水利工程論文-論水庫水位控制與三峽梯級樞紐效益分析.doc

水利工程論文-論水庫水位控制與三峽梯級樞紐效益分析論文關(guān)鍵詞：水位控制；梯級樞紐；效益分析論文摘要：本文通過對不同的來水時(shí)期葛洲壩水庫水位的變化對梯級樞紐發(fā)電效益影響分析，提出在保證梯級樞紐安全的前提下，科學(xué)調(diào)度，合理控制梯級水庫水位，可以較好的發(fā)揮梯級樞紐的效益。1概述隨著三峽第一臺機(jī)組的投運(yùn)和三峽雙向五級船閘的通航，三峽工程開始發(fā)揮防洪、發(fā)電、航運(yùn)效益。一年多來，三峽電廠給電網(wǎng)提供了強(qiáng)大的電力，也促進(jìn)了全國電力的聯(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，在保證梯級樞紐安全運(yùn)行的前提下，使葛洲壩和三峽梯級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，葛洲壩和三峽水庫均無調(diào)節(jié)庫容，基本上是徑流發(fā)電。三峽水庫水位運(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。如何利用水庫水位允許的變幅，合理控制水位，將可增發(fā)電量。在對于徑流發(fā)電的單個(gè)電站，盡量抬搞水庫水位能增大發(fā)電效益。如葛洲壩在單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，每年僅抬搞水庫水位一項(xiàng)能增發(fā)電量約1億kWh。對于梯級水庫，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，葛洲壩水庫水位的變化對三峽電站的尾水位影響較大，抬高葛洲壩水庫水位雖然能增加電量，但是抬高葛洲壩水庫水位將減少三峽的發(fā)電水頭，勢必減少三峽的發(fā)電。如何控制葛洲壩水庫水位使梯級發(fā)電最大，下面作初步的分析。2葛洲壩水庫水位的變化對三峽電站的尾水位影響分析葛洲壩水庫水位的變化幅度按不同流量級，對三峽的尾水位影響的幅度不同。隨著流量的增大，葛洲壩水庫水位的變化對三峽電站的尾水位影響減少。主要是由于水流在傳播過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表1。3兩壩間水位變化對梯級樞紐發(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，對梯級兩個(gè)電站的發(fā)電出力產(chǎn)生影響。通過計(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，不一定獲得梯級效益最大。下面就分不同的來水時(shí)期兩壩間水位變化對梯級樞紐發(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臺機(jī)，所需流量9600m3/s左右，從表1可見，10000m3/s以下葛洲壩水庫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，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益來講，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27m，葛洲壩水庫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，三峽每臺機(jī)可增加約0.6萬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臺機(jī)算，每年可增加發(fā)電量3000萬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。通過分析計(jì)算，葛洲壩水位變化1m，對葛洲壩21臺機(jī)組的出力影響1520萬kW，而對三峽10臺機(jī)的出力影響只有68萬kW。可見適當(dāng)抬高葛洲壩水位對增加梯級發(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水位在66.0m左右運(yùn)行。以上分析是按目前三峽10臺機(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梯級樞紐發(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合理控制三峽水庫水位，攔“洪水尾巴”多發(fā)電在一般情況下，三峽水庫水位偏高控制，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的水位通過機(jī)組降低到接近下限值。洪水過后盡量將三峽水庫的水位抬高至上限，三峽水庫重復(fù)利用可增發(fā)電量。按照目前三峽水庫允許的變幅134.9135.7m，庫容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，將三峽水庫水位升到上限，這部分庫容，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日通過三峽水庫重復(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日入庫流量將達(dá)到25000m3/s；在2日