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三台坡抽水蓄能电站初期蓄水期水量平衡分析

2024-10-31 77 上传者：管理员

摘要：文章分析了贵州省三台坡抽水蓄能电站上、下水库径流特性和用水需求，结合工程施工进度计划和机组投产时序，提出了三台坡抽水蓄能电站初期蓄水期各阶段需水量。利用长系列逐月径流资料，选取75%保证率来水过程，进行了下水库初期蓄水期水量平衡分析，利用75%保证率典型年设计成果，进行了上水库初期蓄水期水量平衡分析，并提出了相应补水措施。最后，结合三台坡抽水蓄能电站初期蓄水期水量平衡分析的过程和成果，总结了抽水蓄能电站初期蓄水期水量平衡分析应关注的问题。

关键词：
初期蓄水
抽水蓄能电站
水量平衡
补水措施
贵州省
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抽水蓄能电站，特别是纯抽水蓄能电站其发电用水是在上水库和下水库之间循环使用，电站正常运行时，仅需补充水库蒸发、渗漏损失水量，抽水蓄能电站用水需求主要发生在初期蓄水期间[1]。因此，在拟定抽水蓄能电站建设方案时，应重视初期蓄水期水量平衡分析，当水量不能满足要求时，应研究落实补水措施。

1、工程概况

1.1 建设项目概况

三台坡抽水蓄能电站位于贵州省黔西南布依族苗族州安龙县境内，装机容量1400MW,距兴义市直线距离约29km, 距六盘水市直线距离约180km, 距贵阳市直线距离约230km, 区位条件相对较好，对外交通便利。

电站枢纽工程主要建筑物包括上水库、下水库、输水系统、地下厂房和开关站等。

下水库位于南盘江左岸八坎河干流上，坝址以上流域面积183.2km2,多年平均径流量9890万m3。下水库正常蓄水位616.00m, 正常蓄水位以下库容842万m3,死水位590.00m, 死库容61万m3,调节库容781万m3,其中包含水损备用库容50万m3。

上水库位于八坎河流域乐欢村附近，坝址以上流域面积1.03km2,多年平均径流量34.4万m3。上水库正常蓄水位1150.00m, 正常蓄水位以下库容759万m3,死水位1118.00m, 死库容36万m3,调节库容723万m3。

为减少入库泥沙，下水库库尾设拦沙坝，坝址以上流域面积约175.5km2。拦沙坝以上来水通过泄洪排沙洞排至下水库坝址下游，泄洪排沙洞按1000年洪水不入库进行设计。为满足下水库补水要求，拦沙坝右岸设有补水管，设计过流能力0.5m3/s。

1.2 水源条件

南盘江是珠江主源，发源于云南省沾益县马雄山南麓，流域跨云南、贵州、广西三省(自治区),流域面积56880km2,干流全长914km[2]。

下水库所在八坎河为南盘江左岸一级支流，地处亚热带季风气候区，流域气候温和，雨量充沛，径流由降水补给，径流特性与降水特性基本一致[3]。下水库坝址处1981—2021年多年平均径流量为9890万m3,多年平均流量为3.14m3/s; 从径流年内分配看，年内径流量主要集中在汛期5～10月，占全年径流的85.8%;非汛期11～4月径流量较小，仅占14.2%。

上水库建成后库外汇入的水量由水库周围的排水沟排出，不进入库内，库内蓄水后产流条件均为水面产流，按多年平均降水量1200mm计算，成库后多年平均径流量为34.3万m3。三台坡抽水蓄能电站上、下库坝址多年月平均径流量成果见表1。

表1三台坡抽水蓄能电站上、下库坝址多年月平均径流量

1.3 水量损失及下游用水要求

上、下水库建成后增加的蒸发损失为水库的水面蒸发量减去陆面蒸发量，三台坡抽水蓄能电站建库后，年蒸发损失增量为396mm。

上水库采用钢筋混凝土面板全库盆防渗，其渗透系数量级在1×10-7cm/s左右，渗漏量很小，水库基本不存在库水渗漏问题。根据国内类似工程经验，上水库日平均渗漏量按蓄水量的0.02%考虑。下水库的渗漏主要是坝基渗漏，根据本工程的地形地质条件和类似工程经验，下水库及引水系统日平均渗漏量按蓄水量的0.03%考虑。

水库初期蓄水期间需满足下游灌溉、发电、生产生活、生态用水等综合用水需求。经实地调查，下水库下游居民、耕地较少，因此不考虑人口、灌溉和牲畜用水，仅考虑下泄一定量的生态基流。初期蓄水期间，下水库各月生态基流量丰水期按坝址多年平均径流量的30%考虑，枯水期按10%考虑。上水库无生产、生活用水需求，库区内无天然河道，不考虑生态基流。初期蓄水期，工程施工用水量很小，可忽略不计[4]。

2、初期蓄水要求

抽水蓄能电站存在上、下两个水库，上、下水库蓄水根据工程施工进度情况分别进行，并在尽量满足下游用水的前提下，尽可能加快水库的蓄水进程。根据三台坡抽水蓄能电站施工进度安排，首台机正式投产为开工后的第6年6月底，之后每隔4个月投产一台机组，第四台机正式投产为第7年6月底。根据国内已建抽水蓄能电站的建设经验，首台机调试运行时间按2个月考虑，则三台坡抽水蓄能电站首台机组开始调试运行的时间为第6年4月底。根据施工进度安排，上水库第5年7月底具备下闸蓄水条件，蓄水至第6年4月底，蓄水时间为10个月，下水库第5年10月初具备下闸蓄水条件，蓄水至第6年4月底，蓄水时间7个月。

抽水蓄能电站的蓄水要求与机组调试要求有关，首台机组启动水位应在土建引水系统所需的进出水口淹没水深和设备厂家要求的最低水位基础上增加有效调试水量来确定。三台坡抽水蓄能电站上水库多年平均年径流量约34.3万m3,水量较少，难以满足发电工况启动要求。因此，电站首台机组调试以抽水工况作为启动工况运行，机组调试时间按5h考虑。首台机调试时上水库需水包括充填死库容水量35.5万m3,单条引水道充填水量1.87万m3,上水库共需蓄水37.4万m3。下水库首台机组试运行时下水库需水包括充填死库容水量102.1万m3(已扣除下水库死库容堆渣库容，死库容弃渣空隙率按30%计),单条尾水道充填水量9.97万m3,下水库共需蓄水225.3万m3。因此，首台机组试运行时，上、下水库总的需蓄水量为262.6万m3。

首台机组调试运行后，各台机组正式投产运行所需水量包括上、下库充填死库容水量，引水道、尾水道充填水量，以及投产机组连续满发6h所需水量。

根据上述蓄水要求，三台坡抽水蓄能电站初期运行各阶段所需水量成果见表2。

表2三台坡抽水蓄能电站初期蓄水期各阶段总需水量

3、初期蓄水计算

根据1981年1月～2021年12月长系列实测逐月径流资料，对下水库天然径流量进行时段组合滑动排频，兼顾各个蓄水时段排频成果，选取75%保证率相应的来水时段，作为相应蓄水时段的下水库初期蓄水计算来水典型。水库蓄水期径流量考虑拦沙坝过流管过流能力后，再扣除蓄水期蒸发、渗漏损失水量和下游用水量即为水库的可蓄水量。上水库无长系列实测径流资料，选取75%保证率典型年设计成果，作为相应蓄水时段的上水库初期蓄水计算来水典型。

首台机调试时，上水库初期蓄水计算成果见表3。

表3首台机组调试上水库初期蓄水计算表

根据上表成果可知，上水库蓄水至第6年4月底首台机组调试运行时，总蓄水量为15.1万m3,水量缺口为22.3万m3,需要通过上水库施工供水系统补水。上水库施工供水系统取水口位于下水库围堰前，供水能力为500m3/h, 能够满足上水库蓄水需求。首台机组调试时，下水库P=75%对应的来水时段为2018年10月～2019年4月。下水库初期蓄水计算成果见表4。

表4首台机组调试下水库初期蓄水计算表

根据上表成果可知，下水库蓄水至第5～11月即可满足首台机组调试运行需水量，下水库可蓄水量可以满足电站首台机调试以抽水工况作为启动工况运行。

根据施工进度安排和机组投产计划，从上、下水库开始下闸蓄水至各机组投产时间蓄水成果统计见表5。

表5三台坡抽水蓄能电站初期蓄水成果表

由表5可以看出，各机组投产时，上、下水库可蓄水量均可满足各机组发电的水量要求，无需另外补水。

4、结论

1)抽水蓄能电站初期蓄水期水量平衡分析首先应根据径流条件、施工进度等初步拟定首台机组初期启动运行方式是以水泵方式还是水轮机方式，初期启动运行方式不同，蓄水过程也不同。本电站上水库天然入库径流较小，考虑以水泵方式启动。

2)应考虑工程布置对入库径流过程的影响。本工程下水库库尾设有拦沙坝、泄洪排沙洞和过流管，在计算时拦沙坝以上流域的入库水量受过流管过流能力限制，最大流量为0.5m3/s, 而拦沙坝至下水库大坝区间径流可正常入库。

3)用水要求既包括工程建设本身的用水，也包括下游河道的生态用水和流域内其他用户的用水要求，应结合现场调查情况合理确定用水要求。本工程下游除生态用水外，无其他用水要求。

4)为满足电站运行水量需求，抽水蓄能电站一般设有水损备用库容，寒冷地区还设有冰冻库容。备用库容的充蓄根据来水情况可在初期蓄水期后合理安排。本工程所在八坎河径流充沛，备用库容安排在初期蓄水期充蓄。

参考文献:

[1]赵忠文.蒲石河抽水蓄能电站初期蓄水及调度运行研究[J].水力发电,2012,38(05):4-6.