南河流域梯級水電站聯(lián)合調(diào)度效益初探

岳 輝

(湖北能源集團(tuán)股份有限公司，湖北 武漢 430077)

南河是漢江中游右岸一級支流，發(fā)源于神農(nóng)架林區(qū)東南麓的韭菜埡子。主河道長267 km，流經(jīng)神農(nóng)架林區(qū)、十堰市房縣、襄陽市?？岛凸瘸强h，總流域面積6 497 km2。

南河流域?qū)俑睙釒夂騾^(qū)，雨量充沛、氣候溫和，年平均氣溫14.1℃，最高氣溫42℃(?？?959年8月21日)，最低氣溫-19.7℃(谷城1977年1月30日)，上游氣溫比下游氣溫低3至5℃。多年平均降雨量890 mm，以?？悼h開峰峪1975年雨量1 237.9 mm為歷年最大值，1966年雨量445.4 mm為歷年最小值。年雨量分布受地形影響，上游和下游為高值區(qū)。南河流域徑流來自降水，徑流年內(nèi)分配與降水基本一致。

南河流域洪水由暴雨形成，4月至10月均出現(xiàn)過年最大洪水，其中以7月、9月發(fā)生的概率較大。南河屬山區(qū)性河流，坡陡流急，洪水傳播迅速，一般一次洪水歷時單峰為2～3 d，復(fù)峰可達(dá)5 d。歷史洪水年份有1853、1935、1931、1937、1958年，歷史大洪水多由臺風(fēng)暴雨形成。

1 梯級水電站概況

南河流域水電梯級開發(fā)主要是依據(jù)1990年《湖北省南河流域水電開發(fā)規(guī)劃報告》，共規(guī)劃13個梯級電站，目前均已建成投產(chǎn)。南河水系及水電站分布見圖1。

圖1 南河水系及水電站分布圖

1.1 白水峪電站

白水峪水電站位于南河的中下游谷城縣境內(nèi)，上游距?？悼h過渡灣水電站26 km，下游距南河(原稱胡家渡)水電站20 km。工程以發(fā)電為主，兼有防洪、航運、養(yǎng)殖和滯沙等綜合效益；并可使下游南河水電站滿足500年一遇校核洪水的現(xiàn)行規(guī)范要求。電站總裝機(jī)容量5萬kW，水庫調(diào)度曲線見圖2。

圖2 白水峪電站水庫調(diào)度曲線圖

1.2 過渡灣電站

過渡灣水電站位于南河流域中段的過渡灣鎮(zhèn)，是南河流域粉青河、馬欄河、清溪三條河流的交匯處，屬于徑流式電站。電站總裝機(jī)容量2.55萬kW，水庫調(diào)度曲線見圖3。

圖3 過渡灣電站水庫調(diào)度曲線圖

1.3 寺坪電站

寺坪水電站位于漢江中游右岸支流南河上段粉清河上，以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖、庫區(qū)航運等綜合利用效益，總裝機(jī)容量6萬kW，水庫調(diào)度曲線見圖4。

圖4 寺坪電站水庫調(diào)度曲線圖

1.4 三里坪電站

三里坪電站地處南河干流中游粉青河上，以防洪、發(fā)電為主，兼顧航運、水產(chǎn)養(yǎng)殖、灌溉、旅游等綜合效益，總裝機(jī)容量7萬kW，水庫設(shè)計調(diào)度曲線見圖5。

圖5 三里坪電站水庫調(diào)度曲線圖

1.5 梯級電站基本參數(shù)對比

上述四座電站庫容及裝機(jī)容量在南河流域位于前列，基本參數(shù)見表1。

表1 南河梯級電站基本參數(shù)表

2 梯級電站聯(lián)合調(diào)度效益分析

2.1 直觀效益分析

利用三里坪、寺坪電站水庫調(diào)節(jié)能力，在確保三里坪、寺坪電站不棄水的情況下實現(xiàn)南河上游粉青河與馬欄河的錯峰，使下游過渡灣、白水峪電站最大限度利用洪水資源，不棄水或少棄水。根據(jù)已掌握的有限資料進(jìn)了初步計算，計算結(jié)果如表2。

表2 三里坪投產(chǎn)前后對南河流域發(fā)電效益影響分析表

由計算結(jié)果比較可知：

1)實行梯級聯(lián)調(diào)，寺坪、過渡灣、白水峪、南河4個電站的總發(fā)電量增加了0.251億kW·h，梯級發(fā)電量提高了3.97%。

2)實行梯級聯(lián)調(diào)后，各電站棄水量均明顯減少，特別是寺坪電站發(fā)電水頭大幅提高(20.68%)。

2.2 長期效益分析[1-3]

上游龍頭電站運行水位適當(dāng)降低，下游電站運行水位適當(dāng)抬高，可以在一定程度上提高梯級電站發(fā)電效益。

1)為三里坪最高限制水位之下設(shè)定一個加大出力的預(yù)判區(qū)間，遇到按調(diào)度圖指示正常發(fā)電但時段末水位較高時提前進(jìn)行加大出力，有利于寺坪保持較高的水庫運行水位。

2)寺坪的正常蓄水位為315 m，正常情況下會淹沒三里坪下游尾水約15 m水頭，因而這重疊的15 m水頭可在三里坪和寺坪之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可嘗試將下游寺坪電站水庫調(diào)度圖進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，與三里坪相類似，取消加大出力區(qū)，并且在315～303 m之間分段(間隔3 m至2 m)設(shè)置正常高水位(即分別設(shè)置正常高水位為315、312、310m、308、306 m)，與三里坪不同的預(yù)判水位分別進(jìn)行組合聯(lián)調(diào)。時段初水位在防破壞線以上時都安排發(fā)電保證出力，當(dāng)時段末水位超過預(yù)判水位則加大出力，只有當(dāng)機(jī)組都滿發(fā)且時段末水位還會超正常蓄水位時才產(chǎn)生棄水，將多余來水下泄。這樣有利于將寺坪水位保持在預(yù)判水位附近。白水峪調(diào)節(jié)能力有限，維持原方式調(diào)度。

2.3 間接效益分析

通過編制和實施《南河流域梯級聯(lián)合調(diào)度方案》，推進(jìn)流域各電站水庫調(diào)度協(xié)調(diào)，提升各電站安全、經(jīng)濟(jì)運營水平，最終能夠形成一套科學(xué)、合理、有效的非統(tǒng)一經(jīng)營主體流域聯(lián)合水電站調(diào)度體系，實現(xiàn)各公司發(fā)展共贏。