小水电站生态流量泄放对发电影响分析及补偿机制探讨

小水电站生态流量泄放对发电影响分析及补偿机制探讨

杨曼

荔波县水务局558400

摘要：随着城镇化进程的加快，我国重要基础设施建设取得了显著的成效。政府大力推进新时代中国农村水电的发展，为经济发展贡献了力量，也缓解了当时的能源供应紧张问题。然而近年来，在小水电急速发展过程中存在的诸多问题也逐渐浮出来。小水电虽是清洁能源，但在我国，限于早期的技术经济发展和环境保护意识的限制，虽然一部分符合环保要求，但不能满足生态保护功能，没有考虑下游河道泄放问题，导致枯水期部分河段枯竭，影响下游河道的生态环境或生产生活用水，对生态环境造成了影响。本文就小水电站生态流量泄放对发电影响分析及补偿机制展开探讨。

关键词： 小水电站; 生态流量; 影响分析; 补偿机制

引言

工程概况：某水电站增效扩容改造内容为: 更换水轮机转轮和导水机构、更换滤水器、维修主阀、改造发电机、更换调速器、更换励磁系统、更换高低压设备及变压器，新增计算机监控系统。增效扩容改造后装机容量为 3 × 900kW，设计水头 24. 9m，设计发电流量12. 87m 3 /s，设计年利用小时数 5626h，设计年发电量1519. 02 万 kW·h。

1泄流设施改造方案研究

水电站生态改造设备设施的选择应遵循因地制宜、安全可靠、技术合理、经济适用的原则。根据电站不同开发方式及和枢纽布置特点，经技术经济方案比较，选择适合电站的泄流设备设施。生态流量泄放设施的改造或增设应符合国家有关设计、施工、运行相关标准。生态流量泄放设施应在坝(闸)处或尽量靠近坝(闸)处，其泄流能力应满足核定的生态流量要求。

2生态流量计算方法

2.1Q P 法

Q P 法又称不同频率最枯月平均值法，以河流控制断面长系列 (n≥30 年) 月平均流量、月平均水位或径流量为基础，用每年的最枯月排频，选择不同频率下的最枯月平均流量、月平均水位或径流量作为河流控制断面生态基流。频率 P 根据流域水资源开发利用程度、规模、来水情况等实际情况确定，宜取90%或 95%。本次选取 90% 保证率设计值作为生态环境需水量。

2.2泄放生态流量时电站发电量计算方法

引水式电站要求坝脚下 24 小时保障最小生态流量泄放，当上游来水小于最小生态流量时，所有来水均作为生态流量泄放。当坝址处弃水大于等于最小生态流量时，不再泄放生态流量；弃水小于最小生态流量时，开启生态流量泄放设施泄放生态流量，补足至最小生态流量。

2.3Tennant 法

Tennant 法主要适用于在北温带较大的常年性河流，作为河流规划目标管理、战略性管理方法。使用时，较枯较丰时段的划分，可根据多年平均月径流量排序确定; 也可根据当地汛期、非汛期时段划分确定，汛期和非汛期时段应根据南北方气候调整。基本生态环境需水量取值范围应符合下列要求:水资源短缺、用水紧张地区河流，可在 《河湖生态环境需水计算规范》(SL/T 712—2021) 附录 A 表 A. 0. 5“良好”的分级之下，根据节点径流特征和生态环境状况，选择合适的生态环境流量百分比值。水资源较丰沛地区河流，宜在 “很好”的分级之下取值。结合涉及河流水系的实际情况，本次非汛期10—次年 5 月采用同时段多年平均径流的 10%，汛期6—9 月采用同时段多年平均径流的 10%进行计算。

2.4基尼系数计算方法

在研究分析中，发现部分丰水年的发电量小于部分中水年的发电量，其原因在于年内径流分布存在很大的不均匀性，因此有必要引入一个参数来表征年内径流分布的不均匀性；通过试算水文学中常用的变异系数与经济学中常用的基尼系数，发现通过变异系数分档分类的年平均流量与发电量关系曲线之间交叉严重，变异系数对年内径流分布不均匀性对发电量的影响表征性不明显，而通过基尼系数分档分类的年平均流量与发电量关系曲线之间基本不存在交叉，基尼系数对年内径流分布不均匀性对发电量的影响表征性明显。因此本文选用基尼系数表征年内径流的不均匀性。

3生态流量测流方式

按照水电站开发类型，遵循经济性、技术合理的原则，保证下游河道的最小下泄流量，有以下几种测流方式。（1）通过引水系统改造泄放流量。（a）渠道引水式电站：在渠道过大坝后的适当位置修建渠道或安装水管往下游河道泄放流量，通过明渠或管段式流量计测流。该方式改造工程量较大，改造后泄放效果较好。（b）隧洞引水式电站：利用原有靠近大坝的支洞开挖堰槽或安装放水管向下游河道泄放流量，通过明渠或管段式流量计测流。该方式改造工程量较大，改造后泄放效果较好。（2）通过泄洪闸小开度泄流。对筑坝式电站:可通过开启大坝闸门并根据水位调整闸门开度，向下游河道泄放流量。闸门泄流流量通过公式计算确定。该方式改造工程量较小，改造后泄放效果较好。（3）通过溢洪道闸门改造泄流。通过改造溢洪道工作闸门，根据水文勘测计算设置门中门或舌瓣门，并增设启闭设备，向下游泄放流量。闸门泄流流量通过公式计算确定。该方式改造工程量较大，改造后泄放效果较好。（4）通过大坝放空设施改造泄流。利用大坝原有底孔设施并对其进行改造，实现向河道泄放生态流量。根据实际改造情况选择合适的测流设备。（5）设置生态基荷或采用反调节调度泄流。坝后式电站可通过机组发电放水满足生态下泄流量，通过基荷或反调节调度泄放水量。可以通过机组流量曲线查询下泄流量。该方式改造工程量比较小，但机组出现问题时会造成下泄流量短时的中断。

4生态流量泄放对发电影响分析

根据该水电站水文调节成果、日平均流量及水能计算成果，进行了逐日不同装机容量下的年平均出力、发电量计算。电站增效扩容改造后装机容量为3 ×900kW，进而统计并计算出扣除生态流量多年平均发电 量 为 867. 15 万 kW·h，年 利 用 小 时 数 为3212h; 未扣除生态流量多年平均发电量为 1007. 25万 kW·h，年利用小时数为 3731h。经计算，因为泄放生态流量损失的发电量为 140. 10 万 kW·h，上网电价采用 0. 42 元/(kW·h)，由此站每年发电收益减少 58. 8 万元。对于泄放生态流量损失的发电量，为了激发水电站改造的积极性，采取一定的补偿和激励措施，从生态补偿电价和年度定额资金生态发电奖励两方面考虑，促进电站可持续绿色发展。根据该电站生态流量泄放对发电影响分析结果，为补偿下泄生态流量而造成的发电量损失，生态补偿电价可调至上网电价的 16. 7%，对年度定额资金生态发电奖励进行适当调整，电站每年发电收益可不受生态流量泄放的影响，从而进一步激发小水电业主创建绿色水电的积极性，引导小水电绿色发展。

结语

相信经过各地政府对小水电的大力整治，在不久的将来，“生态流量”这一环保概念会逐步在全国普及，通过生态系统流量下泄管控，维持水资源的可持续高效利用，实现生态平衡的恢复。小水电生态流量泄放是小水电绿色生态化发展的根本，按照 “谁开发谁保护、谁受益谁补偿”的原则，建立电价的生态补偿机制，确保小水电生态流量泄放是小水电绿色生态化发展的根本，只有保障生态效益，才能发挥小水电经济效益，确保小水电可持续绿色发展。

参考文献

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