徑流式水電站庫水位控制及峰谷、豐枯發電的思考

高小剛 譚世宇

（澧水流域水利水電綜合開發公司關門巖水電站 張家界市 427221）

關門巖水電站是澧水流域梯級開發項目中一座燈泡貫流式機組徑流式水電站，電站在2006年底投入運行，在水位控制、峰谷、豐枯發電方面取得了一些成功經驗。

1 關門巖水電站流域水文特征

關門巖水電站位于慈利縣象市鎮，距江埡水電站12 km。電站處于澧水一級支流溇水上，源出湖北鶴峰縣七埡，途經下坪、紅花嶺、楊泗廟、人潮溪、江埡、九溪、石廠河、長潭河，于慈利縣城附近匯入澧水。溇水全長約250 km，流域面積5 048 km2，河流坡降2.11‰。該流域四季分明，雨量豐沛，嚴寒期短，暑熱期長，多年平均降雨量1 376.1 mm，溇水流域洪水由暴雨形成，洪水陡漲陡落，一般洪水歷時1～3天，主要發生在5～8月，6月、7月尤為頻繁。

附圖為澧水流域梯級開發布置示意圖。

附表為關門巖水電站壩址徑流年內分配表（江埡水電站建成后）。

2 關門巖水電站與上游梯級江埡水電站水庫運行方式概況

附圖 澧水干流梯級布置示意圖

關門巖水電站為低水頭電站，電站在電網內與江埡水電站同步調峰運行，枯水期或枯水日可位于峰荷位置；汛期情況下電站由于受江埡調蓄作用限制，主要取決于日徑流出力位于腰荷位置。另外關門巖水電站最大發電流量為438 m3/s，大于江埡水電站發電流量430 m3/s,電站在網內按徑流式電站運行；上游保持正常蓄水位EL：126.5 m、死水位EL：125 m在需要與江埡同步調峰時,可利用自己287萬m3調節庫容進行調峰。當入庫流量小于或等于發電流量438m3/s、庫水位維持在正常蓄水位EL：126.5 m閘門全關，入庫流量全部通過水輪機下泄。當入庫流量大于發電流量438 m3/s且小于電站停機流量2 650 m3/s時，水庫仍維持在正常蓄水位EL：126.5 m運行。大于水輪機引用流量部分的入庫流量開啟閘門的孔數和開度控制下泄。當入庫流量等于或大于電站停機流量時所有入庫流量全部通過泄洪閘下泄，水庫接近天然行洪狀態。當入庫洪水處于消退階段，入庫流量小于或等于停機流量時，壩上閘門逐漸關閉，其關閉的原則以維持庫水位EL：126.5 m為限，電站恢復發電。

附表 關門巖水電站壩址徑流年內分配表

3 水位控制及峰谷、豐枯發電的思考

（1）正常蓄水位控制與較低水位控制收益比較。

根據《澧水流域規劃報告》關門巖水電站下游長潭河電站其正常蓄水位為EL：115 m，根據關門巖水電站壩址（廠房）水位流量關系曲線，水位EL：115 m時相應流量為41.4 m3/s,對應多年平均流量148.2 m3/s的下游常水位EL：115.7 m，長潭河電站對關門巖水電站頂托有一定影響；從經濟角度來說，徑流型電站一定要在高水位區運行。關門巖水電站正常正常蓄水位EL：126.5 m，取下0.2 m差值EL：126.3 m低水位控制進行經濟比較。從能量指標上看隨著水位的抬高電量增加，綜合上下游梯級影響，蓄水位EL：126.5 m比EL：126.3 m年凈增加電量112萬kW·h。

（2）水庫消落深度對電量特別是調峰電量影響。

水庫不同的消落深度對工程投資和運行維護費用幾乎沒有影響，但隨著庫水位的降低，損失的電能差值在增加，但增加的調峰電量差值卻在減少。隨著電力體制改革的不斷深入，峰谷、豐枯發電收益電價、流域梯調的實施，對水電站的要求越來越高，沒有調節庫容的電站無論在上網電價，還是在電網運行的靈活性上都不能發揮水電站的優勢，因此預留一定的日調節庫容是必要的。關門巖水電站當庫水位消落1.0 m、1.5 m時相應減少電量差值分別為193萬kW·h和211萬kW·h，如上網電價按0.327元/kW·h計算，減少發電效益分別為63萬元和69萬元，隨著庫水位消落深度增加調峰電量增加但差值呈遞減趨勢，分別為599萬 kW·h、513萬 kW·h，如調峰電價按上網電價的1.17倍考慮,低谷電價按上網電價的0.69倍考慮,則增加的年調峰效益分別為94萬元和80萬元。增加的調峰效益與減少的發電效益相減即為增加的凈效益分別為21萬元和11萬元，說明水庫不同的消落深度調峰效益是增加的，但凈效益不是消落深度越高效益越高，消落深度宜在一個合適的位置，江埡水電站作為湖南電網主要的調峰電站，關門巖水電站與其同步調峰水庫消落深度不宜太深，但在梯級電站中對提高調峰效益還是有潛力可挖的，不同的運行方式下要有不同的水位控制。

（3）運行方式與水位控制的思考。

江埡水電站與關門巖水電站的基本情況：江埡水電站死水位EL：188 m 正常蓄水位EL：236 m，額定水頭80 m，額定流量141.6 m3/s，最小水頭62.1 m，最大水頭109.5 m，3臺100 MW機組。關門巖水電站死水位EL：125 m，正常蓄水位EL：126.5 m，額定水頭8.5 m，最小水頭5.18 m，最大水頭11.22 m，額定流量146.1 m3/s,最大水頭下單機流量 110 m3/s，3臺11 MW機組。

江埡水電站作為湖南電網主要的調峰電站，其年調節庫容與性能優越的機組對電力調度是最具親和力的，關門巖水電站同步調峰將遇到上游電站不同運行方式，江埡水電站機組AGC控制方式與來自上游索水的水量對關門巖機組運行方式與水位控制的選擇除遵循上述原則外，還要實時掌握江埡水電站機組運行方式與負荷曲線及時調整關門巖機組運行方式。江埡水電站不同的庫水位下江埡的單機發電流量不同，有江埡單機發電流量大于關門巖單機發電流量和江埡的單機發電流量小于等于關門巖單機發電流量的兩種情況，關門巖機組運行方式可針對江埡水電站機組運行方式作出一些選擇。當江埡的單機發電流量大于關門巖單機發電流量時，要充分利用水庫的調節庫容，調蓄江埡多的來水或峰荷時段，多開機組或延長發電時間，不論電價高低多發電，庫水位在EL：125.5 m至EL：126.5 m為宜。江埡的單機發電流量小于或等于關門巖單機發電流量時，可選擇在高水位與江埡同步調峰和充分利用索水河區間來水發電，同時減少發電機組臺數、降低廠用電率、提高綜合效益。江埡水庫水位在小于EL：206m，大于EL：220m水位段對關門巖最為有利。

（4）峰谷、豐枯發電的思考。

關門巖水電站為低水頭電站徑流式電站峰谷、豐枯發電都受限于有限的庫容。峰谷發電受限于水庫的消落深度、水庫調度的控制方式和電力調度對各電力企業峰谷發電指標的平衡。隨著電力體制改革深入和國家對節能減排的要求，只有好的電能技術指標和完好的設備，才能競爭到有限的峰荷電量。豐枯發電對徑流式電站而言，有水則發既滿足水庫調度的原則又符合國家環保節能政策，特別是每年的6～8月份主汛期做到不棄水多發電是比較困難的，進水口清污工作一直是影響徑流式電站發電的不可預計且重要的因素，每年在汛期因清污停機的時間在湘、資、澧水流域徑流式電站中都是占用發電時間比較長的，并普遍反映清污機都不太好用，進水口清污工作工程量大。豐水期要多發電不能考慮電價，應在水庫調度和進水口清污工作中下功夫，枯水期在水庫調度、水位控制上下功夫。