摆东水电站扩容水力资源条件分析

张中杰1，唐永美2，马尚男3，梁秀日方4

（1.贵州省黔南州水利水电勘测设计院，贵州都匀558000；2.松辽委水文局黑龙江上游中心，黑龙江黑河164300；3.松辽委水文局嫩江中心，黑龙江齐齐哈尔161000；4.松辽委水文局黑龙江中游中心，黑龙江同江156400）

［摘要］摆东水电站为坝后径流式水电站，利用水头16.5 m，现状电站装机2×3 200 kW，原设计年发电量2 990万kW·h，年利用小时4 670 h。随着上游具有季调节性能的黄花寨电站建成投产，通过联合运行，摆东水电站现有装机年利用小时大幅提高，现有装机规模偏小，具有较大的扩容潜力。推荐本电站扩容后装机2×5 500 kW，年利用小时3 733 h。多年平均发电量从3 469万kW·h增加到4 106万kW·h，增大了18%。

［关键词］水电站；扩容；水力资源

摆东水电站位于贵州省长顺县墩操乡，于1994年开展规划设计工作，于1995年分别完成可研、初设工作，于1999年建成投产。摆东水电站为坝后径流式水电站，利用水头16.5 m，现状电站装机2× 3 200 kW，原设计年发电量2 990万kW·h，年利用小时4 670 h。随着上游具有季调节性能的黄花寨电站于2010年建成投产，通过联合运行，摆东水电站现有装机年利用小时大幅提高，现有装机规模偏小，具有较大的扩容潜力。

1 流域概况

摆东水电站位于贵州省长顺县敦操乡与紫云县交界的格凸河河段上，坝址以上集水面积2 234 km2。格凸河是蒙江干流的上游河段，蒙江属珠江流域西江水系。格凸河发源于长顺县广顺区石洞乡的红花寨，由南向北流经长顺县、紫云县，在穿洞附近形成约3 km的地下伏流，经长顺和紫云两县交界，至罗甸县的双河口与涟江汇合，形成蒙江。格凸河地势北高南低，流域上游为浅丘地貌，中下游为河谷深切地貌。岩溶发育，多溶洞、暗河、伏流及封闭性盆地，河网密度小。流域内植被一般，森林覆盖率为10%～15%。

目前，摆东水电站上游黄花寨电站、河边电站已建成发电，黄花寨电站集水面积2 163 km2，调节库容为8 290万m3，库容系数为6.4%，具有季调节性能，装机容量为2×30 MW；河边电站集水面积2 165 km2，无调节性能，电站总装机21 500 kW。

2 径流分析计算

2.1 径流计算方法

摆东水电站为格凸河上的第五梯级电站，其上游黄花寨电站、河边电站已建成。黄花寨电站集水面积2 163 km2，调节库容为8 290万m3，库容系数为6.4%，具有季调节性能。河边电站为径流式电站，无调节性能。摆东水电站集水面积2 234 km2，摆东水电站与黄花寨电站区间面积为71 km2。摆东水电站来水过程为黄花寨电站下泄流量加区间流量。

黄花寨电站、摆东水电站坝址天然径流，根据参证站的实测径流资料，结合面上降水的差异，采用水文比拟法进行计算。摆东水电站与黄花寨电站区间流量为摆东水电站坝址天然径流与黄花寨电站坝址天然径流之差。

根据以上资料，对黄花寨电站逐月来水过程进行径流调节计算，从而得到黄花寨电站长系列下泄流量过程，最后回加摆东水电站与黄花寨电站区间流量，即为经过黄花寨电站调节后的摆东水电站来水过程。

2.2 径流计算成果

经计算，黄花寨电站多年平均流量为40.4 m3/s，多年平均径流总量为12.7亿m3，年径流变差系数根据地区综合取为0.26，Cs=2Cv；摆东水电站多年平均流量为41.7 m3/s，多年平均径流总量为13.2亿m3，年径流变差系数根据地区综合取为0.26，Cs=2Cv。由于黄花寨电站、摆东水电站坝址集水面积与惠水水文站较为接近，径流年内分配按惠水水文站相应年份分配率来分配，求得黄花寨电站、摆东水电站坝址长系列径流成果。

按水文年（5—4月）、11—4月、最小月流量进行频率分析计算，以P—Ⅲ型曲线适线，黄花寨电站、摆东水电站径流设计成果见表1。

表1 黄花寨电站、摆东水电站径流分析计算成果表

统计参数 各频率平均流量设计值/（m3·s-1）电站 时段平均流量/（m3·s-1）Cs/Cv黄花寨22 2.5摆东水文年11-4月最小月水文年11-4月最小月40.4 16.6 9.56 41.7 17.1 9.86 Cv 0.26 0.35 0.32 0.26 0.35 0.32 22 2.5 P=10% 54.1 24.3 13.6 56.0 25.1 14.1 P=50% 39.5 15.9 9.16 40.8 16.4 9.44 P=90% 27.8 9.72 5.99 28.6 10.0 6.18

3 水力动能计算

3.1 水力动能计算采用的资料和参数

径流资料为黄花寨电站下泄流量加区间流量；根据有关规划，到2020年流域内新增总耗水量为1 420万m3（即0.45 m3/s），占坝址以上多年平均水资源量13.2亿m3的1.1%；库损由蒸发和渗漏等因素产生，摆东水电站库容非常小，水库年水量损失约为10.7万m3，不足坝址多年平均来水量的万分之一，可忽略不计；摆东水电站为坝后式电站，无调节性能，电站发电不会造成该河段减水或断流，不再单独考虑下放生态环境用水；经计算，水头损失为0.5 m，平均出力系数按7.8取值。

3.2 水力动能计算成果

摆东水电站属无调节径流式电站，其上游的黄花寨电站已建成发电，由于该电站水库具有季调节性能，故摆东水电站的运行方式采用与黄花寨电站联合运行的方式。根据摆东水电站来水过程，采用长系列法逐月径流资料，计算电站水能指标。不同装机规模的水能指标见表2。

表2 摆东水电站水能指标成果表

装机容量/kW 5 000 6 000 7 000 8 000 9 000 10 000 11 000 12 000 13 000 14 000 15 000 16 000年发电量/万kW·h 3 112 3 375 3 598 3 781 3 926 4 030 4 106 4 166 4 210 4 244 4 269 4 284年利用小时/h 6 224 5 625 5 140 4 726 4 362 4 030 3 733 3 472 3 238 3 031 2 846 2 678

4 摆动电站扩容水力资源条件分析

摆东水电站现状装机2×3 200 kW，根据水力动能计算，现状装机规模下多年平均发电量3 469万kW·h，年利用小时5 423 h，年利用小时较大，水力资源未充分开发利用。

摆东水电站为坝后径流式水电站，原靠未经调节的天然径流发电。随着上游具有季调节性能的黄花寨电站建成投产，经黄花寨电站调节后，摆东水电站上游径流条件发生了变化，上游来水年内分配变的均匀。通过联合运行，摆东水电站扩容具有较好水力资源条件。

从水力资源条件来说，摆东水电站装机利用小时数3 000～5 000 h左右较适宜。装机容量超过2×6 300 kW时，原有厂房不能满足要求，需新建厂房，重建厂房投资较大，综合考虑，推荐电站扩容后装机2×5 500 kW，年利用小时3 733 h。则推荐装机规模较现有装机规模增加了4 600 kW，增大了72%；多年平均发电量从3 469万kW·h增加到4 106万kW·h，增大了637万kW·h，增大了18%。

综上分析，通过与上游黄花寨电站联合运行，摆东水电站扩容具有较好的水力资源条件。

5 结语

1）随着经济社会的发展，和流域水力资源开发建设，原有一些水电站装机规模偏小，水力发电机组老旧状况逐渐显露出来，为充分开发流域水力资源，有必要对其进行增效扩容改造。

2）对于增效扩容水电站，充分利用原有挡、引水设施和发电厂房，仅更换机组，是一种投资少，收益高的选择。