趙忠文，王相波，李曉軍，張彥東，郭世安，陳立秋

（1.遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司，遼寧 丹東 118216；2.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

蒲石河抽水蓄能電站上水庫為一人工水庫，集水面積很小，基本上無天然徑流匯入，故本文僅將下水庫作為蓄水的水源庫進(jìn)行初期蓄水分析研究。根據(jù)蒲石河工程施工組織進(jìn)度安排，計(jì)劃2010年12月30日下水庫下閘蓄水。

1 初期蓄水要求

1.1 蓄水期間水位控制要求

下閘蓄水之前，下水庫大壩已建成，泄水建筑物已具備正常運(yùn)行的條件，導(dǎo)流底孔于2010年5月15日開始下閘并進(jìn)行底孔封堵，施工工期要求自封堵之日起，2個(gè)月到2個(gè)半月之內(nèi)庫水位不得超過56.00 m高程。泄洪排沙閘堰頂高程48.00 m，輸水系統(tǒng)充排水試驗(yàn)要求下水庫最低蓄水位要達(dá)到62.00 m以上，第1臺(tái)機(jī)組發(fā)電調(diào)試水位要求達(dá)到62.79 m，4臺(tái)機(jī)發(fā)電水位要求達(dá)到64.89 m，正常蓄水位減掉冰庫容相應(yīng)的水位為65.36 m。

1.2 電站初期發(fā)電對(duì)水庫蓄水要求

蒲石河抽水蓄能電站首臺(tái)機(jī)組采用水泵工況啟動(dòng)。根據(jù)機(jī)組調(diào)試要求，在第1臺(tái)機(jī)組有水調(diào)試之前，下水庫必須滿足死庫容1 616萬m3的要求，輸水系統(tǒng)充水量為24萬m3，上水庫需要達(dá)到死庫容95萬m3，用于首臺(tái)機(jī)組先行調(diào)試項(xiàng)目所需水量170萬m3，上水庫死庫容回填土石方孔隙所需水量53萬m3，首臺(tái)機(jī)組調(diào)試前所需要的總蓄水量為1 958萬m3。

蒲石河抽水蓄能電站首臺(tái)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，抽水容量按1臺(tái)機(jī)組滿載抽水6 h計(jì)算，需要抽水（發(fā)電）調(diào)節(jié)庫容為216萬m3，故首臺(tái)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行之前累計(jì)需水量2 174萬m3，扣除輸水系統(tǒng)占用水量24萬m3及用于首臺(tái)機(jī)組先行調(diào)試階段所需水量170萬m3，上、下水庫所需最小總水量為1 980 萬 m3。

蒲石河抽水蓄能電站第2臺(tái)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，需要增加的抽水 （發(fā)電）所需調(diào)節(jié)庫容216萬m3，第2臺(tái)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行之前累計(jì)需水量2 196萬m3。

電站第3、第4臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)前的所需水量，可根據(jù)機(jī)組的投產(chǎn)時(shí)間，在每臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)前分別充水216萬m3，所需蓄水量滿足電站4臺(tái)機(jī)組抽水（發(fā)電）的要求，同時(shí)將備用水量和結(jié)冰水量蓄至水庫中。

1.3 下水庫壩址以下綜合用水對(duì)蓄水要求

蒲石河抽水蓄能電站下水庫壩址以下綜合用水包括下游河道生態(tài)環(huán)境用水、下游居民生活生產(chǎn)用水、下游已建電站用水等。根據(jù)實(shí)際調(diào)查計(jì)算分析，下游生態(tài)環(huán)境用水最小流量為1.54 m3/s，下游居民生活用水流量為1.0 m3／s，下游生產(chǎn)用水 （大棚及魚塘）流量為1.75 m3／s。下游2個(gè)徑流式小水電站砬子溝和豐發(fā)水電站機(jī)組最大引用流量為 （5.68+37.64） m3/s。

由于蒲石河10月份以后來水量較少，水庫蓄水期間在滿足下游生態(tài)環(huán)境用水和下游生活、生產(chǎn)用水要求前提下，應(yīng)首先滿足蓄能發(fā)電用水需要，對(duì)下游已建水電站發(fā)電造成的影響可根據(jù)影響情況采取相應(yīng)對(duì)策和補(bǔ)償措施。

1.4 蓄水原則及方法

本研究采用來水保證率P=10%、P=25%、P=50%、P=75%和P=90%共5個(gè)典型年的日徑流資料進(jìn)行分析計(jì)算，求出不同特征蓄水位對(duì)應(yīng)的蓄水時(shí)間。下閘蓄水期間下游放流按1.75 m3/s考慮。

2 計(jì)算成果分析

初期蓄水方案分析計(jì)算的計(jì)算成果詳見表1和表2。

表1 12月30日下閘蓄水方案計(jì)算成果（最小下泄流量1.75 m3/s）

表2 12月30日下閘各來水保證率年型特征水位蓄水時(shí)間

根據(jù)蓄水方案計(jì)算成果及蓄水時(shí)間，按不同典型年來水計(jì)算，水庫水位由48.0 m開始蓄水至死水位62.00 m，蓄水時(shí)間為83～106 d（3月22日～4月14日）。蓄水至正常蓄水位66.00 m，蓄水時(shí)間為155～206 d（6月2日～7月23日）。計(jì)算結(jié)果表明，初期蓄水方案對(duì)下游生態(tài)環(huán)境用水、生產(chǎn)及生活用水沒有影響；蓄水至62.00 m水位期間，對(duì)下游豐發(fā)、砬子溝兩座水電站發(fā)電量有一定影響，屆時(shí)可根據(jù)實(shí)際來水情況和蓄水時(shí)間，經(jīng)詳細(xì)計(jì)算后給予相應(yīng)的補(bǔ)償；由62.00 m水位到正常蓄水位66.00 m期間，對(duì)下游各用水部門沒有影響。

3 電站調(diào)度運(yùn)行方式

3.1 調(diào)峰運(yùn)行

根據(jù)2015年東北電網(wǎng)設(shè)計(jì)的枯水年電力電量平衡成果及蒲石河電站在各月典型日負(fù)荷圖上的工作位置，蒲石河電站調(diào)峰發(fā)電時(shí)間由各月份負(fù)荷變化情況而定：冬、春季一般為早7：00或午11：00運(yùn)行1～2 h，晚上17：00至21：00運(yùn)行5 h；滿裝機(jī)運(yùn)行時(shí)間一般為3 h左右；夏、秋季運(yùn)行時(shí)間一般為上午9：00至12：00運(yùn)行4 h，下午15：00至21：00運(yùn)行7 h；考慮機(jī)組檢修及承擔(dān)系統(tǒng)備用，夏季日平均工作容量為400～900 MW。

3.2 填谷運(yùn)行

蒲石河抽水蓄能電站一般于夜間23：00至次日凌晨5：00進(jìn)行抽水工況運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間6 h。除機(jī)組檢修時(shí)間外，一般均可按滿裝機(jī)運(yùn)行，日平均抽水流量約為360 m3/s。

3.3 調(diào)頻運(yùn)行

由于蒲石河抽水蓄能電站運(yùn)行靈活，容量增減速度快，投入運(yùn)行后可視電力系統(tǒng)頻率的變化情況跟蹤負(fù)荷運(yùn)行，保證系統(tǒng)的周波在允許的范圍之內(nèi)，從而提高電網(wǎng)供電質(zhì)量。

3.4 緊急事故備用

蒲石河抽水蓄能電站上、下水庫均留有一定的備用庫容，備用水量165萬m3，可供電站2臺(tái)機(jī)組發(fā)電約2 h左右。由于電站除抽水和發(fā)電之外，每天約有一半的時(shí)間處于待用狀態(tài)，因此在電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)可以利用電站空閑容量為系統(tǒng)提供緊急事故備用容量；抽水工況，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，可以改變機(jī)組運(yùn)行工況，由抽水工況轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電工況，可為系統(tǒng)提供兩倍于電站裝機(jī)容量的備用容量；當(dāng)電站處于發(fā)電工況運(yùn)行時(shí)，如電站未滿負(fù)荷運(yùn)行，可在系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)迅速將機(jī)組增加到滿負(fù)荷運(yùn)行，從而起到緊急事故備用的作用。

3.5 汛期電站運(yùn)行原則

2011年為蒲石河抽水蓄能電站初期運(yùn)行期，由于電站初期運(yùn)行期可能存在一些不可預(yù)知的因素，實(shí)際運(yùn)行時(shí)可視當(dāng)時(shí)具體情況靈活掌握。為保證上、下水庫大壩的安全，保證下水庫泄洪排沙需要及庫周居民正常生活、生產(chǎn)安全，汛期電站運(yùn)行應(yīng)遵循以下調(diào)度原則：

由于上水庫未設(shè)置泄洪設(shè)備，根據(jù)上水庫洪水調(diào)節(jié)計(jì)算成果，上水庫水位達(dá)到正常蓄水位392.00 m時(shí)，電站停止抽水，允許水位繼續(xù)上漲，當(dāng)水位達(dá)到校核水位394.00 m，電站轉(zhuǎn)為發(fā)電工況運(yùn)行，庫水位降至正常蓄水位392.00 m時(shí)，是否繼續(xù)發(fā)電可根據(jù)電網(wǎng)需要轉(zhuǎn)為正常調(diào)度。

由于蒲石河泥沙量較大，根據(jù)水工模型試驗(yàn)，下水庫降低水位運(yùn)行有利于泄洪排沙，根據(jù)蓄能電站發(fā)電水量所置位置，分兩種極限情況考慮。

（1）電站發(fā)電水量全部置于下水庫，即下水庫水位為正常蓄水位66.00 m：①當(dāng)入庫流量小于等于500 m3/s時(shí)，水庫按來多少泄多少放流，保持水位66.00 m不變，發(fā)電工況和水泵工況均可正常運(yùn)行。②當(dāng)入庫流量大于500 m3/s時(shí)，在4 h之內(nèi)將水庫放空至死水位62.00 m，之后水庫按來多少泄多少放流，保持死水位不變。電站發(fā)電工況可正常運(yùn)行，水泵工況是否運(yùn)行屆時(shí)視具體情況而定，建議暫停水泵工況。③當(dāng)入庫流量大于死水位62.00 m相應(yīng)泄流能力時(shí)，按泄流能力下泄。此時(shí)閘門全開，水庫排沙。停止電站水泵工況，發(fā)電工況正常。

（2）電站發(fā)電水量全部置于上水庫，即下水庫水位為死水位62.00 m：①當(dāng)入庫流量小于等于死水位62.00 m相應(yīng)的泄流能力時(shí)，水庫按來多少泄多少放流，保持死水位不變。電站發(fā)電工況可正常運(yùn)行，水泵工況是否運(yùn)行屆時(shí)可視具體情況而定。②當(dāng)入庫流量大于死水位62.00 m相應(yīng)的泄流能力時(shí)，按泄流能力下泄，此時(shí)閘門全開，水庫排沙，停止電站水泵工況，發(fā)電工況正常。

對(duì)于 （1）或 （2）兩種情況，洪水過后水庫均應(yīng)盡快回蓄至正常蓄水位66.00 m。電站發(fā)電工況和水泵工況均恢復(fù)到正常狀態(tài)。

4 結(jié)語

（1）蒲石河抽水蓄能電站建成投產(chǎn)后并入東北電網(wǎng)，主要用于解決東北電網(wǎng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻及緊急事故備用等問題，是東北電網(wǎng)重要的電源點(diǎn)。

（2）電站初期階段的蓄水計(jì)算分析表明，根據(jù)制定的蓄水時(shí)間及現(xiàn)有的蓄水設(shè)施，完全可以滿足機(jī)組調(diào)試和運(yùn)行的需要，也能滿足電站4臺(tái)機(jī)組投入運(yùn)行對(duì)蓄水量的要求，對(duì)下游個(gè)別用戶用水雖有影響，但影響不大。

（3）由于蒲石河水量比較豐沛，為節(jié)省蒲石河抽水蓄能電站初期蓄水費(fèi)用、縮短初期蓄水時(shí)間、保證初期蓄水安全以滿足機(jī)組按計(jì)劃投入運(yùn)行，電站初期蓄水主要通過下水庫蓄水來完成。即，下水庫死庫容、輸水系統(tǒng)、上水庫死庫容、發(fā)電庫容、備用庫容、冰庫容等水量均由下水庫蓄水來完成，通過水泵工況將上水庫應(yīng)蓄水量 （一次或多次）由下水庫抽至上水庫。

（4）下水庫泄洪排沙期間，為增強(qiáng)排沙效果，建議可充分根據(jù)洪水預(yù)報(bào)，水庫低水位運(yùn)行。泄洪排沙期間，電站水泵工況是否運(yùn)行可根據(jù)實(shí)際情況酌情考慮，建議暫停水泵工況運(yùn)行。