門 飛，李樹剛，都興洋，徐志軍

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司，吉林長春130021）

1 概況

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江水系黔江干流大藤峽出口弩灘上，地屬廣西自治區(qū)桂平市。大藤峽水利樞紐是國務(wù)院批準的《珠江流域綜合利用規(guī)劃》確定的流域防洪關(guān)鍵性工程，也是紅水河水電基地的重要組成部分。工程具有防洪、航運、發(fā)電、水資源配置、灌溉等綜合作用。在工程運用上，發(fā)電調(diào)度服從水資源調(diào)度，水資源調(diào)度服從生態(tài)調(diào)度，但在汛期均應(yīng)服從防洪調(diào)度。水庫調(diào)節(jié)性能為日調(diào)節(jié)，電站布置型式為河床式，裝機容量1 600 MW，保證出力3 66.9 MW，多年平均發(fā)電量60.55×108kW·h，裝機年利用小時數(shù)3 784 h。

2 比選方案的擬定

樞紐電站裝機容量為1 600 MW，綜合考慮電站投資、機組制造的可行性、兩岸廠房分期建設(shè)的樞紐布置條件、運行及調(diào)度靈活性等因素，擬定6個方案進行技術(shù)經(jīng)濟比選。各方案主要技術(shù)參數(shù)見表1。其中，方案1：6臺（3+3）；方案2：7臺（3+4）；方案3：8 臺（3+5）；方案4：9 臺（3+6）；方案5：8 臺（4+4）；方案6：9 臺（4+5）。

3 方案設(shè)計及主要影響因素的分析

1）機組設(shè)計制造可行性分析

通過對各主要方案的主要部件設(shè)計制造難度、加工制造能力、主要結(jié)構(gòu)件的剛強度、大件運輸、機組運行穩(wěn)定性等方面進行分析，裝機6，7，8臺的水輪機制造難度在同類型軸流轉(zhuǎn)槳式機組中均已經(jīng)超過投產(chǎn)和在建工程的機組難度。對于裝機6臺，機組部件尺寸巨大，接近或超過機械加工制造的極限尺寸，發(fā)電機推力負荷巨大，機組的設(shè)計制造存在較多不確定性因素。

隨著機組容量和尺寸的增大，流道中不穩(wěn)定流的水力激振能量會隨著轉(zhuǎn)輪直徑的增大而增加，流道部件的剛度、固有頻率會隨著轉(zhuǎn)輪直徑的增大而下降，機組的安全穩(wěn)定運行問題會變得突出。從利于機組運行的穩(wěn)定性出發(fā)，不宜選擇過大的單機容量。

表1 機組臺數(shù)比選參數(shù)表

因此，不推薦裝機6臺；裝機7，8，9臺的水輪發(fā)電機組的制造難度均在可控范圍內(nèi)，是可行的。

2）樞紐布置的影響

從樞紐布置看，與方案3（3+5）相比，方案5（4+4）、方案6（4+5）、方案1（3+3）、方案2（3+4）船閘分別左移4 0.62，3 1.94，2 2.92，1 0.18 m，而右岸需增加4 0.62，1 0.10，5 8.32，2 8.38 m混凝土擋水壩段；船閘左移使船閘進入左岸灰?guī)r區(qū)面積增大，基礎(chǔ)處理工程量大；尤其方案5（4+4）、方案6（4+5），為滿足船閘上游口門區(qū)水流條件，需開挖南木江上游左岸山體。

方案3（3+5）和方案4（3+6）充分利用右岸主河床，右岸安裝間可以靠岸邊布置，左岸廠房進水渠可以避開左岸山體開挖，樞紐建筑物布置相對合理。但方案4（3+6）廠房右移29.10 m，右岸開挖量大，從地質(zhì)條件看，右岸廠房邊坡穩(wěn)定性相對變差。

從土建工程投資看，方案5（4+4）最高，方案1（3+3）次之，其次是方案6（4+5）和方案2（3+4），方案3（3+5）與方案4（3+6）投資相差不大。

綜上，推薦方案3（3+5）。

3）電氣主接線的影響

各裝機方案接線形式的機組數(shù)量均與主變壓器數(shù)量相同，不同的裝機臺數(shù)和不同的兩岸組合方案，將不同程度地改變220 kV側(cè)進線間隔數(shù)。方案1（3+3）、方案2（3+4）和方案5（4+4）為4回220 kV進線，方案3（3+5）、方案4（3+6）和方案6（4+5）3個方案為5回220 kV進線。方案3（3+5）、方案 4（3+6）和方案6（4+5）比方案1（3+3）、方案2（3+4）和方案 5（4+4）增加1回220 kV進線間隔及一回220 kV高壓電纜回路，接線復(fù)雜、設(shè)備增加、電纜廊道的尺寸加大，同時也增大了布置難度。

4）施工組織設(shè)計

裝機臺數(shù)比選各方案縱向圍堰布置考慮壩址區(qū)的地形條件，滿足一期束窄河床最小寬度為300 m的行洪及通航要求，滿足二期施工期泄洪期間水庫淹沒范圍不超樞紐正常運行淹沒范圍要求，增加施工期發(fā)電量對二期圍堰高度等要求。裝機臺數(shù)比選各方案縱向圍堰均布置在左岸漫灘邊緣，并為枯水期圍堰預(yù)留出足夠的寬度。各裝機方案施工導(dǎo)流、施工期通航條件完全相同，無優(yōu)劣區(qū)分。

各裝機方案隨右岸裝機臺數(shù)的增加，工程總工期加長，各方案中方案4（3+6）工期最長，為111個月。但一、二期首臺機組的發(fā)電時間均相同，從施工進度角度比較各裝機方案施工強度并無較大差別。

工程施工占地方案3（3+5）、方案4（3+6）占地面積較小，方案5（4+4）、方案6（4+5）占地面積最大，兩者相差近22×104m2。

綜合考慮施工工期及施工占地條件推薦方案3（3+5）。

5）工程投資、初期和多年平均發(fā)電量

各方案的工程投資、初期及多年平均發(fā)電量匯總見表2。

從表2中可以看出，當裝機6，7，8，9 臺，在左岸均布置3臺機組時，工程投資隨機組臺數(shù)增加呈遞減趨勢，裝機6臺總投資最多，比裝機8臺靜態(tài)總投資多3.56億元，裝機7臺比裝機8臺靜態(tài)總投資多2.01億元。當在左岸均布置4臺機組時，方案 6（4+5）比方案 3（3+5）靜態(tài)總投資多0.94 億元，方案5（4+4）比方案3（3+5）靜態(tài)總投資多2.41億元。

表2 工程投資、初期及多年平均發(fā)電量匯總表

考慮不同方案一、二期資金投入情況，其中一期工程投資方案1（3+3）投資最多，比方案3（3+5）多7.23 億元，方案2（3+4）比方案3（3+5）多3.35億元，方案5（4+4）比方案3（3+5）多6.85 億元，方案6（4+5）比方案3（3+5）多3.73 億元。

初期發(fā)電量均計算至第10年，采用6，7，8，9臺機組，左岸均布置3臺機組時，初期發(fā)電量隨機組臺數(shù)增加遞減；裝機7臺比裝機8臺能夠多得10.18×108kW·h初期電能；當在左岸均布置4臺機組時，方案5（4+4）比方案3（3+5）多得17.68×108kW·h初期電能；方案6（4+5）比方案3（3+5）多得9.71×108kW·h初期電能。

多年平均發(fā)電量9臺機方案最多，6臺機方案最少，最大差值僅0.21×108kW·h，各方案間差別很小。

6）經(jīng)濟評價結(jié)果

工程計算期為50年，社會折現(xiàn)率采用8%，機組臺數(shù)方案經(jīng)濟計算成果見表3。

表3 機組臺數(shù)方案經(jīng)濟計算成果表

采用差額內(nèi)部收益率和經(jīng)濟凈現(xiàn)值分析各方案的經(jīng)濟指標，各方案的排序為：方案3（3+5）＞方案5（4+4）＞方案2（3+4）＞方案6（4+5）＞方案1（3+3）＞方案4（3+6）（排前為優(yōu)）。就排序前三位的方案而言，方案3（3+5）與方案5（4+4）方案相比，經(jīng)濟凈現(xiàn)值相差6556萬元，方案3（3+5）優(yōu)于方案5（4+4）方案。方案5（4+4）與方案 2（3+4）方案相比，經(jīng)濟凈現(xiàn)值相差1 056萬元，經(jīng)濟指標基本相近。

4 結(jié)論

對于裝機6，7，8，9 臺，采用左岸布置3臺機組或4臺機組對應(yīng)的不同機組臺數(shù)組合，主要從機組設(shè)計制造難度、對樞紐布置及水工建筑物的影響、對電氣主接線及電氣設(shè)備選擇的影響、施工組織設(shè)計、工程投資概算、多年平均發(fā)電量、初期發(fā)電量及經(jīng)濟計算等方面進行了6個方案的技術(shù)經(jīng)濟比選。方案3（3+5）樞紐布置充分利用了地形地質(zhì)條件，機組制造難度適中，工程占地面積、初期發(fā)電效益合理，綜合經(jīng)濟指標最優(yōu)。因此，推薦采用方案3（3+5），裝機8臺，單機容量為200 MW，其中左岸3臺、右岸5臺。