龙滩水电站水资源优化利用

李 清，张 强

（龙滩水电开发有限公司，广西 天峨 547300）

龙滩水电站水资源优化利用

李 清，张 强

（龙滩水电开发有限公司，广西 天峨 547300）

介绍龙滩水电站综合利用效益以及实施梯级调度的主要原则，分析龙滩水库调度中存在的问题，并提出解决方案，优化利用水资源。

龙滩水电站；水资源优化利用；综合利用效益

1 工程简介

龙滩水电站是广西境内最大的水电工程，也是红水河梯级开发的控制性工程，坝址位于广西天峨县境内，距天峨县城15km，是红水河综合利用规划的第四个梯级电站。工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益。坝址以上流域面积98500km2，占红水河流域面积的71%。坝址多年平均流量1640m3/s，年均径流量517亿m3。工程主要由大坝、地下发电厂房和通航建筑物三大部分组成。其装机容量规划为6300MW，安装9台700MW的水轮发电机组，年均发电量187亿kW·h，水库正常蓄水位400m，总库容273亿m3，防洪库容70亿m3，水库具有多年调节功能。目前已经完成的一期工程建设，水库正常蓄水位375m，总库容163亿m3，防洪库容50亿m3，电站装机容量4900MW，安装7台700MW的水轮发电机组，年均发电量156.7亿kW·h。主体工程于2001年7月1日开工建设，2003年11月6日完成大江截流，2006年9月30日电站成功下闸蓄水，2007年5月21日，首台机组投产发电，2008年12月23日，一期工程最后一台机组并网运行。

2 龙滩水电站综合利用效益

2.1 发电效益

龙滩多年平均发电量为156.7亿kW·h，年有效纳入系统电量153.6亿kW·h，加上增加下游岩滩、大化、百龙滩三电站年电量12.73亿kW·h，可等效替代系统火电发电量174.65亿kW·h（龙滩替代系统火电电量按系统吸纳的龙滩电量乘以1.05当量系数计算），若火电发电标煤煤耗取320g/kW·h，可节约标煤558.9万t，若按照1t标准煤排放2.25t二氧化碳计算，可减排1257.53万t二氧化碳，减排作用非常明显。

龙滩水库的蓄能补偿作用巨大，除本身巨大的发电效益外，还大大增加红水河梯级水电站的效益，调节红水河梯级的出力过程，提高外送电能的可靠性及稳定性，对提高红水河水电基地的电能质量、解决广西电网电源结构性矛盾、改善受电区供电质量都将发挥巨大的作用。随着龙滩水库的投入，极大促进了下游梯级的发电效益，汛前大幅度增加调节流量，岩滩及下游各梯级入库流量在常年来水的基础上均有不同程度增加；汛期均匀泄放使下游梯级入库流量极为平稳，利于预报并减少出力受阻程度，同时还保证了阶段性枯水的发电用水；汛后大幅度增加供水流量，加大增加了下游梯级的发电能力，发电效益十分显著。

2.2 防洪效益

龙滩水库是西江上最大的水库，也是最主要的防洪水库，控制面积98500km2，占西江梧州控制站流域面积的30%。根据防洪规划，到2020年西江中下游完成江海堤防达标建设，建成西江大藤峡水利枢纽，龙滩水库设置50亿m3防洪库容，大藤峡水库设置15亿m3防洪库容，堤库联合运用，将浔江和西江两岸一般保护对象的防洪标准由10～20年一遇提高到20～30年一遇，梧州市由50年一遇提高到100年一遇。

西江中下游防洪工程体系控制性工程的大藤峡水利枢纽尚未建设，因此，根据防洪规划，结合现状防洪能力，龙滩水库设置50亿m3防洪库容，与下游堤防联合运用，使梧州市河东区防洪标准由10年一遇提高到50年一遇，河西区防洪标准提高到100年一遇，即以梧州为防洪控制断面，把梧州100年一遇洪水削减为50年一遇以下，50年一遇洪水削减为44900m3/s（10年一遇设计流量）以下。

2008年，龙滩水库正常蓄水的第一年，发挥了对流域洪水的巨大调蓄作用，使下游梯级的防洪压力大为减轻，为各梯级水电站的安全度汛奠定了坚实的基础。2008年汛期，由于龙滩水库的拦蓄和调节，在保证下游梯级发电用水的同时，最大限度地削减洪峰流量，5～9月，龙滩坝址以上流域发生洪峰流量超过5000m3/s的洪水共5场，其中最大洪峰流量达到10350m3/s，但经过龙滩水库的拦蓄，相应级别的洪水在下游梯级减少到1～2次，并使下游岩滩、大化、百龙滩分别于5月28日、6月12～17日免遭了两次洪峰流量超过10000m3/s的洪水，使乐滩两次免遭了洪峰流量超过15000m3/s的洪水，极大地缓解了下游梯级的防洪压力。同时由于其均匀的泄放也较大程度地减少了下游梯级电站出力受阻，大化、乐滩避免了两次因入库流量过大造成的停机，百龙滩机组累计停运时间也较以往减少了50%左右。

2.3 通航效益

龙滩水库未形成前，南盘江河道多峡谷、险滩，天然状态下分段通航，上游通2～4t的木船；中下游受雷公滩天险碍航，上、下游航行不能贯通。坡脚村以下132km可季节性通航30t的机动船，只有5t以下的木帆船可全年通航。北盘江天然落差1982m，平均比降4.4%，董箐以上滩险迭起，为不通航河段，仅下游董箐至两江口长约105km河段可通航。

龙滩水库形成后，淹没红水河2/3的主要险滩，库区干流约180～220km范围内河段形成常年深水航道，下游经龙滩调节后，枯水期流量大幅增加；龙滩水库上游最低通航水位，按水库水位335m考虑，相应通航保证率为94%；水库下游最低通航水位，按水电站单机最大引用流量的60%（相应约300m3/s）考虑，相应水位为221m，航运条件大为改善，具有明显的航运效益。

2.4 压咸补淡及生态用水

近年来，随着珠江三角洲地区经济高速发展、人口快速增长、城市化进程的加快，区域内用水量急剧上升；同时极端气候频繁出现、上游大型水利工程的相继蓄水、下游河床变化加剧，严重影响枯水期干流河道下泄流量。在自然和人类活动因素的共同影响下，目前咸潮危及三角洲地区超过1500万人口的供水安全，使珠三角再一次成为珠江流域备受关注的热点，并引起国务院的高度重视。

龙滩水库担负下游珠江三角洲地区枯水期压咸补淡和生态用水的要求，对于三角洲地区供水安全具有重要意义。为了达到压咸补淡的目的，就要求枯水期河道中的径流量达到一定的要求，增大增强枯水期径流动力，抑制咸潮上溯，使主要水道咸界下移，为珠江三角洲地区及时抢淡蓄淡提供水源保证。以2005年底～2006年初珠江三角洲地区发生的咸潮灾害为例：2005年11月26日～2006年1月15日，珠海、澳门累计无法正常取水达48天；中山全禄水厂12月27日～30日连续4天含氯度超标；12月30日，磨刀门水道广昌泵站的含氯度达10000mg/L、联石湾水闸含氯度达7130mg/L，是国家标准的40倍、28.5倍（国家饮用水标准为含氯度≤250mg/L），成为有记录以来最严重的情况。自2007年龙滩水电站投产运行以来，每年都在接受和积极配合珠江防总进行压咸补淡调水工作，2007年～2011年的供水期，龙滩水库累计入库水量为507.57亿m3，累计出库水量729.8亿m3。供水期出库比入库多下放了222.23亿m3；与多年平均相比，龙滩水库在2007年至2008年供水期多供水46.31亿m3，2008年至2009年多供水173.67亿m3，2009年至2010年多供水 22.11亿 m3，2010年至 2011年多供水127.19亿m3，其调蓄作用明显，在珠江委调水压咸过程中起到重要作用，有力保障了冬季澳门、珠海用水。特别是2009年末至2010年初，红水河流域遭遇罕见的秋、冬、春连旱，整个流域水库均超低水位运行，上游来水及降雨严重不足，龙滩水库在珠江防汛抗旱总指挥部调度下，不断优化调度方案，尽最大可能保证下游供水。2009年至2010年枯水期，龙滩水库共下放112.24亿m3水量，比实际来水多下放了49.03亿m3，充分发挥其优越的调蓄功能，为珠江三角洲地区枯水期压咸补淡提供大量的淡水，对于缓解珠海、澳门等地的供水紧张形势具有重要作用。

3 梯级优化调度

3.1 调度原则

龙滩电站建成后，成为红水河流域梯级“龙头”水库，梯级调度效益开始显现，通过与岩滩联合防洪可切实有效提高下游电站防洪标准，同时减少汛期下游电站出力受阻，并使得梯级弃水大幅度减少。在实施梯级优化调度过程中，电厂与电网达成共识，形成红水河流域梯级优化调度主要调度原则。

第一是满足系统的安全稳定运行要求。水电站水库及大坝枢纽的安全和水轮发电机组及其它电力设备的稳定运行，是优化调度方案有效实施的基础条件。在电网紧急事故情况下必须予以无条件服从，确保电网安全。

第二是适应径流过程和负荷过程。天然径流来水过程有着明显的丰枯变化规律性，又具有随机、突变等不确定性，对此应充分和准确把握，实现水能资源利用的最大化。另一方面，电网负荷过程（包括日负荷、周负荷、年负荷）同样也是一个客观多变的过程，梯级水电的发电运行必须适应和满足这个客观过程的要求，优化调度方案才具有可操作性。优化调度应充分运用整个梯级的径流调节和库容补偿作用，发挥水库群的调节能力进行调度，使年度、月度和日发电计划满足电网的实际负荷需要。

第三是个体最优服从整体最优。实施梯级优化调度意味着将梯级水电站群作为一个整体来进行优化。个别电站或部分电站的个体最优或者局部利益只有服从梯级整体效益最大化的要求，才能真正实现整个流域水能资源的充分利用。

第四是遵循梯级水库最优蓄放水次序。在汛前供水期，梯级水库应遵循由上至下逐级放空的蓄放水次序，以充分保障整个梯级的最小耗水率运行。汛期梯级出现洪水过程时，应遵循由上至下逐级拦蓄的顺序，上游水库以保证本身和下游水库能达到满发出力为条件，控制出库拦蓄洪水，直至达到汛限控制水位；各梯级水库逐级控制，使梯级各水库均达到汛限水位。汛末蓄水时，则应遵循由下至上逐级蓄满的顺序，在确保各大水库均能蓄满的前提下，使得在蓄水过程中整个梯级能够优化经济运行。

第五是滚动调整计划。实际来水过程不可避免与预测结果存在偏差，电网运行中往往也存在诸多不可预见的情况。因此在优化调度方案的实施过程中，应根据实际来水变化情况和电网运行要求对原计划进行实时的调整，做到“月计划、周调整、日跟踪”，确保优化调度目标的实现。

在此调度原则基础上对优化目标编制相应发电方案，达到提高梯级水资源利用的目的；同时在满足电力系统安全稳定运行的要求下，合理调配梯级电站间发电出力，达到梯级电站发电效益较大。

3.2 调度措施

做好水能利用工作，实现梯级优化调度主要采取加强水、雨情预报，提高来水预报准确率，开展电站经济运行，降低耗水等措施。每月对来水进行总结分析，不断总结来水规律，利用多种模型对来水进行预报，并对预报结果进行分析，准确预报来水，为优化调度提供准确依据。每年都对区间来水展开分析，形成报告，以期提高预报精度。加强水情自动测报系统管理，保证水情自动测报系统畅通，及时收集流域水情信息，以进一步提高水情预报和水库调度准确性和及时性，保证电站安全高效运行。每年汛前3～4月组织专业技术人员对系统进行一次全面检查，汛中随时对系统进行检查维护，确保系统年度畅通率达95%以上，可用度达85%。开展厂内经济运行，避免大机带小负荷，严禁空转和在机组的振动区内运行。同时密切配合总调，避免为短期效益而降低库水位，做到电调、水调相统一的原则，以充分利用水资源的目的。开展中、长期预报研究工作，合理拦蓄尾洪，确保汛末蓄水目标的实现。

4 存在问题及解决方案

由于《珠江流域防洪规划》把原设计汛限水位从7月底推迟到8月底，大大降低了水库蓄至正常蓄水位的概率。为此，龙滩公司委托有关科研机构开展龙滩水库汛期限制水位动态调度研究和后汛期分期蓄水控制水位研究工作，以期使龙滩水库更加合理调配水资源，为节能减排以及下游压咸补淡发挥更大的作用。

水库动态汛限水位控制是根据实时雨、水情，利用暴雨洪水预报成果，在不降低水库防洪标准，不增加水库淹没，确保工程及上、下游地区防洪与航运安全的前提下，按照经科学论证的水库汛限水位动态控制方案确定的控制范围对汛限水位进行浮动的调度过程。龙滩实时动态汛限水位控制，主要考虑龙滩预报、预泄调度方式。

龙滩水情自动测报系统自运行以来，己经经历了7个汛期，系统总体运行情况良好，系统功能达到设计要求；根据洪水预报方案在近年来的应用结果，预见期在24h以内（含24h）的龙滩坝址流量预报精度较高，预报合格率高于98%，优良率高于80%。龙滩水情自动测报系统精度达到规范要求，有较好的可利用性。近年来由于完成了精度较高的降雨、洪水预报，为优化水库调度提供了可靠的决策依据。也为汛期汛限水位动态控制运用打下良好基础。

实施汛限水位动态控制可使龙滩多年平均全年发电量比原方案多1.07亿kW·h。其中，汛期电量比原方案增加0.99亿kW·h，枯期电量增加0.08亿kW·h。汛电量增加主要体现在水量利用率增加了0.62%，发电水头增加仅0.02m。枯期电量增加体现在汛末蓄水量的增加，长系列计算结果表明，8月末平均水位可提高0.05m，10月末平均水位可提高0.01m。

关于后汛期分期蓄水已经有初步研究成果。8月1日预留防洪库容30亿m3，相应蓄水控制水位为366.00m；8月11日预留防洪库容20亿m3，相应蓄水控制水位为369.17m；8月21日预留防洪库容15亿m3，相应蓄水控制水位为370.68m。按此分期蓄水控制水位方案计算，多年平均发电量为157.52亿kW.h，比调整前增加1.19亿kW.h，水库蓄满率由调整前的68.4%提高至81.6%。

5 结语

龙滩水库的蓄能补偿作用巨大，在红水河水电能源基地开发利用中具有举足轻重的作用。龙滩水电站是红水河梯级开发和“西电东送”的战略工程，不仅发电效益巨大，而且对提高红水河水电基地的电能质量、解决广西电网电源结构性矛盾、改善受电区供电质量都将发挥重要的作用；同时，龙滩水电站是西江流域不可替代的重要防洪工程，改善水环境作用明显，是实现红水河全河通航的关键工程。龙滩水电站的投产，为红水河流域实行梯级联合运行创造了条件，并将在梯级联合运行中发挥重要作用。

TV737

B

1672-5387（2011）05-0021-04

2011-08-26

李清（1977-），男，工程师，长期从事水情测报和水库调度工作。