喜儿沟水电站弧门排漂孔封堵经济效益分析

2020-10-27黄万虎沈顺云张续光

中国水能及电气化 2020年9期

黄万虎沈顺云张续光

(华能甘肃水电开发有限公司，甘肃兰州 730070)

1 概况

喜儿沟水电站位于甘肃省舟曲县境内的白龙江干流上游，为径流式水电站，水库正常蓄水位1538.00m，校核洪水位1539.00m，死水位1536.00m，可调节库容51万m3，额定水头57.80m，设计引用流量141m3/s，电站装有3台混流式机组，总装机容量72MW，年设计发电量2.85亿kW·h，年设计利用小时3955h。

喜儿沟电站大坝设置3孔泄洪闸，布置在大坝中央，孔口尺寸为8m×14m(宽×高)，闸门均为弧形闸门，其中1号弧门顶部设置一道高0.5m、宽1.7m的排漂孔。近几年，随着国家环保要求不断提高，电站运行过程中垃圾不能随意下排，排漂孔已失去原有作用。在原设计发电水头基础上，对排漂孔进行封堵，抬高库区运行水位，可有效提升水电站发电效益。

2 排漂孔封堵可行性研究

2.1 技术方案可行性

a.弧门排漂孔封堵不会对水工建筑物及金属结构造成影响。喜儿沟水电站正常蓄水位1538.00m，校核洪水位1539.00m，汛限水位1536.00m，弧门排漂孔高0.5m，排漂孔封堵后汛期依旧严格按照汛限水位控制发电，枯水期最高发电水位高程1538.50m，低于校核洪水位，水工建筑物及金属结构满足发电要求，枯水期抬高水位运行后，因枯水期流量较低，考虑水库翘尾等因素，不会对库区造成影响。

b.可改善机组运行工况。对排漂孔进行封堵，抬高库区运行水位，机组运行水头也相应增加，这样，可减少机组在低水头恶劣工况下运行的概率，改善机组运行工况，减少振动给机组带来的危害。

弧门排漂孔封堵技术方案可行。

2.2 经济效益可行性

a.增发的电量。

水轮机出力公式为

P=9.81QHη发η水

式中P——机组发电功率，kW·h；

H——发电水头，m；

Q——发电流量，m3/s；

η发、η水——水轮机与发电机效率。

根据上式，当库区运行水位升高时，机组发电水头提高，可提高水轮机功率，降低发电耗水率，达到增发电量目的。

b.加大库容，增加调节能力。库区运行水位抬高后，库区控制面积加大，可增加库容，提高水库调节能力。喜儿沟水电站发电后通过洛大变、绿源变、陇西变后向外输送，由于洛大变—绿源变—陇西变线路为单回线，汛期线路容量受限，流域水电站送出受限严重。库容加大后，一方面在初汛期及末汛期电网送出受限时，使弃水最小化；另一方面在枯水期通过合理下泄流量，可使机组尽量在高水位、机组最优工况下运行，提升电站经济运行水平，降低发电耗水率，通过节水发电、控制能耗来增加发电量，充分提高水资源利用率。

弧门排漂孔封堵，可有效增加发电量，经济效益良好。

3 排漂孔封堵措施

3.1 措施方案

在排漂孔迎水面，设置电动推拉挡板，挡板长1.9m、高0.56m，采用厚0.8cm钢板制作，挡板底部安装3组6202型滚动轴承；推拉挡板轨道长4m，采用∠50×50×5角钢制作，在轨道两端安装限位桩；选用0.75kW三相减速电动机作为挡板驱动；为确保挡板不漏水，在挡板与原弧门中间设置P型止水；挡板安装完成后对挡板及轨道进行防腐处理。

排漂孔封堵于2019年3月5日开始，3月15日结束，施工时间10天。

3.2 工程投入

排漂孔高0.5m、宽1.7m，面积仅为0.85m2，迎水面受水压力较小，封堵工作难度较小，经统计，排漂孔封堵合计成本为21700元(见表1)。

表1 排漂孔封堵实施成本统计

喜儿沟水电站排漂孔封堵工期短，封堵施工难度小，封堵费用低，封堵实施方案具有较高的可行性。

4 排漂孔封堵后效益分析

4.1 抬高水位增发电量

喜儿沟电站单机引用流量为47m3/s，根据水轮机出力公式P=9.81QHη发η水，排漂孔封堵，机组发电水头提高0.5m后，η发取0.9716，η水取0.93，单台机组每小时增加发电量为P=9.81×47×0.5×0.9716×0.93≈208kW·h。三台机组每小时增加发电量为208kW·h×3=624kW·h。

电站设计年利用小时数为3955h，考虑汛期降低运行水位因素，按年利用小时数的2/3考虑，三台机组一年可增发电量3955×624×2/3≈164.52万kW·h。

4.2 调节有效库容增发电量

排漂孔封堵后，库区水位在原基础上抬高0.5m，电站蓄水位达到1538.5m，增加库容约25万m3，增加了电站水库调节能力。在电网限负荷前通过加大机组负荷，降低库区水位，电网限负荷时进行库区蓄水，通过水库调节，尽量减少弃水。经统计，2019年在电网限负荷时，喜儿沟水电站利用有效库容进行反调节27次，反调节过程中排漂孔封堵后增加库容使电站增发电量90.46万kW·h(见表2)。