電廠做了一下說明：其中，&為當?shù)厥袌瞿壳靶枰闹翟?.31.0（精確的值依賴于類似的無形資產(chǎn)費用安裝）。其他工作已被開發(fā)的阿納格諾斯托普洛斯8和低水頭運河為主的小水電項目9。然而，無論是以前的情況下，會考慮清算過程，以確定一個小水電站各組成元素的翻新成本這種認識是復雜的，由于安裝條件的影響，如高參數(shù)的干預不同的水流量的變

4、化參數(shù)，可得到電廠不同的元器件，和不同設(shè)施的使用程度。本文提出了一種已被開發(fā)的方法，以確定這種翻新的成本。下面的過程包括兩個階段第一階段：安裝表征開展現(xiàn)場工程的先前研究是非常必要的，水力發(fā)電廠的所有相關(guān)數(shù)據(jù)將采取原本的組成，如位置，尺寸，建筑類型，使用不同的開發(fā)渠道（消耗），落差，水輪機的徑流，以及其它構(gòu)成的單元，如作為大壩的水電站廠房，引水渠道，壓力前池，壓力管道，設(shè)備，水輪發(fā)電機組和控制元件。先確定每個組成設(shè)備的翻新比例，如果為0，目前的狀況被定義為“完美”，如果100，它需要完全替代。應強調(diào)的是，由于可能升值帶來錯誤，需要遵循盡可能客觀的價值標準。第二階段：計算過程數(shù)據(jù)收集后，建立一次翻

5、新指標，連同每個單元的價格，而一旦不同的參數(shù)已經(jīng)確定，下面開發(fā)的公式就可以使用了。根據(jù)統(tǒng)一價格（CI）和參數(shù)（PI）定義這些表達式。這些使用的一套變量集，已被設(shè)計為以后易于修改的量，因為他們在不同的國家使用，之前那些統(tǒng)一的價格或參數(shù)隨時都有波動。本文所提到的參數(shù)將包含在文章的結(jié)尾，在其相應的附錄。申請翻新的百分比總是非常必要的系（Tk），小水電站的每個單元（閘門，網(wǎng)絡，前池，電線或其他任何考慮的組成部分）這些取決于它目前的情況。分配百分比0或100;是很必要的，也就是確定他們是在完美的條件還是他們需要更換。為了獲得最佳的性能，一般情況下，無論何時翻新值超過60，將用100比例計算。不同單元的成

6、本分析展示在【圖fig4】中：·大壩·進水結(jié)構(gòu)·管道（通道/隧道）·前池·閘門·發(fā)電廠房·發(fā)電機組·保護，調(diào)節(jié)和控制設(shè)備·并網(wǎng)連接·輸電線路·道路交通撤消修改Alpha2.成本評估：2.1大壩大壩是設(shè)置在河道上，用于阻斷和獲得水流的工具。大壩不僅用來提高水位，還可調(diào)節(jié)能力。從大壩構(gòu)成的不同單元，（壩殼），防護物，橋墩，和外墻，的體積，我們將確定其成本，用下式確定：其中cods=壩殼和橋墩的成本，HCP=壩殼內(nèi)的混凝土量（m3）（T1%）,HET=橋墩所用混凝土量（m3）（T2%）；C5

7、 =一個立方米鋼筋混凝土的價格。其中COsh=防護物的成本，HPT=防護物的混凝土用量，(m3) (T3%);M=表示材料類型的參數(shù)，對于花崗巖取1，較軟的材料取0.75，特別堅硬的材料取1.25 C4=一個立方米鋼筋混凝土的價格。其中COew=外墻的成本，HMC=外墻的混凝土用量，(m3) (T4%); C3 =每立方米高質(zhì)量混凝土的價格，大壩的總體成本（COdam）用（3）（4）（5）式相加求得：2.2進水口進水口是從河流獲取水源并通向引水管道的關(guān)鍵部位，這個部分應該考慮進水口結(jié)構(gòu)，攔污柵，控制閘門。進水口結(jié)構(gòu)將用下式計算：其中COic=進水口混凝土成本，HTM=進水口混凝土用量(m3)

8、(T5%)如果我們不能確定進水口混凝土用量，但只知道（長寬高）a，b，c，可以使用下面的表達式：也就是說，一個空心棱鏡尺寸a，b，C，和0.3米厚。在有些情況下，進水口的幾何形狀是極其復雜的，我們可以用：當然，網(wǎng)格和柵極的成本還必須考慮在內(nèi)：其中COtr=攔污柵的成本；STR=攔污柵面積（m2)(T6%);C7 =攔污柵一平方米的價格。閘門成本計算：其中COgt=閘門的成本；SGT=門面積（m2）（T7）;C9 =門一平方米的價格。進水結(jié)構(gòu)的總成本（Coint）由前幾項成本的總和求得：2.3管道（通道/隧道）進水口獲得的水流，直接流向前池。這個過程可以通過開放的引水溝渠，隧道或鋼管。2.3.1

9、引水渠道一般情況下，引水渠道是由露天開放的輪廓線和輕微的傾斜（在0.3和0.5%之間）。當所使用的材料是混凝土時，這種水渠的成本是：其中COch=水渠的成本；LCN=水渠的長度(m) (T8%)；HCN=水渠的高度；ACN=水渠在其基準面下的厚度；SCN =誰去表面的寬度；C10=單位長度水渠或隧道的價格。如果ACN不能測定，用近似計算的表達式：2.3.2隧道COtu=隧道的成本; LTU=隧道的長度（米）（T9）;DTU=隧道圓頂?shù)闹睆? HTU=隧道的總高度。2.3.3鋼管如果翻新成本太高。為防止可能的巖石坡，壓力管道通常由PVC制成，用土覆蓋，也是可行的。COPI=管道的成本; LCF=

10、管道的長度（米）（T10）;DCF=管道的直徑（米）。在這種情況下，管道的直徑可由下式計算：2.4前池它是由一個設(shè)置在引水渠道末端由混凝土組成的用于存放水流，同時也是鋼管引水的進口。前池就是鋼管入水口前的一個水池。水被儲存在該水池里面有規(guī)律的，按照我們的期望，有計劃地運作。前池的體積應該是足以應付水輪機突然出力增加的用水量。其中COsf=壓力前池結(jié)構(gòu)的成本；ACC=壓力前池內(nèi)部的寬度（米）（T11）; LCC =壓力前池內(nèi)部長度（米）; HCC=壓力前池內(nèi)部的高度（米）。如果該結(jié)構(gòu)的前池用混凝土制成，使用統(tǒng)一的價格C5，如果它是由磚制成，我們將使用價格C4。此外，我們應在壓力前池包括一些其他的

11、因素，如攔污柵，攔污柵吸塵器，和排水門。COtrf=壓力前池攔污柵的成本; STRF=攔污柵表面大?。╩2）（T12）。COtrcf=壓力前池攔污柵清潔的成本，CRL = 取決于攔污柵清潔器傳動系統(tǒng)的系數(shù)，如果它是旋轉(zhuǎn)式的它的值將是1，如果液壓式的取1.8。COgtf壓力前池門的成本; SGTF=門的表面大?。╩2）（T14）?？偟膲毫η俺氐姆鲁杀綜Of如下：2.5壓力鋼管，壓力鋼管的作用是從壓力前池提水到水輪機，穿過必要落差。它應能夠承受水柱引發(fā)的這個壓力和水力發(fā)電廠突然關(guān)停的情況下引起的水錘效應。壓力鋼管是一個如果不處于良好狀態(tài)就應翻新的設(shè)備（翻新比例應為100或0）?？扇〉淖龇ㄊ牵?/p>

12、用鋼管或用玻璃纖維增強的聚酯管。建議安裝聚酯管，當兩個以下條件均滿足時：條件一：水頭小于或等于70米條件二：最大流量小于或等于7立方米/秒如果我們再加上攤銷損失的能量的成本，以及這些計劃中的裝置限制，聚酯管將總是比鋼管更經(jīng)濟。這種管的成本的計算，將從一個它的基本特征開始，如它的厚度。2.5.1鋼管厚度（ST），由下面的表達式確定：FMX=最大設(shè)計流量（立方米/秒），H =凈水頭（m）。管的厚度應不小于0.006米。管（SD）的直徑將是：因此，管道的總費用(COsp)，將是：LP =壓力鋼管的長度（米）（T15）。百分比T15的值將為50，如果有兩個平行的傳輸管道， 一個是在完美條件下，另一個是

13、損壞的。COins=壓力鋼管的安裝成本;根據(jù)小水電主題網(wǎng)絡工程集團【10】開發(fā)的建議，可以使用下面的的依賴于斜率（表1）的表達式：15的成本注定要花費在管道連接處，轉(zhuǎn)折處，等地方。2.5.2用玻璃纖維增強的聚酯管（PVC）為了確定這一種管子的直徑和厚度的值，它們的計算值可從鋼管得到。直徑（PD）厚度（PT）因此，聚酯管的成本（COpp）將是：2.6電站廠房這是一個復雜的單元。水輪機和與水輪機對應的，底板，發(fā)電機，配電盤和控制面板，等被放置在廠房內(nèi)。想要要評估的建設(shè)成本，確定水電站的電站廠房的第一個基本尺寸高度，寬度和長度是必要的。為了這個目的，我們已開始從一個基本的單元，如水輪機，并且更確切地

14、說是水輪機轉(zhuǎn)輪直徑尺寸（用以確定剩余的尺寸）。該建筑是不同的，主要取決于安裝的水輪機類型，如，水斗式水輪機，混流式水輪機，軸流式水輪機。因此，我們將這三種類型的渦輪機用不同的分析。2.6.1水斗式水輪機的廠房我們將確定新建筑的建造成本，同時記3個功率范圍，而該等費用將取決于水輪機轉(zhuǎn)輪的直徑（D）；轉(zhuǎn)輪中的噴嘴數(shù)目（Z0）和轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動速度（n） 11。轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速可由下式確定：我們可用下式確定比轉(zhuǎn)速：D =水輪機轉(zhuǎn)輪直徑（M），H =凈水頭（m）;P =水輪機功率（千瓦）Ns =比轉(zhuǎn)速（rpm）三個功率范圍的廠房成本，根據(jù)噴針的數(shù)目給出的以下表達式（Table 2）：2.6.2混流式水輪機廠房：為了評

15、估廠房外殼的成本，混流式水輪機的成本已被認為取決于轉(zhuǎn)輪出水邊直徑（D）;Lugaresi提出的表達式12可用與計算：廠房的總成本取決于比轉(zhuǎn)速將由下表（表3）給出：2.6.3軸流式水輪機廠房廠房設(shè)計的首要參數(shù)是水輪機的尺寸，要達到這個目的，確定轉(zhuǎn)輪直徑是必要的，使用三個程序可以計算出直徑：（a）從圓周速度系數(shù)（Ku）13：確定Ku（b）更多的使用經(jīng)驗方法，雖然具有相當多的相關(guān)性因子（98.8）13：（c）分析法，在可接受的誤差水平下的初步計算14：根據(jù)不同類型結(jié)構(gòu)計算的水輪機廠房成本列于(Table 4):2.7機電設(shè)備從出力和水頭，我們就能夠確定機電設(shè)備（水輪發(fā)電機組）的成本，其中包括所有每個

16、類的水輪機的調(diào)控元件。我們使用的方程如下 15（Table 5）。2.8保護，調(diào)節(jié)和控制單元對于交流發(fā)電機保護的成本，水輪機和變壓器，水力發(fā)電廠的調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其自動化包括以下概念：·控制面板：它包括自動開關(guān)，強度測試和電壓互感器，以及斷路器;·控制和保護功能：可編程控制器，圖表面板，保護裝置，電參數(shù)分析儀，現(xiàn)場組件和同步裝置;·主接線，調(diào)試和開發(fā)測試;·遠程管理。由于他們有著相似的特點，這些單元已經(jīng)被收集起來分為四個功率范圍，每個范圍的制造成本分布，根據(jù)給出的圖（fig5）：從功率范圍分組，我們得到一個恒定值（Table 6）：2.9并網(wǎng)連接為了確定變電站

17、和并網(wǎng)保護系統(tǒng)的成本，我們將建立兩個方面：（a） 固定成本，主要取決于電網(wǎng)的額定電壓。這些費用將包括：·固定的高壓設(shè)備·高壓隔離間·電網(wǎng)保護單元·變壓器保護系統(tǒng)撤消修改Fig6當?shù)仉娬痉植嫉貓D（b） 可變成本是那些根據(jù)電站功率的成本。也就是說，依據(jù)于變壓器的功率和電容器的容量。這些費用將取決于每個功率范圍內(nèi)，再依據(jù)下面的表（Table 7）給出的額定電壓電壓：S是變壓器功率和P是發(fā)電機的功率。2.10輸電線路Alpha有必要進行高電壓配電網(wǎng)和能量消耗點分布計算，輸電線的長度對該項目的可行性有重要影響。LL=電線的長度（公里）（T17）； FAL=安裝的無

18、障礙因素，對于簡單容易安裝的線路，值取1，對于那些困難的安裝線路取1.25；FGL=接地不勻率的因素，這將取決于輸電線建設(shè)的地面的特點。對于較平的地面取1和崎嶇的地面取1.3。2.11道路交通翻新或新建的道路交通運輸成本會有所不同，這取決于在地面的地形以及道路的長度。此外，其成本還必須對應建設(shè)時所用材料類型，無論是用泥土，礫石還是焦油。LAC =通入廠房道路的長度（米）（T18）;FAA=表示通入道路建設(shè)時地面的水平情況的參數(shù)，對于較平的道路取1，崎嶇的路取1.5。FCA=表示通入道路的條件，如果進行翻新取1或如果重建取0.3。3實際應用：研究哈恩省的小水電站（西班牙）前面的表達式已被用來評估

19、小水電站翻新的可能性。應AGENER（哈恩省的能源管理局）的要求，參與哈恩省的小水電站翻新項目的可行性研究，以及正在項目測定的安達盧西亞自治區(qū)的小水電電站的可行性。這是由安達盧西亞能源機構(gòu)投資的一個項目，屬于安盧西亞地區(qū)政府創(chuàng)新科學技術(shù)部。電站的位置示于fig6。十九個哈恩?。ò策_盧西亞，西班牙）小水電站，對功率的范圍從30千瓦至2兆瓦進行研究。所獲得的投資成本的結(jié)果包含在（Table 8）中。以同樣的方式，我們使用了一個功率指數(shù)的圖線，（投資成本和功率之間的關(guān)系）這樣能夠在第一次近似選擇翻新小型水電站是值得的問題上是很有幫助的。根據(jù)從IDAE（西班牙能源多樣化和節(jié)能研究所）獲得的數(shù)據(jù)，在西班

20、牙小水電站平均值應介于1500kw和2000 kw之間16（fig7）。作為該研究的結(jié)果，4個獲得最佳功率指數(shù)的電站，目前正在翻新過程中，如：（CasasNuevas，Cerrada和Utrero，Electra San Juan y Valdepen Valdepen）。后者的指標值低于2000 千瓦。Fig8是“Casas Nuevas 電站，擁有1930千瓦的功率和645kw的功率指數(shù)。4.結(jié)束語本論文中，我們已經(jīng)開發(fā)了一個易于使用的小水力發(fā)電廠翻新過程中不同單元成本的測定方法。已經(jīng)開發(fā)出的，用于不同的成本分析方程組是基于一系列統(tǒng)一的價格可應用于在任何國家，因此，它的使用不限定于特定的地

21、方。同樣，時間的流逝，它會更加完善。這些公式的結(jié)果可以用來幫助確定在先前的研究水平時的初始投資，計劃翻新或還沒有完整開發(fā)項目的新建小水電。 。應用本文不同的公式到不同的現(xiàn)有的在哈恩?。ò策_盧西亞，自治區(qū)位于西班牙南部的）小水電站。已經(jīng)使用的項目的中錯誤率低于20，因此，使用這些工具可以在進行初步研究或計劃草案時有很大的幫助。鑒于其計算簡單，其可以使用于確定小水電的成本，特別在經(jīng)濟欠發(fā)達的國家。Alpha附錄：統(tǒng)一價格匯總表參考文獻 ：1工程工作組的專題網(wǎng)絡上小水電。歐洲戰(zhàn)略文件研究，技術(shù)開發(fā)和在小水電示范。布魯塞爾：ESHA，2003。2 MHyLab，SCPTHESHA。小水電的預可行性研究

22、。清單上小水電。布魯塞爾：歐洲小水電協(xié)會?？捎玫模篽ttp:/www.esha.be/fileadmin/esha_files/documents/publications/publications/checklist_EN_2005.pdf，2005。3吟游詩人J.市場的發(fā)展和成本的小水電德國（最多5 MW）。結(jié)果的報告代表德國聯(lián)邦經(jīng)濟部。 ：第一小專題網(wǎng)絡研討會水電：波爾查諾，意大利2003年。4戈登JL。確定“棒球場”擬議項目的成本。水電評論2003年，11（1）:37-41。5 Kaldellis JK。小水電站的電力的貢獻在希臘的技術(shù)和經(jīng)濟方面的考慮。能源政策2007年，35（4）:

23、2187-96。6 Kaldellis JK。在希臘的水電應用程序的批判性評價。可再生能源和可持續(xù)能源評論2008年12:218-34。7 Kaldellis JK，Vlachou DS，Korbakis G. TECNO經(jīng)濟評價小在希臘的水力發(fā)電廠：一個完整的敏感性分析。能源政策2005年，33（15）:1969-85。8阿納格諾斯托普洛斯JS，Papantonis DE。最佳的運行江小尺寸水力發(fā)電廠。能源轉(zhuǎn)換與管理2007，48（10）:2663-70。9葛SK，賽尼RP。發(fā)展的相關(guān)性分析方法運河SHP計劃的成本。 2008年可再生能源; 33:2549-58。10 Mohammadreza Andaroodi，安東