吉塞尼小水电站的更新改建

吉塞尼小水电站的更新改建　Ｐ·恩格尔曼０·哈默Ｊ．雅各比Ｐ·Ｗ·威克　［提要］卢旺达是最不发达国家之一，其水电蕴藏量约寿１００ＭＷ。其中四分　之一的水电已由四座小水电站开发。小水电（ＳＨＰ）的连一步开发将依据国家，＾＼用　事业是否愿意将小型电站井八国家电同而定。吉塞尼这座最老的水电站是在出利时　殖民统治时建遣的，经２０年运行后，连行Ｔ更新改建，井舨谊工程中获得Ｔ大量的　经验。该工程是德国枝术合作署（ＧＴＺ）ＧｍｂＨ和卢旺达国家电力局（Ｅｌｅ　ｃｔｒｏｇｓｚ）　之ｒ＇￣－Ｉ（卢一德）广泛台作计目ｌ的一部分。本文叙述Ｔ吉塞尼的经验并着眼于卢旺连　未来小型和撤型水电开发的前案。　

卢旺达位于非洲中部，总面积为２８３００　ｋｍｔ。人口约为７３０万，平均人口密度约２６０　人／ｋｍ　。人口增长率每年仍高于３．７　，属　世界人口增长率较高的国家之一。　国土地势位于１２５０ｍ和４５０７ｍ之间　最　

高峰是卡里辛比山，一个景色如画的火山。　降雨量从东部平原的８００ｍｍ到西北地区的　２０００ｍｍ不等．　目前的电力供应主要靠卢旺这境内的四　座水电站和一座热（柴油）电厂，总发电容　

图１卢晦达的电用系统　量为２８ＭＷ，同时从扎伊尔　进口部分电力，使电力容量　达到４０ＭＷ。四座水电站　（吉塞尼１．２ＭＷ，吉黑拉　（Ｇｉｈｌ　ｒｎ）１．８ＭＷ，穆昆瓦　（Ｍｕｋｕｎｇｗａ）１２　ＭＷ和恩　塔鲁卡（Ｎｔａｒｕｋ￣）ｔ１．２　Ｗ）位于该国的北部和西北　部。１．８ＭＷ的加萨塔　（Ｇｓｓａｔａ）热电厂靠近首府　基加利，只用于调蜂。所有　电站都与均匀分布在全国的　输电线相连接。（圈１）。　１９９０年总用电量为１８０　ＧＷｈ。因为卢旺达仅有一小　部分人口（３—４　）用电，也　就是说，２５万人人均用电量　约７２０ｋＷｈ，所以仍处在较　低水平。电力生产的发展和　耗电量示于图２。　吉塞尼　吉塞尼电站建于１９５６年和　１９５８年间，是卢旺达最老的电　站。过去，该电站为位于基伍　湖岸的吉塞镇和戈马镇（扎伊　尔）供电，该地区不仅是旅游　区，而且是行政中心。该电站　的大部分电力被一家啤酒厂用　去。（图３）　

ｌ＾均耗电量２　卑　ｌ　近７７ｋＶ￣，　

ｌ　／ｌ　

ｉｆ＂　ｔ　＾均耗电●　开盘　Ｈ一　ｌ　２　ｍ—　Ｉ　＋　

雌　一一年　●长事竹　—一ｔ童　一量太冀电ｔ一　

早些时候，电站发电量足以满足全镇的　需要。由于水中的台沙量增大并引起磨蚀，　第一台混流式水轮机只运行了不到２Ｏ年。　因处理进水口结构中的泥沙困难重重　（容积为２００００ｍ。的调节池也被泥沙迅速淤　塞），两台Ａｎｓａｌｄｏ混流式水轮机（每台　５９５ｋｗ）遭到损坏，其效率开始降低。在不　到十年的时间里，发电能力已逐渐下降到原　容量的一半（图４）。在１９７４年到１９７５年间，　从厂房中拆下了这两台水轮机，进行了检修　和重新安装。但由于泥沙继续进人水轮机流　道，短期运行以后这两台水轮机再一次损　坏。到１９７６／７７年，情况很明显，要根本解　决问题就要彻底更换发电机组井在进水１３增　设沉沙系统。原打算关闭电站ｌ幸运的是，　在进行讨论后，未采纳此方案。　卢旺达共和国和德意志联邦共和国达成　技术援助协议后，用了两年时间建造沉沙池　和更换机器，于１９８０年完工。　保留了原来的土建工程建筑物，即水轮　机机坑，德国海登海姆的Ｖｏｌｔｈ公司按下列　技术参数提供并安装了新设备（几乎与原机　器相同）。　·净水头：８９ｍ　·设计流量ｌ　１．７ｍ。／ｓ　·发电能力ｌ　１２００ｋＷ（２台）　，卧式混流式水轮机。￣ｏｉｔｈ　圈２卢旺选的电力生产和耗电量　固８吉毫尼地区的小水电站　·直接联接７００ｋＶＡ发电机ｌ　Ａ·Ｔ·　Ｋ８ｉｃｋ　由于开始缺乏维修，排抄系统不能正常　运行，自１９８２年以来，加强了对操作人员的　严格培训并遵守整个电站的全部设备的维　修规程。　尽管有沉沙池，但考虑到水轮机磨损现　

象仍会发生，还是制定了水轮机维修计划　因为泥沙进入流道的情况不能完全避免，　１９８３年出现了水轮机磨蚀迹象。机组部件，　如转轮和导叶系统，必须通过补捍进行修　型。　７　１９８６年，需要进行第２次　大修，必须更换２ｄ、转轮致　导叶和保护环。１９９１年底，　再次更换水轮机部件。达就　意味若，爵关键的东轮机部　件要有备件以便弼４—５年更　换一次。　操作人员的更换技术越　来越熟练。每次大修费约为　３Ｏ万美元。　在这曼应该提到的是于　ｌ９８５年在吉塞尼上游１．５ｋｉｎ　处建的１．８ＭＷ吉黑拉７Ｒ电　站（冈３），该电站的水轮机也　遇到了泥沙磨损问题。同样　是进水口结构排沙困难所　致。受磨蚀的水轮机部件也　必须每隔３—５年更换一次。　调节池或进水口中最有　效的防淤积耜防怩沙进入瀛　道的措施是传统的排沙程　序；用铲子清除淤积的泥　沙，在泥沙淤积迭到进水结　构之前利用主　水道冲沙并　

图４吉塞尼电站的可用密■　田５水轮机磨蚀问瘟：问随和增宽的缝骧　设置一道斜堤以防淤沙吸八进水口。　机械保护措施可以加强和加固两台混梳　式水轮机易磨损部位。特别是；　·用优质钢（铬镍钢）制作转轮，用特　别材料制造易磨损保护环ｊ　·对遭受严重磨蚀的所有钢表面都要采　用陶瓷撩层保护（图５）。　近期要完全解决磨蚀问题是不可能的。　吉塞尼和吉黑拉水电站要想采取１Ｏ０　的安　全方案，也就是设置完善的进水口结构和大　型沉ｌ沙池，将耗资约２百万美元，相当于许　多个水轮机转轮祀承磨环。囡此　这两座电　站的淤沙问题还将继续存在，而且，最起码　还要提供水轮机维护／检修人员以及大批的　工人，将调节池中的淤沙铲除掉　８　幸运的是，因为吉塞尼水轮机以最大容　量持续运行，每台超过５００ｋＷ，几乎没有作　调节运行，这样就大大地减少了导叶和导水　机构的磨蚀。　使人惊讶的是，连接吉塞尼电站与调压　井的８００ｍ长的混凝土目ｆ水管，尽管在３０１年　运行期间有相当数量的淤沙］）Ａ３ｍ／秒的速魔　排出，但其运行状态仍然良好。直到现在，　压力管道不曾遭到任何严重损坏｝改建期　间，用专ｒ）的厚度量测装置对其进行了监　测　目前．该电站负荷系数高（高于９５％），　每年发电９。５ＧＷｈ。根据国家电力局资料，　单位费用约为６美分／ｋＷｈ，与国际小水电　标准１　Ｏ一１５曩分／ｋＷｈ相比，该价格是相当　图６吉塞尼地区电力供求关系曲线　便宜的。这个经济效益好，ｉ而又制定了劳动　密集的维护／检修计划的小水电站是其它发　展中国家改建巳建水电站的一个优秀典范。　

区域性水电开发和改建　在过去的二十年里，卢旺达的电力需求　量稳步增长。吉塞尼周瞄地区已反映出这种　发展状况。因此，需要增加供电量（图６）。　所以在塞伯亚河吉塞尼电站的上游建造并完　成了第二座水电站（吉黑尼）。它通过中压　电网为该地区供电。该电站水头相似但利用　的水流量更大，其发电容量为１．８ＭＷ，略大　于吉塞尼的发电容量。　尽管建设了第二座水电站，怛吉塞尼地　区还需要其他地区的电力支援。八十年代中　期完成了鲁享盖里与吉塞尼之间３０ｋＶ线路　的架设。（图１）。　对塞伯亚河上第三座径流电站（Ｋｅｙａ）　巳做了可行性研究，该电站可能建在上游更　远的地方（图３）。根据这一研究，各比较方　案发电容量为０．８—１．８ＭＷ。现仍在选择最　佳方案。为实现标准化，最好选用与吉黑拉　电站相同的机组，即混流式水轮机设备，以　考虑到将来持续的改建修复工作，为吉黑拉　和吉亚（Ｋｅｙａ）两座电站储备足够的备品备　件。　沿塞伯亚河，甚至还有　更多的水电资源，在邻近的　流域中也有可能建小水电站　（图３）　开发或至少是调查　所有可能开发的水电资源应　该是值得的。为避免泥沙激　积，可综合开发梯级小水电　系统。　泥沙必须从开始就蒲除　掉，也就是说，要从最上游　处理混沙问题　这样下镐电　站昀修复工作就可减－瓢最　小。对该地区可资利用的小水电已做了初步　研究，目前还需要做更详缅斡调查。　该地区有几座供教堂用的微型和小型水　电站，最大凝电屋达１００ｋＷ，利用冰头低于　５０ｍ（图６）　位于普丰选的一个茶厂管理着　座１６０ｋＷ的水电站，三年前就停止１运·行　了。当时运行虽然有困难，该水，电站仍能为　该区电网供电。鉴于在吉塞尼灏得了良好的　经验，目前正创造机会做小规模柏修复工　作。　，－－　朱来的水电开发　卢旺迭河流开发的潜办损犬。仅上卡盖　拉河流域内的支流就有相当的能源开发前　景。位于该国西部地区的穆昆琵河、．尼亚巴　隆哥（Ｎｙａｂａ　ｒｏｎｇａ）河、鲁卡拉亚（Ｒｉｔ－　ｋａｉ＇ｓｙａ）河和阿卡纳亚鲁（Ａｋａｎａｙ￣ｒｕ）　河尤为如此（图１）。　正在制定一个水电站开发的总体规划，　以对一定容量的’小型到中型（以窖量大小　计）电站的可能位置做出评估。　在开发鲁济济河时，需要有国际饿协　议，因为该河为扎伊尔、卢旺选和布隆迪共　同所有。河水落差集中在短距离内，从　ｌ４６４ｍ　商程降至８Ｏ０ｍ高程。该河沿东非大裂谷向　北流。　．　４０Ｍｗ的鲁济济Ｉ号水电站建于八十年　代末期，为扎伊尔的基伍区供电。由于国际　投资机构的参与，在不久的将来会修建更多　的‘鲁济济　工程。　水　文　过去，因国家小，水电蕴藏量又非常有　限，卢旺达没有把建立水电资源综合资料（包　括最小的河流）作为重点。在对全部水电资　源作出可靠的调查之前，必须收集更多的降　水量和径流量数据。　电气化发展　“一个国家的发展取决于电气化”（列　宁语）的说法虽不十分确切，但社会和经济　水准拘提高显然与电力有很大关系。是否需　要—项电力计划才能解决满足贫困地区人民　基本需要的问题仍有待讨论。　在这种情况下，将卢旺迭（间接地将吉　塞尼）作为一个典型例子是很有意义的。人　所共知，这个人口７３０万，非洲人口密度最　高（约２６０人／ｋ　ｍ。）的国家面临着好几个　问题，如：　·人口增长率高（高于３．７　）Ｊ　·政治不稳定，图西与胡图（Ｈｕｔｕ）　之间的部落纠纷，　一　·疾病（疟疾，血吸虫病，爱滋病），　·过度使用农田引起的环．境破坏（侵　蚀）。　＇　然而，使人惊讶的是，与其它大多数非　洲国家相反，卢旺达并没有受到农村人口大　规模迁移的影响。大约９０　的人口仍然散居　生活在农村或小城镇里。虽然工业发展规模　小，布局分散，商业中心也不集中，但基础　设施相当不错。只是在基加利和吉塞尼地　区，以及靠近尚古古省的西南部才有较大规　模的工业。小型企业遍布垒国。　ｌＯ　该国的重点是扩大电网联网（图１）。　１９８２年，德国与卢旺迭政府部门之间签署了　项农村电气化协议。自那时以来，已架设　了数条贯通全国的中压输电线路　卢一德合　作的目的是将小城镇和乡村与扩展的国家电　网连接起来，从而对社会一经济发展产生积　极的影响。最初，挑选了９个地区（首府基　加利和省会：布塔霄，吉塞尼，鲁享盖里，　吉塔拉马，尼亚比辛杜，吉孔戈罗，尚古古　和基布耶）做了关于社会经济模式的变化与　用电量关系的调查。目的是改善生活条件，　并蕴酿制定了合适的能源纳税制度。这方面　的主要问题是ｔ农村电气化对满足基本需要　和促进生产部门的产值积累（特别是农产品　加工）起什么作用？　对上述地区十年调查的结论是；