二道溝水電站能量指標復核

高俊龍，溫樹生

(黑河市西溝電站有限責任公司，黑龍江黑河164300)

1 能量指標復核的必要性

1.1 工程概況

二道溝水電站位于牡丹江下游黑龍江省林口縣境內(nèi)，壩址以上控制流域面積3.06萬km2，多年平均流量為207.3 m3/s(1936～2002年系列凈入庫流量)，是原《牡丹江蓮花以下水力資源開發(fā)規(guī)劃報告》中推薦的蓮花下一級電站。電站系河床式廠房，最大水頭16 m，最小水頭10.3 m，額定水頭13.7 m。電站裝機5臺(4臺大機、1臺小機)，裝機容量為100 MW，保證出力(P=90%)為15 MW?？尚行匝芯繄蟾娉晒嗄昶骄l(fā)電量為2.1×108kW·h，水量利用系數(shù)96%。

1.2 工程開發(fā)任務(wù)

根據(jù)《牡丹江蓮花以下河段水力資源開發(fā)規(guī)劃的審查意見》，“二道溝水電站需要承擔蓮花水電站反調(diào)節(jié)任務(wù)”，蓮花電站建成后作為黑龍江省電網(wǎng)骨干調(diào)峰電站，將造成下游日流量不均衡，通過二道溝電站對其進行反調(diào)節(jié)，完全可以滿足下游灌溉用水(約30 m3/s)和生活用水(20 m3/s)的需要。

1.3 能量指標復核的必要性

1)二道溝水電站多年平均發(fā)電量及水量利用系數(shù)等能量指標是1995年可行性研究報告中確定的，隨著徑流系列延長加之蓮花水電站投產(chǎn)運行，可能對二道溝水電站的能量指標產(chǎn)生影響，有必要對二道溝水電站能量指標進行復核。

2)考慮二道溝水電站上游梯級是蓮花水電站，蓮花水電站1997年轉(zhuǎn)入正常運行，電站設(shè)計多年平均發(fā)電量為7.97×108kW·h，從1997～2006年10 a的發(fā)電運行資料分析，實際多年平均發(fā)電量為6.79×108kW·h，比設(shè)計值低14.8%?？紤]梯級電站運行的相關(guān)關(guān)系，因此，對二道溝水電站的能量指標進行復核是必要的。

2 二道溝水電站能量指標復核

2.1 基本資料

鏡泊湖水電站、蓮花水電站均為二道溝水電站上游具有多年調(diào)節(jié)性能的電站，上游電站出庫流量過程直接影響到二道溝水電站的各項能量指標，因此，本次設(shè)計工作從鏡泊湖電站徑流調(diào)節(jié)計算開始進行。

徑流調(diào)節(jié)計算涉及天然徑流、機組綜合運行特性曲線、工農(nóng)業(yè)用水過程線、庫容曲線、水位流量關(guān)系曲線、水庫蒸發(fā)滲漏損失曲線、調(diào)度運行規(guī)則等因素。

2.1.1 徑流資料

采用1936年～2002年共67 a逐月徑流系列。鏡泊湖水庫入庫徑流資料為鏡泊湖天然入庫徑流減去鏡泊湖以上工農(nóng)業(yè)用水后組成;蓮花水庫入庫徑流資料為鏡泊湖水電站調(diào)節(jié)后出庫流量加上鏡泊湖至蓮花區(qū)間流量再減去區(qū)間工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用水后組成的;二道溝水庫入庫徑流資料為蓮花水電站調(diào)節(jié)后的出庫流量加上蓮花至二道溝區(qū)間流量組成。

2.1.2 電站主要參數(shù)的核定

1)鏡泊湖水電站裝機容量96 MW，正常蓄水位353.5 m，死水位341 m，保證出力21.5 MW，多年平均發(fā)電量4.241×108kW·h(2002年《鏡泊湖水電站電力調(diào)度設(shè)計》)，水量利用系數(shù)75.2%。

2)蓮花水電站裝機容量550 MW，正常蓄水位218 m，死水位 203 m，保證出力55.4 MW，多年平均 發(fā) 電量7.97×108kW·h(1991年蓮花電站修編初步設(shè)計成果)。

3)二道溝水電站正常蓄水位、保證出力均采用《二道溝水電站可研設(shè)計報告》》成果，分別為:160.0 m及15 MW。

2.2 鏡泊湖、蓮花水庫調(diào)度運行規(guī)則

鏡泊湖、蓮花水庫調(diào)度運行規(guī)則如下:

1)當時段初水位位于保證出力22 MW(蓮花55.8 MW)運行區(qū)時，電站應按保證出力22 MW(蓮花55.8 MW)運行。

2)當時段初水位位于降低出力運行范圍時，電站應按水庫調(diào)度圖指示的降低出力運行。力爭盡快恢復保證出力區(qū)工作。當遇連續(xù)枯水年時，電站的出力已降到0.3倍保證出力(蓮花0.4 Np)即6.6 MW(蓮花22.3 MW)，且水庫水位已降到死水位341 m(蓮花203 m)，水庫天然入庫流量仍較小，則按入庫流量發(fā)電，水庫保持死水位運行。一般情況下嚴禁將水庫水位降到死水位以下運行。

3)當時段初水庫水位位于加大出力運行范圍時，電站應按水庫調(diào)度圖指示的加大出力運行區(qū)所指示的加大出力1.3、1.5倍(蓮花1.1 Np)保證出力工作。

在蓄水期應及時轉(zhuǎn)入加大出力區(qū)運行，以防止水庫過早的蓄滿造成后期天然入庫流量較大時水庫產(chǎn)生棄水，損失電量。當水庫水位達到353.5 m(蓮花218 m)時，電站應進一步加大出力，直至全部裝機容量運行，這時電站將轉(zhuǎn)入基荷運行，以獲得汛期的季節(jié)性電量，減少電力系統(tǒng)中火電的耗煤量。

供水期加大出力運行方式與蓄水期相同。

2.3 二道溝水電站能量指標復核

2.3.1 復核方法

對二道溝水電站能量指標的復核，采用3種方法進行徑流調(diào)節(jié)的驗證。

1)方案1:長系列水文徑流資料(1936～2002年)進行驗證

首先從鏡泊湖水電站開始，根據(jù)67 a水文資料及鏡泊湖水電站調(diào)度運行規(guī)則，進行鏡泊湖水電站徑流調(diào)節(jié)計算，然后蓮花入庫=鏡泊湖出庫+鏡～蓮區(qū)間－區(qū)間用水，根據(jù)蓮花調(diào)度運行規(guī)則進行蓮花電站徑流調(diào)節(jié)計算，最后二道溝入庫=蓮花出庫+蓮～二區(qū)間，進行二道溝徑流調(diào)節(jié)計算。

2)方案2:短系列水文徑流資料(1997～2006年)進行驗證

首先根據(jù)蓮花水庫實測入庫徑流資料進行蓮花水電站徑流調(diào)節(jié)計算，比較蓮花電站多年平均發(fā)電量理論計算值與實際運行發(fā)電量的差異，最后進行二道溝水電站徑流調(diào)節(jié)計算。

3)方案3:根據(jù)蓮花水電站1997～2006年實際發(fā)電的出庫流量進行二道溝水電站徑流調(diào)節(jié)計算。

2.3.2 入庫徑流資料統(tǒng)計

本次計算將水文系列劃分為:1936～1991年(二道溝水電站可研設(shè)計)、1936～1996年(蓮花電站投入運行前)和1936～2002年(現(xiàn)狀年份)3個時段進行統(tǒng)計分析。對比不同時段來水增減情況以研究發(fā)電量變化情況見表1。

表1 二道溝水庫凈入庫流量統(tǒng)計表

2.3.3 能量指標復核

進行電站能量指標復核時，以二道溝水電站可研設(shè)計推薦的指標為比較基礎(chǔ)，方案1～3計算成果與其比較確定發(fā)電量增減程度。

1)方案1:根據(jù)梯級電站各自的調(diào)度原則，利用67 a水文系列進行調(diào)解計算。計算目的是復核電站在延長水文系列后的能量指標與原設(shè)計指標變化情況，即通過徑流變化說明能量指標的變化情況。二道溝水電站徑流調(diào)節(jié)成果見表2。

表2 二道溝水電站徑流調(diào)節(jié)成果

2)方案2:根據(jù)蓮花電站調(diào)度圖及調(diào)度規(guī)則，利用蓮花10 a實測入庫流量進行調(diào)解計算。計算目的是比較蓮花電站理論計算的發(fā)電量與實際運行發(fā)電量的差異，以分析人為因素對電站發(fā)電量影響程度。蓮花水電站徑流調(diào)節(jié)成果見表3。二道溝水電站徑流調(diào)節(jié)成果見表4。

表3 蓮花水電站徑流調(diào)節(jié)成果

表4 二道溝水電站徑流調(diào)節(jié)成果

3)方案3:根據(jù)蓮花電站調(diào)度圖及相應調(diào)度規(guī)則，利用蓮花水庫10 a實測出庫流量資料進行二道溝水庫調(diào)解計算。蓮花實際運行多年平均發(fā)電量成果見表5。二道溝水電站徑流調(diào)節(jié)成果見表6。

表5 蓮花水電站實際運行發(fā)電量成果

表6 二道溝水電站徑流調(diào)節(jié)成果

2.4 成果分析及結(jié)論

長系列水文資料計算的多年平均發(fā)電量比較真實反映電站發(fā)電效益情況，即水文系列愈長計算的結(jié)果愈接近真值。因此，方案1成果比方案2～3的成果更趨于電站的實際情況。方案1、方案2、方案3能量指標比較見表7。

表7 各方案能量指標比較表

2.4.1 蓮花電站發(fā)電量分析

方案1中，蓮花入庫流量接近原設(shè)計值，發(fā)電量沒有大的變化，說明水庫只要達到原設(shè)計時的來水量，發(fā)電量就能夠達到原設(shè)計的水平;方案2～3中蓮花發(fā)電量減少15.4～14.8%，因1997～2006年天然來水減少16.8～17.4%，該時段正處于牡丹江連續(xù)枯水期，雖然蓮花是多年調(diào)節(jié)水庫，但本時段水庫仍處于低水位運行，發(fā)電耗水量加大，造成發(fā)電量達不到原設(shè)計值。

2.4.2 二道溝電站發(fā)電量分析

方案1中，二道溝入庫流量雖然略小于原設(shè)計值，但發(fā)電量卻增加1.9%，原因是1997年之后蓮花電站投入運行，增加的11年系列來水通過蓮花水庫的調(diào)節(jié)使入庫流量比較均勻、水量利用系數(shù)提高所致。方案2～3中，來水減少18.3%而發(fā)電量只減少0.13%，分析知減少的入庫流量大部分是二道溝電站棄水的部分。二道溝水庫是日調(diào)節(jié)水庫，枯水年水量減少對水頭影響較小，因此對電量影響不大。從長系列計算成果分析，隨著蓮花電站運行時間增長，二道溝水電站多年平均發(fā)電量2.1×108kW·h是有保證的。

2.4.3 方案2與方案3蓮花電站發(fā)電量的比較

方案2中，蓮花電站發(fā)電量是在不考慮人為因素對電站運行影響情況下的理論計算值，方案3是蓮花電站實際發(fā)電量，二者基本接近，說明蓮花電站在投產(chǎn)的10 a中運行和管理是科學、合理的，達到了設(shè)計時的要求。

2.4.4 通過上述計算、分析知，二道溝水電站在長系列徑流資料條件下，通過與鏡泊湖、蓮花水電站梯級聯(lián)合調(diào)度，能夠達到原設(shè)計推薦的動能經(jīng)濟指標。且隨著梯級電站優(yōu)化調(diào)度的實施，其本身發(fā)電效益還具有進一步挖掘的潛力和上升的空間。

［1］ 東北水利水電勘測設(shè)計研究院.二道溝水電站可行性研究報告［R］.長春:東北水利水電勘測設(shè)計研究院，2004.