剖析瀑布溝水電站的優(yōu)良品質(zhì)

易娜

(中船重工集團公司第709研究所,湖北武漢 430074)

剖析瀑布溝水電站的優(yōu)良品質(zhì)

易娜

(中船重工集團公司第709研究所,湖北武漢 430074)

瀑布溝水電站的建設、投產(chǎn)對電力系統(tǒng)、流域環(huán)境以及國民經(jīng)濟等具有多方面促進作用。本文就瀑布溝水電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、在流域開發(fā)中的效益、對環(huán)境的影響以及在社會綜合效益方面的品質(zhì)做全面的剖析,以說明瀑布溝水電站投產(chǎn)后對四川省國民經(jīng)濟發(fā)展的積極貢獻,進一步論證瀑布溝水電站具有優(yōu)良使用價值和價值。

地位和作用 輔助服務 資源效益 社會效益

Construction and commissioning of Pubugou Hydropower Station has brought obvious benefits to the society on various aspects, including the power system, the valley environment as well as the national economy. This paper provides a complete description on the role and function of Pubugou Hydropower Station in the power system, its benefit in the valley development, its environmental impact as well as its comprehensive social benefits, so as to verify its active contribution on the national economic development of Sichuan province after its commissioning, and to further demonstrate the excellent use value and value of Pubugou Hydropower Station.

Role and function auxiliary service resource benefit social benefit

1 瀑布溝水電站概況

瀑布溝水電站是國家“十五”重點工程和西部大開發(fā)標志性工程，是四川省本世紀以來投產(chǎn)的單機和總裝機容量最大的水電站，也是大渡河中游的控制性水庫，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙等綜合效益的特大型水利水電樞紐工程。該電站裝設6臺混流式機組，單機容量600MW，多年平均發(fā)電量130億kw.h。水庫總庫容53.9億m3，具有不完全年節(jié)能力。工程于2003年1月批準立項，2004年3月開工建設，2005年截流，2009年12月首批兩臺機組發(fā)電，2010年全部投產(chǎn)。

2 瀑布溝水電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用

瀑布溝水庫具有較好的調(diào)節(jié)作用，可以改善四川電力系統(tǒng)的電源結(jié)構。該電站是四川腹地的重要電源點，是四川電網(wǎng)骨干調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓和備用電源；地理位置優(yōu)越，靠近川渝負荷中心，輸電距離成都約230千米，距重慶約400千米，供電范圍為四川電網(wǎng)，并通過電網(wǎng)調(diào)度參與“西電東送”。對四川國民經(jīng)濟建設和發(fā)展的作用是其他電站難以替代的。

2.1 季節(jié)性電能轉(zhuǎn)化為常年性電能

瀑布溝水電站系高壩大庫，總庫容53.90億m3，調(diào)節(jié)庫容38.82億m3，庫容系數(shù)0.1，具有較強的季調(diào)節(jié)能力，水庫一般6～11月為蓄水期，12月至翌年5月為供水期，枯水年枯水期平均出力可達到92.6萬kW，其分時電量如下表所示。由此可見，瀑布溝水電站全年能在枯水期供給電量36.50億kWh，占全年供電量129.82億kWh的28.12%(表1）。

目前四川省內(nèi)絕大部分水電站的調(diào)節(jié)能力差，瀑布溝水電站的投產(chǎn)能較大程度減少全網(wǎng)棄水調(diào)峰損失電量，能夠改善四川電網(wǎng)枯水期的發(fā)電調(diào)度狀況，將水電季節(jié)性電能轉(zhuǎn)化為常年性電能，減少系統(tǒng)的運營成本，為解決電網(wǎng)調(diào)峰能力不足和提高電網(wǎng)安全可靠性做出較大貢獻。

表1 瀑布溝水電站分時電量(單位:億kWh)

2.2 在電網(wǎng)中發(fā)揮快速“反應部隊”的作用

為了確保電站的快速動態(tài)反應能力，瀑布溝水輪發(fā)電機組、變壓器、開關、勵磁和調(diào)速器、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等主要發(fā)供電設備均采用或進口同期世界最先進的設備和技術。電站電氣主接線和廠用電系統(tǒng)均按調(diào)峰調(diào)頻電廠設計的，配備自動發(fā)電控制(AGC)、自動電壓控制(AVC)、電能自動采集計量和進相運行等控制調(diào)節(jié)功能，所有輔助設備亦按PLC智能化控制設計，電站全部實現(xiàn)了計算機監(jiān)測監(jiān)控，自動化程度高，負荷調(diào)節(jié)和開停機動態(tài)響應速度快捷。開停機一般只要2～4分鐘，從發(fā)開機令到并網(wǎng)只要2分鐘，從發(fā)停機令到解列只要1分鐘，整個停機過程6分鐘，而火電站開機一般16小時/次；負荷調(diào)節(jié)響應速度快，而自動化程度高的火電一般2～4MW/分鐘；其增減負荷及開、停機附加損耗小。機組并網(wǎng)后，可在90秒鐘左右將有功出力從零調(diào)增到額定出力。

2.3 具有常規(guī)水火電難以替代的調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、備用等輔助服務功能

瀑布溝水電站靠近四川電力系統(tǒng)負荷中心，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行發(fā)揮重要的調(diào)峰、調(diào)頻作用。平枯水期調(diào)峰調(diào)頻幅度達0～360萬kW。2010年枯水期，瀑布溝水電站承擔系統(tǒng)峰荷的26.3%至36.3%；在汛期承擔其中的11.9%至45.6%。作為電網(wǎng)主要的旋轉(zhuǎn)備用和事故備用電源。一旦電網(wǎng)上有機組因故障強迫停運，則由瀑布溝這樣旋轉(zhuǎn)備用和冷備用的機組快速頂上電網(wǎng)所缺的電力負荷，避免大面積停電的故障發(fā)生。

調(diào)壓作用顯著。瀑布溝水電站處于四川電網(wǎng)“西電東送、南北互供”的樞紐中心和負荷中心，其單機進相運行深度在全有功負荷區(qū)均可達290MVAR，將為電網(wǎng)發(fā)揮重要電壓支撐作用。

2.4 能有效地改善水火電運行工況和提高電網(wǎng)綜合效益

由于瀑布溝水電站的調(diào)峰調(diào)頻等作用，可有效地減少火電的開停機次數(shù)、變負荷調(diào)峰和投油調(diào)峰的機率，改善火電機爐運行工況，使火電機組在高效區(qū)運行，降低火電運行煤耗，節(jié)約燃煤和運行費用；減少火電機組磨損，延長火電機組壽命。同時，參與電網(wǎng)聯(lián)合優(yōu)化運行，可有效地減少雅礱江、金沙江、岷江等水電群棄水調(diào)峰損失電量(特別是徑流式水電站)，增加水電群發(fā)電計劃的準確性，改善水電群的運行工況。

2.5 改善四川網(wǎng)架結(jié)構,進一步提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平

通過瀑布溝水電站的建設，加快了四川500kV電網(wǎng)的建設步伐。瀑布溝水電站建成投產(chǎn)后，將開通樂山至成都的500kV電氣通道，并形成圍繞成都、德陽的雙回500kV網(wǎng)絡，大大提高四川省主要負荷中心的供電可靠性。同時，隨著500kV骨干網(wǎng)架的加強和擴展，增加四川電網(wǎng)的覆蓋范圍和輸電能力，為雅安、樂山等地區(qū)豐富的水電資源的開發(fā)和上網(wǎng)創(chuàng)造條件；并且能夠促進電網(wǎng)覆蓋范圍的中、小型水電站的開發(fā)興建。

3 瀑布溝水電站在流域開發(fā)中效益顯著

大渡河河道全長1062km，天然落差4177m，可開發(fā)容量約23000MW，其流域是我國十二大水電基地之一，距離四川省的用電負荷中心最近。瀑布溝水電站是實現(xiàn)大渡河梯級“流域、梯級、滾動、綜合”開發(fā)的關鍵工程。該電站地處大渡河中游，水庫庫容大，其壩址控制集水面積68512km2，占全流域面積的88.5%，具有優(yōu)良動能經(jīng)濟指標，在整個大渡河流域開發(fā)中具有顯著效益。

3.1 瀑布溝水電站對下游來水的積極影響

瀑布溝水電站水庫正常蓄水位850.00m，汛期運行限制水位841.00m，死水位790.00m，總庫容53.90億m3，其中防洪庫容8.43億m3、調(diào)節(jié)庫容38.82億m3，為季調(diào)節(jié)水庫。壩前最大壅水高度173m，干流回水至石棉縣城過河大橋處，回水長72km；支流流沙河回水長12km；水庫面積84.14km2。經(jīng)瀑布溝水電站的調(diào)節(jié)，可使下游各梯級水電站入庫流量進一步均衡，以增加其保證出力，以進一步提高效益顯著。

3.2 瀑布溝水電站的多方位防洪效益

(1)根據(jù)國務院審定的《長江流域綜合利用規(guī)劃要點報告》，瀑布溝水庫作為大渡河的控制性水庫，屬長江上游防洪體系的重要組成部分，汛期與長江流域削峰錯峰，可發(fā)揮更大的防洪、航運等效益，降低整個國民經(jīng)濟的運營成本。(2)由于多種原因，龔嘴電站地面廠房尾水位實際值較設計值高，防洪能力僅能達到抵御100年一遇洪水。經(jīng)瀑布溝水電站水庫調(diào)節(jié)后，龔嘴電站地面廠房防洪標準可提高到設計標準抵御500年一遇洪水。(3)通過修建瀑布溝水電站水庫，可以有效解決由于龔嘴水庫淤積降低成昆鐵路峨邊沙坪路段防洪標準的問題，使該路段基本恢復原防洪標準。(4)銅街子到樂山河段的40余個江心洲(居民5萬多人)的防洪標準從不足2年一遇提高到抵御20年一遇，并在一定程度上減輕樂山市的洪災損失。

4 瀑布溝水電站具有優(yōu)良的資源效益

4.1 提高水能利用率

大渡河徑流充沛、穩(wěn)定，瀑布溝水電站機組建成投產(chǎn)后，其年利用小時數(shù)和枯水期電量較高，分別達到4420小時和36.50億千瓦時。加之瀑布溝水電站自身調(diào)節(jié)能力和適應負荷能力強，水能利用率高。到2015年，高負荷水平枯水年的水能利用率可達到93.1%，低負荷平水年的水能利用率也可達到87.5%。

4.2 資源替代、減少環(huán)境污染,實現(xiàn)國家節(jié)能減排政策

瀑布溝水電站不僅有利于國家退耕還林政策的實施，對長江上游的水土保持、生態(tài)環(huán)境改善具有不可替代的作用。同時，瀑布溝水電站也具有顯著的替代效益，瀑布溝水電站機組全部投產(chǎn)后，可以替代火電機組307萬kW，替代火電電能123.29億kWh，每年可節(jié)省標準煤407萬噸，減少SO2排放量16.5萬噸，減少氮氧化物排放量6.7萬噸，減少CO2排放量240萬噸，大量節(jié)約一次能源消耗，并減少環(huán)境污染及其它火電配套工程的投資及運行費，符合節(jié)能減排政策，降低四川省的國民經(jīng)濟運營成本。

5 瀑布溝水電站的社會綜合效益

5.1 攔沙效益

瀑布溝水電站壩址控制大渡河流域82.6%的徑流量和85.3%的泥沙量，年輸沙量3150萬噸。水庫建成后，有明顯的攔沙效益，推移質(zhì)將被攔在庫底，在其運行50年間，泥沙出庫率僅為13.1%。通過攔沙和調(diào)蓄的共同作用，能有效地解決下游龔嘴和銅街子水電站水庫泥沙淤積危害，并可緩減龔嘴水庫因泥沙淤積而對成昆鐵路產(chǎn)生的不利影響。

5.2 拉動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展

瀑布溝水電站位于四川省漢源縣、石棉縣與甘洛縣境內(nèi)。區(qū)內(nèi)資源開發(fā)利用程度不高，特別是水資源利用程度較低。隨著瀑布溝水利水電工程及其配套基礎設施的建設和完工，庫區(qū)對外、對內(nèi)交通條件和電網(wǎng)建設將得到明顯改善，為改善地方財政狀況、發(fā)展庫區(qū)經(jīng)濟創(chuàng)造良好的機遇。

綜上所述，瀑布溝水電站的投產(chǎn)可以有力促進四川電力系統(tǒng)電源結(jié)構的改善，在四川電網(wǎng)將發(fā)揮骨干調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓和備用電源的作用；通過配套輸電系統(tǒng)建設，進一步加強四川輸電網(wǎng)絡，提高電網(wǎng)穩(wěn)定水平和供電可靠性；通過瀑布溝水電站水庫的調(diào)節(jié)，有效地減少龔嘴、銅街子兩電站的入庫泥沙量，提高兩電站的發(fā)電效益，并恢復龔嘴庫段成昆鐵路防洪標準；使大渡河“流域、梯級、滾動、綜合”開發(fā)步入良性軌道；降低能源消耗，提高水能利用率，減少環(huán)境污染，符合節(jié)能減排政策；改善地方財政狀況，為當?shù)貒窠?jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造良好的機遇；具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，是四川省響應國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略、實施“西電東送”、發(fā)展水電支柱產(chǎn)業(yè)的重要工程。

[1]余祥釗,凌世河.增強發(fā)電企業(yè)在電力市場中的競爭實力淺析[J].水力發(fā)電,1999(6):1-5.