灯泡贯流水轮发电机组可行性研究报告.docx
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灯泡贯流水轮发电机组可行性研究报告
第一章概况
1.1项目名称、地点及主办单位
项目名称：
50MW灯泡贯流水轮发电机组
项目地点：
主办单位：
法定代表人：
注册地址：
邮政编码：
422000
联系人：
电话：
传真：
网址：
邮箱：
编制单位：
1.2项目建设的意义
1.2.1国家能源结构调整的需要
国家在“十一·五”规划中确定的电力产业结构调整政策是优先发展水电，择优发展火电，适当发展核电。
2006年，我国发电装机容量达到5.8亿千瓦，其中70%以上是火电机组。
火电机组中效率高、能耗低的大机组少，效率低、煤耗高的小机组占有很大的比例，这使得我国火电企业供电煤耗比国际先进水平高出50-60克每千瓦时。
有的小火电机组供电煤耗达到700克/千瓦时，是高温超临界机组215克/千瓦时煤耗的3倍之多，造成了煤炭资源的极大浪费和严重的环境污染。
2005年8月，国家发改委公布了2010年前第一批火电机组关停计划，关停12万千瓦以下的机组，包括64家电厂能耗高、效率低、污染大的534.55万千瓦小火电机组。
2006年8月，国家发改委再次要求淘汰落后产能、关停小火电机组，并强制采用高参数机组，鼓励发展可再生能源的政策。
在“十一·五”规划中，我国政府设定了2010年单位GDP能耗下降20%的目标。
2005年全国供电煤耗为374克/千瓦，比2004年降低2克/千瓦，降幅0.5%，2006年单位能耗下降的硬指标是4%。
“十一·五”期间，随着火电结构的优化等因素，预计单位煤耗每年可降低1%左右。
从产品结构来看，2008年后火电建设必然向大容量、高参数机组演变，600MW甚至1000MW机组将成为主流，200MW及以下机组将面临淘汰的命运。
水力资源是绿色的可再生能源，既不存在资源枯竭问题，又不会对环境造成污染，是国家实施可持续发展战略不可缺少的组成部分。
我国政府十分重视在发展经济过程中的保护环境，鼓励在保护生态的基础上有序开发水电，促进社会、经济、环境协调发展。
因此，水力发电是国家政策重点扶持的产业，成为国家未来发展的重中之重，不但不受国家宏观调控的消极影响，而且还将加大发展的力度。
目前，水力发电设备行业是公司最主要的产业，项目的实施不仅将给公司带来良好的发展机遇，而且符合国家能源结构调整的需要。
1.2.2企业提升产能的需要
水力发电设备行业是我国的一大基础工业，目前正处于成长期。
许多有一定实力的企业，多年来一直在努力加大结构调整的力度，增加投入，提升产能，逐步扩大和占领市场，并取得一定的成效。
公司2005年和2006年已接订单近1.5亿元，预计2007年公司将再新签订单1亿元，而公司2006年全年的生产能力仅为5000万元，产能严重不足，目前已经影响到客户订单的按时交货。
因此，扩建新的生产基地，提升产能以满足市场的需要，已成为公司亟待解决的重要课题。
1.2.3企业长远发展的需要
水电设备市场的竞争主要是产品品质、价格和服务的竞争。
据不完全统计，全国大大小小的水电设备厂家100多家，然而70%以上主要集中在单机容量10MW以下。
由于小容量水轮发电机组生产设备和技术要求低，进入门槛低，产品品质差异化不大，产品价格竞争异常激烈，使得产品的赢利空间越来越小，难以对企业的发展形成有力的资金支持。
低水头灯泡贯流水轮发电机组，要求有较高的设计开发实力和生产技术装备水平，意味着技术力量较弱的企业无法轻易进入该领域，从而给技术力量较强的企业留下了较大的利润空间和更加广阔的市场空间。
从水电设备行业发展方向来看，今后的发展重点主要是抽水蓄能电站和低水头的灯泡贯流式水轮发电机组。
公司通过实施该项目，可以形成单机容量50MW，转轮直径7m的低水头灯泡贯流式水轮发电机组的生产能力，并可承接单机10万千瓦以下的中高水头水轮发电机组订单，极大提升公司产能和产品市场占有率，支持企业的长远发展。
1.3项目的成熟程度及先进性
1.3.1灯泡贯流式水轮机的结构特点
贯流式水轮机的流道形式和轴流式水轮机不同，为保证向导水机构均匀供水和形成必要的环量，保证导叶较平滑绕流，轴流式水轮机需设置蜗壳，其流道由蜗壳、导水机构和弯肘型尾水管组成。
贯流式水轮机没有蜗壳，流道由圆锥形导水机构和直锥扩散形尾水管组成。
通常采用卧轴式布置，从流道进口到尾水管出口，水流沿轴向几乎呈直线流动，避免了水流拐弯形成的流速分布不均导致的水流损失和流态变坏，水流平顺，水力损失小，尾水管恢复性能好，水力效率高。
灯泡贯流机组的发电机装置在水轮机流道中的灯泡形壳体内，采用直锥扩散形尾水管，流道短而平直对称，水流特性好。
大型贯流机组几乎都是灯泡机组，中小型多采用轴伸式、竖井式等形式。
经过40余年的研究与实践，我国对贯流机组设备开发、研制以及贯流水电站设计和运行技术都取得了很大的发展和成就。
国内大型化贯流机组的水力设计不存在重大的技术难题。
对于25m以下低水头水电开发，优先选择贯流机组，已基本形成共识。
1.3.2灯泡贯流式水轮发电机组的先进性
我国有遍布各地的低水头资源，适于建设中、小型水电站，对于这些水电站，采用贯流式水轮发电机组具有以下优点：
（1）电站从进水到出水方向基本上是轴向贯通。
灯泡贯流式水电站的进水管和出水管都不拐弯，形状简单，过流通道的水力损失减少，水轮机效率高，施工方便。
（2）贯流式水轮机具有较高的过流能力和大的比转速，所以在水头和功率相同的条件下，贯流式水轮机直径要比转桨式小10%左右，整个机组的重量可减轻约25％。
（3）贯流式水电站的机组结构紧凑，与同一规格的转桨式机组相比，其尺寸较小，可布置在坝体内，取消了复杂的引水系统，减少厂房的建筑面积，减少电站的开挖量和混凝土量，根据有关资料分析，土建费用可以节省20%-30%。
（4）贯流式水轮机适合作可逆式水泵水轮机运行，由于进出水流道没有急转弯，使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。
如应用于潮汐电站上可具有双向发电、双向抽水和双向泄水等六项功能。
因此，很适合综合开发利用低水头水力资源。
（5）贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短，投资小，收效快，淹没移民少，电站靠近城镇，有利于发挥地方兴建电站的积极性。
从电站综合投资来看，同水头、同容量的立式轴流机组与灯泡贯流机组电站相比，立式轴流机组电站投资要高20%-30%。
可以说，采用灯泡贯流式水轮发电机组具有很大的优势和先进性。
表1.3-1为立式轴流与灯泡贯流式机组定性分析比较表。
表1.3-1立式轴流与灯泡贯流式机组定性分析比较表单位：
%
类型
转轮
直径
转速
效率
厂房前沿尺寸
底板开挖深度
机组
重量
机组
造价
土建
造价
综合
投资
灯泡式
0
40-50
2-3
0
0
0
0
0
0
轴流式
20-30
0
0
40-60
60-100
20-30
10-15
20-30
20-30
备注
同水头同容量
同水头
平均
效率
均按设计工况考虑时
1.4国内外同类产品比较
贯流式水轮机自20世纪30年代问世以来，因其优良的技术经济特性和适用性而得到广泛应用和迅速发展，包括灯泡贯流发电机技术在内的贯流机组技术日益成熟，贯流式水电站的开发、设计、运行技术与经验日益丰富。
国外水头25m以下的水电开发，已出现取代轴流式水轮机的局面。
20世纪60年代，因西方能源危机转而进入重视开发低水头电站的时期，灯泡贯流式机组便显示出了强大的生命力。
1966年由法国Neyrpic公司制造的机组，安装在法国罗讷河的皮坡尔·贝尼特电站上，单机出力为20MW，转轮直径为6.25m，水头为8m，标志着灯泡贯流式机组技术已经成熟。
贯流机组技术在1960～1990年的发展最为迅猛。
这一时期投入运行的贯流机组，最大单机容量达65.8MW（灯泡贯流，日本只见），最大水轮机转轮直径达8.2m（竖井贯流，美国墨累），最高工作水头达22.45m（灯泡贯流，日本新乡第二）。
我国从20世纪60年代开始贯流式水轮机的研究和应用，到20世纪80年代，贯流机组技术及其应用取得突破性的进展，1983年引进设备的第一座大型灯泡贯流机组电站一湖南马迹塘水电站建成，1984年自主开发的广东白垢电站转轮直径5.5m，单机容量10MW灯泡贯流机组投运，标志着具备自行开发研制大型贯流机组设备的能力。
贯流式水轮机的应用研究和运行技术也获得了发展，积累了经验。
最近20年来，相继开发建成引进设备、技术合作或自行装备的大型灯泡贯流机组电站数十座，如凌津滩、王甫洲、尼那、洪江等。
其中洪江水电站最大工作水头27.3m，单机容量45MW，是目前世界上应用水头最高、国内单机容量最大的灯泡贯流机组。
国内已运行的灯泡贯流式水轮机最大转轮直径已达7.5m。
目前规划或在建的贯流式水电站遍布全国各地，广西长洲水电站装机15台，总装机容量达621.3MW。
在西北地区，20世纪80年代开始贯流式水电站的规划设计，并完成了柴家峡等电站的可行性研究。
在黄河干流上已建或在建的贯流式电站有青海尼那电站，宁夏沙坡头电站，甘肃柴家峡电站，青海直岗拉卡电站等。
尼那电站是我国海拔最高的大型灯泡贯流机组电站，沙坡头则是应用于高含沙水流的第一座大型灯泡贯流机组电站，各具特色，为贯流式水电站的开发提供了新的经验。
1.5主办单位基本情况
1.5.1主办单位概况
A公司总占地面积36000平方米，厂房面积20000平方米，现已发展成为湖南省技术实力最强的成套水电设备制造厂家。
公司遵循“诚信做人做事，锐意求新求精”的经营理念，高度重视人才队伍建设，不断培养新生力量，先后从国内著名企业引进行业中优秀的管理人员、高级技术人员及高级技工，组成一支管理经验丰富、技术精湛的设计和制造队伍。
现有EMBA、MBA、工学硕士等高级管理人员及从事发电机、水轮机设计工作二十余年的高级工程师26人，中级职称管理及技术骨干29人，其他管理、技术人员及各类技工近300余人，具有雄厚的技术力量与管理优势。
公司可设计开发生产中小容量的贯流式、轴流式、混流式、斜击式、冲击式水轮发电机组及其辅助设备，特别在贯流式水轮发电机组的设计开发上拥有国内一流的技术水平。
公司建立了科学的现代化企业管理体系,通过了ISO9001:
2000质量管理体系认证,已形成从合同评审到产品设计开发、原材料采购、制造、外协、包装、运输、安装及售后服务全过程的质量保证体系。
产品设计开发和工艺设计全面使用CAD、CAPP软件，保证设计的精确性和可靠性；生产过程严格按国家相关的技术、工艺标准组织实施，产品质量赢得了国内客户及印度、尼泊尔、越南等国外客商的一致好评。
公司现正计划在湖南xx制造产业基地（距长沙黄花国际机场10公里）购地160亩，修建新的办公场所和现代化厂房，计划总投资1.5亿元，到2010年实现年产值4亿元。
2004年、2005年、2006年公司经营状况主要经济指标见下表：
序号
指标
单位
2004年
2005年
2006年
备注
1
固定资产原价
万元
1961.22
2094.42
2433.63
2
固定资产净值
万元
1953.79
1988.99
2140.41
3
在建工程
万元
7.43
41.69
66.79
4
无形资产
万元
850.00
834.53
821.65
5
流动资产合计
万元
650.62
2822.06
3636.73
6
资产总计
万元
3461.84
5687.27
6665.58
7
主营业务收入
万元
559.18
4152.33
6500.13
8
利润总额
万元
83.81
615.57
1003.69
9
资产负债率
%
15.33
41.21
39.75
第二章市场需求及预测
2.1水力资源情况
据有关资料统计，世界河流水能资源理论蕴藏量为40.3万亿KW-h，技术可开发水能资源为14.3万亿KW-h，约为理论蕴藏量的35.6％。
经济可开发水能资源为8.08万亿KW-H，约为技术可开发量的56.2％，为理论蕴藏量的20％。
其中，发达国家拥有技术可开发水能资源4.82万亿KW-h，经济可开发资源2.51万亿KW-h，分别占世界总量的33.5％和31.1％。
发展中国家拥有技术可开发水能资源共计9.56万亿KW-h，经济可开发水能资源5.57万亿KW-h，分别占世界总量的66.5％和68.9％，可见世界水能资源主要蕴藏量在发展中国家。
从水力资源开发程度来看，北美与中美洲，开发程度为75%；欧洲，开发程度为70.2%；澳大利亚，40%；南美洲，35.5%；亚洲，20.3%；非洲，6%。
可见，今后水电开发的重点将集中在亚洲和非洲等发展中国家。
我国的水力资源非常丰富。
据水利水电规划设计总院主编的《中国大中型水电站规划图集》统计，全国可开发的装机容量25MW以上的大中型水电站就有1300多座，总装机容量达4.0463亿千瓦。
截止2005年年底，我国已开发和正在开发的装机总容量为1.3098亿千瓦，约占经济可开发容量的三分之一。
可见，我国水电设备行业市场发展前景非常广阔。
2.2我国低水头贯流式水电站的资源情况
我国可建设贯流式水电站的资源非常丰富。
据有关资料的不完全统计，我国江河低水头的水力资源，仅10m以下贯流式水电机组，规划容量就达20000MW，占我国水电资源的5%。
此外，我国大陆和岛屿海岸线蕴藏着巨大的海洋潮汐能资源，可开发量超过21000MW，尚未进行规模开发。
我国经过40余年的研究与实践，对贯流机组设备开发、研制以及贯流式水电站设计和运行技术都取得了很大的发展和成就。
目前，国内大型化贯流式水轮机的水力设计不存在重大的技术难题，贯流式水轮发电机组应用水头逐渐提高、贯流机组大型化是国际贯流式水轮机技术发展的趋势。
对于25m以下低水头的水电开发，优先选择贯流机组，已基本形成共识。
目前，我国正在规划开发的10m以下低水头大中型水电站就有20多座，需要贯流式水轮发电机组约100台。
再加上10m—25m的可采用贯流式低水头资源，可以说明，我国适用于贯流式水轮机开发的低水头资源蕴藏量巨大，贯流式水轮机应用前景广阔。
2.3国家对水力发电的扶持政策
2.3.1优先发展水电的政策
国家在“十一·五”规划中确定的电力产业结构调整政策是优先发展水电，择优发展火电，适当发展核电。
我国优先发展水电，优化电力结构是从国家的长远利益考虑的，因为水电是可再生的清洁能源，在当今世界越来越重视环境保护的趋势下，采用清洁的可再生能源符合全人类的利益，也是我国可持续发展的战略要求。
从“十五”开始，结合西部大开发和电力结构调整的总体要求，优先安排调节性能好、水能指标优越的大中型水电站和流域综合开发项目，就已成为我国电力建设的基本方针。
国家鼓励在电网供电能力不足，又有电力需求的地区，因地制宜分散开发小型水电站，在水能资源贫乏的华东、华北等地，调峰能力弱、系统峰谷差异大的电网，适当选址建设抽水蓄能电站。
优先发展水电政策为水电建设提供了强有力的政策支持。
2.3.2“西电东送”政策
我国水能资源居世界第一，但水能资源的80%以上集中在西部省区。
由于各种因素制约，西部地区的水能资源至今开发量很低。
开发西部水能资源，实现西电东送，是实现我国经济可持续发展的必要途径。
为做好“西电东送”这篇文章，国家电力公司进行了详尽部署，并且出台了一系列的优惠政策：
一是提高资本金比例，国家长期国债优先用于大型水电开发，允许电力企业发行企业长期债券；二是国家优先安排政策性低息贷款，降低贷款利率，适当延长还贷期限；三是改革水电赋税政策，降低水电增值税税率等。
还有一些诸如免征耕地占用税、建立梯级补偿效益返还机制及移民政策等等。
我国“西电东送”分南路、中路、北路三条通路，形成三个水电基地：
（1）南路：
洪水河、澜沧江及乌江水电基地。
洪水河水电基地共11个梯级，总装机13120MW；澜沧江水电基地共14个梯级，总装机21379MW；乌江水电基地共11个梯级，总装机8680MW；
（2）中路：
三峡电站及金沙江中下游水电基地。
长江上游水电基地干流共5个梯级，支流清江3个梯级，共28310MW；金沙江中下游水电基地共9个梯级，装机容量47890～51980MW；
（3）北路：
黄河上游水电基地及中游北干流水电基地。
黄河上游水电基地共25个梯级，装机15600MW，目前已建好5个梯级，装机达3290MW；黄河中游北干流水电基地8个梯级，共装机6090MW。
“西电东送”的三个水电基地，在优先开发中低水头段的混流式和轴流式水电机组后，将逐渐转向高水头混流式水电机组和低水头贯流式水电机组。
“西电东送”给水力发电设备装备工业带来无限商机是不言而喻的，为中等容量及以上水电设备生产厂家的发展提供了广阔的市场前景。
2.3.3国家对农村小水电建设的扶持政策
温家宝副总理在给水利部长的一封信中指出：
发展农村水电、加快农村电气化建设，是实现农业和农村现代化的重要条件。
水利部长汪恕庆也在一次会议上提出了水电及农村电气化建设的主要任务：
一是满足农民燃料和农村能源需要，促进退耕还林、改善生态环境；二是满足中西部贫困地区、少数民族地区和革命老区经济社会发展需要；三是满足贫困山区人民的脱贫致富需要。
我国农村水电资源丰富，分布在全国1600多个山区县的可开发量有8700万KW，居世界第一位。
在邓小平的亲自倡导下，从“七五”时期起，国家开始了农村电气化县建设。
“七五”期间建成了第一批109个农村水电初级电气化县；“八五”期间建成了第二批209个农村水电初级电气化县；“九五”期间建成了第三批335个农村水电初级电气化县；连续在三个五年计划期间部署了三批共653个农村水电初级电气化县建设。
“十五”期间，在上述农村水电初级电气化县建设的基础上，又实施了400多个农村电气化县建设，并坚持“谁建、谁管、谁有、谁受益”、“自建、自管、自用”等政策。
“十一·五”期间继续执行在保持生态的前提下，鼓励有序开发小水电的政策。
按照水利部对21世纪头20年我国小水电发展作出的新的战略规划，到2020年，我国将建成300个装机10万KW以上小水电大县，100个装机20万KW以上的大型小水电基地，40个装机100万KW以上的特大型小水电基地，10个500万KW以上的小水电强省，要达到此目的，估计全国每年小水电投资规模不少于200个亿，需小水电机组不少于500万千瓦。
国家对农村小水电建设的扶持政策为中小水力发电设备提供了广阔的市场前景。
2.4电力市场需求情况
2.4.1电力需求保持高速增长
国际经验表明，一个国家的工业化过程一般要经历四个阶段：
以生活消费品为主的轻工业发展阶段；以原材料为主的重化工业发展阶段；以高加工度产业为主的发展阶段；技术集约化发展阶段。
而电力需求的快速增长主要在第二阶段“重化工业发展”阶段（见表2.4-1）。
目前我国的工业化开始进入中后期的重化工业化阶段，工业将保持快速发展，特别是高耗电行业的快速发展，使得用电增长将超过GDP增长。
表2.4-1我国电力需求增长情况表
年份
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
电力需求增长率
11.36%
9.03%
11.6%
15.4%
15%
13.2%
11.8%
目前，我国的重工业化发展尚比较滞后，具体表现在重工业内部采掘、原材料等基础工业发展滞后，基础工业新增生产能力缓慢，能源、化肥、优质钢材严重不足，需要大量进口。
因此，我国的重化工业发展阶段还远未结束，据专家学者预计，这一阶段可能会持续到2020年前后。
电力行业将随着重化工业的发展而增长，现在仍然处于高速增长期，在今后至少5年内发电量增速将保持在10%以上。
2.4.2理性看待电力“过剩”
从2004年开始，我国新装机容量连续三年超过5000万千瓦（见表2.4-2）。
2006年，我国新装机约7000万千瓦，总装机容量达到5.8亿千瓦，预计2007年全国新增装机约7000万千瓦，电力供求基本平衡，局部地区可能会出现电力产能“过剩”。
表2.4-2我国电力装机情况表
年份
2002
2003
2004
2005
2006
2007（预）
新增装机容量（万千瓦）
2120
3700
5100
7300
7000
7000
总装机容量（亿千瓦）
3.53
3.9
4.4
5.1
5.8
6.5
从电力结构来看，我国目前的装机容量70%以上是火电。
其中效率高、能耗低的大机组少，而效率低、煤耗高的小火电装机容量达1.15亿千瓦，占全国火电总装机容量的25%左右。
大机组的煤耗是360克／千瓦时左右，高温超临界机组煤耗是215克/千瓦时左右。
据测算，60万千瓦的大机组和10万千瓦、5万千瓦以下的小机组相比，1千瓦时的发电煤耗相差100到150克标准煤，有的小火电机组供电煤耗达到700克/千瓦时。
总体来看，我国火电企业供电煤耗比国际先进水平高出50-60克每千瓦时。
目前中国有1.15亿千瓦的小机组，电量6000亿千瓦时，这意味着要增加煤耗6000万-9000万吨标准煤，造成了煤炭资源的极大浪费和严重的环境污染。
2005年8月，国家发改委公布了2010年前第一批小火电机组关停计划，包括64家电厂能耗高、效率低、污染大的534.55万千瓦小火电机组。
据悉，“十五”期间，国家发改委曾计划关停小机组1500万千瓦，实际最终只完成830万千瓦，完成计划的55％。
而且由于当时电力供应比较紧张，一边是该关停的小火电大打折扣，一边是一些地方违反国家产业政策上小火电屡禁不止。
从2005年开始，仅在河南省单机13万千瓦的机组就上了30台，5万-10万的小火电机组又上了35台。
由于关停的是12万千瓦以下机组，一些地方打政策擦边球，纷纷上马13万千瓦的机组。
根据国家发改委最新数据，目前全国10万千瓦及以下小火电机组占火电总装机比重达到29.4%。
因此，如果说我国目前电力产能“过剩”，也仅仅是一种结构性的过剩，过剩的只是一些效率低、能耗高的小火电，恰恰为我国电力产业结构调整赢得了关停空间。
根据“十一五”规划纲要，到2010年我国单位GDP能耗和主要污染物排放总量应分别比2005年降低20％和10％左右。
2006年是“十一五”计划的第一年，单位能耗下降的硬指标是4%，这是中国第一次提出节能降耗约束性指标，然而到年末，这一目标却未能实现。
可以预见，“十一五”期间，国家发改委将加大关小步阀，到“十一五”末期，要关掉4000万千瓦，争取关掉5000万千瓦。
至2010年，全国5万千瓦及以下的火电为主的燃油锅炉和发电机组都将淘汰，东部地区将淘汰单机容量10万千瓦及以下燃煤纯凝汽式火电机组；除西藏、新疆、海南及青海等远离主干电网的地区外，中西部地区将淘汰5万千瓦及以下燃煤凝汽式火电机组。
从电力产业结构来看，2008年后火电建设必然向600MW甚至1000MW的大容量、高参数机组演变，200MW及以下机组也将面临淘汰的命运。
可以说，对于水力发电产业来说，不仅不存在电力过剩问题，还有着巨大的市场成长空间。
2.5国内水电设备制造业情况
2.5.1行业发展历史和今后的发展重点
自新中国成立以来，我国水电设备制造业经历了从无到有、从小到大的艰难发展历程。
在五六十年代期间学习前苏联的先进经验，对外开放以后认真学习了欧、美、日等国的先进技术。
目前我国中小型水电设备的设计、制造、安装和运行都达到了国际先进水平。
我国中小水电设备行业的形成与发展。
其大体经历了四个阶段：
第一阶段即1
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