水库扩建对下游梯级电能影响分析

2010-04-25陈金松

中国水利 2010年14期

陈金松

（中国水电顾问集团中南勘测设计研究院，410014，长沙）

传统认为，水库扩建后调节能力增强，对径流的蓄峰补枯作用明显，从而提高下游梯级的电能数量和质量。然而，随着经济社会的快速发展，水库承担的综合利用要求越来越多，水库扩建后需综合分析对下游梯级电能的影响：①水库扩建后，一般灌区规模将会扩大，灌溉流量从库中直接引走，使下游梯级入库流量减少，从而使发电量减少；②水库扩建后，若承担下游较重的防洪任务，汛期必将预留较大的防洪库容，从而大大削弱水库的调蓄能力；③水库扩建后，本身电站随之扩机增容，机组引用流量大大增加，从而导致上下游机组过流能力不匹配，当上游梯级调峰时，下游调节性能较弱的梯级将白白弃水，损失电能。可见，水库扩建后，下游梯级电能变化需综合各方面因素深入分析研究。水库扩建后影响下游梯级电能因素示意图见图1。

一、水库扩建后影响下游梯级电能的各因素分析

1.调蓄作用

水库扩建后，大坝加高，水库各特征水位随之抬高，水库总库容增大，兴利库容增加，水库调节性能增强，水库蓄峰补枯作用明显，使下游梯级水量利用率提高，年发电量增加，汛、枯出力比减小，电能质量得到较大改善。水库扩建后，下游梯级水量利用率提高a%时，表明下游梯级发电量较扩建前增加约a%。

2.灌溉、供水

具有灌溉和供水任务的水库扩建以后，由于库容增加，往往会扩大灌溉面积和供水规模，从而加大引用流量。这部分水量将从库中直接引走，从而造成下游梯级入库流量减小，减小幅度即为灌溉、供水因素对下游梯级电能的影响程度。当水库扩建后新增的灌溉、供水流量占下游梯级坝址径流的b%时，则表明下游梯级较扩建前将减少约b%的电量。

3.电站调峰

水库扩建后，水库正常蓄水位抬高，调节性能增强，原先的老机组已不能适应新的水头参数，电站须更换新的机组，并提高机组容量。随着电网公司全面实行峰谷分时电价及丰枯季节电价，具有调节性能的电站必将按照调峰工况运行，在装机年利用小时数和水头参数一定的情况下，提高机组的过流能力是增加机组容量的有效途径。机组额定引用流量增加后，对下游梯级的电能影响如下：

（1）下游梯级无调节性能

下游梯级电站设计时，机组引用流量一般按与上游梯级设计引用流量加上区间流量基本相当考虑，当上游水库扩建后，电站机组额定引用流量增加，将导致上下游梯级机组过流能力不匹配。

当水库扩建后，机组过流能力加区间流量大于下游梯级机组过流能力时，电站调峰将会迫使下游梯级增加弃水，特别是在水资源宝贵的枯水期，电站弃水对电能影响较大。

当水库扩建后，机组过流能力加区间流量小于下游梯级机组过流能力时，电站调峰对下游梯级电能基本无影响。

（2）下游梯级有调节性能

水库扩建后，上游机组增加了额定引用流量，在电站调峰时，下游梯级在与上游同步调峰的同时，将多余水量先蓄起来，待上游调峰停止时，下游水库再逐步消落，水量较上游水库扩建前未增加损失，因此，当下游梯级有调节性能时，上游梯级扩机调峰对下游梯级电能基本无影响。

4.防洪

上游水库对下游梯级的调蓄作用主要体现在枯水期，对汛期电量影响较小，因此，上游水库蓄水期末所蓄库容的大小在考量其对下游梯级的补偿作用方面至关重要。具有综合利用要求的水库一般会承担下游的防洪任务，水库扩建后，主汛期将设置汛限水位，主汛期结束后水库可蓄至正常蓄水位。当蓄水期末水库水位高于扩建前水库正常蓄水位时，表明枯水期可调水量高于扩建前可调水量，从而可增加下游梯级枯水期电量；当蓄水期末水库水位低于扩建前水库正常蓄水位时，表明枯水期可调水量较扩建前小，从而降低了下游梯级枯水期电量。

5.其他

承担向下游补水任务的水库，如湖南省的东江、涔天河等水库扩建后承担向下游补水任务，水库实际运行时将优先考虑向下游补水，从而无法充分发挥调蓄功能，对下游梯级调蓄作用有限。

水库其他工程任务如航运、旅游、养殖等因素对下游梯级电能影响较小，暂不分析。

6.综合分析

针对具体水库，研究水库扩建后运行方式的各方面因素对下游梯级电能影响程度，找出其中的主导因素，考量水库扩建对下游梯级电能的利弊影响。当以发电为主的水库扩建后，水库调蓄能力加强，水库对下游的调蓄作用占主导因素，下游梯级电能增加；当以灌溉、供水为主要任务的水库扩建后，灌溉、供水引水流量加大，该因素在影响下游电能方面占主导作用时，下游梯级电能减少；当上游水库扩建后，装机大幅度增加，机组引用流量增幅较大，导致与下游梯级引水流量严重不匹配时，若下游梯级无较好的应对措施，必将造成大量弃水，从而引起下游梯级发电量减少。