布拉特水电站装机规模经济比选

2016-06-29潘秀玲

小水电 2016年3期

关键词：水电站

潘秀玲

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆　乌鲁木齐　830000)

布拉特水电站装机规模经济比选

潘秀玲

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830000)

摘要：装机规模的选择直接关系到电站投资规模和经济效益，因此1座水电站的装机容量大小不但要从技术条件分析，更为重要的是应该从经济条件分析，结合经济效益来决定水电装机应该多大。通过布拉特水电站工程规模的论证，依据工程设计实例，简述了该工程的水利和动能计算、特征水位的选择，最终通过经济比选确定了电站装机规模。图3幅，表4个。

关键词：水电站；装机规模；水力动能；经济比选

1工程概况

布拉特水电站作为布拉特河推荐的近期工程，是规划梯级的最后一级电站，采用引水式开发，其开发任务为发电，主要由混凝土重力坝、导流冲沙闸、发电引水洞、压力前池、压力管道、地面厂房及尾水渠等组成。工程等别属Ⅳ等小(1)型工程，导流冲沙闸、发电引水洞、地面厂房及电站尾水渠为4级，临时性建筑物为5级。

布拉特水电站渠首正常高水位为2 075.0 m，电站装机容量40 MW，保证出力3.1 MW，联合运行多年平均年发电量1.396亿kW·h；单独运行多年平均发电量1.15亿kW·h，联合运行装机年利用小时数3 490 h；单独运行装机年利用小时数2 874 h。

2水利动能计算

2.1基础资料

(1)径流资料

单独运行时采用水文章节中布拉特水电站引水枢纽断面的丰(P=10%)、平(P=50%)、枯(P=90%)3个代表年的日均流量，按照无调节水电站水能列表进行动能计算；联合运行时采用规划各电站引水断面设计年径流年内分配成果为流量依据。

(2)生态基流

生态基流为坝址断面多年平均流量的10%，即1.41 m3/s。

综上，布拉特水电站引水量即为水文站断面流量减去水文站断面与拦河工程断面之间的汇入量，再扣除拦河工程处的生态基流。

2.2计算方法

单独运行根据水文章节的丰、平、枯3个代表年的1 096个日平均流量排序，然后采用无调节水电站列表法进行计算。联合运行计算时，依据规划，上游阿格尔水库正常蓄水位2 585 m，对应水库库容4 699万m3，调节库容3 958 m3，发电流量加上区间汇入，同时扣除下游脱水河段的生态基流量；采用列表以月为时段由上游龙头水库向下游逐级进行等流量调节计算。计算出力时，均受相应水电站最大过水能力的限制(见图1～图3)。

图1　流量～保证率关系曲线

图2　出力～保证率关系曲线

图3出力～电量关系曲线

2.3电站厂房尾水水位～流量关系

布拉特水电站尾水通过尾水渠投入布拉特河下游河床，根据该处河床地形绘制水位流量关系曲线，然后根据尾水渠设计断面推至厂房尾水处，确定电站尾水水位(见表1)。

2.4电站综合出力系数

布拉特水电站综合出力系数取为8.48。

3正常蓄水位的选择

3.1初拟正常蓄水位

布拉特水电站所选坝址比规划的坝址上移了160 m，结合规划阶段水电站最大坝高14.7 m及冬季蓄冰的要求，拟定了2 072、2 075 m和2 078 m共3个不同正常蓄水位方案进行比选。考虑到电站在系统中的作用和不同能量指标变化情况，按照装机年利用小时数基本相同的原则，初拟各正常蓄水位方案的装机容量，各方案的装机容量分别为39.1、40 MW和40.7 MW。

表1　厂房尾水水位流量关系

表2　布拉特水电站不同正常蓄水位方案动能经济指标

3.2各方案主要指标

按上述计算原则和计算方法分别对不同正常蓄水位方案进行径流调节和动能指标计算，通过水工布置、投资估算和经济比较，各正常蓄水位方案主要动能经济指标如表所示(见表2)。

3.3正常蓄水位的选择

(1)与上游水头的衔接

由于布拉特水电站位于布拉特沟与主流汇合处下游，其上游规划的布哈里水电站未能利用布拉特沟流量，在布拉特河梯级电站尾水位受到下游灌溉引水口高程制约前提下，从水能利用角度来说，水电站水头越大，水能利用越充分，工程效益越高。但在布拉特汇合处分布有茂密的云杉及草地，若正常水位较高，则淹没占地较大，对环境影响较大，因此应从能量指标、经济指标、淹没损失多方面比较确定正常水位。

(2)能量指标和综合效益

随着正常蓄水位的增加，保证出力和多年平均年发电量都呈增长趋势，正常蓄水位低于2 075 m增加幅度比较明显；而正常蓄水位高于2 075 m增加幅度比较缓慢；因此，从水利动能指标情况分析，2 075 m方案较优。

(3)经济指标比较

采用单位千瓦投资和单位电度投资对不同正常蓄水位进行经济比较，3个正常蓄水位方案的单位千瓦投资分别为9 263.08、9 142.56元/kW和9 053.42元/kW，单位电度投资分别为2.625、2.59、2.577元/kW·h。方案3单位电度投资最小，但投资大，水库淹没面积变大对生态影响大；方案1单位年发电量较其他两个方案小，单位电度投资最大，因此本阶段推荐方案2。

(4)从水库淹没损失分析

正常蓄水位为2 075 m时，工程总投资为36 570.26万元，水库淹没影响总面积141.06亩，其中水域面积45.08亩，陆地面积96.58亩。陆地面积包括天然林地57.95亩、天然草地38.63亩。

而水库淹没补偿总投资为440.0万元，占工程静态总投资的1.2%，因此，水库淹没补偿对正常蓄水位存在制约因素，水库淹没面积越大，淹没补偿投资越高，对环境破坏越大。

综上所述，结合坝址及动能指标、水库淹没损失、投资估算和经济比较，本阶段选定布拉特水电站的正常蓄水位为2 075 m。

4装机容量经济比选

4.1拟定装机容量方案

根据布拉特水电站的动能指标及水头特性，拟定了35、40 MW和42 MW共3个装机容量方案。

布拉特水电站上游规划有阿格尔水库，阿格尔水库为不完全年调节水库，可对径流进行部分的调节。经计算，布拉特水电站单独运行保证出力为3.1 MW，联合运行时保证出力为7 MW。结合机组运行及检修备用要求，且按照发保证出力不小于单机容量的45%拟定单机容量(见表3)。

表3　布拉特水电站各装机方案经济比较

从3个装机方案经济比较结果分析，3个方案的经济内部收益率均大于7%，效益费用比法大于1.0，说明3个方案都是可行的。净现值法进行经济比选，40 MW方案净现值最大，根据净现值法的净现值最大原则，优于其他方案。根据差额内部收益率法比较，方案2与方案1差额内部收益率为7.9%，方案2优；方案2与方案3差额内部收益率为6.04%，方案2优；从以上分析中可以看出，方案2是以上方案中经济上最有利的方案。

4.2计算成果

根据径流调节计算的原则和方法及采用的基础资料进行计算，布拉特水电站单独运行时保证出力为3.1 MW，多年平均年发电量1.15亿kW·h，装机年利用小时数2 874 h；联合运行时保证出力7 MW，多年平均年发电量1.396亿kW·h，装机年利用小时数3 490 h。

装机容量为40 MW时，布拉特水电站的水利动能指标如下所示(见表4)。