趙會(huì)林,魯新蕊
(1.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,吉林長(zhǎng)春130021;2.中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,吉林長(zhǎng)春130012)
1)要有足夠的水源保證。水源保證是抽水蓄能電站建設(shè)的基礎(chǔ)和前提。站址所在地區(qū)或附近應(yīng)有充沛的水源,其來水量應(yīng)能滿足初期蓄水和運(yùn)行期水量的損耗。電站除了正常運(yùn)行的需水外,還存在水面蒸發(fā)、滲漏和結(jié)冰損失等水量損失,對(duì)這部分水量損失要進(jìn)行必要的補(bǔ)水。當(dāng)入庫的天然徑流不能滿足電站的補(bǔ)水要求時(shí),要在工程附近落實(shí)補(bǔ)水水源,研究必要的補(bǔ)水措施,保證電站正常運(yùn)行的用水需求。在站址的選擇中,易選擇下水庫集水面積較大或附近有較好水源保證的站點(diǎn)。
2)選擇適中的水頭。目前,普遍認(rèn)為抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)水頭為330~600 m[1],最高不超過700 m。水頭較高,將會(huì)增加電站設(shè)備的復(fù)雜性,同時(shí)也會(huì)提高電站的造價(jià);水頭較低,為保證一定的裝機(jī)規(guī)模,電站的發(fā)電流量就會(huì)較大,電站裝機(jī)容量的單位造價(jià)也將變大。因此,抽水蓄能電站的水頭要適中,不易過高和過低。
3)最大水頭與最小水頭比的要求。抽水蓄能電站最大水頭與最小水頭的比一般常參照1979年美國石韋公司對(duì)鹽河工程進(jìn)行抽水蓄能規(guī)劃選點(diǎn)時(shí)所采用的站址篩選原則,將最大最小水頭之比限制在1.25以下。除此之外,選取水庫水頭時(shí)要考慮水庫的消落深度一般以不超過最大水頭的10%左右為宜。
4)不易選擇壩體過高的站點(diǎn)。抽水蓄能電站的上、下水庫一般都需要建壩。下水庫作為主要的水源水庫,其來水量和水面一般較大,壩體也就相應(yīng)的較低。上水庫主要利用山體間的山谷或山體開挖、筑壩成庫,庫盆相對(duì)較小,在滿足一定水量的條件下,一般需要較高的壩體。而隨著壩體的加高,電站的投資也會(huì)呈小幅增加,當(dāng)壩體達(dá)到一定的高度時(shí),繼續(xù)增加壩高,電站的單位千瓦投資增長(zhǎng)變幅就會(huì)變大,甚至是成倍的增長(zhǎng)。一般壩高最高不易高于100 m。
5)距高比(L/H比)的要求。距高比(L/H)即上、下水庫引水口之間水平距離與電站平均水頭之比。在平均水頭一定的條件下,距高比的數(shù)值越小,代表輸水系統(tǒng)線路越短,相應(yīng)的系統(tǒng)水頭損失越小,電站的效率越高,電站投資越小。根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn),電站的距高比以不大于10為好。但距高比不宜過小,當(dāng)距高比小到一定程度時(shí),輸水系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)等不易布置,且增大施工難度,同時(shí),輸水洞的進(jìn)出水口因高陡邊坡開挖存在不穩(wěn)定的問題[2]。
6)對(duì)地理位置的選擇。站址的地理位置要選擇在電網(wǎng)負(fù)荷中心帶或其附近,以保證電站有便利的接、送電條件。另外,站址區(qū)有較好的交通條件,也會(huì)為電站的建設(shè)奠定良好的外部基礎(chǔ)。
7)對(duì)地質(zhì)條件的要求。站址處應(yīng)有較好的工程地質(zhì)條件,地質(zhì)條件決定水工建筑物的難度、工程量和造價(jià)等,因此,在站址的普查和選擇上,需要進(jìn)行必要的外業(yè)查勘工作,確定站址可行的地質(zhì)條件,此外還需特別注意水庫滲漏等問題。
抽水蓄能電站的普查選點(diǎn)工作應(yīng)在比例尺不小于1∶50000的地形圖上開展,一般常采用1∶50000的地形圖。
普查選點(diǎn)具有一定的技巧性,熟練的掌握選點(diǎn)的技巧和方法,才能使普查選點(diǎn)的工作能夠快速、較好的開展。
1)找水源。在地形圖上,首先要尋找水源、河道,包括較大的河流和中小河流。水源是抽水蓄能電站建設(shè)的保證,只有有了水源,抽水蓄能電站的建設(shè)才具有現(xiàn)實(shí)的可行性。
2)選高點(diǎn)。在地形圖上擬定水源附近尋找局域地形的高點(diǎn),高點(diǎn)一般均為高山。用高點(diǎn)的高程與水源水面的高程比較,高差在200 m以上的區(qū)域才具有建設(shè)抽水蓄能電站的可行性;高差小于200 m時(shí),即使有可以利用的地形,但其水頭勢(shì)必會(huì)更低,裝機(jī)容量的單位造價(jià)就會(huì)較高,使抽水蓄能電站建設(shè)的可行性不具現(xiàn)實(shí)的意義。
3)看地形,初定上水庫位置。在水源、高程合適的情況下,就要在水源的附近、高山的山谷或較平整、開闊的山頂平地尋找可建庫、建壩的地形,初步確定抽水蓄能電站上水庫的壩址和庫址。在地形的選擇上,最好選擇三面環(huán)山的山谷建壩成庫,盡量避免開挖成庫的庫址選擇。
4)再復(fù)核,擬定下水庫位置。有了水源、高差和基本的地形后,依據(jù)初定的上水庫和壩址位置以及下水庫水源的具體地形情況,擬定輸水洞及下水庫壩址位置。
5)初步估算電站基本指標(biāo)。根據(jù)選定的上、下水庫及壩址位置,在地形圖上量算不同等高線與壩址所圍成的區(qū)域面積,計(jì)算并繪制水庫的庫容曲線。
初定上、下水庫的死水位、死庫容,據(jù)地形擬定上水庫的正常蓄水位,計(jì)算興利庫容,進(jìn)而確定下水庫的正常蓄水位及電站的水頭、壩高,結(jié)合發(fā)電、裝機(jī)相關(guān)參數(shù)的取值和輸水洞的長(zhǎng)度,計(jì)算發(fā)電流量、裝機(jī)容量、L/H比等電站指標(biāo)。
當(dāng)下水庫庫容較小,而上水庫庫容較大時(shí),則依據(jù)下水庫的興利庫容確定上水庫的規(guī)模和電站的相關(guān)指標(biāo)。
6)綜合復(fù)核、調(diào)整。對(duì)已選電站進(jìn)行地形、指標(biāo)的綜合復(fù)核,分析抽水蓄能電站選址的合理性,對(duì)某些指標(biāo)依據(jù)具體情況進(jìn)行適度調(diào)整,使之更加合理,符合抽水蓄能電站選點(diǎn)的原則和現(xiàn)實(shí)的可操作性。
綜上所述,選擇適宜的站址作為抽水蓄能電站的初選站點(diǎn)。從給定區(qū)域范圍內(nèi)初選站點(diǎn)中經(jīng)綜合比較選出若干個(gè)建設(shè)條件較好的站點(diǎn),進(jìn)行規(guī)劃階段的勘測(cè)設(shè)計(jì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證,確定近期開發(fā)的工程及其順序[3],為抽水蓄能電站的建設(shè)和解決電網(wǎng)調(diào)峰填谷問題奠定基礎(chǔ)和提供技術(shù)依據(jù)。
[1]李世東.抽水蓄能電站規(guī)劃設(shè)計(jì)中值得注意的問題[J].水力發(fā)電,1998(2):24-26.
[2]李復(fù)生.再議抽水蓄能電站規(guī)劃中的幾個(gè)問題[C].北京:中國電力出版社,2007:21-25.
[3]趙士和.抽水蓄能電站規(guī)劃設(shè)計(jì)中值得注意的幾個(gè)問題[J].水力發(fā)電,2005(9):65-68.