沖乎爾水電站發(fā)電水頭的利用問題

陳集梅

（新疆新華水電投資股份有限公司，830063，烏魯木齊）

根據(jù)水力學(xué)原理，水電站機組的出力，與水能的有效落差“水頭”和流量成正比，也就是說“水頭”越高，流量越大，其能量就越大，但河道流量的大小是隨季節(jié)變化有豐、平、枯期，而水電站的水頭一旦形成，是相對穩(wěn)定可長期利用的。因此科學(xué)合理確定“水頭”對水電開發(fā)具有重要的意義。

一、基本情況

新疆沖乎爾水電站設(shè)計總裝機容量110 MW，年發(fā)電量3.9億kWh，水庫可利用庫容4 800萬m3，平均加權(quán)水頭48.1 m，總投資9.6億元。該電站位于新疆布爾津縣沖乎爾鄉(xiāng)布爾津河上游，是壩后式水電站，其尾水下游左岸300 m左右處原有一座農(nóng)業(yè)灌溉供水渠首，原采用在河道修建鉛絲籠擋水壩方案提高水位，保證河流在較低水位時渠首的進水量，以保證該鄉(xiāng)4萬多畝（約0.27萬hm2）農(nóng)田和牧區(qū)草場的灌溉用水，原設(shè)計引水流量10 m3/s，進水渠首需保證正常進水位高程703.5 m，才能滿足自然流灌溉進水量需求。

二、尾水位抬高造成發(fā)電量降低的問題

現(xiàn)電站設(shè)計最低發(fā)電尾水位高程700 m，正常尾水位高程701.9 m，最高水位高程704.5 m。由于進水渠首正常進水位高程需保持在703.5 m，比電站發(fā)電正常設(shè)計尾水位高1.4 m，比最底尾水位高2.4 m，可以看出除短時間豐水期外，在河流來水量平、枯水期水位較低時都將影響下游左岸龍口的進水量，我們認為左岸龍口進水方案的選擇是關(guān)鍵。該問題在可研階段沒有引起重視，現(xiàn)階段還是采用原擋水壩提高水位的方案解決灌溉問題，由此造成尾水位的提高，從而降低了電廠發(fā)電的有效水頭。如長期繼續(xù)采取在電站尾水下游龍口處采用擋水壩的方案來解決龍口進水，將造成較大發(fā)電量的損失，直接影響電站的長期發(fā)電效益。

三、解決方案的比選和分析

方案一：采用原擋水壩方案，對其加以改造，投資少，可滿足渠道正常灌溉用水。在大壩施工期也不影響進水，但提高了電站的尾水位。這對電站建成投入運行后，特別是在豐水期有較大影響（每提高或降低1 m水頭可增減2%的發(fā)電量），將長期影響電站發(fā)電量。經(jīng)初步估算采用此方案每年將減少發(fā)電量2 000萬kWh左右，減少400多萬元收入，損失很大。

方案二：①采用在原左岸龍口處建設(shè)電動泵揚水站方案解決農(nóng)田灌溉用水問題。揚水高程2.5 m左右，需用流量6 m3/s，初步估算配備合計容量負荷400 kW電動水泵（在豐水期可用自然進水）。②取消原渠道下游水輪泵站，也采用電泵揚水（可節(jié)約用水），需用流量0.5 m3/s揚水高程20 m，估算配備合計容量負荷200 kW。修建兩座揚水站估算投資500萬元左右，年耗電量200萬kWh，每年各項運行管理費用估算110萬元左右，該方案電站尾水位不受影響。

方案三：采用修建小水電站方案，從庫區(qū)設(shè)計安裝壓力管直接供水，在夏季可解決農(nóng)業(yè)灌溉用水，冬季可用于枯水期大電站停機蓄水時的生態(tài)供水。建議可考慮安裝1臺3 000 kW左右的小型發(fā)電機組，可利用發(fā)電后的尾水解決灌溉。由于農(nóng)田灌溉主要用水量在豐水期，即可充分利用近2個多月豐水期水庫多余的水量發(fā)電，對原電站的發(fā)電用水影響不大。經(jīng)測算新增小水電站年發(fā)電量可達1 200萬kWh左右，估算投資1 500萬元左右，投資成本較低，每度電投資僅1.25元左右，年收入可增加300萬元左右，經(jīng)濟效益較好。采取這個方案，除不影響大電站尾水位外，還可將壩后電站尾水河道進一步疏通（壩后下游有4/1000的坡差），在洪水季節(jié)盡量降低原設(shè)計110 MW電站機組的尾水位，既可充分利用水頭，也可提高發(fā)電量400萬kWh，增加收入100萬元左右，綜合經(jīng)濟效益顯著。比選方案見表1。

經(jīng)過三種方案比選認為：第一方案工程簡單，投入較小，基本不影響灌溉，但長期影響原電站發(fā)電水頭的利用，發(fā)電收益損失大，不宜采用。第二方案，需投入部分資金和運行管理費用，工程較復(fù)雜，可較好解決灌溉問題，運行費用較大，但損失比第一方案大幅度下降。第三方案投入較大，但長期發(fā)電收益顯著，既可解決灌溉用水問題，也可解決枯水期河道生態(tài)供水要求，可增加發(fā)電量，提高經(jīng)濟收益，優(yōu)于前兩個方案，可作為首選方案。

表1 比選方案

通過對以上三種方案比選分析，采用修建小水電站的方案解決下游農(nóng)田灌溉問題是最優(yōu)方案，但電站現(xiàn)已建成投入運行，第三方案已很難實施。因此，在綜合比選的基礎(chǔ)上，最后選擇采用第二方案修建低水頭揚水站，并準備清理電站尾水下游處擋水壩，以便解決電站投入運行后因河道擋水壩抬高尾水水位影響機組出力的問題。

[1]侯敬軍，向凌，曾致遠.水電站優(yōu)化運行方案分析比較[J].水電廠自動化,2004（3）.

[2]馮趙云.中小水電站運行管理的建議與對策[J].中國水能與電氣化，2009（21）.

[3]馬躍先，馬希金，閻振真.小型水電站優(yōu)化運行與管理[M].鄭州：黃河水利出版社，2000.