藏木水电站正常蓄水位选择特点解析

2017-03-23刘岩

水电站设计 2017年1期

关键词：蓄水位梯级河段

刘岩

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

藏木水电站正常蓄水位选择特点解析

刘岩

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

藏木水电站的开发建设对于缓解西藏中部电网长期以来的缺电局面、满足地区不断增长的用电需求具有重要作用。藏木水电站开展前期设计时雅鲁藏布江中游河段水电规划尚未完成，因此其正常蓄水位的选择首先应不影响上下游梯级电站布置，并在综合分析坝址区地形地质条件、水库淹没、水工布置和施工条件的基础上，重点结合电站在电力系统中的作用进行选择。

藏木水电站;正常蓄水位;西藏中部电网

0 前言

藏木水电站是雅鲁藏布江干流开发的第一个梯级电站，也是同时期西藏中部地区开发条件最好的水电电源，建成后供电西藏中部电网。根据当时的用电需求预测，藏木水电站建成后可有效缓解西藏中部电网长期缺电局面。为尽快解决地区用电矛盾、满足不断增长的用电需求，藏木水电站在雅鲁藏布江中游河段水电规划正在开展的同时启动了项目前期设计。因此与一般情况下水电站正常蓄水位选择不同，藏木水电站正常蓄水位的选择应当为上下游梯级电站布置留有余地，并需重点结合电力系统用电需求特性及藏木水电站在电力系统中的作用进行。

1 藏木水电站开发的作用和意义

藏木水电站位于西藏自治区山南地区加查县境内雅鲁藏布江中游桑日～加查峡谷段出口处，电站开发任务为发电，建成后供电西藏中部电网。西藏中部地区是西藏的政治、经济、文化中心，2000年以来，地区经济呈现快速发展的势头，人民的生活水平不断提高，电力需求连年增加，用电市场呈现持续高速增长态势。与用电需求高增长形成鲜明对比的是，地区电力工业基础薄弱，电力供应严重不足，电源结构不合理，电源项目储备严重不足，迫切需要启动具有一定规模的电源项目前期工作并尽快推动开发，以支撑地区经济社会持续快速发展。

分析西藏中部地区能源资源特点和开发条件，开发利用距离负荷中心近、技术水平较为成熟、经济指标相对较好的水能资源以支撑中部地区的经济发展是最为现实可行的。考察西藏中部地区河流开发条件可知，雅鲁藏布江中游的桑日～加查河段为峡谷段，该河段坡降大，落差集中，淹没损失小，开发条件较好，距离负荷中心较近，可作为西藏中部电网近期电源开发的主要河段。其中藏木水电站枢纽区位于加查县藏木乡上游约3 km处，地质条件和水工布置条件相对较好，施工较为方便，电站基本位于中部电网的中心位置，水库淹没影响小，工程区不涉及重要的环境敏感对象，规模适中，能较好适应西藏中部电网2020年左右的负荷发展要求，是桑日～加查河段开发条件最好的梯级。

能源供应不足和生物能的过度消耗是危及西藏实施可持续发展战略的主要问题。藏木水电站的建设在实现西藏优势能源资源开发的同时，对于保护区内脆弱的生态环境也具有重要意义。此外，藏木水电站的建设有利于提高中部电网电压等级，改善其网架结构，提高电网运行可靠性及覆盖面；同时，可担负系统中的调峰、调频和备用等任务，可极大缓解中部电网的电力供需矛盾，改善电网的运行条件，增加运行的安全性。

2 正常蓄水位选择影响因素分析

(1)藏木水电站对上游衔接梯级布置的影响。藏木水电站开展前期设计时，雅鲁藏布江是我国当时唯一未进行水电规划和开发的大型河流。了解其资源条件、开发条件和开发规模对今后西藏和我国水电建设提供项目储备，合理开发雅鲁藏布江的水力资源，促进西藏繁荣、稳定和经济社会可持续发展具有深远的意义。

雅鲁藏布江中游河段是西藏中部地区开发条件较好的河流(河段)，也是西藏中部电网近期开发的主要河流(河段)。藏木水电站开展前期设计时，雅鲁藏布江中游桑日～加查河段梯级开发方案调整初拟开发方案中，藏木水电站的上游梯级是街需水电站。为合理利用该河段水力资源，避免与今后的梯级开发产生矛盾，藏木水电站正常蓄水位的选择应当为街需水电站的布置留有余地。

(2)藏木水电站在电力系统中的作用是影响正常蓄水位选择的重要因素。西藏中部地区电力供应长期不足，已成为制约地区经济社会持续健康发展的瓶颈，迫切需要尽快开发建设具有一定规模的骨干支撑电源。藏木水电站是同时期西藏中部电网开展前期工作的水电站中装机容量最大的水电站，按照《西藏电力发展“十一五”规划及2020年远景目标》负荷预测成果，藏木水电站建成后可满足西藏中部电网2020年的用电需求。

藏木水电站所在河段水电规划尚未完成，各梯级利用水头尚未确定。藏木水电站正常蓄水位的选择直接关系到电站利用水头及开发规模，可在不影响上下游梯级布置、并结合自身开发条件的基础上，重点结合电力系统需求来确定。

(3)藏木水电站开发条件。与一般水电站正常蓄水位选择相同的是，藏木水电站的正常蓄水位需结合坝址区地形地质条件、水库淹没、环境影响、水工布置及施工条件、电站动能经济指标确定。

3 正常蓄水位选择方案拟定

截至2005年底，藏中四地市电网加林芝电网共有电站14座，装机总容量仅24.386万kW，不能满足系统的用电需求。负荷中心无电源支撑，电网运行可靠性低。系统内除羊湖、满拉、查龙电厂外，几乎全为径流式电站，无调节能力，由于缺乏抽水电源，羊湖电厂只能借水发电。藏木水电站位于中部电网的中心位置，辐射范围大，且是同时期西藏中部电网开展前期工作的水电站中装机容量最大的。根据《西藏电力发展“十一五”规划及2020年远景目标》，西藏中部电网在2006～2010年、2011～2015年、2016～2020年分别需要新增装机50万kW、35万kW、35万kW。经综合考虑系统需求、藏木水电站的设计、施工进度以及西藏中部电网电源建设安排，藏木水电站的装机规模应在一个较为充分的范围内进行选择，因而其正常蓄水位比较方案范围也应适当放宽。

藏木水电站上游衔接梯级街需水电站坝址位于藏木峡谷段内的街需村上游约2 km河段，坝区水面高程3 310 m，初拟正常蓄水位3 362 m。电站拟采用坝式开发，岸边地下式厂房，初拟装机容量40万kW。

藏木水电站工程区总体地质条件较好，库区没有城镇、成片耕地和大量人口、矿产、文物古迹等，水库的淹没损失小，地形地质条件、水库淹没、环境影响均不是正常蓄水位选择的控制因素。藏木水电站枢纽主要建筑由挡水坝、泄水建筑物、厂房坝段、发电厂房等组成，最大坝高超过100 m。除坝址处覆盖层较深、开挖工程量大，导流建筑物布置相对较困难等缺点外，无其它制约性工程技术问题，水工布置和施工条件均较好，不制约正常蓄水位的选择。

在综合地形地质条件、水库淹没、梯级衔接、水工布置及施工条件等因素的基础上，充分考虑藏木水电站在西藏中部电网中的重要作用，拟定3 280 m、3 290 m、3 300 m、3 310 m、3 320 m五个正常蓄水位方案进行比较。各方案动能经济指标见表1。

4 正常蓄水位方案选择

(1)从电站动能经济指标看，抬高正常蓄水位是有利的。随着正常蓄水位的抬高，电站利用水头增加，动能指标相应增加，单位经济指标逐渐降低，说明正常蓄水位越高越经济。

(2)从满足西藏中部电网电力电量需求的角度分析，3 310 m方案较为合理。根据西藏中部电网的电源建设安排，2015年前陆续建成投产的直孔、雪卡、老虎嘴、旁多等水电站部分缓解了中部电网的用电紧张局面，2015～2020年，电网新增电源分别为藏木水电站及羊湖抽水蓄能电站四台8万kW机组。若藏木水电站装机51万kW，到2020年中部电网总装机达到143.2万kW，其中水电140.8万kW，占98.0%，藏木水电站装机容量占系统总装机的35.6%。

根据中部电网2020年电力电量平衡成果分析，藏木水电站正常蓄水位3 310 m,相应装机容量51万kW，电力系统供需平衡，汛期有大量弃水电量可供羊湖电站抽水蓄能，羊湖抽水蓄能机组所抽水量能够满足的发电用水需求，不需借水发电。

在设计水平年2020年藏木水电站已投产较长时间且具有日调节能力，除供系统的容量和电量外，在汛期还为羊湖电站提供部分抽水容量和电量。正常蓄水位3 320 m方案相应装机容量60万kW，在满足系统电力及电量的需求作用方面与正常蓄水位3 310 m方案相差不大，但由于单机容量增大，将增加系统的事故备用，且有太多的空闲容量及弃水电量，在系统中不能较好地发挥容量和电量的作用。正常蓄水位3 280 m方案、3 290 m方案及3 300 m方案装机容量分别为24万kW、33万kW、42万kW，电站出力较小，由于中部电网的总装机容量较小，藏木水电站装机容量以及发电量的减小对系统的影响较大：汛期常规水电站除供系统的电力和电量外，能够提供给羊湖抽水的容量和电量下降较多，致使羊湖电站汛期有较多的抽水容量空闲；平枯水期若要满足系统的用电需求，羊湖电站必将借水发电，从而限制羊湖电站抽水蓄能作用的发挥并改变羊湖的水量平衡状况，而且将对电网运行产生不利影响。综上，藏木水电站装机51万kW与羊湖抽水蓄能电厂配合运行能够较好地满足中部地区负荷增长的需要，即正常蓄水位3 310 m方案是较为合适的。

表1 藏木水电站各正常蓄水位方案动能经济指标

(3)从梯级衔接关系看，以选择3 300 m、3 310 m方案略为有利。藏木水电站上游衔接梯级街需电站坝址位于藏木梯级坝址上游12.4 km，枯期的水面高程为3 310 m。街需库区为峡谷段，两岸山体雄浑，坝址两岸基岩裸露，自然边坡稳定性较好，具备建中、高坝条件。

藏木水电站正常蓄水位为3 280 m时，街需坝址区位于街需村，其右岸岸坡完整、稳定；其左坝肩发育街需基岩滑坡，坝肩绕坝渗漏问题突出。藏木水电站正常蓄水位为3 290 m时，街需坝址区位于街需村上游1 km，其右岸岸坡完整、稳定；其左坝肩发育街需上游拉裂岩体，左坝肩边坡稳定性问题、绕坝渗漏问题突出。藏木水电站正常蓄水位为3 300 m、3 310 m时，街需坝址位于街需村上游1.7～2.3 km河段，两岸岩体较完整，自然边坡稳定性较好。藏木水电站正常蓄水位为3 320 m时，街需坝址位于街需村上游4 km，其右岸岸坡完整、稳定；但左岸岸坡潜在不稳定块体较发育，肩边坡稳定性问题突出。

综上所述，与藏木水电站3 300 m、3 310 m正常蓄水位方案衔接的街需梯级地质条件相对较好。

(4)水库淹没、环境影响、枢纽布置及施工条件等均不控制正常蓄水位选择。藏木水电站水库淹没损失小，淹没对象单一，各方案均不存在移民安置问题，也不存在重大环境制约因素，工程造成的环境影响可通过适当的环保措施消除或减缓。各方案枢纽布置格局基本一致，筑坝技术难度不大，施工组织均可行。各方案在机组制造及运行、金属结构、大件运输方面难度差异不大。

综上，从合理利用水能资源，更好地满足供电系统的电力电量需求、实现梯级合理衔接等方面综合分析，推荐藏木水电站正常蓄水位为3 310 m。