新疆生產建設兵團第十三師抽水蓄能電站選點方案研究

王 振

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

1 第十三師概況

新疆生產建設兵團第十三師位于新疆哈密地區，是連通新疆與內地的咽喉，更是連接全國和亞歐大陸的重要樞紐，鑲嵌在哈密市一區兩縣版圖內，東倚甘肅酒泉地區，西鄰吐魯番地區和昌吉回族自治州，南接巴音郭楞蒙古自治州，北與蒙古國接壤。南北寬270 km，東西長297 km，總面積9985.442 km2。

第十三師風能資源較為豐富。風電規劃區域位于哈密地區的十三間房風區和三塘湖至淖毛湖風區，其中十三師百萬千瓦級風電基地在兩大山脈之間的狹管地帶，全年盛行西風和西北風，具有很好的開發前景。

根據《哈密地區千萬千瓦級風電基地規劃報告》和《新疆電網送出規劃》，規劃至2030年哈密建成千萬千瓦級風電基地，規模達到20800 MW，風電建設主要用于“疆電外送”，結合哈密風電場與哈密火電基地毗鄰的地理位置優勢及特高壓直流輸電通道建設等條件，哈密風電場宜與抽水蓄能電站、當地火電配套參與外送。

因此，開展第十三師抽水蓄能電站選點方案研究，對減少棄風限電和保障“疆電外送”，起到了未雨綢繆的效果和作用。

2 兵團抽水蓄能電站選點規劃范圍

兵團第十三師共有5條河流，分別為巴木墩河、廟爾溝、五道溝、白楊溝和紅山口溝，從水源條件分析，第十三師頭道白楊溝和紅山口溝多年平均年徑流量分別為793.3萬m3和1694萬m3，河流水源條件、地形較差，因此在水源相對豐富的巴木墩河、廟爾溝和五道溝3條河流開展普查工作。

3 選點方案初擬

在內業工作的基礎上，先后展開了多次現場查勘，現場考察地形地質條件、水源水質、工程布置、施工、環境影響及水庫淹沒等因素，篩選出紅星站點、上巴木墩站點、廟爾溝站點、上八大石站點4個站點。

3.1 紅星站點

紅星抽水蓄能電站位于第十三師境內的巴木墩河上，地處第十三師的紅星四場，距哈密市68 km，對外交通便利。

下水庫位于巴木墩河出山口左岸溝上，壩址區溝谷較順直，溝谷狹窄，谷底寬20 m～30 m，兩岸山體雄厚，初擬下水庫死水位1480 m，相應庫容74萬m3，初擬下水庫正常蓄水位1530m，正常蓄水位相應庫容717萬m3；水庫調節庫容為643萬m3，無水庫淹沒和環境影響控制因素。初擬采用砼面板砂礫石壩，最大壩高101 m，壩頂高程1533 m。

上水庫布置在巴木墩河左岸山頂平臺上，山頂高程1990 m～2090 m，小沖溝、山梁較發育，總體地形相對平緩，基巖裸露，上水庫所處山體雄厚，天然庫盆不足，需要適當開挖，壩址處高程2011 m，考慮挖填平衡和進出水口淹沒深度后，初擬上水庫死水位為2025 m，上水庫正常蓄水位2060 m，開挖后水庫調節庫容增至640萬m3；無水庫淹沒和環境控制因素；初擬采用砼面板堆石壩，最大壩高80 m，壩頂高程2065 m。

輸水發電系統地層巖性為花崗巖，地下洞室圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主，初擬采用兩洞四機布置方式；電站廠房采用地下尾部式開發方案。

3.2 上巴木墩站點

上巴木墩抽水蓄能電站位于第十三師境內的巴木墩河上，地處第十三師的紅星四場，距哈密市68 km，對外交通便利。

上巴木墩站點下水庫位于在建的巴木墩水庫上游，壩址高程1600 m，壩址區溝谷較順直，溝底高程1605 m左右，谷底寬40 m～45 m，兩岸山體雄厚。初擬下水庫死水位1635 m，初擬下水庫正常蓄水位1680 m，正常蓄水位相應庫容642萬m3；水庫調節庫容為556萬m3。無水庫淹沒和環境影響控制因素。初擬采用碾壓式瀝青心墻堆石壩，最大壩高96 m，壩頂高程1683 m。

上水庫主要由挖填結合形成，位于巴木墩河右岸山頂，水庫所處山體雄厚，壩址處高程2206 m，天然庫盆不足，需要適當開挖，初擬上水庫死水位為2220 m，初擬上水庫正常蓄水位2240 m，開挖后上水庫調節庫容為550萬m3，無水庫淹沒和環境影響控制因素。初擬采用混凝土面板堆石壩，最大壩高37 m，壩頂高程2245 m。

輸水發電系統地層巖性為花崗巖，地下洞室圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主，初擬采用兩洞四機布置方式；電站廠房采用地下尾部式開發方案。

3.3 廟爾溝站點

廟爾溝抽水蓄能電站位于第十三師境內的廟爾溝上，地處第十三師的黃田農場，距哈密市51 km，對外交通便利。

下水庫利用已建的廟爾溝水庫，對其進行加高、加固，水庫死水位1080 m，正常蓄水位由原1100 m加高至1105 m，調節庫容約354萬m3。

上水庫位于廟爾溝右岸山頂平臺，水庫所處山體雄厚，壩址處高程1450 m，天然庫盆不足，需要適當開挖，初擬上水庫死水位為1465 m，初擬上水庫正常蓄水位1495 m，開挖后上水庫調節庫容為335萬m3，無水庫淹沒和環境影響控制因素。初擬采用混凝土面板堆石壩，最大壩高56 m，壩頂高程1500 m。

輸水發電系統地層巖性為花崗巖，地下洞室圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主，初擬采用一洞兩機布置方式；電站廠房采用地下中部式開發方案。

3.4 廟爾溝站點

上八大石抽水蓄能電站位于第十三師境內的廟爾溝上，地處第十三師的黃田農場，距哈密市51 km，對外交通便利。

下水庫位于在建的八大石水庫上游，壩址高程1260 m，壩址區溝谷較順直，初擬下水庫死水位1290 m，初擬下水庫正常蓄水位1320 m，水庫調節庫容為661萬m3。無水庫淹沒和環境影響控制因素。初擬采用碾壓式瀝青心墻堆石壩，最大壩高88.4 m，壩頂高程1323 m。

上水庫位于廟爾溝左岸山頂平臺，水庫所處山體雄厚，壩址處高程1628 m，天然庫盆不足，需要適當開挖，初擬上水庫死水位為1653 m，初擬上水庫正常蓄水位1688 m，開挖后上水庫調節庫容為638萬m3，無水庫淹沒和環境影響控制因素。初擬采用混凝土面板堆石壩，最大壩高44 m，壩頂高程1693 m。

輸水發電系統地層巖性為花崗巖，地下洞室圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主，初擬采用兩洞四機布置方式；電站廠房采用地下尾部式開發方案。

4 推薦站點選擇

推薦站點主要從工程地理位置、地形地質、工程規模、淹沒占地、環境保護、工程布置、機電、施工條件和工程投資等方面進行綜合比較。

4.1 地理位置分析

各站點距哈密市和風電場51 km～68 km，距離均為較近。

4.2 地質條件分析

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18360-2015），4個站點場地50年超越概率10%的地震動峰值加速度為0.15 g，對應地震基本烈度值為Ⅶ度。根據區域構造條件及地震分布特征，依照《水電水利工程區域構造穩定性勘察技術規程》（DL/T 5335-2006）綜合判定，工程區構造穩定性較差。紅星站點、上巴木墩站點和上八大石站點的上、下水庫庫壩區及發電輸水系統地質構造較簡單，地質條件較好；廟爾溝站點上水庫庫壩區及發電輸水系統地質構造較簡單，地質條件較好，主要工程地質問題是廟爾溝平原水庫運行已久，需做安全鑒定，以防蓄水后產生滲漏。

4.3 工程規模分析

紅星站點和上巴木墩站點裝機容量1200 MW（見表1），規模較大；廟爾溝站點受上水庫庫容條件和水頭較低等因素制約，裝機容量最小；上八大石站點庫容條件較好，但受水頭的限制，裝機容量居中。

表1 抽水蓄能電站站點動能指標比較

4.4 水工布置及建筑物分析

紅星站點上水庫壩略高，其它站點相差不大；廟爾溝站點下庫利用已建平原水庫，但整個庫盤需防滲，處理難度較大。紅星站點、上巴木墩站點、廟爾溝和上八大石站點輸水系統總長分別為1690 m、1469 m、2546 m和1231 m，廟爾溝站點輸水系統最長，需設置尾水調壓室，其它站點不需設置引水及尾水調壓室。

4.5 水庫淹沒分析

各站點均不涉及生產安置人口，淹沒損失較小，建設征地移民安置補償投資相差不大。

4.6 環境影響因素分析

各站點均不涉及自然保護區、風景名勝區等環境制約性因素。

4.7 施工條件分析

紅星站點對外交通便利，現有交通可直達廠房洞群出口；上巴木墩、廟爾溝站點和上八大石站點尚需修建部分進場道路；四個站點均需修建場內上下庫連接道路及通往各建筑物的施工道路；上巴木墩站點下水庫位于在建的巴木墩水庫上游，上八大石站點下水庫位于在建的八大石水庫上游，在建水庫對下水庫建設有影響。廟爾溝站點施工總工期最短，上八大石站點施工總工期最長。

4.8 工程投資及經濟指標分析

從表1可以看出，紅星站點單位千瓦投資為4846元/kW，是4個站點中最低的，優于其他站點。

4.9 比選結論

通過對各規劃站點綜合比較，規劃4個站點在地理位置、地形地質條件、工程規模、水工布置及建筑物、水庫淹沒、環境影響因素、施工等方面均無明顯制約因素，考慮紅星站點現有交通可直達廠房洞群出口、對外交通便利，施工準備工期短，單位千瓦投資最小、經濟效益最優。因此，推薦選擇紅星站點為第十三師抽水蓄能電站站點。

5 結論與建議

5.1 結論

合理確定推薦的站點是抽水蓄能電站選點方案的重要任務。綜合考慮工程地理位置、地形地質、工程規模、淹沒占地、環境保護、工程布置、機電、施工條件和工程投資等方面，選擇紅星站點為推薦站點。

5.2 建議

抽水蓄能電站是具有調峰、填谷、調頻、調相和緊急事故備用等多種功能的特殊電源，運行靈活，反應快速。抽水選能電站應根據當地電網的負荷分布特點及負荷特性、電源結構及分布，結合電網規劃等新情況，進一步加強對電站合理的發展規模、建設布局進行研究。