高小剛 譚世宇

（澧水流域水利水電綜合開(kāi)發(fā)公司關(guān)門(mén)巖水電站 張家界市 427221）

關(guān)門(mén)巖水電站是澧水流域梯級(jí)開(kāi)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(mén)巖水電站流域水文特征

關(guān)門(mén)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(jí)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(zhǎng)潭河，于慈利縣城附近匯入澧水。溇水全長(zhǎng)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(zhǎng)，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(shí)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(jí)開(kāi)發(fā)布置示意圖。

附表為關(guān)門(mén)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(mén)巖水電站與上游梯級(jí)江埡水電站水庫(kù)運(yùn)行方式概況

附圖 澧水干流梯級(jí)布置示意圖

關(guān)門(mén)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(mén)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(shí),可利用自己287萬(wàn)m3調(diào)節(jié)庫(kù)容進(jìn)行調(diào)峰。當(dāng)入庫(kù)流量小于或等于發(fā)電流量438m3/s、庫(kù)水位維持在正常蓄水位EL：126.5 m閘門(mén)全關(guān)，入庫(kù)流量全部通過(guò)水輪機(jī)下泄。當(dāng)入庫(kù)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(shí)，水庫(kù)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(kù)流量開(kāi)啟閘門(mén)的孔數(shù)和開(kāi)度控制下泄。當(dāng)入庫(kù)流量等于或大于電站停機(jī)流量時(shí)所有入庫(kù)流量全部通過(guò)泄洪閘下泄，水庫(kù)接近天然行洪狀態(tài)。當(dāng)入庫(kù)洪水處于消退階段，入庫(kù)流量小于或等于停機(jī)流量時(shí)，壩上閘門(mén)逐漸關(guān)閉，其關(guān)閉的原則以維持庫(kù)水位EL：126.5 m為限，電站恢復(fù)發(fā)電。

附表 關(guān)門(mén)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(bào)告》關(guān)門(mén)巖水電站下游長(zhǎng)潭河電站其正常蓄水位為EL：115 m，根據(jù)關(guān)門(mén)巖水電站壩址（廠房）水位流量關(guān)系曲線，水位EL：115 m時(shí)相應(yīng)流量為41.4 m3/s,對(duì)應(yīng)多年平均流量148.2 m3/s的下游常水位EL：115.7 m，長(zhǎng)潭河電站對(duì)關(guān)門(mén)巖水電站頂托有一定影響；從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)，徑流型電站一定要在高水位區(qū)運(yùn)行。關(guān)門(mén)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(jí)影響，蓄水位EL：126.5 m比EL：126.3 m年凈增加電量112萬(wàn)kW·h。

（2）水庫(kù)消落深度對(duì)電量特別是調(diào)峰電量影響。

水庫(kù)不同的消落深度對(duì)工程投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用幾乎沒(méi)有影響，但隨著庫(kù)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(jià)、流域梯調(diào)的實(shí)施，對(duì)水電站的要求越來(lái)越高，沒(méi)有調(diào)節(jié)庫(kù)容的電站無(wú)論在上網(wǎng)電價(jià)，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(shì)，因此預(yù)留一定的日調(diào)節(jié)庫(kù)容是必要的。關(guān)門(mén)巖水電站當(dāng)庫(kù)水位消落1.0 m、1.5 m時(shí)相應(yīng)減少電量差值分別為193萬(wàn)kW·h和211萬(wàn)kW·h，如上網(wǎng)電價(jià)按0.327元/kW·h計(jì)算，減少發(fā)電效益分別為63萬(wàn)元和69萬(wàn)元，隨著庫(kù)水位消落深度增加調(diào)峰電量增加但差值呈遞減趨勢(shì)，分別為599萬(wàn) kW·h、513萬(wàn) kW·h，如調(diào)峰電價(jià)按上網(wǎng)電價(jià)的1.17倍考慮,低谷電價(jià)按上網(wǎng)電價(jià)的0.69倍考慮,則增加的年調(diào)峰效益分別為94萬(wàn)元和80萬(wàn)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(wàn)元和11萬(wàn)元，說(shuō)明水庫(kù)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(gè)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(mén)巖水電站與其同步調(diào)峰水庫(kù)消落深度不宜太深，但在梯級(jí)電站中對(duì)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(mén)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(tái)100 MW機(jī)組。關(guān)門(mén)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(tái)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(kù)容與性能優(yōu)越的機(jī)組對(duì)電力調(diào)度是最具親和力的，關(guān)門(mén)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(lái)自上游索水的水量對(duì)關(guān)門(mén)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(shí)掌握江埡水電站機(jī)組運(yùn)行方式與負(fù)荷曲線及時(shí)調(diào)整關(guān)門(mén)巖機(jī)組運(yùn)行方式。江埡水電站不同的庫(kù)水位下江埡的單機(jī)發(fā)電流量不同，有江埡?jiǎn)螜C(jī)發(fā)電流量大于關(guān)門(mén)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(mén)巖單機(jī)發(fā)電流量的兩種情況，關(guān)門(mén)巖機(jī)組運(yùn)行方式可針對(duì)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(mén)巖單機(jī)發(fā)電流量時(shí)，要充分利用水庫(kù)的調(diào)節(jié)庫(kù)容，調(diào)蓄江埡多的來(lái)水或峰荷時(shí)段，多開(kāi)機(jī)組或延長(zhǎng)發(fā)電時(shí)間，不論電價(jià)高低多發(fā)電，庫(kù)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(mén)巖單機(jī)發(fā)電流量時(shí)，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(lái)水發(fā)電，同時(shí)減少發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)、降低廠用電率、提高綜合效益。江埡水庫(kù)水位在小于EL：206m，大于EL：220m水位段對(duì)關(guān)門(mén)巖最為有利。

（4）峰谷、豐枯發(fā)電的思考。

關(guān)門(mén)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(kù)容。峰谷發(fā)電受限于水庫(kù)的消落深度、水庫(kù)調(diào)度的控制方式和電力調(diào)度對(duì)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(guó)家對(duì)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(jìng)爭(zhēng)到有限的峰荷電量。豐枯發(fā)電對(duì)徑流式電站而言，有水則發(fā)既滿足水庫(kù)調(diào)度的原則又符合國(guó)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(jì)且重要的因素，每年在汛期因清污停機(jī)的時(shí)間在湘、資、澧水流域徑流式電站中都是占用發(fā)電時(shí)間比較長(zhǎng)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(jià)，應(yīng)在水庫(kù)調(diào)度和進(jìn)水口清污工作中下功夫，枯水期在水庫(kù)調(diào)度、水位控制上下功夫。