南河流域梯级水电站联合调度效益初探

2020-11-05岳辉

水电与新能源 2020年10期

岳辉

(湖北能源集团股份有限公司，湖北武汉 430077)

南河是汉江中游右岸一级支流，发源于神农架林区东南麓的韭菜垭子。主河道长267 km，流经神农架林区、十堰市房县、襄阳市保康和谷城县，总流域面积6 497 km2。

南河流域属副热带气候区，雨量充沛、气候温和，年平均气温14.1℃，最高气温42℃(保康1959年8月21日)，最低气温-19.7℃(谷城1977年1月30日)，上游气温比下游气温低3至5℃。多年平均降雨量890 mm，以保康县开峰峪1975年雨量1 237.9 mm为历年最大值，1966年雨量445.4 mm为历年最小值。年雨量分布受地形影响，上游和下游为高值区。南河流域径流来自降水，径流年内分配与降水基本一致。

南河流域洪水由暴雨形成，4月至10月均出现过年最大洪水，其中以7月、9月发生的概率较大。南河属山区性河流，坡陡流急，洪水传播迅速，一般一次洪水历时单峰为2～3 d，复峰可达5 d。历史洪水年份有1853、1935、1931、1937、1958年，历史大洪水多由台风暴雨形成。

1 梯级水电站概况

南河流域水电梯级开发主要是依据1990年《湖北省南河流域水电开发规划报告》，共规划13个梯级电站，目前均已建成投产。南河水系及水电站分布见图1。

图1 南河水系及水电站分布图

1.1 白水峪电站

白水峪水电站位于南河的中下游谷城县境内，上游距保康县过渡湾水电站26 km，下游距南河(原称胡家渡)水电站20 km。工程以发电为主，兼有防洪、航运、养殖和滞沙等综合效益；并可使下游南河水电站满足500年一遇校核洪水的现行规范要求。电站总装机容量5万kW，水库调度曲线见图2。

图2 白水峪电站水库调度曲线图

1.2 过渡湾电站

过渡湾水电站位于南河流域中段的过渡湾镇，是南河流域粉青河、马栏河、清溪三条河流的交汇处，属于径流式电站。电站总装机容量2.55万kW，水库调度曲线见图3。

图3 过渡湾电站水库调度曲线图

1.3 寺坪电站

寺坪水电站位于汉江中游右岸支流南河上段粉清河上，以发电为主，兼有防洪、灌溉、水产养殖、库区航运等综合利用效益，总装机容量6万kW，水库调度曲线见图4。

图4 寺坪电站水库调度曲线图

1.4 三里坪电站

三里坪电站地处南河干流中游粉青河上，以防洪、发电为主，兼顾航运、水产养殖、灌溉、旅游等综合效益，总装机容量7万kW，水库设计调度曲线见图5。

图5 三里坪电站水库调度曲线图

1.5 梯级电站基本参数对比

上述四座电站库容及装机容量在南河流域位于前列，基本参数见表1。

表1 南河梯级电站基本参数表

2 梯级电站联合调度效益分析

2.1 直观效益分析

利用三里坪、寺坪电站水库调节能力，在确保三里坪、寺坪电站不弃水的情况下实现南河上游粉青河与马栏河的错峰，使下游过渡湾、白水峪电站最大限度利用洪水资源，不弃水或少弃水。根据已掌握的有限资料进了初步计算，计算结果如表2。

表2 三里坪投产前后对南河流域发电效益影响分析表

由计算结果比较可知：

1)实行梯级联调，寺坪、过渡湾、白水峪、南河4个电站的总发电量增加了0.251亿kW·h，梯级发电量提高了3.97%。

2)实行梯级联调后，各电站弃水量均明显减少，特别是寺坪电站发电水头大幅提高(20.68%)。

2.2 长期效益分析[1-3]

上游龙头电站运行水位适当降低，下游电站运行水位适当抬高，可以在一定程度上提高梯级电站发电效益。

1)为三里坪最高限制水位之下设定一个加大出力的预判区间，遇到按调度图指示正常发电但时段末水位较高时提前进行加大出力，有利于寺坪保持较高的水库运行水位。

2)寺坪的正常蓄水位为315 m，正常情况下会淹没三里坪下游尾水约15 m水头，因而这重叠的15 m水头可在三里坪和寺坪之间进行转换，可尝试将下游寺坪电站水库调度图进行适当改进，与三里坪相类似，取消加大出力区，并且在315～303 m之间分段(间隔3 m至2 m)设置正常高水位(即分别设置正常高水位为315、312、310m、308、306 m)，与三里坪不同的预判水位分别进行组合联调。时段初水位在防破坏线以上时都安排发电保证出力，当时段末水位超过预判水位则加大出力，只有当机组都满发且时段末水位还会超正常蓄水位时才产生弃水，将多余来水下泄。这样有利于将寺坪水位保持在预判水位附近。白水峪调节能力有限，维持原方式调度。