大藤峡水利枢纽工程机组台数选择

门 飞，李树刚，都兴洋，徐志军

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

1 概况

大藤峡水利枢纽工程位于珠江流域西江水系黔江干流大藤峡出口弩滩上，地属广西自治区桂平市。大藤峡水利枢纽是国务院批准的《珠江流域综合利用规划》确定的流域防洪关键性工程，也是红水河水电基地的重要组成部分。工程具有防洪、航运、发电、水资源配置、灌溉等综合作用。在工程运用上，发电调度服从水资源调度，水资源调度服从生态调度，但在汛期均应服从防洪调度。水库调节性能为日调节，电站布置型式为河床式，装机容量1 600 MW，保证出力3 66.9 MW，多年平均发电量60.55×108kW·h，装机年利用小时数3 784 h。

2 比选方案的拟定

枢纽电站装机容量为1 600 MW，综合考虑电站投资、机组制造的可行性、两岸厂房分期建设的枢纽布置条件、运行及调度灵活性等因素，拟定6个方案进行技术经济比选。各方案主要技术参数见表1。其中，方案1：6台（3+3）；方案2：7台（3+4）；方案3：8 台（3+5）；方案4：9 台（3+6）；方案5：8 台（4+4）；方案6：9 台（4+5）。

3 方案设计及主要影响因素的分析

1）机组设计制造可行性分析

通过对各主要方案的主要部件设计制造难度、加工制造能力、主要结构件的刚强度、大件运输、机组运行稳定性等方面进行分析，装机6，7，8台的水轮机制造难度在同类型轴流转桨式机组中均已经超过投产和在建工程的机组难度。对于装机6台，机组部件尺寸巨大，接近或超过机械加工制造的极限尺寸，发电机推力负荷巨大，机组的设计制造存在较多不确定性因素。

随着机组容量和尺寸的增大，流道中不稳定流的水力激振能量会随着转轮直径的增大而增加，流道部件的刚度、固有频率会随着转轮直径的增大而下降，机组的安全稳定运行问题会变得突出。从利于机组运行的稳定性出发，不宜选择过大的单机容量。

表1 机组台数比选参数表

因此，不推荐装机6台；装机7，8，9台的水轮发电机组的制造难度均在可控范围内，是可行的。

2）枢纽布置的影响

从枢纽布置看，与方案3（3+5）相比，方案5（4+4）、方案6（4+5）、方案1（3+3）、方案2（3+4）船闸分别左移4 0.62，3 1.94，2 2.92，1 0.18 m，而右岸需增加4 0.62，1 0.10，5 8.32，2 8.38 m混凝土挡水坝段；船闸左移使船闸进入左岸灰岩区面积增大，基础处理工程量大；尤其方案5（4+4）、方案6（4+5），为满足船闸上游口门区水流条件，需开挖南木江上游左岸山体。

方案3（3+5）和方案4（3+6）充分利用右岸主河床，右岸安装间可以靠岸边布置，左岸厂房进水渠可以避开左岸山体开挖，枢纽建筑物布置相对合理。但方案4（3+6）厂房右移29.10 m，右岸开挖量大，从地质条件看，右岸厂房边坡稳定性相对变差。

从土建工程投资看，方案5（4+4）最高，方案1（3+3）次之，其次是方案6（4+5）和方案2（3+4），方案3（3+5）与方案4（3+6）投资相差不大。

综上，推荐方案3（3+5）。

3）电气主接线的影响

各装机方案接线形式的机组数量均与主变压器数量相同，不同的装机台数和不同的两岸组合方案，将不同程度地改变220 kV侧进线间隔数。方案1（3+3）、方案2（3+4）和方案5（4+4）为4回220 kV进线，方案3（3+5）、方案4（3+6）和方案6（4+5）3个方案为5回220 kV进线。方案3（3+5）、方案 4（3+6）和方案6（4+5）比方案1（3+3）、方案2（3+4）和方案 5（4+4）增加1回220 kV进线间隔及一回220 kV高压电缆回路，接线复杂、设备增加、电缆廊道的尺寸加大，同时也增大了布置难度。

4）施工组织设计

装机台数比选各方案纵向围堰布置考虑坝址区的地形条件，满足一期束窄河床最小宽度为300 m的行洪及通航要求，满足二期施工期泄洪期间水库淹没范围不超枢纽正常运行淹没范围要求，增加施工期发电量对二期围堰高度等要求。装机台数比选各方案纵向围堰均布置在左岸漫滩边缘，并为枯水期围堰预留出足够的宽度。各装机方案施工导流、施工期通航条件完全相同，无优劣区分。

各装机方案随右岸装机台数的增加，工程总工期加长，各方案中方案4（3+6）工期最长，为111个月。但一、二期首台机组的发电时间均相同，从施工进度角度比较各装机方案施工强度并无较大差别。

工程施工占地方案3（3+5）、方案4（3+6）占地面积较小，方案5（4+4）、方案6（4+5）占地面积最大，两者相差近22×104m2。

综合考虑施工工期及施工占地条件推荐方案3（3+5）。

5）工程投资、初期和多年平均发电量

各方案的工程投资、初期及多年平均发电量汇总见表2。

从表2中可以看出，当装机6，7，8，9 台，在左岸均布置3台机组时，工程投资随机组台数增加呈递减趋势，装机6台总投资最多，比装机8台静态总投资多3.56亿元，装机7台比装机8台静态总投资多2.01亿元。当在左岸均布置4台机组时，方案 6（4+5）比方案 3（3+5）静态总投资多0.94 亿元，方案5（4+4）比方案3（3+5）静态总投资多2.41亿元。

表2 工程投资、初期及多年平均发电量汇总表

考虑不同方案一、二期资金投入情况，其中一期工程投资方案1（3+3）投资最多，比方案3（3+5）多7.23 亿元，方案2（3+4）比方案3（3+5）多3.35亿元，方案5（4+4）比方案3（3+5）多6.85 亿元，方案6（4+5）比方案3（3+5）多3.73 亿元。

初期发电量均计算至第10年，采用6，7，8，9台机组，左岸均布置3台机组时，初期发电量随机组台数增加递减；装机7台比装机8台能够多得10.18×108kW·h初期电能；当在左岸均布置4台机组时，方案5（4+4）比方案3（3+5）多得17.68×108kW·h初期电能；方案6（4+5）比方案3（3+5）多得9.71×108kW·h初期电能。

多年平均发电量9台机方案最多，6台机方案最少，最大差值仅0.21×108kW·h，各方案间差别很小。

6）经济评价结果

工程计算期为50年，社会折现率采用8%，机组台数方案经济计算成果见表3。

表3 机组台数方案经济计算成果表

采用差额内部收益率和经济净现值分析各方案的经济指标，各方案的排序为：方案3（3+5）＞方案5（4+4）＞方案2（3+4）＞方案6（4+5）＞方案1（3+3）＞方案4（3+6）（排前为优）。就排序前三位的方案而言，方案3（3+5）与方案5（4+4）方案相比，经济净现值相差6556万元，方案3（3+5）优于方案5（4+4）方案。方案5（4+4）与方案 2（3+4）方案相比，经济净现值相差1 056万元，经济指标基本相近。

4 结论

对于装机6，7，8，9 台，采用左岸布置3台机组或4台机组对应的不同机组台数组合，主要从机组设计制造难度、对枢纽布置及水工建筑物的影响、对电气主接线及电气设备选择的影响、施工组织设计、工程投资概算、多年平均发电量、初期发电量及经济计算等方面进行了6个方案的技术经济比选。方案3（3+5）枢纽布置充分利用了地形地质条件，机组制造难度适中，工程占地面积、初期发电效益合理，综合经济指标最优。因此，推荐采用方案3（3+5），装机8台，单机容量为200 MW，其中左岸3台、右岸5台。