新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第十三師抽水蓄能電站選點方案研究

王 振

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

1 第十三師概況

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第十三師位于新疆哈密地區(qū)，是連通新疆與內(nèi)地的咽喉，更是連接全國和亞歐大陸的重要樞紐，鑲嵌在哈密市一區(qū)兩縣版圖內(nèi)，東倚甘肅酒泉地區(qū)，西鄰?fù)卖敺貐^(qū)和昌吉回族自治州，南接巴音郭楞蒙古自治州，北與蒙古國接壤。南北寬270 km，東西長297 km，總面積9985.442 km2。

第十三師風(fēng)能資源較為豐富。風(fēng)電規(guī)劃區(qū)域位于哈密地區(qū)的十三間房風(fēng)區(qū)和三塘湖至淖毛湖風(fēng)區(qū)，其中十三師百萬千瓦級風(fēng)電基地在兩大山脈之間的狹管地帶，全年盛行西風(fēng)和西北風(fēng)，具有很好的開發(fā)前景。

根據(jù)《哈密地區(qū)千萬千瓦級風(fēng)電基地規(guī)劃報告》和《新疆電網(wǎng)送出規(guī)劃》，規(guī)劃至2030年哈密建成千萬千瓦級風(fēng)電基地，規(guī)模達到20800 MW，風(fēng)電建設(shè)主要用于“疆電外送”，結(jié)合哈密風(fēng)電場與哈密火電基地毗鄰的地理位置優(yōu)勢及特高壓直流輸電通道建設(shè)等條件，哈密風(fēng)電場宜與抽水蓄能電站、當(dāng)?shù)鼗痣娕涮讌⑴c外送。

因此，開展第十三師抽水蓄能電站選點方案研究，對減少棄風(fēng)限電和保障“疆電外送”，起到了未雨綢繆的效果和作用。

2 兵團抽水蓄能電站選點規(guī)劃范圍

兵團第十三師共有5條河流，分別為巴木墩河、廟爾溝、五道溝、白楊溝和紅山口溝，從水源條件分析，第十三師頭道白楊溝和紅山口溝多年平均年徑流量分別為793.3萬m3和1694萬m3，河流水源條件、地形較差，因此在水源相對豐富的巴木墩河、廟爾溝和五道溝3條河流開展普查工作。

3 選點方案初擬

在內(nèi)業(yè)工作的基礎(chǔ)上，先后展開了多次現(xiàn)場查勘，現(xiàn)場考察地形地質(zhì)條件、水源水質(zhì)、工程布置、施工、環(huán)境影響及水庫淹沒等因素，篩選出紅星站點、上巴木墩站點、廟爾溝站點、上八大石站點4個站點。

3.1 紅星站點

紅星抽水蓄能電站位于第十三師境內(nèi)的巴木墩河上，地處第十三師的紅星四場，距哈密市68 km，對外交通便利。

下水庫位于巴木墩河出山口左岸溝上，壩址區(qū)溝谷較順直，溝谷狹窄，谷底寬20 m～30 m，兩岸山體雄厚，初擬下水庫死水位1480 m，相應(yīng)庫容74萬m3，初擬下水庫正常蓄水位1530m，正常蓄水位相應(yīng)庫容717萬m3；水庫調(diào)節(jié)庫容為643萬m3，無水庫淹沒和環(huán)境影響控制因素。初擬采用砼面板砂礫石壩，最大壩高101 m，壩頂高程1533 m。

上水庫布置在巴木墩河左岸山頂平臺上，山頂高程1990 m～2090 m，小沖溝、山梁較發(fā)育，總體地形相對平緩，基巖裸露，上水庫所處山體雄厚，天然庫盆不足，需要適當(dāng)開挖，壩址處高程2011 m，考慮挖填平衡和進出水口淹沒深度后，初擬上水庫死水位為2025 m，上水庫正常蓄水位2060 m，開挖后水庫調(diào)節(jié)庫容增至640萬m3；無水庫淹沒和環(huán)境控制因素；初擬采用砼面板堆石壩，最大壩高80 m，壩頂高程2065 m。

輸水發(fā)電系統(tǒng)地層巖性為花崗巖，地下洞室圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主，初擬采用兩洞四機布置方式；電站廠房采用地下尾部式開發(fā)方案。

3.2 上巴木墩站點

上巴木墩抽水蓄能電站位于第十三師境內(nèi)的巴木墩河上，地處第十三師的紅星四場，距哈密市68 km，對外交通便利。

上巴木墩站點下水庫位于在建的巴木墩水庫上游，壩址高程1600 m，壩址區(qū)溝谷較順直，溝底高程1605 m左右，谷底寬40 m～45 m，兩岸山體雄厚。初擬下水庫死水位1635 m，初擬下水庫正常蓄水位1680 m，正常蓄水位相應(yīng)庫容642萬m3；水庫調(diào)節(jié)庫容為556萬m3。無水庫淹沒和環(huán)境影響控制因素。初擬采用碾壓式瀝青心墻堆石壩，最大壩高96 m，壩頂高程1683 m。

上水庫主要由挖填結(jié)合形成，位于巴木墩河右岸山頂，水庫所處山體雄厚，壩址處高程2206 m，天然庫盆不足，需要適當(dāng)開挖，初擬上水庫死水位為2220 m，初擬上水庫正常蓄水位2240 m，開挖后上水庫調(diào)節(jié)庫容為550萬m3，無水庫淹沒和環(huán)境影響控制因素。初擬采用混凝土面板堆石壩，最大壩高37 m，壩頂高程2245 m。

輸水發(fā)電系統(tǒng)地層巖性為花崗巖，地下洞室圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主，初擬采用兩洞四機布置方式；電站廠房采用地下尾部式開發(fā)方案。

3.3 廟爾溝站點

廟爾溝抽水蓄能電站位于第十三師境內(nèi)的廟爾溝上，地處第十三師的黃田農(nóng)場，距哈密市51 km，對外交通便利。

下水庫利用已建的廟爾溝水庫，對其進行加高、加固，水庫死水位1080 m，正常蓄水位由原1100 m加高至1105 m，調(diào)節(jié)庫容約354萬m3。

上水庫位于廟爾溝右岸山頂平臺，水庫所處山體雄厚，壩址處高程1450 m，天然庫盆不足，需要適當(dāng)開挖，初擬上水庫死水位為1465 m，初擬上水庫正常蓄水位1495 m，開挖后上水庫調(diào)節(jié)庫容為335萬m3，無水庫淹沒和環(huán)境影響控制因素。初擬采用混凝土面板堆石壩，最大壩高56 m，壩頂高程1500 m。

輸水發(fā)電系統(tǒng)地層巖性為花崗巖，地下洞室圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主，初擬采用一洞兩機布置方式；電站廠房采用地下中部式開發(fā)方案。

3.4 廟爾溝站點

上八大石抽水蓄能電站位于第十三師境內(nèi)的廟爾溝上，地處第十三師的黃田農(nóng)場，距哈密市51 km，對外交通便利。

下水庫位于在建的八大石水庫上游，壩址高程1260 m，壩址區(qū)溝谷較順直，初擬下水庫死水位1290 m，初擬下水庫正常蓄水位1320 m，水庫調(diào)節(jié)庫容為661萬m3。無水庫淹沒和環(huán)境影響控制因素。初擬采用碾壓式瀝青心墻堆石壩，最大壩高88.4 m，壩頂高程1323 m。

上水庫位于廟爾溝左岸山頂平臺，水庫所處山體雄厚，壩址處高程1628 m，天然庫盆不足，需要適當(dāng)開挖，初擬上水庫死水位為1653 m，初擬上水庫正常蓄水位1688 m，開挖后上水庫調(diào)節(jié)庫容為638萬m3，無水庫淹沒和環(huán)境影響控制因素。初擬采用混凝土面板堆石壩，最大壩高44 m，壩頂高程1693 m。

輸水發(fā)電系統(tǒng)地層巖性為花崗巖，地下洞室圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主，初擬采用兩洞四機布置方式；電站廠房采用地下尾部式開發(fā)方案。

4 推薦站點選擇

推薦站點主要從工程地理位置、地形地質(zhì)、工程規(guī)模、淹沒占地、環(huán)境保護、工程布置、機電、施工條件和工程投資等方面進行綜合比較。

4.1 地理位置分析

各站點距哈密市和風(fēng)電場51 km～68 km，距離均為較近。

4.2 地質(zhì)條件分析

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18360-2015），4個站點場地50年超越概率10%的地震動峰值加速度為0.15 g，對應(yīng)地震基本烈度值為Ⅶ度。根據(jù)區(qū)域構(gòu)造條件及地震分布特征，依照《水電水利工程區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性勘察技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5335-2006）綜合判定，工程區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定性較差。紅星站點、上巴木墩站點和上八大石站點的上、下水庫庫壩區(qū)及發(fā)電輸水系統(tǒng)地質(zhì)構(gòu)造較簡單，地質(zhì)條件較好；廟爾溝站點上水庫庫壩區(qū)及發(fā)電輸水系統(tǒng)地質(zhì)構(gòu)造較簡單，地質(zhì)條件較好，主要工程地質(zhì)問題是廟爾溝平原水庫運行已久，需做安全鑒定，以防蓄水后產(chǎn)生滲漏。

4.3 工程規(guī)模分析

紅星站點和上巴木墩站點裝機容量1200 MW（見表1），規(guī)模較大；廟爾溝站點受上水庫庫容條件和水頭較低等因素制約，裝機容量最?。簧习舜笫军c庫容條件較好，但受水頭的限制，裝機容量居中。

表1 抽水蓄能電站站點動能指標(biāo)比較

4.4 水工布置及建筑物分析

紅星站點上水庫壩略高，其它站點相差不大；廟爾溝站點下庫利用已建平原水庫，但整個庫盤需防滲，處理難度較大。紅星站點、上巴木墩站點、廟爾溝和上八大石站點輸水系統(tǒng)總長分別為1690 m、1469 m、2546 m和1231 m，廟爾溝站點輸水系統(tǒng)最長，需設(shè)置尾水調(diào)壓室，其它站點不需設(shè)置引水及尾水調(diào)壓室。

4.5 水庫淹沒分析

各站點均不涉及生產(chǎn)安置人口，淹沒損失較小，建設(shè)征地移民安置補償投資相差不大。

4.6 環(huán)境影響因素分析

各站點均不涉及自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等環(huán)境制約性因素。

4.7 施工條件分析

紅星站點對外交通便利，現(xiàn)有交通可直達廠房洞群出口；上巴木墩、廟爾溝站點和上八大石站點尚需修建部分進場道路；四個站點均需修建場內(nèi)上下庫連接道路及通往各建筑物的施工道路；上巴木墩站點下水庫位于在建的巴木墩水庫上游，上八大石站點下水庫位于在建的八大石水庫上游，在建水庫對下水庫建設(shè)有影響。廟爾溝站點施工總工期最短，上八大石站點施工總工期最長。

4.8 工程投資及經(jīng)濟指標(biāo)分析

從表1可以看出，紅星站點單位千瓦投資為4846元/kW，是4個站點中最低的，優(yōu)于其他站點。

4.9 比選結(jié)論

通過對各規(guī)劃站點綜合比較，規(guī)劃4個站點在地理位置、地形地質(zhì)條件、工程規(guī)模、水工布置及建筑物、水庫淹沒、環(huán)境影響因素、施工等方面均無明顯制約因素，考慮紅星站點現(xiàn)有交通可直達廠房洞群出口、對外交通便利，施工準(zhǔn)備工期短，單位千瓦投資最小、經(jīng)濟效益最優(yōu)。因此，推薦選擇紅星站點為第十三師抽水蓄能電站站點。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

合理確定推薦的站點是抽水蓄能電站選點方案的重要任務(wù)。綜合考慮工程地理位置、地形地質(zhì)、工程規(guī)模、淹沒占地、環(huán)境保護、工程布置、機電、施工條件和工程投資等方面，選擇紅星站點為推薦站點。

5.2 建議

抽水蓄能電站是具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和緊急事故備用等多種功能的特殊電源，運行靈活，反應(yīng)快速。抽水選能電站應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的負(fù)荷分布特點及負(fù)荷特性、電源結(jié)構(gòu)及分布，結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃等新情況，進一步加強對電站合理的發(fā)展規(guī)模、建設(shè)布局進行研究。