水利工程論文-論水庫(kù)水位控制與三峽梯級(jí)樞紐效益分析.doc

水利工程論文-論水庫(kù)水位控制與三峽梯級(jí)樞紐效益分析論文關(guān)鍵詞：水位控制；梯級(jí)樞紐；效益分析論文摘要：本文通過(guò)對(duì)不同的來(lái)水時(shí)期葛洲壩水庫(kù)水位的變化對(duì)梯級(jí)樞紐發(fā)電效益影響分析，提出在保證梯級(jí)樞紐安全的前提下，科學(xué)調(diào)度，合理控制梯級(jí)水庫(kù)水位，可以較好的發(fā)揮梯級(jí)樞紐的效益。1概述隨著三峽第一臺(tái)機(jī)組的投運(yùn)和三峽雙向五級(jí)船閘的通航，三峽工程開(kāi)始發(fā)揮防洪、發(fā)電、航運(yùn)效益。一年多來(lái)，三峽電廠給電網(wǎng)提供了強(qiáng)大的電力，也促進(jìn)了全國(guó)電力的聯(lián)網(wǎng)。航運(yùn)方面，改善上游航運(yùn)條件，枯水期實(shí)施航運(yùn)流量補(bǔ)償，增加葛洲壩樞紐下游枯水期航深，保證航道暢通。如何合理的科學(xué)調(diào)度水庫(kù)，在保證梯級(jí)樞紐安全運(yùn)行的前提下，使葛洲壩和三峽梯級(jí)樞紐的綜合效益最大是我們面臨的新課題。在三峽圍堰發(fā)電期，葛洲壩和三峽水庫(kù)均無(wú)調(diào)節(jié)庫(kù)容，基本上是徑流發(fā)電。三峽水庫(kù)水位運(yùn)行的范圍汛期為134.9135.7m，汛后蓄水到139m，主要是作為枯水期航運(yùn)補(bǔ)水，以提高葛洲壩下游的航道的通航水深，保證枯水期下游通航安全。葛洲壩運(yùn)行水位為63.566.5m。如何利用水庫(kù)水位允許的變幅，合理控制水位，將可增發(fā)電量。在對(duì)于徑流發(fā)電的單個(gè)電站，盡量抬搞水庫(kù)水位能增大發(fā)電效益。如葛洲壩在單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，每年僅抬搞水庫(kù)水位一項(xiàng)能增發(fā)電量約1億kWh。對(duì)于梯級(jí)水庫(kù)，必須進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)度，才能獲得較好的效益。由于三峽水利樞紐與葛洲壩水利樞紐相距僅38km，葛洲壩水庫(kù)水位的變化對(duì)三峽電站的尾水位影響較大，抬高葛洲壩水庫(kù)水位雖然能增加電量，但是抬高葛洲壩水庫(kù)水位將減少三峽的發(fā)電水頭，勢(shì)必減少三峽的發(fā)電。如何控制葛洲壩水庫(kù)水位使梯級(jí)發(fā)電最大，下面作初步的分析。2葛洲壩水庫(kù)水位的變化對(duì)三峽電站的尾水位影響分析葛洲壩水庫(kù)水位的變化幅度按不同流量級(jí)，對(duì)三峽的尾水位影響的幅度不同。隨著流量的增大，葛洲壩水庫(kù)水位的變化對(duì)三峽電站的尾水位影響減少。主要是由于水流在傳播過(guò)程中存在一定的坡降，流量越大，沿程的坡降就越大。分析發(fā)現(xiàn)，葛洲壩水庫(kù)水位的變化幅度與三峽的尾水位變化幅度的比值均小于1。不同流量的變化比值見(jiàn)表1。3兩壩間水位變化對(duì)梯級(jí)樞紐發(fā)電影響分析從水電站出力計(jì)算公式N=KQH，我們知道，產(chǎn)生的能量主要是流量Q和水頭H，K為出力系數(shù)，與機(jī)組的效率有關(guān)。當(dāng)三峽電站和葛洲壩電站發(fā)電引用流量相同，兩壩間的水位變化會(huì)引起兩個(gè)電站機(jī)組的水頭變化，對(duì)梯級(jí)兩個(gè)電站的發(fā)電出力產(chǎn)生影響。通過(guò)計(jì)算公式分析我們不難發(fā)現(xiàn)，由于K值差異很小，如果葛洲壩水庫(kù)水位變化幅度與三峽尾水位變化幅度比值為1時(shí)，可認(rèn)為總的梯級(jí)電量基本相同。由于目前三峽電站的電價(jià)高于葛洲壩電價(jià)，往往認(rèn)為降低葛洲壩水位運(yùn)行，以提高三峽的發(fā)電水頭可獲得較大電量效益和經(jīng)濟(jì)效益。由于不同流量級(jí)時(shí)水位變化的比值不同，而大部分時(shí)期兩個(gè)電站的引用流量不同，降低葛洲壩的水位使三峽機(jī)組增加一定的有效水頭，雖然增加三峽的發(fā)電量，由于葛洲壩也減少了發(fā)電量，不一定獲得梯級(jí)效益最大。下面就分不同的來(lái)水時(shí)期兩壩間水位變化對(duì)梯級(jí)樞紐發(fā)電影響進(jìn)行分析。3.1枯水期三峽和葛洲壩電站非棄水的情況，若降低葛洲壩水庫(kù)水位運(yùn)行，三峽與葛洲壩增減電量的差值可認(rèn)為基本為0。按照目前三峽10臺(tái)機(jī)，所需流量9600m3/s左右，從表1可見(jiàn)，10000m3/s以下葛洲壩水庫(kù)水位的變化幅度與三峽的尾水位變化幅度的比值均接近1，若降低葛洲壩水位運(yùn)行，三峽電站可獲得與葛洲壩降低的水頭基本相同發(fā)電效益。由于三峽的電價(jià)高，從經(jīng)濟(jì)效益上分析，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)講，適當(dāng)降低葛洲壩水位運(yùn)行還是合理的。由于枯水期考慮到系統(tǒng)調(diào)峰，調(diào)度規(guī)程規(guī)定葛洲壩必須利用兩壩間的水位變幅對(duì)三峽進(jìn)行反調(diào)節(jié)，如果這時(shí)一味要求將“葛洲壩的水頭調(diào)度到三峽”，并不能使三峽電站獲得更多的電量，而且會(huì)增加調(diào)度上的難度。因此，在這種來(lái)水情況下，電站參與系統(tǒng)調(diào)峰時(shí)，兩壩間水位變幅應(yīng)滿足航運(yùn)安全，葛洲壩水庫(kù)水位宜控制在65.5m左右。當(dāng)電站參不參與與系統(tǒng)時(shí)，為保證葛洲壩機(jī)組和船閘上下游水位差不超過(guò)27m，葛洲壩水庫(kù)日平均水位宜控制在64.065.0m。三峽棄水時(shí)葛洲壩非棄水時(shí)，目前流量在960017000m3/s，由于葛洲壩通過(guò)機(jī)組的流量大于三峽機(jī)組流量，根據(jù)出力計(jì)算公式N=KQH，即使此時(shí)降低葛洲壩水庫(kù)水位引起的水頭差全部被三峽所利用，三峽所增加的電量應(yīng)該小于葛洲壩減少的電量。整個(gè)梯級(jí)電量是減少的。因此這一時(shí)期應(yīng)適當(dāng)將葛洲壩水位偏高控制。3.2棄水期（三峽和葛洲壩都棄水時(shí)）當(dāng)葛洲壩水頭大于設(shè)計(jì)水頭時(shí)，流量在1700020000m3/s（和葛洲壩水位控制有關(guān)），也就是流量和水頭滿足葛洲壩機(jī)組時(shí)，在保證葛洲壩機(jī)組超銘牌滿發(fā)的前提下，盡量降低葛洲壩水庫(kù)水位，可使三峽獲得一定的增發(fā)電量。按葛洲壩水位日平均降低0.5m計(jì)算，三峽每臺(tái)機(jī)可增加約0.6萬(wàn)kW出力，每天據(jù)統(tǒng)計(jì)此流量多年平均約20天，按目前10臺(tái)機(jī)算，每年可增加發(fā)電量3000萬(wàn)kWh。當(dāng)葛洲壩水頭小于設(shè)計(jì)水頭時(shí)：流量大于20000m3/s時(shí)，葛洲壩水庫(kù)水位的變化幅度與三峽的尾水位變化幅度的比值小于1，而且隨著流量的增大，其比值是逐漸減小的。通過(guò)分析計(jì)算，葛洲壩水位變化1m，對(duì)葛洲壩21臺(tái)機(jī)組的出力影響1520萬(wàn)kW，而對(duì)三峽10臺(tái)機(jī)的出力影響只有68萬(wàn)kW。可見(jiàn)適當(dāng)抬高葛洲壩水位對(duì)增加梯級(jí)發(fā)電效益是明顯的。因此，當(dāng)流量大于20000m3/s時(shí)，應(yīng)盡量抬高葛洲壩水庫(kù)水位在66.0m左右運(yùn)行。以上分析是按目前三峽10臺(tái)機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行分析的，隨著三峽機(jī)組的逐漸投運(yùn)，葛洲壩水位的變化對(duì)梯級(jí)樞紐發(fā)電的影響也在變化，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況在調(diào)度中具體掌握。4合理控制三峽水庫(kù)水位，攔“洪水尾巴”多發(fā)電在一般情況下，三峽水庫(kù)水位偏高控制，非棄水時(shí)可減少發(fā)電單耗，棄水時(shí)可增加機(jī)組有效水頭多發(fā)電。在電站處于棄水和不棄水的小洪水期，洪水前可提前將三峽水庫(kù)的水位通過(guò)機(jī)組降低到接近下限值。洪水過(guò)后盡量將三峽水庫(kù)的水位抬高至上限，三峽水庫(kù)重復(fù)利用可增發(fā)電量。按照目前三峽水庫(kù)允許的變幅134.9135.7m，庫(kù)容3.4億m3，調(diào)度上留有余地，按2.5億m3，在出現(xiàn)大于20000m3/s的洪水時(shí)，將三峽水庫(kù)水位降到下限，在洪水退到小于發(fā)電用水流量之前，將三峽水庫(kù)水位升到上限，這部分庫(kù)容，相當(dāng)于增加一天的流量2600m3/s，每次洪水增加電量約1000萬(wàn)kWh。若按每年出現(xiàn)大于20000m3/s的洪水5次計(jì)算，每年增加電量約0.5億kWh。在2003年5月29日6月8日通過(guò)三峽水庫(kù)重復(fù)利用，葛洲壩增發(fā)效益0.3452億kWh如7月2日的實(shí)時(shí)調(diào)度中，根據(jù)預(yù)報(bào)7月4日入庫(kù)流量將達(dá)到25000m3/s；在2日