石城子水电站的机组台数与机型确定,水利水电论文

石城子水电站的机组台数与机型确定,水利水电论文石城子水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪的综合中型水利工程，多年平均径流量为8331万m3，总库容1945.50万m3，有效库容1794.60万m3。当前控灌面积约2万hm2，并担负着下游哈密市区24.63万人生命财产的防洪保安任务。根据哈密地区矿产资源得天独后的特点，开发当地的水能资源，既支援区外缺能地区经济建设，又可振兴地方经济。石城子一级水电站是哈密石城子河流域规划的三级开发自上而下的第一级，建成后可实现水资源的综合利用，改变哈密电网的电源构造，同时可增加当地的就业时机，拉动相关产业的快速发展，增加财政收入，改善投资环境，对维护少数民族地区政治稳定，加强民族团结具有重要意义。1工程建设的必要性。1.1修建石城子一级水电站符合哈密地区电力发展要求哈密地区能源资源构成具有煤多、水少的特点，其电源装机中77.2%为火电，21.9%为风电，仅有0.87%为水电，截至2020年，哈密电源建设以火电为主，风电为辅，具有调节能力的水电装机容量仅极少，具有调峰能力的水力资源开发潜力极大，开发水电是必然趋势。根据自治区的水电产业发展规划，估计2021年新疆电网的发电装机容量将到达千万kW级，华而不实水电装机容量到达百万kW级，实现向区外送电的目的。1.2修建石城子一级水电站是石城子河流域综合开发的需要石城子河径流稳定，河段比降大，落差集中。规划推荐的最近工程石城子一级水电站工程区具有较好地形地质条件，开发技术难度小，淹没及环境影响较小，对外交通较为方便。石城子一级水电站装机规模小，开发目的单一，具有工期短、投资少、见效快、技术经济指标优越等特点，是哈密市最近开发较理想的电源点。1.3修建石城子一级水电站是确保工程安全和供电安全的需要当下极端气候频发，对电网安全构成严重威胁，需要采取措施，确保工程安全和人民生命财产安全。小水电具有分散分布、就地开发、就近供电、启闭迅速等特点，在应对自然灾祸和电网事故中具有充当应急电源、保障应急救灾电力供给、提高电网调度能力等重要作用。2水利动能计算2.1径流石城子水库上游设有2处国家基本水文站，具有54年〔1956-2018年〕长系列水文实测资料，观测资料均通过自治区水文水资源局审查，资料精度可靠。2个水文站距石城子水库4～7km，区间无较大支流汇入。因而，可直接采用2个站复原后的54a的天然年径流系列计算出石城子水库多年平均入库径流量，为0.82亿m3。石城子河属于冰雪消融水和夏季降雨混合水补给的混合型河流。径流的年内分配不均。全年径流主要集中在汛期4-9月份，其径流量占年径流量的80%。华而不实，春汛发生在4-5月份，夏汛发生在7-8月份，所占比例也不一样，10月至次年3月份，气温逐步降低，水量也随着逐步减少。2.2生态用水石城子河为典型的高山峡谷型河流，石城子河一级水电站开发河段海拔较高且山高坡陡，无农田分布，无灌溉供水要求。石城子河一级水电站采用引水式开发，在石城子河干流电站坝、厂址之间构成约720m的减水河段。为维持水生生态系统稳定和稀释净化所需，考虑在坝址处下泄生态流量，其生态流量按石城子河水库坝址处多年平均流量的10%下泄，即0.26m3/s。2.3水能计算2.3.1发电流量工程依托已建成运行的石城子水库取水发电，规划修建的石城子一级水电站必须首先知足水库灌溉和防洪要求。鉴于此，石城子一级水电站发电设计流量主要根据1982-2007年石城子水库放水资料，遵循不弃水或少弃水的原则，经计算分析来确定电站设计发电流量。2.3.2电站运行方式根据水库防洪、灌溉要求，石城子水库的运行方式为：水库11月1日开场从死水位蓄水，3月31日到达正常蓄水位，该时段内水库不放水；4-6月根据灌溉要求放水，7-8月由于灌溉需要量减少，水库蓄一部分水，9-10月根据灌溉要求放水，水库水位在10月底到达死水位。电站直接从石城子水库取水发电，该电站上游水位的变化与石城子水库水位变化一致。其发电时间与水库的放水时间一样，即每年4-10月发电，其他时间水库蓄水，电站不发电。2.3.3发电额定水头拟定石城子一级水电站正常水位的拟定根据水库运行调度方式。根据演算，最高发电水头83m，对应的水库水位为1403m，最低发电水头为40m，对应的水库水位为1360m。由于电站具有年调节能力，石城子一级电站的水头变化主要由水库灌溉和防洪运行调度要求引起，为保证电站能够稳定运行，参照类似电站设计经历体验，石城子一级电站额定水头按电站最大最小水头的加权平均值初选65m。额定水头为65m，对应的水库水位为1385m。2.3.4多年平均发电量计算根据水库运行方式，采用水库1997-2007年逐月放水经过〔扣除下泄生态流量〕和月平均水位进行调节计算，来得出不同装机规模情况下的多年平均发电量。3装机容量确定3.1设计保证率石城子一级水电站装机容量0.50万kW，按水利动能设计规范，考虑电站的前期工作条件和施工工期布置，电站规模以及新疆电网负荷发展需要等综合分析，石城子一级水电站的设计水平年采用2021年。新疆电力系统火电比重大，但本电站装机规模在水电系统中所占比重较大。根据本电站设计水平年系统中电源构成和水利动能设计规范，石城子一级水电站的设计保证率采用90%。3.2装机容量方案比拟此电站是在已建水库知足灌溉和防洪要求的条件下选定装机容量，据此，选择装机4MW、5MW3个装机容量方案进行技术经济比拟。各方案动能经济指标见表1。从表1的比拟能够得出，方案Ⅰ与方案Ⅱ比，总投资少292.60万元，设备年利用小时较高，而作为主要经济指标的单位电能投资，两者比拟接近，但单位千瓦投资较高，每年弃水量大；方案Ⅱ固然总投资较大，年利用小时略低，单位电能投资略高，但多年平均发电量较方案Ⅰ增加117万kWh，且没有弃水，水资源得到充分利用。综上所述，方案Ⅱ总投资规模适当，在知足石城子水库灌溉和防洪要求情况下没有弃水，水能资源利用较充分，主要经济指标比拟优越。因而综合分析确定采用装机5MW方案。4机组台数与机型确定4.1机组台数确定在已确定电站装机容量为5MW情况下，电站装机台数的多少将会影响到机组的构造尺寸、电站的运行灵敏、电站的平均效率，提高电站的平均效率和发电量。根据装机容量、厂址的地形地质条件、枢纽布置要求，电站运行灵敏性和运输条件等因素，拟定了2台和3台方案进行动能经济比拟。表2为石城子一级电站装机台数比拟表。从以上比拟能够得出：①两台装机方案的水轮发电机组及主厂房土建投资均低于三台机组方案。②两台机组方案的综合效率高于三台机组方案。③两种方案都能较灵敏运行，三台机组方案，机组发生故障对系统的影响较小，检修也较容易布置，其缺点是运行所需的人员增加，运行费用增加。④三台机组方案机组的容量和尺寸较小，重量较轻，行车的吨位减小，造价降低，设备的加工制作和运输条件较好，但由于本电站的装机规模较小，对制造、运输和装机台数的影响不大。综合电站的投资，能量指标，机组运行和厂区布置等因素，这个阶段推荐两台机组方案。4.2机型选择根据水文、动能及电站的基本参数资料分析，本电站水头范围在40~83m之间，设计水头65m，电站设计流量为8.34m3/s，本电站应选用混流式机型。根据收集当前制造厂家的机型资料，初步选择下面较优的机型进行比拟，机型模型参数比拟见表3.从表3比拟来看，HLA722C较优于其他几个转轮，故这个阶段推荐使用HLA722C转轮。确定水轮机型号为HLA722C-WJ-84，配套发电机型号为SFW2500-8/1730，调速器型号为GBWT-1800-16。5结束语小型水电站装