二道沟水电站能量指标复核

高俊龙，温树生

(黑河市西沟电站有限责任公司，黑龙江黑河164300)

1 能量指标复核的必要性

1.1 工程概况

二道沟水电站位于牡丹江下游黑龙江省林口县境内，坝址以上控制流域面积3.06万km2，多年平均流量为207.3 m3/s(1936～2002年系列净入库流量)，是原《牡丹江莲花以下水力资源开发规划报告》中推荐的莲花下一级电站。电站系河床式厂房，最大水头16 m，最小水头10.3 m，额定水头13.7 m。电站装机5台(4台大机、1台小机)，装机容量为100 MW，保证出力(P=90%)为15 MW。可行性研究报告成果多年平均发电量为2.1×108kW·h，水量利用系数96%。

1.2 工程开发任务

根据《牡丹江莲花以下河段水力资源开发规划的审查意见》，“二道沟水电站需要承担莲花水电站反调节任务”，莲花电站建成后作为黑龙江省电网骨干调峰电站，将造成下游日流量不均衡，通过二道沟电站对其进行反调节，完全可以满足下游灌溉用水(约30 m3/s)和生活用水(20 m3/s)的需要。

1.3 能量指标复核的必要性

1)二道沟水电站多年平均发电量及水量利用系数等能量指标是1995年可行性研究报告中确定的，随着径流系列延长加之莲花水电站投产运行，可能对二道沟水电站的能量指标产生影响，有必要对二道沟水电站能量指标进行复核。

2)考虑二道沟水电站上游梯级是莲花水电站，莲花水电站1997年转入正常运行，电站设计多年平均发电量为7.97×108kW·h，从1997～2006年10 a的发电运行资料分析，实际多年平均发电量为6.79×108kW·h，比设计值低14.8%。考虑梯级电站运行的相关关系，因此，对二道沟水电站的能量指标进行复核是必要的。

2 二道沟水电站能量指标复核

2.1 基本资料

镜泊湖水电站、莲花水电站均为二道沟水电站上游具有多年调节性能的电站，上游电站出库流量过程直接影响到二道沟水电站的各项能量指标，因此，本次设计工作从镜泊湖电站径流调节计算开始进行。

径流调节计算涉及天然径流、机组综合运行特性曲线、工农业用水过程线、库容曲线、水位流量关系曲线、水库蒸发渗漏损失曲线、调度运行规则等因素。

2.1.1 径流资料

采用1936年～2002年共67 a逐月径流系列。镜泊湖水库入库径流资料为镜泊湖天然入库径流减去镜泊湖以上工农业用水后组成;莲花水库入库径流资料为镜泊湖水电站调节后出库流量加上镜泊湖至莲花区间流量再减去区间工农业生产及生活用水后组成的;二道沟水库入库径流资料为莲花水电站调节后的出库流量加上莲花至二道沟区间流量组成。

2.1.2 电站主要参数的核定

1)镜泊湖水电站装机容量96 MW，正常蓄水位353.5 m，死水位341 m，保证出力21.5 MW，多年平均发电量4.241×108kW·h(2002年《镜泊湖水电站电力调度设计》)，水量利用系数75.2%。

2)莲花水电站装机容量550 MW，正常蓄水位218 m，死水位 203 m，保证出力55.4 MW，多年平均 发 电量7.97×108kW·h(1991年莲花电站修编初步设计成果)。

3)二道沟水电站正常蓄水位、保证出力均采用《二道沟水电站可研设计报告》》成果，分别为:160.0 m及15 MW。

2.2 镜泊湖、莲花水库调度运行规则

镜泊湖、莲花水库调度运行规则如下:

1)当时段初水位位于保证出力22 MW(莲花55.8 MW)运行区时，电站应按保证出力22 MW(莲花55.8 MW)运行。

2)当时段初水位位于降低出力运行范围时，电站应按水库调度图指示的降低出力运行。力争尽快恢复保证出力区工作。当遇连续枯水年时，电站的出力已降到0.3倍保证出力(莲花0.4 Np)即6.6 MW(莲花22.3 MW)，且水库水位已降到死水位341 m(莲花203 m)，水库天然入库流量仍较小，则按入库流量发电，水库保持死水位运行。一般情况下严禁将水库水位降到死水位以下运行。

3)当时段初水库水位位于加大出力运行范围时，电站应按水库调度图指示的加大出力运行区所指示的加大出力1.3、1.5倍(莲花1.1 Np)保证出力工作。

在蓄水期应及时转入加大出力区运行，以防止水库过早的蓄满造成后期天然入库流量较大时水库产生弃水，损失电量。当水库水位达到353.5 m(莲花218 m)时，电站应进一步加大出力，直至全部装机容量运行，这时电站将转入基荷运行，以获得汛期的季节性电量，减少电力系统中火电的耗煤量。

供水期加大出力运行方式与蓄水期相同。

2.3 二道沟水电站能量指标复核

2.3.1 复核方法

对二道沟水电站能量指标的复核，采用3种方法进行径流调节的验证。

1)方案1:长系列水文径流资料(1936～2002年)进行验证

首先从镜泊湖水电站开始，根据67 a水文资料及镜泊湖水电站调度运行规则，进行镜泊湖水电站径流调节计算，然后莲花入库=镜泊湖出库+镜～莲区间－区间用水，根据莲花调度运行规则进行莲花电站径流调节计算，最后二道沟入库=莲花出库+莲～二区间，进行二道沟径流调节计算。

2)方案2:短系列水文径流资料(1997～2006年)进行验证

首先根据莲花水库实测入库径流资料进行莲花水电站径流调节计算，比较莲花电站多年平均发电量理论计算值与实际运行发电量的差异，最后进行二道沟水电站径流调节计算。

3)方案3:根据莲花水电站1997～2006年实际发电的出库流量进行二道沟水电站径流调节计算。

2.3.2 入库径流资料统计

本次计算将水文系列划分为:1936～1991年(二道沟水电站可研设计)、1936～1996年(莲花电站投入运行前)和1936～2002年(现状年份)3个时段进行统计分析。对比不同时段来水增减情况以研究发电量变化情况见表1。

表1 二道沟水库净入库流量统计表

2.3.3 能量指标复核

进行电站能量指标复核时，以二道沟水电站可研设计推荐的指标为比较基础，方案1～3计算成果与其比较确定发电量增减程度。

1)方案1:根据梯级电站各自的调度原则，利用67 a水文系列进行调解计算。计算目的是复核电站在延长水文系列后的能量指标与原设计指标变化情况，即通过径流变化说明能量指标的变化情况。二道沟水电站径流调节成果见表2。

表2 二道沟水电站径流调节成果

2)方案2:根据莲花电站调度图及调度规则，利用莲花10 a实测入库流量进行调解计算。计算目的是比较莲花电站理论计算的发电量与实际运行发电量的差异，以分析人为因素对电站发电量影响程度。莲花水电站径流调节成果见表3。二道沟水电站径流调节成果见表4。

表3 莲花水电站径流调节成果

表4 二道沟水电站径流调节成果

3)方案3:根据莲花电站调度图及相应调度规则，利用莲花水库10 a实测出库流量资料进行二道沟水库调解计算。莲花实际运行多年平均发电量成果见表5。二道沟水电站径流调节成果见表6。

表5 莲花水电站实际运行发电量成果

表6 二道沟水电站径流调节成果

2.4 成果分析及结论

长系列水文资料计算的多年平均发电量比较真实反映电站发电效益情况，即水文系列愈长计算的结果愈接近真值。因此，方案1成果比方案2～3的成果更趋于电站的实际情况。方案1、方案2、方案3能量指标比较见表7。

表7 各方案能量指标比较表

2.4.1 莲花电站发电量分析

方案1中，莲花入库流量接近原设计值，发电量没有大的变化，说明水库只要达到原设计时的来水量，发电量就能够达到原设计的水平;方案2～3中莲花发电量减少15.4～14.8%，因1997～2006年天然来水减少16.8～17.4%，该时段正处于牡丹江连续枯水期，虽然莲花是多年调节水库，但本时段水库仍处于低水位运行，发电耗水量加大，造成发电量达不到原设计值。

2.4.2 二道沟电站发电量分析

方案1中，二道沟入库流量虽然略小于原设计值，但发电量却增加1.9%，原因是1997年之后莲花电站投入运行，增加的11年系列来水通过莲花水库的调节使入库流量比较均匀、水量利用系数提高所致。方案2～3中，来水减少18.3%而发电量只减少0.13%，分析知减少的入库流量大部分是二道沟电站弃水的部分。二道沟水库是日调节水库，枯水年水量减少对水头影响较小，因此对电量影响不大。从长系列计算成果分析，随着莲花电站运行时间增长，二道沟水电站多年平均发电量2.1×108kW·h是有保证的。

2.4.3 方案2与方案3莲花电站发电量的比较

方案2中，莲花电站发电量是在不考虑人为因素对电站运行影响情况下的理论计算值，方案3是莲花电站实际发电量，二者基本接近，说明莲花电站在投产的10 a中运行和管理是科学、合理的，达到了设计时的要求。

2.4.4 通过上述计算、分析知，二道沟水电站在长系列径流资料条件下，通过与镜泊湖、莲花水电站梯级联合调度，能够达到原设计推荐的动能经济指标。且随着梯级电站优化调度的实施，其本身发电效益还具有进一步挖掘的潜力和上升的空间。

［1］ 东北水利水电勘测设计研究院.二道沟水电站可行性研究报告［R］.长春:东北水利水电勘测设计研究院，2004.