冲乎尔水电站发电水头的利用问题

2013-10-25陈集梅

中国水利 2013年2期

陈集梅

（新疆新华水电投资股份有限公司，830063，乌鲁木齐）

根据水力学原理，水电站机组的出力，与水能的有效落差“水头”和流量成正比，也就是说“水头”越高，流量越大，其能量就越大，但河道流量的大小是随季节变化有丰、平、枯期，而水电站的水头一旦形成，是相对稳定可长期利用的。因此科学合理确定“水头”对水电开发具有重要的意义。

一、基本情况

新疆冲乎尔水电站设计总装机容量110 MW，年发电量3.9亿kWh，水库可利用库容4 800万m3，平均加权水头48.1 m，总投资9.6亿元。该电站位于新疆布尔津县冲乎尔乡布尔津河上游，是坝后式水电站，其尾水下游左岸300 m左右处原有一座农业灌溉供水渠首，原采用在河道修建铅丝笼挡水坝方案提高水位，保证河流在较低水位时渠首的进水量，以保证该乡4万多亩（约0.27万hm2）农田和牧区草场的灌溉用水，原设计引水流量10 m3/s，进水渠首需保证正常进水位高程703.5 m，才能满足自然流灌溉进水量需求。

二、尾水位抬高造成发电量降低的问题

现电站设计最低发电尾水位高程700 m，正常尾水位高程701.9 m，最高水位高程704.5 m。由于进水渠首正常进水位高程需保持在703.5 m，比电站发电正常设计尾水位高1.4 m，比最底尾水位高2.4 m，可以看出除短时间丰水期外，在河流来水量平、枯水期水位较低时都将影响下游左岸龙口的进水量，我们认为左岸龙口进水方案的选择是关键。该问题在可研阶段没有引起重视，现阶段还是采用原挡水坝提高水位的方案解决灌溉问题，由此造成尾水位的提高，从而降低了电厂发电的有效水头。如长期继续采取在电站尾水下游龙口处采用挡水坝的方案来解决龙口进水，将造成较大发电量的损失，直接影响电站的长期发电效益。

三、解决方案的比选和分析

方案一：采用原挡水坝方案，对其加以改造，投资少，可满足渠道正常灌溉用水。在大坝施工期也不影响进水，但提高了电站的尾水位。这对电站建成投入运行后，特别是在丰水期有较大影响（每提高或降低1 m水头可增减2%的发电量），将长期影响电站发电量。经初步估算采用此方案每年将减少发电量2 000万kWh左右，减少400多万元收入，损失很大。

方案二：①采用在原左岸龙口处建设电动泵扬水站方案解决农田灌溉用水问题。扬水高程2.5 m左右，需用流量6 m3/s，初步估算配备合计容量负荷400 kW电动水泵（在丰水期可用自然进水）。②取消原渠道下游水轮泵站，也采用电泵扬水（可节约用水），需用流量0.5 m3/s扬水高程20 m，估算配备合计容量负荷200 kW。修建两座扬水站估算投资500万元左右，年耗电量200万kWh，每年各项运行管理费用估算110万元左右，该方案电站尾水位不受影响。

方案三：采用修建小水电站方案，从库区设计安装压力管直接供水，在夏季可解决农业灌溉用水，冬季可用于枯水期大电站停机蓄水时的生态供水。建议可考虑安装1台3 000 kW左右的小型发电机组，可利用发电后的尾水解决灌溉。由于农田灌溉主要用水量在丰水期，即可充分利用近2个多月丰水期水库多余的水量发电，对原电站的发电用水影响不大。经测算新增小水电站年发电量可达1 200万kWh左右，估算投资1 500万元左右，投资成本较低，每度电投资仅1.25元左右，年收入可增加300万元左右，经济效益较好。采取这个方案，除不影响大电站尾水位外，还可将坝后电站尾水河道进一步疏通（坝后下游有4/1000的坡差），在洪水季节尽量降低原设计110 MW电站机组的尾水位，既可充分利用水头，也可提高发电量400万kWh，增加收入100万元左右，综合经济效益显著。比选方案见表1。

经过三种方案比选认为：第一方案工程简单，投入较小，基本不影响灌溉，但长期影响原电站发电水头的利用，发电收益损失大，不宜采用。第二方案，需投入部分资金和运行管理费用，工程较复杂，可较好解决灌溉问题，运行费用较大，但损失比第一方案大幅度下降。第三方案投入较大，但长期发电收益显著，既可解决灌溉用水问题，也可解决枯水期河道生态供水要求，可增加发电量，提高经济收益，优于前两个方案，可作为首选方案。