藏木水電站正常蓄水位選擇特點解析

劉 巖

(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072)

藏木水電站正常蓄水位選擇特點解析

劉 巖

(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072)

藏木水電站的開發(fā)建設(shè)對于緩解西藏中部電網(wǎng)長期以來的缺電局面、滿足地區(qū)不斷增長的用電需求具有重要作用。藏木水電站開展前期設(shè)計時雅魯藏布江中游河段水電規(guī)劃尚未完成，因此其正常蓄水位的選擇首先應(yīng)不影響上下游梯級電站布置，并在綜合分析壩址區(qū)地形地質(zhì)條件、水庫淹沒、水工布置和施工條件的基礎(chǔ)上，重點結(jié)合電站在電力系統(tǒng)中的作用進行選擇。

藏木水電站;正常蓄水位;西藏中部電網(wǎng)

0 前 言

藏木水電站是雅魯藏布江干流開發(fā)的第一個梯級電站，也是同時期西藏中部地區(qū)開發(fā)條件最好的水電電源，建成后供電西藏中部電網(wǎng)。根據(jù)當(dāng)時的用電需求預(yù)測，藏木水電站建成后可有效緩解西藏中部電網(wǎng)長期缺電局面。為盡快解決地區(qū)用電矛盾、滿足不斷增長的用電需求，藏木水電站在雅魯藏布江中游河段水電規(guī)劃正在開展的同時啟動了項目前期設(shè)計。因此與一般情況下水電站正常蓄水位選擇不同，藏木水電站正常蓄水位的選擇應(yīng)當(dāng)為上下游梯級電站布置留有余地，并需重點結(jié)合電力系統(tǒng)用電需求特性及藏木水電站在電力系統(tǒng)中的作用進行。

1 藏木水電站開發(fā)的作用和意義

藏木水電站位于西藏自治區(qū)山南地區(qū)加查縣境內(nèi)雅魯藏布江中游桑日～加查峽谷段出口處，電站開發(fā)任務(wù)為發(fā)電，建成后供電西藏中部電網(wǎng)。西藏中部地區(qū)是西藏的政治、經(jīng)濟、文化中心，2000年以來，地區(qū)經(jīng)濟呈現(xiàn)快速發(fā)展的勢頭，人民的生活水平不斷提高，電力需求連年增加，用電市場呈現(xiàn)持續(xù)高速增長態(tài)勢。與用電需求高增長形成鮮明對比的是，地區(qū)電力工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，電力供應(yīng)嚴(yán)重不足，電源結(jié)構(gòu)不合理，電源項目儲備嚴(yán)重不足，迫切需要啟動具有一定規(guī)模的電源項目前期工作并盡快推動開發(fā)，以支撐地區(qū)經(jīng)濟社會持續(xù)快速發(fā)展。

分析西藏中部地區(qū)能源資源特點和開發(fā)條件，開發(fā)利用距離負(fù)荷中心近、技術(shù)水平較為成熟、經(jīng)濟指標(biāo)相對較好的水能資源以支撐中部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展是最為現(xiàn)實可行的?？疾煳鞑刂胁康貐^(qū)河流開發(fā)條件可知，雅魯藏布江中游的桑日～加查河段為峽谷段，該河段坡降大，落差集中，淹沒損失小，開發(fā)條件較好，距離負(fù)荷中心較近，可作為西藏中部電網(wǎng)近期電源開發(fā)的主要河段。其中藏木水電站樞紐區(qū)位于加查縣藏木鄉(xiāng)上游約3 km處，地質(zhì)條件和水工布置條件相對較好，施工較為方便，電站基本位于中部電網(wǎng)的中心位置，水庫淹沒影響小，工程區(qū)不涉及重要的環(huán)境敏感對象，規(guī)模適中，能較好適應(yīng)西藏中部電網(wǎng)2020年左右的負(fù)荷發(fā)展要求，是桑日～加查河段開發(fā)條件最好的梯級。

能源供應(yīng)不足和生物能的過度消耗是危及西藏實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的主要問題。藏木水電站的建設(shè)在實現(xiàn)西藏優(yōu)勢能源資源開發(fā)的同時，對于保護區(qū)內(nèi)脆弱的生態(tài)環(huán)境也具有重要意義。此外，藏木水電站的建設(shè)有利于提高中部電網(wǎng)電壓等級，改善其網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提高電網(wǎng)運行可靠性及覆蓋面；同時，可擔(dān)負(fù)系統(tǒng)中的調(diào)峰、調(diào)頻和備用等任務(wù)，可極大緩解中部電網(wǎng)的電力供需矛盾，改善電網(wǎng)的運行條件，增加運行的安全性。

2 正常蓄水位選擇影響因素分析

(1)藏木水電站對上游銜接梯級布置的影響。藏木水電站開展前期設(shè)計時，雅魯藏布江是我國當(dāng)時唯一未進行水電規(guī)劃和開發(fā)的大型河流。了解其資源條件、開發(fā)條件和開發(fā)規(guī)模對今后西藏和我國水電建設(shè)提供項目儲備，合理開發(fā)雅魯藏布江的水力資源，促進西藏繁榮、穩(wěn)定和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

雅魯藏布江中游河段是西藏中部地區(qū)開發(fā)條件較好的河流(河段)，也是西藏中部電網(wǎng)近期開發(fā)的主要河流(河段)。藏木水電站開展前期設(shè)計時，雅魯藏布江中游桑日～加查河段梯級開發(fā)方案調(diào)整初擬開發(fā)方案中，藏木水電站的上游梯級是街需水電站。為合理利用該河段水力資源，避免與今后的梯級開發(fā)產(chǎn)生矛盾，藏木水電站正常蓄水位的選擇應(yīng)當(dāng)為街需水電站的布置留有余地。

(2)藏木水電站在電力系統(tǒng)中的作用是影響正常蓄水位選擇的重要因素。西藏中部地區(qū)電力供應(yīng)長期不足，已成為制約地區(qū)經(jīng)濟社會持續(xù)健康發(fā)展的瓶頸，迫切需要盡快開發(fā)建設(shè)具有一定規(guī)模的骨干支撐電源。藏木水電站是同時期西藏中部電網(wǎng)開展前期工作的水電站中裝機容量最大的水電站，按照《西藏電力發(fā)展“十一五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)》負(fù)荷預(yù)測成果，藏木水電站建成后可滿足西藏中部電網(wǎng)2020年的用電需求。

藏木水電站所在河段水電規(guī)劃尚未完成，各梯級利用水頭尚未確定。藏木水電站正常蓄水位的選擇直接關(guān)系到電站利用水頭及開發(fā)規(guī)模，可在不影響上下游梯級布置、并結(jié)合自身開發(fā)條件的基礎(chǔ)上，重點結(jié)合電力系統(tǒng)需求來確定。

(3)藏木水電站開發(fā)條件。與一般水電站正常蓄水位選擇相同的是，藏木水電站的正常蓄水位需結(jié)合壩址區(qū)地形地質(zhì)條件、水庫淹沒、環(huán)境影響、水工布置及施工條件、電站動能經(jīng)濟指標(biāo)確定。

3 正常蓄水位選擇方案擬定

截至2005年底，藏中四地市電網(wǎng)加林芝電網(wǎng)共有電站14座，裝機總?cè)萘績H24.386萬kW，不能滿足系統(tǒng)的用電需求。負(fù)荷中心無電源支撐，電網(wǎng)運行可靠性低。系統(tǒng)內(nèi)除羊湖、滿拉、查龍電廠外，幾乎全為徑流式電站，無調(diào)節(jié)能力，由于缺乏抽水電源，羊湖電廠只能借水發(fā)電。藏木水電站位于中部電網(wǎng)的中心位置，輻射范圍大，且是同時期西藏中部電網(wǎng)開展前期工作的水電站中裝機容量最大的。根據(jù)《西藏電力發(fā)展“十一五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)》，西藏中部電網(wǎng)在2006～2010年、2011～2015年、2016～2020年分別需要新增裝機50萬kW、35萬kW、35萬kW。經(jīng)綜合考慮系統(tǒng)需求、藏木水電站的設(shè)計、施工進度以及西藏中部電網(wǎng)電源建設(shè)安排，藏木水電站的裝機規(guī)模應(yīng)在一個較為充分的范圍內(nèi)進行選擇，因而其正常蓄水位比較方案范圍也應(yīng)適當(dāng)放寬。

藏木水電站上游銜接梯級街需水電站壩址位于藏木峽谷段內(nèi)的街需村上游約2 km河段，壩區(qū)水面高程3 310 m，初擬正常蓄水位3 362 m。電站擬采用壩式開發(fā)，岸邊地下式廠房，初擬裝機容量40萬kW。

藏木水電站工程區(qū)總體地質(zhì)條件較好，庫區(qū)沒有城鎮(zhèn)、成片耕地和大量人口、礦產(chǎn)、文物古跡等，水庫的淹沒損失小，地形地質(zhì)條件、水庫淹沒、環(huán)境影響均不是正常蓄水位選擇的控制因素。藏木水電站樞紐主要建筑由擋水壩、泄水建筑物、廠房壩段、發(fā)電廠房等組成，最大壩高超過100 m。除壩址處覆蓋層較深、開挖工程量大，導(dǎo)流建筑物布置相對較困難等缺點外，無其它制約性工程技術(shù)問題，水工布置和施工條件均較好，不制約正常蓄水位的選擇。

在綜合地形地質(zhì)條件、水庫淹沒、梯級銜接、水工布置及施工條件等因素的基礎(chǔ)上，充分考慮藏木水電站在西藏中部電網(wǎng)中的重要作用，擬定3 280 m、3 290 m、3 300 m、3 310 m、3 320 m五個正常蓄水位方案進行比較。各方案動能經(jīng)濟指標(biāo)見表1。

4 正常蓄水位方案選擇

(1)從電站動能經(jīng)濟指標(biāo)看，抬高正常蓄水位是有利的。隨著正常蓄水位的抬高，電站利用水頭增加，動能指標(biāo)相應(yīng)增加，單位經(jīng)濟指標(biāo)逐漸降低，說明正常蓄水位越高越經(jīng)濟。

(2)從滿足西藏中部電網(wǎng)電力電量需求的角度分析，3 310 m方案較為合理。根據(jù)西藏中部電網(wǎng)的電源建設(shè)安排，2015年前陸續(xù)建成投產(chǎn)的直孔、雪卡、老虎嘴、旁多等水電站部分緩解了中部電網(wǎng)的用電緊張局面，2015～2020年，電網(wǎng)新增電源分別為藏木水電站及羊湖抽水蓄能電站四臺8萬kW機組。若藏木水電站裝機51萬kW，到2020年中部電網(wǎng)總裝機達(dá)到143.2萬kW，其中水電140.8萬kW，占98.0%，藏木水電站裝機容量占系統(tǒng)總裝機的35.6%。

根據(jù)中部電網(wǎng)2020年電力電量平衡成果分析，藏木水電站正常蓄水位3 310 m,相應(yīng)裝機容量51萬kW，電力系統(tǒng)供需平衡，汛期有大量棄水電量可供羊湖電站抽水蓄能，羊湖抽水蓄能機組所抽水量能夠滿足的發(fā)電用水需求，不需借水發(fā)電。

在設(shè)計水平年2020年藏木水電站已投產(chǎn)較長時間且具有日調(diào)節(jié)能力，除供系統(tǒng)的容量和電量外，在汛期還為羊湖電站提供部分抽水容量和電量。正常蓄水位3 320 m方案相應(yīng)裝機容量60萬kW，在滿足系統(tǒng)電力及電量的需求作用方面與正常蓄水位3 310 m方案相差不大，但由于單機容量增大，將增加系統(tǒng)的事故備用，且有太多的空閑容量及棄水電量，在系統(tǒng)中不能較好地發(fā)揮容量和電量的作用。正常蓄水位3 280 m方案、3 290 m方案及3 300 m方案裝機容量分別為24萬kW、33萬kW、42萬kW，電站出力較小，由于中部電網(wǎng)的總裝機容量較小，藏木水電站裝機容量以及發(fā)電量的減小對系統(tǒng)的影響較大：汛期常規(guī)水電站除供系統(tǒng)的電力和電量外，能夠提供給羊湖抽水的容量和電量下降較多，致使羊湖電站汛期有較多的抽水容量空閑；平枯水期若要滿足系統(tǒng)的用電需求，羊湖電站必將借水發(fā)電，從而限制羊湖電站抽水蓄能作用的發(fā)揮并改變羊湖的水量平衡狀況，而且將對電網(wǎng)運行產(chǎn)生不利影響。綜上，藏木水電站裝機51萬kW與羊湖抽水蓄能電廠配合運行能夠較好地滿足中部地區(qū)負(fù)荷增長的需要，即正常蓄水位3 310 m方案是較為合適的。

表1 藏木水電站各正常蓄水位方案動能經(jīng)濟指標(biāo)

(3)從梯級銜接關(guān)系看，以選擇3 300 m、3 310 m方案略為有利。藏木水電站上游銜接梯級街需電站壩址位于藏木梯級壩址上游12.4 km，枯期的水面高程為3 310 m。街需庫區(qū)為峽谷段，兩岸山體雄渾，壩址兩岸基巖裸露，自然邊坡穩(wěn)定性較好，具備建中、高壩條件。

藏木水電站正常蓄水位為3 280 m時，街需壩址區(qū)位于街需村，其右岸岸坡完整、穩(wěn)定；其左壩肩發(fā)育街需基巖滑坡，壩肩繞壩滲漏問題突出。藏木水電站正常蓄水位為3 290 m時，街需壩址區(qū)位于街需村上游1 km，其右岸岸坡完整、穩(wěn)定；其左壩肩發(fā)育街需上游拉裂巖體，左壩肩邊坡穩(wěn)定性問題、繞壩滲漏問題突出。藏木水電站正常蓄水位為3 300 m、3 310 m時，街需壩址位于街需村上游1.7～2.3 km河段，兩岸巖體較完整，自然邊坡穩(wěn)定性較好。藏木水電站正常蓄水位為3 320 m時，街需壩址位于街需村上游4 km，其右岸岸坡完整、穩(wěn)定；但左岸岸坡潛在不穩(wěn)定塊體較發(fā)育，肩邊坡穩(wěn)定性問題突出。

綜上所述，與藏木水電站3 300 m、3 310 m正常蓄水位方案銜接的街需梯級地質(zhì)條件相對較好。

(4)水庫淹沒、環(huán)境影響、樞紐布置及施工條件等均不控制正常蓄水位選擇。藏木水電站水庫淹沒損失小，淹沒對象單一，各方案均不存在移民安置問題，也不存在重大環(huán)境制約因素，工程造成的環(huán)境影響可通過適當(dāng)?shù)沫h(huán)保措施消除或減緩。各方案樞紐布置格局基本一致，筑壩技術(shù)難度不大，施工組織均可行。各方案在機組制造及運行、金屬結(jié)構(gòu)、大件運輸方面難度差異不大。

綜上，從合理利用水能資源，更好地滿足供電系統(tǒng)的電力電量需求、實現(xiàn)梯級合理銜接等方面綜合分析，推薦藏木水電站正常蓄水位為3 310 m。

5 結(jié) 論

藏木水電站正常蓄水位選擇極具特殊性，電站設(shè)計時雅魯藏布江中游河段水電規(guī)劃尚未完成，方案未定，梯級銜接并不能完全制約正常蓄水位的選擇。同時，因為藏木水電站建成后占電力系統(tǒng)電源裝機比重非常大，正常蓄水位的選擇與裝機容量的選擇直接相關(guān)，即電站在電力系統(tǒng)中的作用是影響正常蓄水位選擇的重要因素。

2016-08-23

劉巖(1976-)，女，新疆阜康人，教授級高級工程師，現(xiàn)從事能源發(fā)展規(guī)劃、河流水電規(guī)劃及水電站經(jīng)濟規(guī)劃設(shè)計與研究工作。

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