利用橡胶坝提高引水式电站发电效益小刀
时间：2022/09/30 12:24:57 编辑：
利用橡胶坝提高引水式电站发电效益
利用橡胶坝提高引水式电站发电效益 2011： 摘要：在固定坝顶上增设橡胶坝，可以提高引水式电站的调蓄能力，在不减小发电水头的情况下，可以有效减少上游洪灾损失。 关键词：橡胶坝 引水式电站 发电效益 近几年河南省不少地方电力部门都对小水电站的上网有不同程度的限制，多数在每天的用电高峰期(多为白天)允许上网发电，用电低谷期(多为晚上)限制上网。我省小水电站大部分是没有调节能力的引水式电站，由于上网受到这一限制，致使用电低谷期来水白白流失，直接影响发电效益，我省很多河流季节性较强，且枯水期较长，在枯水期由于引水流量较小，使水轮发电机组长时间低效率运行，有时甚至因为流量过小而无法发电。 另外，有的引水式电站由于受到渠首上游洪水淹没的影响，使渠首坝坝顶高程被迫降低，造成电站设计水头减小，从而直接影响电站出力与效益。特别是在大流量、中低水头的电站中，由于水头的少量减小就会使电站出力大大减少，从而影响电站效益。 通过对我省引水式电站的设计探索，我们发现，可以通过在传统固定式渠首坝坝顶增设橡胶坝的形式来较好地解决上述问题，提高电站发电效益。 1 调蓄水量增加电站发电量 过去我省设计的引水式电站渠首拦河坝，大都采用重力坝、连拱支墩坝等几种溢流坝型式。而这些坝由于出地面很低，一般不超过10m，库容很小，一场洪水就可以淤平。这种坝只能起抬高水头的作用，而没有调蓄能力，当电力系统压负荷或者河道流量过小而无法发电时，来水只能白白流失。 我省西峡县是电力系统压负荷情况比较严重的一个县，一般在夜晚11时到次日7时限制当地电站上网发电。莎草沟水电站是该县境内老灌河上的第十二级电站，由于受到上网时段的限制，同时因为老灌河季节性特别强，枯水期较长，所以如果没有调节能力，就会出现夜间水量白白流失，而在枯水期时白天因为流量不足却无法满发的现象。针对这种情况我们对以下两种坝型的建设方案进行了比较：方案一为连拱支墩坝，电站设计水头41m，设计流量13.2m3/s，装机容量(2×1600+1250)=4450kW；方案二建设较低连拱支墩坝，在其上筑橡胶坝，使橡胶坝坝顶高程同方案一坝顶高程，引水闸后设计水位与橡胶坝坝底高程一致。根据当地每天限制上网8个小时和本电站设计流量13.2m3/s计算出所需库容，结合橡胶坝技术条件，我们确定橡胶坝坝高为2m，利用这2m橡胶坝的调蓄能力，可以在晚上蓄水，用于白天发电。该方案设计水头39m，设计流量13.2m/s，装机容量(2×1600+1000)=4200kW。 虽然方案二比方案一的水头减小了2m，但按平均每天发电16个小时计算，方案一多年平均发电量仅为1014万kW·h，而方案二却达到1185万kW·h，比方案一多出171万kW·h，而总投资仅增加了46万元，增加的这部分每单位电能投资仅为0.27元/kW·h，效益非常显著，如果考虑以后实行的峰谷电价差，效益将更加显著。 2 抬高水头减少洪水淹没损失 大多引水式电站引几公里渠道仅能集十几米水头，非常不易，渠道投资也较大。为了增加水头，一般都要尽可能抬高渠首坝坝顶高程。但如果抬高固定式坝的坝顶高程，则往往会造成洪水期上游淹没太大，投资增加过多而无法实施，甚至因上游村镇会受洪水淹没而不得不放弃一部分水头。 随着橡胶坝的广泛应用，我们发现将橡胶坝建在传统固定坝上，可以较好地解决这一矛盾。首先以满足上游防洪要求为原则确定固定坝的坝顶高程(橡胶坝基座高程)，然后以橡胶坝完全立坝正常挡水时不淹没上游耕地和村镇为标准，确定橡胶坝坝顶高程，使引水闸后渠道设计水位与橡胶坝坝顶高程一致。平时橡胶坝立坝挡水发电，在洪水来临时塌坝泄洪、冲砂。由于洪水发生时间一般较短，且水位较高，塌坝将不会对发电引水造成影响。这样，橡胶坝的应用提高了电站的设计水头，使电站装机容量和发电量大大增加，而投资却增加不多，经济效益非常显著，该方案适用于设计流量较大引水式电站。如我省嵩县的前河电站就是在渠首连拱支墩坝上增设橡胶坝，减少了上游洪水淹没，抬高了水头，增加了发电量。 总之，随着国家电力体制改革、峰谷电价差的逐步实施，毫无调节能力的引水式电站将在市场竞争中处于不利地位。在这种情况下，橡胶坝在我国小水电工程中的应用就具有更大的现实性和迫切性。