高俊龍，溫樹生

(黑河市西溝電站有限責(zé)任公司，黑龍江黑河164300)

1 能量指標(biāo)復(fù)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(kù)流量)，是原《牡丹江蓮花以下水力資源開發(fā)規(guī)劃報(bào)告》中推薦的蓮花下一級(jí)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(jī)5臺(tái)(4臺(tái)大機(jī)、1臺(tái)小機(jī))，裝機(jī)容量為100 MW，保證出力(P=90%)為15 MW?？尚行匝芯繄?bào)告成果多年平均發(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(dān)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(duì)其進(jìn)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(biāo)復(fù)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(biāo)是1995年可行性研究報(bào)告中確定的，隨著徑流系列延長(zhǎng)加之蓮花水電站投產(chǎn)運(yùn)行，可能對(duì)二道溝水電站的能量指標(biāo)產(chǎn)生影響，有必要對(duì)二道溝水電站能量指標(biāo)進(jìn)行復(fù)核。

2)考慮二道溝水電站上游梯級(jí)是蓮花水電站，蓮花水電站1997年轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行，電站設(shè)計(jì)多年平均發(fā)電量為7.97×108kW·h，從1997～2006年10 a的發(fā)電運(yùn)行資料分析，實(shí)際多年平均發(fā)電量為6.79×108kW·h，比設(shè)計(jì)值低14.8%。考慮梯級(jí)電站運(yùn)行的相關(guān)關(guān)系，因此，對(duì)二道溝水電站的能量指標(biāo)進(jìn)行復(fù)核是必要的。

2 二道溝水電站能量指標(biāo)復(fù)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(kù)流量過程直接影響到二道溝水電站的各項(xiàng)能量指標(biāo)，因此，本次設(shè)計(jì)工作從鏡泊湖電站徑流調(diào)節(jié)計(jì)算開始進(jìn)行。

徑流調(diào)節(jié)計(jì)算涉及天然徑流、機(jī)組綜合運(yùn)行特性曲線、工農(nóng)業(yè)用水過程線、庫(kù)容曲線、水位流量關(guān)系曲線、水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失曲線、調(diào)度運(yùn)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(kù)入庫(kù)徑流資料為鏡泊湖天然入庫(kù)徑流減去鏡泊湖以上工農(nóng)業(yè)用水后組成;蓮花水庫(kù)入庫(kù)徑流資料為鏡泊湖水電站調(diào)節(jié)后出庫(kù)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(kù)入庫(kù)徑流資料為蓮花水電站調(diào)節(jié)后的出庫(kù)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(jī)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(jì)》)，水量利用系數(shù)75.2%。

2)蓮花水電站裝機(jī)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(jì)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(jì)報(bào)告》》成果，分別為:160.0 m及15 MW。

2.2 鏡泊湖、蓮花水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行規(guī)則

鏡泊湖、蓮花水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行規(guī)則如下:

1)當(dāng)時(shí)段初水位位于保證出力22 MW(蓮花55.8 MW)運(yùn)行區(qū)時(shí)，電站應(yīng)按保證出力22 MW(蓮花55.8 MW)運(yùn)行。

2)當(dāng)時(shí)段初水位位于降低出力運(yùn)行范圍時(shí)，電站應(yīng)按水庫(kù)調(diào)度圖指示的降低出力運(yùn)行。力爭(zhēng)盡快恢復(fù)保證出力區(qū)工作。當(dāng)遇連續(xù)枯水年時(shí)，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(kù)水位已降到死水位341 m(蓮花203 m)，水庫(kù)天然入庫(kù)流量仍較小，則按入庫(kù)流量發(fā)電，水庫(kù)保持死水位運(yùn)行。一般情況下嚴(yán)禁將水庫(kù)水位降到死水位以下運(yùn)行。

3)當(dāng)時(shí)段初水庫(kù)水位位于加大出力運(yùn)行范圍時(shí)，電站應(yīng)按水庫(kù)調(diào)度圖指示的加大出力運(yùn)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(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)入加大出力區(qū)運(yùn)行，以防止水庫(kù)過早的蓄滿造成后期天然入庫(kù)流量較大時(shí)水庫(kù)產(chǎn)生棄水，損失電量。當(dāng)水庫(kù)水位達(dá)到353.5 m(蓮花218 m)時(shí)，電站應(yīng)進(jìn)一步加大出力，直至全部裝機(jī)容量運(yùn)行，這時(shí)電站將轉(zhuǎn)入基荷運(yùn)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(yùn)行方式與蓄水期相同。

2.3 二道溝水電站能量指標(biāo)復(fù)核

2.3.1 復(fù)核方法

對(duì)二道溝水電站能量指標(biāo)的復(fù)核，采用3種方法進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)的驗(yàn)證。

1)方案1:長(zhǎng)系列水文徑流資料(1936～2002年)進(jìn)行驗(yàn)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(yùn)行規(guī)則，進(jìn)行鏡泊湖水電站徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，然后蓮花入庫(kù)=鏡泊湖出庫(kù)+鏡～蓮區(qū)間－區(qū)間用水，根據(jù)蓮花調(diào)度運(yùn)行規(guī)則進(jìn)行蓮花電站徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，最后二道溝入庫(kù)=蓮花出庫(kù)+蓮～二區(qū)間，進(jìn)行二道溝徑流調(diào)節(jié)計(jì)算。

2)方案2:短系列水文徑流資料(1997～2006年)進(jìn)行驗(yàn)證

首先根據(jù)蓮花水庫(kù)實(shí)測(cè)入庫(kù)徑流資料進(jìn)行蓮花水電站徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，比較蓮花電站多年平均發(fā)電量理論計(jì)算值與實(shí)際運(yùn)行發(fā)電量的差異，最后進(jìn)行二道溝水電站徑流調(diào)節(jié)計(jì)算。

3)方案3:根據(jù)蓮花水電站1997～2006年實(shí)際發(fā)電的出庫(kù)流量進(jìn)行二道溝水電站徑流調(diào)節(jié)計(jì)算。

2.3.2 入庫(kù)徑流資料統(tǒng)計(jì)

本次計(jì)算將水文系列劃分為:1936～1991年(二道溝水電站可研設(shè)計(jì))、1936～1996年(蓮花電站投入運(yùn)行前)和1936～2002年(現(xiàn)狀年份)3個(gè)時(shí)段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)比不同時(shí)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(kù)凈入庫(kù)流量統(tǒng)計(jì)表

2.3.3 能量指標(biāo)復(fù)核

進(jìn)行電站能量指標(biāo)復(fù)核時(shí)，以二道溝水電站可研設(shè)計(jì)推薦的指標(biāo)為比較基礎(chǔ)，方案1～3計(jì)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(jí)電站各自的調(diào)度原則，利用67 a水文系列進(jìn)行調(diào)解計(jì)算。計(jì)算目的是復(fù)核電站在延長(zhǎng)水文系列后的能量指標(biāo)與原設(shè)計(jì)指標(biāo)變化情況，即通過徑流變化說明能量指標(biāo)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(shí)測(cè)入庫(kù)流量進(jìn)行調(diào)解計(jì)算。計(jì)算目的是比較蓮花電站理論計(jì)算的發(fā)電量與實(shí)際運(yùn)行發(fā)電量的差異，以分析人為因素對(duì)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(yīng)調(diào)度規(guī)則，利用蓮花水庫(kù)10 a實(shí)測(cè)出庫(kù)流量資料進(jìn)行二道溝水庫(kù)調(diào)解計(jì)算。蓮花實(shí)際運(yùn)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(shí)際運(yùn)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(zhǎng)系列水文資料計(jì)算的多年平均發(fā)電量比較真實(shí)反映電站發(fā)電效益情況，即水文系列愈長(zhǎng)計(jì)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(shí)際情況。方案1、方案2、方案3能量指標(biāo)比較見表7。

表7 各方案能量指標(biāo)比較表

2.4.1 蓮花電站發(fā)電量分析

方案1中，蓮花入庫(kù)流量接近原設(shè)計(jì)值，發(fā)電量沒有大的變化，說明水庫(kù)只要達(dá)到原設(shè)計(jì)時(shí)的來水量，發(fā)電量就能夠達(dá)到原設(shè)計(jì)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(shí)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(kù)，但本時(shí)段水庫(kù)仍處于低水位運(yùn)行，發(fā)電耗水量加大，造成發(fā)電量達(dá)不到原設(shè)計(jì)值。

2.4.2 二道溝電站發(fā)電量分析

方案1中，二道溝入庫(kù)流量雖然略小于原設(shè)計(jì)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(yùn)行，增加的11年系列來水通過蓮花水庫(kù)的調(diào)節(jié)使入庫(kù)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(kù)流量大部分是二道溝電站棄水的部分。二道溝水庫(kù)是日調(diào)節(jié)水庫(kù)，枯水年水量減少對(duì)水頭影響較小，因此對(duì)電量影響不大。從長(zhǎng)系列計(jì)算成果分析，隨著蓮花電站運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)，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(duì)電站運(yùn)行影響情況下的理論計(jì)算值，方案3是蓮花電站實(shí)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(yùn)行和管理是科學(xué)、合理的，達(dá)到了設(shè)計(jì)時(shí)的要求。

2.4.4 通過上述計(jì)算、分析知，二道溝水電站在長(zhǎng)系列徑流資料條件下，通過與鏡泊湖、蓮花水電站梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度，能夠達(dá)到原設(shè)計(jì)推薦的動(dòng)能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。且隨著梯級(jí)電站優(yōu)化調(diào)度的實(shí)施，其本身發(fā)電效益還具有進(jìn)一步挖掘的潛力和上升的空間。

［1］ 東北水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.二道溝水電站可行性研究報(bào)告［R］.長(zhǎng)春:東北水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2004.