石城子水电站的机组台数与机型确定

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石城子水电站的机组台数与机型确定

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 。目前控灌面积约 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

哈密电网的电源结构，同时可增加当地的就业机会，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 2012 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。按照自治

区政府的水电产业发展规划，预计 2015 年新疆电网的发电装机容量将达到千万 kW 级，其中

水电装机容量达到百万 kW 级，实现向区外送电的目标。

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。规划推荐的近期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，开发目标单一，具有工期短、投资少、见效快、技术经济指标优越等特

点，是哈密市近期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

当前极端气候频发，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，在应对自然灾害和电

网事故中具有充当应急电源、保障应急救灾电力供应、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（1956-2009 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 4～7

km ，区间无较大支流汇入。因此，可直接采用 2 个站还原后的 54 a 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% 。其中，春汛发生在4-5 月份，夏汛

发生在7-8 月份，所占比例也不相同，10 月至次年3 月份，气温逐渐降低，水量也随着逐渐减

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

址之间形成约 720 m 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0.26 m3/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满足水库

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依据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 日开始从死水位蓄水，3 月

31 日达到正常蓄水位，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

与水库的放水时间相同，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依据水库运行调度方式。根据演算，最高发电水头83 m，

对应的水库水位为1403 m ，最低发电水头为40 m ，对应的水库水位为1360 m。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 65 m 。额定水头为65 m ，对应的水库水位为1385 m 。

2.3.4 多年平均发电量计算

按照水库运行方式，采用水库 1997-2007 年逐月放水过程（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

工工期安排，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 2015 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 装机容量方案比较

此电站是在已建水库满足灌溉和防洪要求的条件下选定装机容量，据此，选择装机 4 MW、5

MW3 个装机容量方案进行技术经济比较。各方案动能经济指标见表1 。

从表 1 Ⅰ Ⅱ的比较可以得出，方案与方案比，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，两者比较接近，但单位千瓦投资较高，每年弃水量大；方案

Ⅱ Ⅰ 虽然总投资较大，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增加 117

万kW·h ，且没有弃水，水资源得到充分利用。

Ⅱ综上所述，方案总投资规模适当，在满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，主要经济指标比较优越。因此综合分析确定采用装机 5 MW 方案。

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摘要：

石城子水电站的机组台数与机型确定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。目前控灌面积约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结构，同时可增加当地的就业机会，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...

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