清河流域水能開發(fā)利用前景分析

蔣麗霞，韓穎慧

（遼寧省清河水庫管理局，遼寧 鐵嶺112003）

1 流域概況

清河是遼河干流左側的一級支流，位于遼寧省的東北部，流域面積5253km2，河長171km，河道比降0.158%，山地占80%以上，植被較好。上游河道狹窄，水流湍急。中下游地勢平緩，支流發(fā)育，水量豐沛，水資源豐富。主要支流有碾盤河、寇河，二級支流有葉赫河。其徑流主要來自地表水和地下水補給，流域多年平均降水量748.3mm，多年平均徑流量11.25×108m3。

清河干流上主要水利控制工程有清河水庫和清河攔河閘。清河水庫位于清河偏下游處，是一座以防洪、灌溉、工業(yè)供水為主，兼顧養(yǎng)魚、生態(tài)供水等綜合利用的大（2）型水利樞紐工程，集水面積2376km，總庫容9.71×108m3。主要建筑物包括大壩、溢洪道及左右岸泄洪洞。清河水庫徑流豐枯變化較大，多年平均年徑流量5.08×108m3。

清河攔河閘位于清河水庫下游八寶鎮(zhèn)四社村，始建于1973年，規(guī)模為大（2）型，2010年汛期水毀后拆除重建，重建后攔河閘總寬344.14m，閘門孔口尺寸8.0m×3.5m，共36孔。

誠信水庫位于清河支流寇河上游，2008年建成，集水面積142.86km2，為中型水庫，總庫容3294×104m3。

清河流域水文測站主要有八棵樹、耿王莊、清河水庫、南城子水庫、開原、松樹，流量資料最早觀測于1935年。

2 水能資源蘊藏量估算

清河流域水能蘊藏量估算，根據流域天然情況將河流進行分段，分別計算各河段的水能蘊藏量。分段的原則，主要是以支流匯入點作為分段點。

計算河段水能蘊藏量N的公式為：

式中：Q1和Q2——分別為通過計算河段首段和末段斷面的流量，m3/s（一般采用多年平均流量）；△Zi——計算河段的落差m。

經計算清河流域水能蘊藏量為7.59萬KW。

3 水能開發(fā)利用前景

3.1 流域水能開發(fā)現(xiàn)狀

清河流域現(xiàn)僅有兩座水電站，一座位于二級支流葉赫河南城子水庫電站，裝機容量為1200 kW，引用流量為8.1m3/s，另一座位于二級支流小寇河上的寶興水庫電站，裝機容量為100kW，引用流量為0.9m3/s?？傆嬆臧l(fā)電量285萬kW·h，流域內水能資源利用率不足2%，水力資源開發(fā)利用率極低。其中最早開發(fā)的水電站始建于1974年，這些電站的開發(fā)對當地的電力供給條件改善及經濟發(fā)展、改善當地人民的生產、生活條件起到了重要作用。但是由于當時歷史經濟及技術和條件的限制，這些電站工程尚存在著一定的問題：

1）工程設計標準較低，工程設施比較簡陋，有些工程（如寶興水庫電站）存在著維修費用較大，年久失修效益不顯著、甚至報廢等問題，急需技術改造。

2）已建的電站工程所依賴的水庫雖有一定的調節(jié)能力，但發(fā)電不是主要建設任務。因此目前運行的小電站調節(jié)能力較差，沒有調峰能力，完全依賴國網調峰。

本研究以蜀岡-瘦西湖風景名勝區(qū)的海外游客為樣本，在其主要景點瘦西湖、大明寺、唐城遺址、觀音山禪寺、漢陵苑、宋夾城、筆架山溫泉度假村、史公祠等處進行隨機調查.調查時間為2011年5月1日至10日，2011年7月6日至20日和2011年10月1日至10日.共發(fā)放問卷400份，回收394份，其中無效問卷9份，有效問卷385份，有效率為97.71%.樣本情況如表1所示.

3）已開發(fā)電站規(guī)模較小，總裝機容量最大僅為1300kW，開發(fā)的位置都位于清河二級支流上。而干流及一級支流上已建成三座攔河工程，具備了很好的開發(fā)條件，急需優(yōu)先開發(fā)。

4）已開發(fā)的電站總裝機容量僅占流域水能蘊藏量的1.7%，已開發(fā)的比例太小，急待進一步開發(fā)。

3.2 清河干流水力發(fā)電前景

根據清河流域水能蘊藏量、水能開發(fā)現(xiàn)狀及流域內現(xiàn)有工程狀況可以得出，清河流域水能開發(fā)利用前景很可觀，可以進行分級開發(fā)，尤其是干流上利用已建成的水利控制工程進行開發(fā)，工程投資較小。干流可分兩級電能開發(fā)，第一級興建清河水庫水電站，利用清河水庫攔河壩、進水閘、泄洪洞進行蓄、引水，僅需新建引水隧洞、調壓井、電站廠房、升壓站、尾水渠和辦公樓，尾水直接排入清河下游。第二級興建開西灌區(qū)水電站：利用清河攔河站進行蓄、引水，僅需新建引水渠、電站廠房、升壓站、尾水渠和辦公樓，尾水進入下游河道或灌溉渠道。

根據水電站運行水位、清河水庫調度方案、尾水渠特征水位、電站水頭等參數進行水能計算。對清河水庫電站水頭、出力保證率及累積電能計算結果分析：對清河水庫電站裝機容量選擇在9000～15000kW之間是合適的。這次規(guī)劃考慮到既充分利用水能資源，又有較佳的經濟效益，清河水庫電站裝機容量擬定為10000kW。

考慮到水庫放流量、電站運行管理和工程造價，參考水輪機型譜和各水輪機廠家水輪發(fā)電機樣本，該電站機組容量選取5000×1+2500×2kW組合形式，故電站共布置3臺水輪發(fā)電機組，水輪機型號分別HLA551C-LJ-170及HLA551C-LJ-120，發(fā)電機型號分別SF5000-22/3250及SF2500-16/2600。

利用清河水庫4月下旬至9月中旬農業(yè)灌溉放流及跨流域生態(tài)放水，該電站多年平均發(fā)電量為2976萬kW·h，年利用小時為2976h。

開西灌區(qū)電站位于清河攔河閘下游40m處，緊鄰河道右側布置。電站主要利用上游水庫及電站的放流進行發(fā)電，發(fā)電水位為79.10m。

根據清河攔河閘上游來流量、尾水渠特征水位、電站水頭等參數計算水能總量。根據出力計算成果（多年平均出力為1800kW），對開西灌區(qū)電站水頭、出力保證率及累積電能計算結果分析：電站裝機容量選擇在1500～2300kW之間是合適的。這次規(guī)劃考慮到既充分利用水能資源，又有較好的經濟效益，開西灌區(qū)電站裝機容量擬定為2000kW。

考慮到水庫放流量、電站運行管理和工程造價，參考水輪機型譜和各水輪機廠家水輪發(fā)電機樣本，該電站機組容量選取800×2+400×1kW組合形式，故電站共布置3臺水輪發(fā)電機組，水輪機型號分別ZDJ6-LH-200及ZDJ6-LH-140，發(fā)電機型號分別SF800-16及SF400-20。

利用清河水庫調出水量及南城子水庫電站發(fā)電流量進行發(fā)電，多年平均發(fā)電量453.74萬kW·h，年利用小時數為2269h。

3.3 清河支流-寇河水力發(fā)電前景

根據清河流域水能開發(fā)現(xiàn)狀及流域內現(xiàn)有工程狀況，支流寇河電能開發(fā)為興建誠信水庫水電站，即利用誠信水庫攔河壩、進水閘、泄洪洞進行蓄、引水，僅需新建引水隧洞、調壓井、電站廠房、升壓站、尾水渠和辦公樓，尾水直接排入寇河下游。

根據出力計算成果，對誠信水庫電站水頭、出力保證率及累積電能計算結果分析：電站裝機容量選擇在150～300kW之間是合適的。這次規(guī)劃考慮到既充分利用水能資源，又有較好的經濟效益，開西灌區(qū)電站裝機容量擬定為200kW。

考慮到水庫放流量、電站運行管理和工程造價，參考水輪機型譜和各水輪機廠家水輪發(fā)電機樣本，該電站機組容量選取1臺200kW形式，故電站共布置1臺水輪發(fā)電機組，水輪機型號為ZD560a-LH-60，發(fā)電機型號為SF200-8。

利用誠信水庫5月下旬至9月中旬農業(yè)灌溉放流進行發(fā)電，多年平均發(fā)電量34.56萬kW·h，年利用小時數為1728h。

4 開發(fā)建議

根據清河流域干流、支流水能開發(fā)前景分析，提出開發(fā)建議：

1）在清河干流上利用清河水庫樞紐工程和清河攔河閘，興建清河水庫水電站和開西灌區(qū)水電站；在支流寇河上，興建誠信水庫水電站，三處電站工程的興建，可新增發(fā)電量3464.3萬kW·h，可有效緩解區(qū)域電網供電壓力，改善城鎮(zhèn)電網質量，對促進鐵嶺市經濟發(fā)展和社會效益都將十分顯著。

2）擬建三處電站均利用現(xiàn)有水庫攔河壩，不涉及新的淹沒，新建工程發(fā)電廠房、升壓站及尾水渠均在河灘地，不占用耕地和林地。

3）工程建設對環(huán)境影響不大，采取相應措施可以減免，總體看來利大于弊。

4）工程總投資為7046萬元。在財務評價中，財務內部收益率15.21%，經濟內部收益率23.52%，大于行業(yè)內部收益率8%，大于社會折現(xiàn)率10%，說明該流域內電站工程建設對國民經濟具有促進作用，評價指標滿足要求。

綜上所述，清河流域水力發(fā)電規(guī)劃中電站的修建是十分必要的，工程在財務和國民經濟上是合理可行的。

［1］中華人民共和國水利部.SL76-2009小水電水能設計規(guī)程［S］.北京：中國水利水電出版社，2009.

［2］中華人民共和國水利部.SL221-2009中小河流水能開發(fā)規(guī)劃編制規(guī)程［S］.北京：中國水利水電出版社，2009.

［3］周之豪，沈曾源，施熙燦，李惕先.水利水能規(guī)劃.［M］.北京：中國水利水電出版社，1997.