擺東水電站擴容水力資源條件分析

張中杰，唐永美，馬尚男，梁秀日方

（1.貴州省黔南州水利水電勘測設計院，貴州都勻558000；2.松遼委水文局黑龍江上游中心，黑龍江黑河164300；3.松遼委水文局嫩江中心，黑龍江齊齊哈爾161000；4.松遼委水文局黑龍江中游中心，黑龍江同江156400）

擺東水電站擴容水力資源條件分析

張中杰1，唐永美2，馬尚男3，梁秀日方4

（1.貴州省黔南州水利水電勘測設計院，貴州都勻558000；2.松遼委水文局黑龍江上游中心，黑龍江黑河164300；3.松遼委水文局嫩江中心，黑龍江齊齊哈爾161000；4.松遼委水文局黑龍江中游中心，黑龍江同江156400）

擺東水電站為壩后徑流式水電站，利用水頭16.5 m，現(xiàn)狀電站裝機2×3 200 kW，原設計年發(fā)電量2 990萬kW·h，年利用小時4 670 h。隨著上游具有季調(diào)節(jié)性能的黃花寨電站建成投產(chǎn)，通過聯(lián)合運行，擺東水電站現(xiàn)有裝機年利用小時大幅提高，現(xiàn)有裝機規(guī)模偏小，具有較大的擴容潛力。推薦本電站擴容后裝機2×5 500 kW，年利用小時3 733 h。多年平均發(fā)電量從3 469萬kW·h增加到4 106萬kW·h，增大了18%。

水電站；擴容；水力資源

擺東水電站位于貴州省長順縣墩操鄉(xiāng)，于1994年開展規(guī)劃設計工作，于1995年分別完成可研、初設工作，于1999年建成投產(chǎn)。擺東水電站為壩后徑流式水電站，利用水頭16.5 m，現(xiàn)狀電站裝機2× 3 200 kW，原設計年發(fā)電量2 990萬kW·h，年利用小時4 670 h。隨著上游具有季調(diào)節(jié)性能的黃花寨電站于2010年建成投產(chǎn)，通過聯(lián)合運行，擺東水電站現(xiàn)有裝機年利用小時大幅提高，現(xiàn)有裝機規(guī)模偏小，具有較大的擴容潛力。

1 流域概況

擺東水電站位于貴州省長順縣敦操鄉(xiāng)與紫云縣交界的格凸河河段上，壩址以上集水面積2 234 km2。格凸河是蒙江干流的上游河段，蒙江屬珠江流域西江水系。格凸河發(fā)源于長順縣廣順區(qū)石洞鄉(xiāng)的紅花寨，由南向北流經(jīng)長順縣、紫云縣，在穿洞附近形成約3 km的地下伏流，經(jīng)長順和紫云兩縣交界，至羅甸縣的雙河口與漣江匯合，形成蒙江。格凸河地勢北高南低，流域上游為淺丘地貌，中下游為河谷深切地貌。巖溶發(fā)育，多溶洞、暗河、伏流及封閉性盆地，河網(wǎng)密度小。流域內(nèi)植被一般，森林覆蓋率為10%～15%。

目前，擺東水電站上游黃花寨電站、河邊電站已建成發(fā)電，黃花寨電站集水面積2 163 km2，調(diào)節(jié)庫容為8 290萬m3，庫容系數(shù)為6.4%，具有季調(diào)節(jié)性能，裝機容量為2×30 MW；河邊電站集水面積2 165 km2，無調(diào)節(jié)性能，電站總裝機21 500 kW。

2 徑流分析計算

2.1 徑流計算方法

擺東水電站為格凸河上的第五梯級電站，其上游黃花寨電站、河邊電站已建成。黃花寨電站集水面積2 163 km2，調(diào)節(jié)庫容為8 290萬m3，庫容系數(shù)為6.4%，具有季調(diào)節(jié)性能。河邊電站為徑流式電站，無調(diào)節(jié)性能。擺東水電站集水面積2 234 km2，擺東水電站與黃花寨電站區(qū)間面積為71 km2。擺東水電站來水過程為黃花寨電站下泄流量加區(qū)間流量。

黃花寨電站、擺東水電站壩址天然徑流，根據(jù)參證站的實測徑流資料，結(jié)合面上降水的差異，采用水文比擬法進行計算。擺東水電站與黃花寨電站區(qū)間流量為擺東水電站壩址天然徑流與黃花寨電站壩址天然徑流之差。

根據(jù)以上資料，對黃花寨電站逐月來水過程進行徑流調(diào)節(jié)計算，從而得到黃花寨電站長系列下泄流量過程，最后回加擺東水電站與黃花寨電站區(qū)間流量，即為經(jīng)過黃花寨電站調(diào)節(jié)后的擺東水電站來水過程。

2.2 徑流計算成果

經(jīng)計算，黃花寨電站多年平均流量為40.4 m3/s，多年平均徑流總量為12.7億m3，年徑流變差系數(shù)根據(jù)地區(qū)綜合取為0.26，Cs=2Cv；擺東水電站多年平均流量為41.7 m3/s，多年平均徑流總量為13.2億m3，年徑流變差系數(shù)根據(jù)地區(qū)綜合取為0.26，Cs=2Cv。由于黃花寨電站、擺東水電站壩址集水面積與惠水水文站較為接近，徑流年內(nèi)分配按惠水水文站相應年份分配率來分配，求得黃花寨電站、擺東水電站壩址長系列徑流成果。

按水文年（5—4月）、11—4月、最小月流量進行頻率分析計算，以P—Ⅲ型曲線適線，黃花寨電站、擺東水電站徑流設計成果見表1。

表1 黃花寨電站、擺東水電站徑流分析計算成果表

3 水力動能計算

3.1 水力動能計算采用的資料和參數(shù)

徑流資料為黃花寨電站下泄流量加區(qū)間流量；根據(jù)有關規(guī)劃，到2020年流域內(nèi)新增總耗水量為1 420萬m3（即0.45 m3/s），占壩址以上多年平均水資源量13.2億m3的1.1%；庫損由蒸發(fā)和滲漏等因素產(chǎn)生，擺東水電站庫容非常小，水庫年水量損失約為10.7萬m3，不足壩址多年平均來水量的萬分之一，可忽略不計；擺東水電站為壩后式電站，無調(diào)節(jié)性能，電站發(fā)電不會造成該河段減水或斷流，不再單獨考慮下放生態(tài)環(huán)境用水；經(jīng)計算，水頭損失為0.5 m，平均出力系數(shù)按7.8取值。

3.2 水力動能計算成果

擺東水電站屬無調(diào)節(jié)徑流式電站，其上游的黃花寨電站已建成發(fā)電，由于該電站水庫具有季調(diào)節(jié)性能，故擺東水電站的運行方式采用與黃花寨電站聯(lián)合運行的方式。根據(jù)擺東水電站來水過程，采用長系列法逐月徑流資料，計算電站水能指標。不同裝機規(guī)模的水能指標見表2。

表2 擺東水電站水能指標成果表

4 擺動電站擴容水力資源條件分析

擺東水電站現(xiàn)狀裝機2×3 200 kW，根據(jù)水力動能計算，現(xiàn)狀裝機規(guī)模下多年平均發(fā)電量3 469萬kW·h，年利用小時5 423 h，年利用小時較大，水力資源未充分開發(fā)利用。

擺東水電站為壩后徑流式水電站，原靠未經(jīng)調(diào)節(jié)的天然徑流發(fā)電。隨著上游具有季調(diào)節(jié)性能的黃花寨電站建成投產(chǎn)，經(jīng)黃花寨電站調(diào)節(jié)后，擺東水電站上游徑流條件發(fā)生了變化，上游來水年內(nèi)分配變的均勻。通過聯(lián)合運行，擺東水電站擴容具有較好水力資源條件。

從水力資源條件來說，擺東水電站裝機利用小時數(shù)3 000～5 000 h左右較適宜。裝機容量超過2×6 300 kW時，原有廠房不能滿足要求，需新建廠房，重建廠房投資較大，綜合考慮，推薦電站擴容后裝機2×5 500 kW，年利用小時3 733 h。則推薦裝機規(guī)模較現(xiàn)有裝機規(guī)模增加了4 600 kW，增大了72%；多年平均發(fā)電量從3 469萬kW·h增加到4 106萬kW·h，增大了637萬kW·h，增大了18%。

綜上分析，通過與上游黃花寨電站聯(lián)合運行，擺東水電站擴容具有較好的水力資源條件。

5 結(jié)語

1）隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，和流域水力資源開發(fā)建設，原有一些水電站裝機規(guī)模偏小，水力發(fā)電機組老舊狀況逐漸顯露出來，為充分開發(fā)流域水力資源，有必要對其進行增效擴容改造。

2）對于增效擴容水電站，充分利用原有擋、引水設施和發(fā)電廠房，僅更換機組，是一種投資少，收益高的選擇。

TV213 < class="emphasis_bold"> ［文獻標識碼］B

B

1002—0624（2017）09—0007—02

2016-11-24