【文摘】装机容量选择直接关系到电站投资和经济效益。引沁河口水电站经过多次规划设计，装机容量从２０００ｋＷ到１８９００ｋＷ。１９９２年，可研报告确定装机容量９６００ｋＷ，设计年发电量４６８０万ｋＷ·ｈ。１９９４年９月电站建成投产，截止２００２年８月，已累计发电３．６亿ｋＷ·ｈ，多数年份达到或超过了设计年发电量。引沁河口电站装机容量确定对结合浇灌的灌区电站规划设计提供了较好的参考。表２个。【主题词】水电站设计水电站装机容量选择最优设计方案选择工程投资工程效益１基本资料１．１流域概况沁河发源于山西省沁源，流经山西省安泽、沁水、阳城、晋城至河南济源市五龙口出太行山峡谷进入平原，下行９０ｋｍ于武陟县汇入黄河，总流域面积１３５３２ｋｍ２，河道全长４８５ｋｍ，落差１０４８ｍ，平均比降２．１６‰，水力资源十分丰富。沁河的水利建设始于秦汉时代，下游广利灌区为我国最古老的灌区之一。自５０年代后期，沁河流域开始了大规模开发建设，修建了不少水利水电工程，主要有山西境内的拴驴泉水电站，河南境内的引沁济漭灌区、广利灌区及支流丹河上的青天河水库及梯级电站。根据黄委会１９９０年提出的《沁河水资源利用规划报告》，除干、支流中小型工程外，干流上规划有山西境内的马莲圪塔、张峰，河南境内的河口村３座大型水库，根据黄河防洪和两省国民经济发展情况，分期实施。１．２气象与水文１．２．１气象电站所在区域属副热带季风区大陆气候，蒸发量较大，降雨量不多。实测多年平均降雨量６９２ｍｍ，多年平均蒸发量１８４３ｍｍ。降雨量主要集中在７月、８月、９月３个月，占全年降雨的５６．７％，暴雨和洪水多发生在７月、８月２个月。１．２．２径流沁河的径流主要由降雨形成，电站渠首以上有部分泉水。沁河水文观测始于１９３３年，但１９４９年以前资料断续不全。距离总干渠渠首较近的测站是五龙口水文站，该站与总干渠渠首相距３８ｋｍ，控制流域面积９２４５ｋｍ２，与渠首流域面积８７５０ｋｍ２仅相差５．３５％，五龙口站具有１９５３年以来实测日平均流量等资料。由于五龙口水文站至引沁总干渠渠首间有引沁总干渠、新利渠、广惠渠等引水工程，因而需将区间引水流量还原至五龙口水文站，得出五龙口水文站１９５３年～１９９０年径流系列，多年平均径流量１２．３９亿ｍ３，多年平均流量３９．３ｍ３／ｓ，与其它系列得出的结果（４１．９ｍ３／ｓ～５１．１ｍ３／ｓ）相差较大。经分析系８０年代以来径流减少及上游山西境内用水逐年增加所致。因此采用本径流系列进行河口水电站水能计算是比较切合实际的。五龙口水文站年平均流量频率计算成果表（见表１）。１．３河口水电站与其它工程的关系１）拴驴泉水电站。位于山西省晋城市境内，渠首控制流域面积８７５０ｋｍ２，现装机２×８７５０ｋＷ，设计为日调节水电站，１９９１年建成。根据国务院（８５）国函字５９号文规定：为保证引沁灌区按设计流量引水，电站尾水后修建反调节工程。电站采用分期实施方案，首期建成拴驴泉径流电站，发电尾水利用倒虹吸引至引沁总干渠，二期建成反调节工程，电站运行方式由径流变为调峰。由此可见，无论近期远期，拴驴泉电站均不影响河口电站发电效益。２）引沁灌区。引沁灌区范围包括济源市、孟州市的各６个乡镇，以及洛阳市吉利区，设计浇灌面积４０万亩，由于灌区内蓄水工程少，渠道及建筑物年久失修，灌区效益不能充分发挥，目前保灌面积２６万亩，年浇灌用水总量１．４亿ｍ３。１９９２年，引沁局提出了《引沁灌区配套改造工程设计任务书》，工程完工后，引沁灌区总需水量３．４７亿ｍ３。河口电站系利用引沁灌区浇灌余水和引沁总干渠向下游广利灌区分水发电，遵循结合浇灌，不影响浇灌的原则。３）其它。根据１９８８年黄委会提出的《沁河水资源利用规划报告》，沁河干流规划有山西境内的马莲圪塔、张峰水库，河南境内的河口村水库。马莲圪塔水库控制流域面积２７２７ｋｍ２，总库容４．７８亿ｍ３，由于靠近上游，且水库多年调节，对河口电站没有大的不利影响，而张峰、河口村水库由于工期长、投资大，近期难以上马，即使上马，不会减少河口电站的年发电量，电站仍具有较好的经济效益。２发电用水计算２．１设计代表年选择根据五龙口水文站１９５３年～１９９０年共３８年日平均流量资料，依据径流年内分配不利和年平均流量接近的原则，选择相应于频率２５％、５０％、７５％的丰、平、枯三个代表年及修正后的设计年平均流量如下：频率设计年平均流量代表年Ｐ＝２５％（丰水年）４８．６ｍ３／ｓ８２．７～８３．６Ｐ＝５０％（平水年）３４．５ｍ３／ｓ８５．７～８６．６Ｐ＝７５％（枯水年）２４．９ｍ３／ｓ６０．７～６１．６将五龙口水文站设计代表年日平均流量以引沁总干渠渠首流域面积（８７５０ｋｍ２）与五龙口站流域面积（９２４５ｋｍ２）之比０．９４６进行修正，得出引沁渠首三个代表年的日平均流量资料（略）。２．２发电用水计算河口水电站系利用引沁总干渠向下游灌区分水和引沁灌区浇灌余水发电，其发电用水必须遵循以下原则和条件。１）发电用水必须保证浇灌，结合浇灌；２）引沁灌区与下游广利等灌区的分水比例为６：４；３）山西省拴驴泉电站在配套的反调节工程建成前为径流发电；４）引沁灌区设计浇灌水量为频率７５％年份的浇灌用水量，年总需水量３．４７亿ｍ３；５）引沁总干渠在电站取水口处的最大流量２３ｍ３／ｓ，取水口以上渠道渗漏损失７％。由公式Ｑ＝Ｑ１－Ｑ２计算逐日发电用水流量。式中：Ｑ—发电用水流量。Ｑ１—引沁总干渠引水流量，为渠首天然来水流量×０．９３。Ｑ２—引沁灌区浇灌用水流量，即灌区频率７５％年份的浇灌需水流量。根据以上原则和公式，可求得三个代表年逐日发电用水流量。３装机容量３．１保证出力３．１．１设计保证率根据《小型水电站设计规范》，河口水电站系结合浇灌的电站，取电站设计保证率为７５％。３．１．２保证流量根据所选三个代表年逐日发电流量绘制发电日平均流量历时曲线，在曲线求查得到相应于设计保证率Ｐ＝７５％的保证流量Ｑ保＝５．０７ｍ３／ｓ。３．１．３保证出力由公式Ｎ得＝Ａ·Ｑ保Ｈ平均计算电站保证出力为３８０２．５ｋＷ。式中：Ａ—出力系数，根据机组综合效率求得Ａ＝７．５。Ｑ保—电站保证流量５．０７ｍ３／ｓ。Ｈ平均—电站平均水头（Ｈ平均＝１００ｍ）。３．２装机方案比较河口电站系结合浇灌发电的无调节水电站，不承担系统事故备用和负荷备用，机组检修可有计划地安排在浇灌期，因此电站装机容量由最大工作容量（即保证出力３８０２．５ｋＷ）和季节容量两部分组成，现根据不同的季节容量初选以下几个装机方案进行技术经济比较，即：１）２×２５００ｋＷ；２）３×２５００ｋＷ；３）３×３２００ｋＷ；４）４×３２００ｋＷ４个方案。各装机方案技术经济比较（见表２）。从比较可以看出，装机３×３２００ｋＷ方案，单位千瓦投资和单位电能投资均较低，结合引沁灌区现状和灌区改造工程工期长、投资大的实际，综合分析确定引沁河口水电站装机９６００ｋＷ。４结论通过对沁河径流、浇灌用水、发电用水分析计算，确定河口电站装机９６００ｋＷ。此方案与以前规划设计方案提出２０００ｋＷ、４０００ｋＷ、６０００ｋＷ及１８９００ｋＷ等比，均相差较大。据统计，自河口电站１９９４年９月投产运行以来，累计发电量已达３．６亿ｋＷ·ｈ。而１９９５年～２００１年７年合计发电量３．２亿ｋＷ·ｈ，年平均达到４５２５万ｋＷ·ｈ，接近设计多年平均发电量４６８０万ｋＷ·ｈ，最多的２００１年达５１６０万ｋＷ·ｈ，最少的１９９７年达到３７２１万ｋＷ·ｈ，充分说明河口水电站装机容量确定是合适的。作者单位：1陈会峰河南九龙设计有限公司；2李希武河南引沁河口水电站