許興寒

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽 合肥 230088）

0 引言

岳西抽水蓄能電站位于安徽省安慶市岳西縣境內(nèi)，電站裝機(jī)容量為1200MW（4×300MW），開(kāi)發(fā)任務(wù)主要承擔(dān)安徽電網(wǎng)調(diào)峰、填谷、儲(chǔ)能、調(diào)頻、調(diào)相及緊急事故備用等，同時(shí)可與風(fēng)電、光伏發(fā)電、水電等多種電源形成“多能互補(bǔ)”。上水庫(kù)位于云峰河上源汪家溝源頭洼地，壩址位于汪家老屋自然村。壩址以上集水面積2.4km2，正常蓄水位863m，死水位831m，調(diào)節(jié)庫(kù)容1063 萬(wàn)m3，其中發(fā)電庫(kù)容1041 萬(wàn)m3（含裕度庫(kù)容50 萬(wàn)m3），水損備用庫(kù)容22 萬(wàn)m3。下水庫(kù)位于云峰村闊灘黃尾河支流銀珠河上，距離河口約1km，壩址以上流域面積22.4km2，正常蓄水位492m，死水位462m，調(diào)節(jié)庫(kù)容1079 萬(wàn)m3，其中發(fā)電庫(kù)容1041 萬(wàn)m3（含裕度庫(kù)容50 萬(wàn)m3），水損備用庫(kù)容38 萬(wàn)m3。

岳西抽水蓄能電站額定發(fā)電流量為95.5m3/s，最大抽水流量為85.0m3/s，最大水頭/揚(yáng)程為400.9/405.1m，最小水頭/揚(yáng)程為330.9/342.5m。電站額定水頭359m，按電網(wǎng)模擬運(yùn)行設(shè)計(jì)年發(fā)峰荷電量12 億kW·h，發(fā)電年利用小時(shí)數(shù)為1000h。年抽水電量16 億kW·h，發(fā)電年利用小時(shí)數(shù)為1333h[1]。

1 取水影響及合理性分析

1.1 蓄水期

1.1.1 蓄水量

按照機(jī)組投產(chǎn)計(jì)劃和施工進(jìn)度安排，岳西抽水蓄能電站上庫(kù)在第4 年5 月初開(kāi)始蓄水，下庫(kù)在第4 年11 月初開(kāi)始蓄水，電站首臺(tái)機(jī)組于第5 年6 月中旬開(kāi)始整機(jī)調(diào)試，在施工期第5 年8 月底開(kāi)始發(fā)電，以后分別相隔4 個(gè)月、3 個(gè)月、3 個(gè)月，第2～4 臺(tái)機(jī)組相繼投產(chǎn)發(fā)電，在施工期第6 年6 月底工程建成投運(yùn)。

1.1.1.1 首臺(tái)機(jī)組聯(lián)動(dòng)調(diào)試蓄水要求

根據(jù)首機(jī)水泵工況啟動(dòng)調(diào)試需要，啟動(dòng)調(diào)試前，上水庫(kù)無(wú)需蓄水，故水泵工況調(diào)試時(shí)上水庫(kù)需蓄水量為0 萬(wàn)m3。下水庫(kù)最低限制水位為死水位462m，考慮庫(kù)內(nèi)棄渣后相應(yīng)死庫(kù)容為264 萬(wàn)m3，同時(shí)在單條輸水發(fā)電系統(tǒng)充水量8.3 萬(wàn)m3的情況下，需預(yù)留機(jī)組水泵工況熱啟動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行4h 的水量122.4 萬(wàn)m3，則下水庫(kù)需蓄水量為395 萬(wàn)m3。電站首臺(tái)機(jī)組在水泵工況下調(diào)試時(shí)，上、下水庫(kù)需蓄水量合計(jì)約395 萬(wàn)m3。

按照首機(jī)水輪機(jī)工況啟動(dòng)調(diào)試需要，在其正式啟動(dòng)調(diào)試前，上水庫(kù)需要將水位蓄至防窩梁以上0.5m，該水位考慮庫(kù)內(nèi)棄渣后相應(yīng)庫(kù)容為251 萬(wàn)m3，此外需預(yù)留機(jī)組水輪機(jī)工況空載運(yùn)行24h 的水量123.4 萬(wàn)m3，則水輪機(jī)工況調(diào)試時(shí)上水庫(kù)需蓄水量為374.4 萬(wàn)m3。下水庫(kù)最低限制水位為死水位462m，考慮庫(kù)內(nèi)棄渣后相應(yīng)死庫(kù)容為264 萬(wàn)m3，同時(shí)考慮單條輸水發(fā)電系統(tǒng)充水量8.3 萬(wàn)m3，則下水庫(kù)需蓄水量為272.3 萬(wàn)m3。水輪機(jī)工況下電站首臺(tái)機(jī)組上、下水庫(kù)需蓄水量為647 萬(wàn)m3。

本電站上水庫(kù)天然徑流較小，結(jié)合電站的天然水源情況和該水頭機(jī)組目前的首機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，本電站擬采用水泵工況啟動(dòng)進(jìn)行首機(jī)啟動(dòng)調(diào)試。另外，考慮到水泵工況啟動(dòng)后則需進(jìn)行水輪機(jī)工況調(diào)試運(yùn)行，因此，首臺(tái)機(jī)組調(diào)試時(shí)上、下水庫(kù)總需蓄水量為395 萬(wàn)m3。由于上水庫(kù)來(lái)水相對(duì)較小，蓄水保證率P=75%代表年組，上水庫(kù)利用天然徑流可蓄水量可以滿足水泵工況啟動(dòng)的要求，但無(wú)法滿足首機(jī)水輪機(jī)工況啟動(dòng)調(diào)試的要求，上、下水庫(kù)蓄水總量則可以同時(shí)滿足首機(jī)調(diào)試水輪機(jī)工況及水泵工況啟動(dòng)的要求。

1.1.1.2 各機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行蓄水要求

上水庫(kù)調(diào)節(jié)庫(kù)容1063 萬(wàn)m3，其中發(fā)電庫(kù)容為1041 萬(wàn)m3，水損備用庫(kù)容22 萬(wàn)m3，裕度庫(kù)容50萬(wàn)m3，死庫(kù)容236 萬(wàn)m3。下水庫(kù)調(diào)節(jié)庫(kù)容為1079萬(wàn)m3，其中發(fā)電庫(kù)容為1041 萬(wàn)m3，水損備用庫(kù)容38 萬(wàn)m3，裕度庫(kù)容50 萬(wàn)m3，死庫(kù)容264 萬(wàn)m3（考慮堆渣后）；單條輸水發(fā)電系統(tǒng)充水量8.3 萬(wàn)m3。根據(jù)計(jì)算，至第4臺(tái)機(jī)組正式投產(chǎn)，上、下水庫(kù)總蓄水量為1561 萬(wàn)m3。各機(jī)組投產(chǎn)時(shí)上、下水庫(kù)需蓄水量及可蓄水量見(jiàn)表1。

表1 電站機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行期需蓄水量表

1.1.2 蓄水期取水影響

岳西抽水蓄能電站上下水庫(kù)建成后，因攔河閘壩影響，蓄水期及運(yùn)行期水庫(kù)壩下將形成減脫水河段。因此，需要采取一定的措施避免給壩下河道造成不利影響。

為了不對(duì)下游河道生態(tài)及其他用水戶的用水造成影響，蓄水期上、下水庫(kù)會(huì)泄放一定水量，其中上水庫(kù)泄放水量為88.8 萬(wàn)m3，下水庫(kù)泄放水量為561.2 萬(wàn)m3，分別占上、下水庫(kù)來(lái)水量的18.4%、25.3%，滿足下泄水量不小于多年平均徑流量的10%的水庫(kù)生態(tài)流量泄放要求[2]，但由于需按要求泄放生態(tài)基流致使河道水量減少，會(huì)導(dǎo)致水位有所降低。

蓄水期，在75%保證率壩址處來(lái)水條件下，上、下水庫(kù)最大蓄水量為1561 萬(wàn)m3，取水量約占來(lái)水量的39.8%。工程取水對(duì)區(qū)域水資源量影響程度較大，但在計(jì)算來(lái)水量時(shí)，考慮了水庫(kù)壩址處的生態(tài)流量，以及上下游灌溉生活用水，因此蓄水期對(duì)壩址下游生態(tài)及其他用水戶影響較小。另外，蓄水期的施工用水通過(guò)堰壩取水，洪水超過(guò)堰壩高程后自由下泄進(jìn)入河道，對(duì)取水河道洪水過(guò)程基本無(wú)影響。

本工程涉及云峰村一處集中供水工程，受電站建設(shè)征地影響將無(wú)法使用，云峰村生活用水無(wú)法保障，需對(duì)此統(tǒng)籌考慮。另外，本工程建成后會(huì)導(dǎo)致下游云峰水電站、嚴(yán)家水電站、紗帽水電站等來(lái)水減少，影響其發(fā)電量，需給予一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。

1.2 運(yùn)行期

1.2.1 取水量

抽水蓄能電站在運(yùn)行過(guò)程中，水是循環(huán)利用的，抽水時(shí)從下水庫(kù)轉(zhuǎn)入上水庫(kù)，發(fā)電時(shí)則從上水庫(kù)轉(zhuǎn)入下水庫(kù)，水體是在上、下水庫(kù)間來(lái)回交換，整個(gè)過(guò)程基本沒(méi)有消耗水[3]。因此，岳西抽水蓄能電站在運(yùn)行過(guò)程基本不存在水量消耗，僅有少量的蒸發(fā)和滲漏損失。按上、下水庫(kù)年蒸發(fā)增損量354.5mm，上、下水庫(kù)日滲漏量2100m3，輸水系統(tǒng)日滲漏量1000m3計(jì)算，岳西抽水蓄能電站在正常運(yùn)行期間，年蒸發(fā)、滲漏損失水量（包括水庫(kù)滲漏和輸水系統(tǒng)滲漏）約139 萬(wàn)m3，其中水庫(kù)蒸發(fā)、水庫(kù)滲漏、輸水系統(tǒng)滲漏水量分別為25 萬(wàn)m3、77 萬(wàn)m3和37 萬(wàn)m3?？紤]到正常運(yùn)行期的供水保證率為95%，為此，岳西蓄能電站95%年型的用水總量152.8 萬(wàn)m3，其中水庫(kù)蒸發(fā)、水庫(kù)滲漏、輸水系統(tǒng)滲漏水量分別為38.8 萬(wàn)m3、77 萬(wàn)m3和37 萬(wàn)m3。

1.2.2 取水影響

本工程運(yùn)行期耗水量為蒸發(fā)、滲漏損失及業(yè)主營(yíng)地用水，年均蒸發(fā)、滲漏和輸水系統(tǒng)滲漏排水損失為139 萬(wàn)m3，占上、下水庫(kù)以上區(qū)域多年平均來(lái)水量的5.15%，且電站所占流域面積較小，正常運(yùn)行期耗水量占黃尾站以上黃尾河流域多年平均徑流量的0.47%，95%年份占0.52%，綜合可以看出電站正常運(yùn)行期取水對(duì)區(qū)域水資源量影響有限。

本工程運(yùn)行期，上水庫(kù)不設(shè)置泄洪溢洪設(shè)施，按要求下泄最小生態(tài)流量，壩下洪水過(guò)程將會(huì)明顯減少，不會(huì)影響到壩下河道的行洪及河勢(shì)穩(wěn)定。但考慮上、下水庫(kù)水體交換與天然洪水遭遇，下水庫(kù)洪水調(diào)節(jié)后的下泄流量不大于天然洪峰流量，故壩下水位將有所降低。運(yùn)行期下水庫(kù)各月來(lái)水量除補(bǔ)充蒸發(fā)、滲漏損失和下泄流量外，其他多余水量均通過(guò)下水庫(kù)設(shè)置的導(dǎo)流泄放洞泄放至下游，下水庫(kù)滲漏水量最終也將回歸壩址下游。因此，運(yùn)行期對(duì)下水庫(kù)壩下游河段水文情勢(shì)影響較小，對(duì)壩下河道的行洪安全和河勢(shì)穩(wěn)定亦無(wú)較大影響。

運(yùn)行期取水主要為補(bǔ)充水庫(kù)和輸水系統(tǒng)的蒸發(fā)滲漏損失，水量較小，而且滲漏水量進(jìn)入下游河道，對(duì)灌溉供水基本不會(huì)產(chǎn)生影響。另外，本工程在運(yùn)行期也會(huì)導(dǎo)致下游云峰水電站、嚴(yán)家水電站、紗帽水電站等來(lái)水減少，影響其發(fā)電量，需要予以一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。

1.3 取水合理性

（1）岳西抽水蓄能電站建設(shè)符合安徽省抽水蓄能電站選點(diǎn)規(guī)劃等相關(guān)要求，其發(fā)電效率高，電網(wǎng)調(diào)度成本低，且相對(duì)比傳統(tǒng)的核能發(fā)電及火力發(fā)電具有更好的環(huán)境效益，更加環(huán)保節(jié)能，其開(kāi)發(fā)建設(shè)符合國(guó)家及地方產(chǎn)業(yè)政策要求。

（2）蓄水期間，上、下水庫(kù)均按照水庫(kù)生態(tài)流量泄放規(guī)定進(jìn)行泄放水量，基本不會(huì)對(duì)壩址下游生態(tài)及其他用水戶造成不利影響。且蓄水期的施工用水是通過(guò)堰壩取水，洪水超過(guò)堰壩高程后自由下泄進(jìn)入河道，對(duì)取水河道洪水過(guò)程也基本無(wú)影響。

（3）運(yùn)行期間，電站基本沒(méi)有水量消耗，僅產(chǎn)生蒸發(fā)損失和水庫(kù)、輸水系統(tǒng)的滲漏損失，因此，運(yùn)行期除了需要填補(bǔ)蒸發(fā)及滲漏損失的水量，上、下水庫(kù)其余來(lái)水均通過(guò)生態(tài)流量泄放管或泄放洞向下游泄放，因此，電站運(yùn)行期間對(duì)區(qū)域水資源基本不會(huì)造成不利影響。

2 用水合理性

2.1 用水指標(biāo)

2.1.1 單位裝機(jī)取水量指標(biāo)

岳西抽水蓄能電站裝機(jī)容量為1200MW，發(fā)電年利用小時(shí)數(shù)為1000h，年發(fā)峰荷電量為12 億kW·h，年抽水利用小時(shí)為1333h，年抽水耗用低谷電量16 億kW·h，電站平均年發(fā)電循環(huán)用水量約為14.87 億m3。

根據(jù)岳西抽水蓄能電站的單位裝機(jī)取水量的各項(xiàng)指標(biāo)，可以計(jì)算得到電站的單位裝機(jī)容量取水量為1.24m3/W，每千瓦時(shí)生產(chǎn)用水量為1.24m3/kW·h，電站的發(fā)電量與耗電量之比（12 億kW·h/14.87 億kW·h）為0.81，高于抽水蓄能電站一般綜合效率0.75[4]。

2.1.2 補(bǔ)水量指標(biāo)

抽水蓄能電站運(yùn)行后，上、下水庫(kù)來(lái)水首先需要填補(bǔ)蒸發(fā)及滲漏損失的水量，其余來(lái)水則通過(guò)生態(tài)流量泄放管或泄放洞向下游泄放。

岳西抽水蓄能電站裝機(jī)容量1200MW，建庫(kù)后的水庫(kù)年蒸發(fā)損失增量為25 萬(wàn)m3/a，水庫(kù)、輸水系統(tǒng)的滲漏損失水量為114 萬(wàn)m3/a，合計(jì)水庫(kù)年蒸發(fā)、滲漏損失總量即年需補(bǔ)水量為139 萬(wàn)m3/a。通過(guò)計(jì)算可得電站補(bǔ)水率為1158m3/MW·a。

2.2 用水合理性

目前，安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)《安徽省行業(yè)用水定額》（DB34/T679-2019）及國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未給出水力發(fā)電工程（包括抽水蓄能電站）的用水定額。因此，本文選取安徽境內(nèi)區(qū)域水文氣候條件及裝機(jī)容量相近的桐城抽水蓄能電站、霍山抽水蓄能電站以及家朋抽水蓄能電站進(jìn)行用水相關(guān)指標(biāo)的對(duì)比（見(jiàn)表2）。

表2 各抽水蓄能電站用水相關(guān)指標(biāo)對(duì)比表

從表2 可知，岳西抽水蓄能電站每千瓦時(shí)生產(chǎn)用水量為1.24m3/kW·h，與桐城抽水蓄能電站、霍山抽水蓄能電站以及家朋抽水蓄能電站的每千瓦時(shí)生產(chǎn)用水量相近，岳西抽水蓄能電站的補(bǔ)水率為1158m3/MW，與其他三個(gè)抽水蓄能電站的補(bǔ)水率也基本相當(dāng)。

另外，電站因蒸發(fā)、滲漏每年損失水量為139 萬(wàn)m3，年發(fā)電量為12 億kW·h，計(jì)算可得岳西抽水蓄能電站每千瓦時(shí)平均耗水量?jī)H為0.00116m3/kW·h，其水量重復(fù)利用率高達(dá)99.9%，符合水資源充分利用原則，其用水基本合理。

3 結(jié)語(yǔ)

岳西抽水蓄能電站取用水符合國(guó)家、安徽省及地方產(chǎn)業(yè)政策，符合水資源開(kāi)發(fā)利用、節(jié)約保護(hù)、區(qū)域水環(huán)境功能區(qū)劃等方面的規(guī)定。該電站在滿足上、下庫(kù)下游河段需水量的同時(shí)，蓄水期可蓄水量滿足蓄水要求，運(yùn)行期的取水量也滿足電站正常運(yùn)行的取水要求。

電站在蓄水期及正常運(yùn)行期間，基本不會(huì)對(duì)下游河道生態(tài)及水質(zhì)造成影響，另外對(duì)于電站建設(shè)及運(yùn)行中對(duì)區(qū)域水資源的影響可通過(guò)一定的水資源保護(hù)措施進(jìn)行緩解或解決。對(duì)于其他用水戶的影響，也可通過(guò)一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償措施進(jìn)行補(bǔ)償。電站各項(xiàng)裝機(jī)取水量指標(biāo)基本合理可行，補(bǔ)水率也與安徽省境內(nèi)區(qū)域水文氣候條件及裝機(jī)容量相近的同類抽水蓄能電站基本相當(dāng)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合相關(guān)規(guī)定要求，用水是合理的。綜上所述，取水是合理且可行的