徑流式水電站庫水位控制及峰谷、豐枯發(fā)電的思考

高小剛 譚世宇

（澧水流域水利水電綜合開發(fā)公司關(guān)門巖水電站 張家界市 427221）

關(guān)門巖水電站是澧水流域梯級開發(fā)項(xiàng)目中一座燈泡貫流式機(jī)組徑流式水電站，電站在2006年底投入運(yùn)行，在水位控制、峰谷、豐枯發(fā)電方面取得了一些成功經(jīng)驗(yàn)。

1 關(guān)門巖水電站流域水文特征

關(guān)門巖水電站位于慈利縣象市鎮(zhèn)，距江埡水電站12 km。電站處于澧水一級支流溇水上，源出湖北鶴峰縣七埡，途經(jīng)下坪、紅花嶺、楊泗廟、人潮溪、江埡、九溪、石廠河、長潭河，于慈利縣城附近匯入澧水。溇水全長約250 km，流域面積5 048 km2，河流坡降2.11‰。該流域四季分明，雨量豐沛，嚴(yán)寒期短，暑熱期長，多年平均降雨量1 376.1 mm，溇水流域洪水由暴雨形成，洪水陡漲陡落，一般洪水歷時1～3天，主要發(fā)生在5～8月，6月、7月尤為頻繁。

附圖為澧水流域梯級開發(fā)布置示意圖。

附表為關(guān)門巖水電站壩址徑流年內(nèi)分配表（江埡水電站建成后）。

2 關(guān)門巖水電站與上游梯級江埡水電站水庫運(yùn)行方式概況

附圖 澧水干流梯級布置示意圖

關(guān)門巖水電站為低水頭電站，電站在電網(wǎng)內(nèi)與江埡水電站同步調(diào)峰運(yùn)行，枯水期或枯水日可位于峰荷位置；汛期情況下電站由于受江埡調(diào)蓄作用限制，主要取決于日徑流出力位于腰荷位置。另外關(guān)門巖水電站最大發(fā)電流量為438 m3/s，大于江埡水電站發(fā)電流量430 m3/s,電站在網(wǎng)內(nèi)按徑流式電站運(yùn)行；上游保持正常蓄水位EL：126.5 m、死水位EL：125 m在需要與江埡同步調(diào)峰時,可利用自己287萬m3調(diào)節(jié)庫容進(jìn)行調(diào)峰。當(dāng)入庫流量小于或等于發(fā)電流量438m3/s、庫水位維持在正常蓄水位EL：126.5 m閘門全關(guān)，入庫流量全部通過水輪機(jī)下泄。當(dāng)入庫流量大于發(fā)電流量438 m3/s且小于電站停機(jī)流量2 650 m3/s時，水庫仍維持在正常蓄水位EL：126.5 m運(yùn)行。大于水輪機(jī)引用流量部分的入庫流量開啟閘門的孔數(shù)和開度控制下泄。當(dāng)入庫流量等于或大于電站停機(jī)流量時所有入庫流量全部通過泄洪閘下泄，水庫接近天然行洪狀態(tài)。當(dāng)入庫洪水處于消退階段，入庫流量小于或等于停機(jī)流量時，壩上閘門逐漸關(guān)閉，其關(guān)閉的原則以維持庫水位EL：126.5 m為限，電站恢復(fù)發(fā)電。

附表 關(guān)門巖水電站壩址徑流年內(nèi)分配表

3 水位控制及峰谷、豐枯發(fā)電的思考

（1）正常蓄水位控制與較低水位控制收益比較。

根據(jù)《澧水流域規(guī)劃報告》關(guān)門巖水電站下游長潭河電站其正常蓄水位為EL：115 m，根據(jù)關(guān)門巖水電站壩址（廠房）水位流量關(guān)系曲線，水位EL：115 m時相應(yīng)流量為41.4 m3/s,對應(yīng)多年平均流量148.2 m3/s的下游常水位EL：115.7 m，長潭河電站對關(guān)門巖水電站頂托有一定影響；從經(jīng)濟(jì)角度來說，徑流型電站一定要在高水位區(qū)運(yùn)行。關(guān)門巖水電站正常正常蓄水位EL：126.5 m，取下0.2 m差值EL：126.3 m低水位控制進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。從能量指標(biāo)上看隨著水位的抬高電量增加，綜合上下游梯級影響，蓄水位EL：126.5 m比EL：126.3 m年凈增加電量112萬kW·h。

（2）水庫消落深度對電量特別是調(diào)峰電量影響。

水庫不同的消落深度對工程投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用幾乎沒有影響，但隨著庫水位的降低，損失的電能差值在增加，但增加的調(diào)峰電量差值卻在減少。隨著電力體制改革的不斷深入，峰谷、豐枯發(fā)電收益電價、流域梯調(diào)的實(shí)施，對水電站的要求越來越高，沒有調(diào)節(jié)庫容的電站無論在上網(wǎng)電價，還是在電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性上都不能發(fā)揮水電站的優(yōu)勢，因此預(yù)留一定的日調(diào)節(jié)庫容是必要的。關(guān)門巖水電站當(dāng)庫水位消落1.0 m、1.5 m時相應(yīng)減少電量差值分別為193萬kW·h和211萬kW·h，如上網(wǎng)電價按0.327元/kW·h計算，減少發(fā)電效益分別為63萬元和69萬元，隨著庫水位消落深度增加調(diào)峰電量增加但差值呈遞減趨勢，分別為599萬 kW·h、513萬 kW·h，如調(diào)峰電價按上網(wǎng)電價的1.17倍考慮,低谷電價按上網(wǎng)電價的0.69倍考慮,則增加的年調(diào)峰效益分別為94萬元和80萬元。增加的調(diào)峰效益與減少的發(fā)電效益相減即為增加的凈效益分別為21萬元和11萬元，說明水庫不同的消落深度調(diào)峰效益是增加的，但凈效益不是消落深度越高效益越高，消落深度宜在一個合適的位置，江埡水電站作為湖南電網(wǎng)主要的調(diào)峰電站，關(guān)門巖水電站與其同步調(diào)峰水庫消落深度不宜太深，但在梯級電站中對提高調(diào)峰效益還是有潛力可挖的，不同的運(yùn)行方式下要有不同的水位控制。

（3）運(yùn)行方式與水位控制的思考。

江埡水電站與關(guān)門巖水電站的基本情況：江埡水電站死水位EL：188 m 正常蓄水位EL：236 m，額定水頭80 m，額定流量141.6 m3/s，最小水頭62.1 m，最大水頭109.5 m，3臺100 MW機(jī)組。關(guān)門巖水電站死水位EL：125 m，正常蓄水位EL：126.5 m，額定水頭8.5 m，最小水頭5.18 m，最大水頭11.22 m，額定流量146.1 m3/s,最大水頭下單機(jī)流量 110 m3/s，3臺11 MW機(jī)組。

江埡水電站作為湖南電網(wǎng)主要的調(diào)峰電站，其年調(diào)節(jié)庫容與性能優(yōu)越的機(jī)組對電力調(diào)度是最具親和力的，關(guān)門巖水電站同步調(diào)峰將遇到上游電站不同運(yùn)行方式，江埡水電站機(jī)組AGC控制方式與來自上游索水的水量對關(guān)門巖機(jī)組運(yùn)行方式與水位控制的選擇除遵循上述原則外，還要實(shí)時掌握江埡水電站機(jī)組運(yùn)行方式與負(fù)荷曲線及時調(diào)整關(guān)門巖機(jī)組運(yùn)行方式。江埡水電站不同的庫水位下江埡的單機(jī)發(fā)電流量不同，有江埡單機(jī)發(fā)電流量大于關(guān)門巖單機(jī)發(fā)電流量和江埡的單機(jī)發(fā)電流量小于等于關(guān)門巖單機(jī)發(fā)電流量的兩種情況，關(guān)門巖機(jī)組運(yùn)行方式可針對江埡水電站機(jī)組運(yùn)行方式作出一些選擇。當(dāng)江埡的單機(jī)發(fā)電流量大于關(guān)門巖單機(jī)發(fā)電流量時，要充分利用水庫的調(diào)節(jié)庫容，調(diào)蓄江埡多的來水或峰荷時段，多開機(jī)組或延長發(fā)電時間，不論電價高低多發(fā)電，庫水位在EL：125.5 m至EL：126.5 m為宜。江埡的單機(jī)發(fā)電流量小于或等于關(guān)門巖單機(jī)發(fā)電流量時，可選擇在高水位與江埡同步調(diào)峰和充分利用索水河區(qū)間來水發(fā)電，同時減少發(fā)電機(jī)組臺數(shù)、降低廠用電率、提高綜合效益。江埡水庫水位在小于EL：206m，大于EL：220m水位段對關(guān)門巖最為有利。

（4）峰谷、豐枯發(fā)電的思考。

關(guān)門巖水電站為低水頭電站徑流式電站峰谷、豐枯發(fā)電都受限于有限的庫容。峰谷發(fā)電受限于水庫的消落深度、水庫調(diào)度的控制方式和電力調(diào)度對各電力企業(yè)峰谷發(fā)電指標(biāo)的平衡。隨著電力體制改革深入和國家對節(jié)能減排的要求，只有好的電能技術(shù)指標(biāo)和完好的設(shè)備，才能競爭到有限的峰荷電量。豐枯發(fā)電對徑流式電站而言，有水則發(fā)既滿足水庫調(diào)度的原則又符合國家環(huán)保節(jié)能政策，特別是每年的6～8月份主汛期做到不棄水多發(fā)電是比較困難的，進(jìn)水口清污工作一直是影響徑流式電站發(fā)電的不可預(yù)計且重要的因素，每年在汛期因清污停機(jī)的時間在湘、資、澧水流域徑流式電站中都是占用發(fā)電時間比較長的，并普遍反映清污機(jī)都不太好用，進(jìn)水口清污工作工程量大。豐水期要多發(fā)電不能考慮電價，應(yīng)在水庫調(diào)度和進(jìn)水口清污工作中下功夫，枯水期在水庫調(diào)度、水位控制上下功夫。