溪洛渡水电站巨大的综合效益
2013-09-13肖白云
肖白云
金沙江系长江的上游河段,其主源沱沱河发源于青藏高原唐古拉山脉,流经青、藏、川、滇四省(区),至四川宜宾接纳岷江后称长江。金沙江水量充沛且稳定,落差大而集中,河流全长3364km,天然落差5100m,河口多年平均流量4920m3/s,年径流量1550亿m3,约为黄河年径流量的3倍。水能资源的蕴藏量达1.124亿kW,约占全国水能资源蕴藏量的16.7%,列我国十二大水电能源基地之首,是规划的“西电东送”的重要电源基地。开发金沙江水能资源,符合我国西部大开发和能源可持续发展的战略。
金沙江下游(雅砻江河口至宜宾)水能资源富集程度最高,河段长782km,天然落差达729m。根据国务院1990年批准的《长江流域综合利用规划简要报告(1990年修订)》(国发[1990]56号),下游河段分4级开发,从上游至下游依次为乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4座梯级水电站。从资源开发前景分析,由于干流有虎跳峡“龙头”水库,又有溪洛渡、白鹤滩两大水库,加上主要支流雅砻江上游两河口、锦屏一级、二滩等大水库,金沙江下游各梯级调节性能好,电能质量高。
溪洛渡水电站系金沙江下游第三座梯级电站,也是金沙江开发的一期工程之一,位于四川省雷波县和云南省永善县相接壤的金沙江溪洛渡峡谷河段,坝址距离宜宾市(金沙江河口)河道里程184km,距离三峡、武汉、上海直线距离分别为770km、1065km、1780km。坝址控制金沙江流域面积45.44万km2,占金沙江总流域面积的96%。
溪洛渡工程开发任务以发电为主,兼顾防洪,此外,尚有拦沙和改善库区及坝下河段通航条件等综合利用效益。
溪洛渡水电站开发条件优越,坝址工程地质条件良好,具备建高坝和大型地下洞室的条件,电站的单位千瓦工程量和移民指标低,综合技术、经济指标优越,是国内大型水电站中难得的好电源点。
溪洛渡水库正常蓄水位高程600m,大坝壅高水位约230m,形成一座长约200km,平均宽度690m的河道型大水库。水库总库容126.7亿m3,正常蓄水位600m以下库容115.7亿m3;水库运行死水位540m,死库容51.1亿m3,调节库容64.6亿m3;水库汛期防洪限制水位560m,防洪及发电共用库容46.5亿m3,水库具有不完全年调节能力,电站总装机容量12600MW(最大容量13860MW)。
溪洛渡水电站总装机容量12600MW,其装机规模仅次于三峡水电站,为我国第二、世界第三。图为机组安装中。 摄影/王连生
溪洛渡水电站具有优越的地理位置、丰沛的径流条件、巨大的水库库容,加之科学合理的水库调度运行方式,完全能够实现工程的开发目标,带来巨大的综合利用效益和社会效益。
一、发电及梯级补偿效益
1、发电效益
经过溪洛渡水库的补偿调节,下游的向家坝、三峡和葛洲坝水电站枯水期平均出力大为增加。摄影/王连生
溪洛渡水电站是实施国家“西电东送”战略的骨干电站。电站总装机容量12600MW(最大容量13860MW),初期保证出力3395MW,远期考虑上游梯级联合调度保证出力达到6657MW,多年平均年发电量初期576.7亿kW•h,远期为640.6亿kW•h,年利用小时数4530~5080h。其装机规模仅次于三峡水电站,为我国第二、世界第三大水电站。
溪洛渡水库具有不完全年调节的能力,考虑发电、防洪等综合利用要求,拟定的水库运行方式为:6月~9月上旬按汛期限制水位560m运行,9月中旬开始水库蓄水,9月底水库蓄至正常蓄水位,12月~次年5月为供水期,5月底水库消落至死水位540m。按照这种方式进行水库调度运行,确保了溪洛渡电站的发电和防洪效益,提高了电能质量且长期保持了水库的调节性能。
根据2002年10月国务院批准的溪洛渡水电站工程项目建议书,同意溪洛渡水电站供电范围主要为华东、华中地区,并兼顾川渝、云南的供电需要。即在丰水期(6~10月)电力电量全部送华东、华中,不送电川渝、云南电网。在枯水期,留10%左右电能分送川渝、云南(各送5%)。东送电力电量按送华中40%~45%,华东55%~60%的比例分配。输电系统规划研究表明,溪洛渡水电站电力可替代火电装机容量11440MW,电量基本上全部吸纳。
华东地区是我国经济发达的地区之一,在我国的国民经济中占有重要地位。华东电网水电比重小,电源结构不尽合理,电力供需矛盾日益突出,加之环保和电网安全稳定的需要,华东电网电源规划实施多元化战略。电源的安排是优先吸纳三峡和西南水电,溪洛渡水电站是其中重要的电源点。华中地区在国家整体经济发展的电力发展战略格局中,处于联系南北、承启东西的枢纽地位。华中电网由于负荷快速增长,水电比重逐步下降,溪洛渡水电站送电华中,补充了华中电网水电电源,起到了改善电源结构的作用。
溪洛渡水电站发电效益巨大,每年可替代燃煤2200万t,减少CO2排放量约4000万t,SO2约40万t,为我国的节能减排作出重要贡献。
2、对下游梯级电站的发电补偿效益。
长江水系汛期水量丰沛,各电站汛期电量比重均较大,特别需要调节水库将汛期水量调配到枯水期发电。溪洛渡水库具有64.6亿m3的调节库容,经过水库的补偿调节可使下游向家坝水电站枯水期平均出力增加377MW,增加枯水期电量16.4亿kW•h;可使三峡、葛洲坝两水电站枯水期平均出力增加378MW(约增加6.1%),增加枯水期电量18.8以kW•h,相当于一座百万千瓦级电站的效益。同时可改善两电站的发电质量,更有利于三峡、葛洲坝水电站在系统中容量效益的发挥。
二、防洪作用
长江流域是我国经济发展水平较高的地区,特别是长江中下游平原是我国工农业发达的精华地区。长江流域属亚热带季风区,暴雨活动频繁,洪灾在流域内分布较广,特别是主要由堤防保护的长江中下游平原地区最为严重,历史上曾多次发生大洪灾。
三峡工程完建后,根本改变了荆江河段的防洪紧张局面,但长江中下游特别是城陵矶以下河段防洪问题依然存在,遭遇大洪水仍需动用分蓄洪区分蓄大量洪量。因此,必须采取综合措施进一步提高长江流域的抗洪能力,其中的重要措施之一就是结合兴利,建设上中游干支流水库,拦蓄洪水,以减免中下游地区的分洪量。
在《国务院批转水利部关于加强长江近期防洪建设若干意见的通知》(国发[1999]12号)中提出“抓紧以三峡工程为重点的干支流水库的建设”,“要抓紧澧水皂市、岷江紫坪铺、金沙江溪洛渡干支流水库的前期工作,落实投资来源,按基本建设程序报批,逐步安排建设。”
溪洛渡水库地理位置优越,控制了金沙江流域面积的96%,年径流量约占三峡水库入库径流量的1/3。溪洛渡水库防洪库容46.5亿m3,控制洪水能力较强,具有较大的防洪能力。它的防洪作用主要体现在两个方面:
(1)对川江河段的防洪作用
溪洛渡大坝可使宜宾市的防洪标准由20年一遇提高至50年一遇,并有利于长江中下游的防洪标准进一步提高。图为建设中的溪洛渡大坝。 摄影/王连生
溪洛渡水库下游紧临川江,具有控制洪水比重大,距防洪对象较近的特点。川江宜宾至重庆河段以及岷江、沱江、嘉陵江中下游地区是长江上游易受洪水灾害的重点区域。从溪洛渡坝址至三峡库尾河段长499km,沿岸是我国人口较密集的地带,沿江展布城镇10余座,其中有直辖市重庆市以及地级重要城市宜宾、泸州等,这些顺江展布的城市目前的防洪标准普遍低于国家《防洪标准》的规定,洪水灾害时有发生。以距溪洛渡下游184k m的宜宾市为例,该城市位于金沙江和岷江汇口处,饱受岷江、金沙江洪水威胁,洪灾频繁,给人民的生产生活及国民经济发展带来巨大损失。经过多年的建设,目前宜宾市防洪标准基本可以达到20年一遇,距《防洪标准》要求的50~100年一遇洪水的防洪标准尚有较大的差距。溪洛渡水库利用巨大的防洪库容拦蓄金沙江洪水,再采取洪水预报与岷江进行补偿凑泄调洪等措施,可使宜宾市的防洪标准由20年一遇提高至50年一遇。川江河段的其他城镇,距溪洛渡坝址较远,洪水组成复杂,也由于溪洛渡水库的调蓄,减轻了金沙江洪水的威胁,其防洪标准将有不同程度的提高。
(2)对长江中下游的防洪作用
金沙江洪水一般构成长江中下游洪水的基流部分,约占三峡水库入库洪量的1/3。溪洛渡水库汛期拦蓄金沙江洪水,直接减少了进入三峡水库的洪量,配合三峡水库的洪水调度可使长江中下游的防洪标准进一步提高。
长江水利委员会开展的《金沙江溪洛渡水电站防洪专题研究》成果表明:溪洛渡水库与三峡水库联合调度,当长江中下游遭遇100年一遇(洪水频率p=1%)洪水时,溪洛渡水库平均可减少分洪量27.4亿m3,平均防洪效果系数(削减下游分洪量/预留防洪库容)59%。故溪洛渡水库对长江中下游具有减少分洪量、提高防洪能力的重要作用,是长江防洪体系的重要组成部分。
今后将根据长江及金沙江干支流梯级电站水库及洪水特性,统筹发电、防洪等要求,统一规划、合理确定梯级水库的防洪调度方式,进一步挖掘溪洛渡水库的防洪能力。
溪洛渡水库控制金沙江流域面积的96%。由于溪洛渡水库的拦沙作用,50年内三峡库区段入库含沙量将比天然状态减少34%。图为建设中的溪洛渡大坝。 摄影/王连生
三、拦沙效益
金沙江系长江的上游河段,是我国水土流失较严重的地区之一。水土流失导致大量泥沙的输移。据多年实测资料分析,金沙江河口多年平均悬移质输沙量2.47亿t,含沙量1.72kg/m3。河流大量泥沙输移,严重影响了长江的航运发展和水利工程的正常运行,恶化了生态环境。因此,要进行长江的开发治理,必须控制泥沙的输移。为此我国采取了两方面的重大措施:首先在长江上游大规模构筑绿色防护林带,进行生态保护,减少水土流失;其次,实行河流梯级开发,逐级控制河流泥沙输移系,以逐步解决泥沙的影响问题。
金沙江洪水主要来自石鼓以下区间,金沙江产沙区主要在攀枝花至屏山区间,溪洛渡水库控制金沙江流域面积的96%,长江宜昌以上流域面积的47.8%,控制三峡入库输沙量的47%,溪洛渡水库库容115.7亿m3,发电及防洪共用库容46.5亿m3,死库容51.1亿m3,优越的地理位置和库容条件,决定了溪洛渡水库在长江上游治理中的作用。
利用金沙江输沙量高度集中在汛期的特性,合理调度水库运行,设置汛期排沙限制水位,可以使大部分入库泥沙淤积在死库容内。据试验和计算分析研究,河流中的推移质全部被拦截在库内,水库投入运行的前50年,悬移值泥沙出库率小于35.8%,出库泥沙的中值粒小于0.01mm,这部分细沙进入三峡水库也不起造床作用,将随水流出库;由于溪洛渡水库的拦沙作用,50年内三峡库区段入库含沙量将比天然状态减少34%,相应的中值粒径细化40%,三峡入库挟沙水流的这两个基本要素改变,改善了泥沙对回水变动区的影响,减少了重庆市河段的泥沙淤积,可进一步降低重庆港的回水高程,对促进三峡工程效益的发挥和重庆港繁荣及可持续发展,有不可替代的作用。
四、航运效益
溪洛渡电站枢纽位于金沙江不通航河段,水库建成后,由于水库调蓄的要求,每年水库消落深度达60m,在库尾回水变动区形成约35km长的天然河道,不具备实现全年全库区的通航条件,但水库内局部通航是可能的。经水库调节,在枯水期增加下泄流量约500m3/s,能改善下游川江航道的枯水期航运条件,并可使葛洲坝下游河段水位(因受葛洲坝清水冲刷造成的水位下降)接近或达到通航要求的水位。
溪洛渡水库建成后,枯水期能改善下游川江航道,同时水库内局部河段通航亦有可能。 摄影/王连生
总之,溪洛渡水电站建成后,由于它的防洪、拦沙和发电补偿效益,使三峡工程的综合效益得到更充分持续的发挥。
五、带动少数民族地区经济发展
攀西-六盘水地区是我国资源最富集的地区,也是少数民族聚居区。该地区不仅有丰富的水能资源,而且有种类多、储量大的矿产资源,此外,还有充足的光、热和生物资源,被誉为“聚宝盆”。然而,这个地区经济仍然较为落后,与全国的经济发展水平形成强烈的反差。该地区经济仍以传统的农业经济为主,丰富的水能、矿产及生物资源尚待开发。
溪洛渡水库处于该地区核心地区,分别隶属于四川省凉山彝族自治州和云南省昭通市,随着溪洛渡水电站的建设和投产运行,水能资源得到开发利用。伴随建设过程中库区对外、对内水陆交通条件改善,移民及工程开发建设资金的投入,对各县的基础设施建设、资源开发利用、产业结构的优化等都起到积极的推动作用,为库区各县脱贫致富创造机遇,也为攀西-六盘水地区的经济发展作出重大贡献。
综上所述,溪洛渡水电站的效益,可从边缘的少数民族地区,沿长江延伸至东海之滨,横跨东、中、西三大地区,它的作用大、范围广,是我国继三峡工程之后又一标志性工程,对促进西部资源优势和东部经济优势互补,沟通西南、华中、华东三大经济区共同发展具有深远的意义。
溪洛渡水电站的建设,促进了库区各县基础设施建设,资源开发利用,产业结构优化,脱贫致富。 摄影/王连生