1电力电量平衡
丰满水电站典型年选择，丰水年1960年，平水年1962年，枯水年1976年。此次参与平衡的常规水电站22座，抽水蓄能电站4座，中朝界河上的水电站按一半容量参加平衡。平衡原则：1）系统负荷备用。取最大负荷的3%，全部由水电承担，并参照各电站装机容量比例进行分配。2）系统事故备用。取最大负荷的10%，其中：水电承担1%，火电承担9%，当遇丰水年水电大发时，为减少弃水节省耗煤，适当转给火电承担。3）机组检修时间。水电按30d/a考虑，火电机组按45d/a考虑。4）平衡顺序。首先按满足永庆水库反调节的需要，确定丰满电站的工作位置，然后按装机利用小时数从小到大的顺序安排其它水电站。5）抽水蓄能电站按日平均调峰发电4.5h考虑，综合效率采用75％。6）各类机组调峰幅度。水电机组扣除基荷容量后，调峰能力按100%计；抽水蓄能电站既可调峰又能填谷，调峰能力为200％；东北电网燃煤火电机组综合调峰幅度为33%，远景新增调峰火电机组的调峰幅度均在40%以上，常规燃煤火电机组综合调峰幅度采用35％。热电、核电、风电和径流式小水电以及企业自备机组均担任基荷，不参加调峰。7）旋转备用率采用8%。按照上述条件及方法对丰满电站各装机方案分别进行设计枯水年的调峰能力平衡计算和电力电量平衡计算。从调峰能力平衡分析看，东北电网2020年最大负荷为80115MW，最小负荷48870MW，旋转备用6409MW，需要最大开机容量86524MW，系统需要调峰容量为37654MW，各类机组可提供的调峰容量为28775MW左右，则电网调峰缺口在8879MW左右。如果再考虑26000MW风电运行所带来40%的反调峰作用，导致电网的调峰缺口更大。从电力系统需求看，丰满电站的装机容量越大越好。当装机方案为1680MW时，各类机组可提供的调峰容量仅为28933MW，其中常规水电6462MW，占17.16%；抽水蓄能6956MW，占18.47%；火电机组15515MW，调峰缺口为8721MW。如果考虑2020年风电参加调峰后，要达到系统调峰容量平衡，火电机组的调峰幅度均处于深度调峰之中，调峰的经济性和可行性很难保证。从调峰所占比例看，设计水平年剩余64.37%调峰任务要由火电机组承担，电网调峰容量严重不足，电源结构明显不合理，电网调峰将更加困难。从电力电量平衡看，冬季最大负荷月可承担的工作容量分别为715，857，1000和1088MW，备用容量分别为365，423，480和592MW，装机容量1080~1480MW在系统中均可全部发挥作用。但装机容量1680MW方案，工作容量增加的幅度明显减少，而备用容量明显增多，如果不多承担备用容量将出现约32MW的空闲容量，说明电站装机容量过大。
2工程建设条件
水工布置：各比选方案厂房布置基本相同，均为坝后式地面厂房，布置在右岸坝下，随着装机容量的增加，工程量也随之增加，但对装机规模不存在制约性因素。机电：丰满电站水头运行范围为44.0～71.0m，选择立轴混流式水轮机，按各方案的设计条件和基本参数及电站既往运行特点，从水轮机安全稳定运行角度分析，装机容量800，1000，1200，1400MW4个方案的水头变幅值Hmax/Hmin为1.6左右，水头变幅在稳定运行范围内，各比选方案技术均可行，不存在制约性技术难题。水库淹没：各装机方案非汛期调峰运行时，下泄流量对永庆水库回水淹没范围均有一定的影响，永庆坝址处影响0.21～1.04m；回水末端影响0.23～1.22m。装机方案1680MW时，回水范围超过永庆水库原设计确定的20年标准的居民淹没线。考虑永庆库区无新增居民，仅有零星耕地、林地和电杆，新增的补偿投资均不大，对装机容量选择影响不大。施工组织：各方案厂房布置均采用右岸布置，坝型采用碾压混凝土坝，主体工程量相差不大，各方案的施工条件、总布置、导流方式及料源基本相同，仅是施工方法、临建面积、骨料加工量上有所差别。施工组织上对装机容量选择不起控制因素。
3方案经济比较
对比选方案分别进行经济计算和财务分析计算，用以判别方案的优劣。由表2看，方案1总费用现值最高，方案4总费用现值最低。方案2和方案3相比，方案3较优越，总费用现值仅比方案4增加4.5亿元，而方案2较方案4增加9.3亿元。从总费用现值计算结果看，方案4最优，方案3次之，但方案3和方案4相差不大。随着装机容量的增加，上网单位电价也随之增加，方案2较方案1增加0.047元，方案3较方案2增加0.046元，而方案4增加幅度为0.05元。各方案间电价增加幅度较接近，以方案3最低。从市场对上网电价的承受能力看，各方案作为调峰电价都是可以接受。
4研究结论
1）方案1，装机容量、工作容量和年发电量最少，而单位千瓦投资和总费用现值最高，与其它方案比，能量指标和经济指标相对较差，而且所提供的工作容量对急需调峰容量的电力系统贡献较小，不予考虑。2）方案2与方案3相比，单位千瓦投资、补充千瓦投资、总费用现值，方案3都较为经济，特别是从系统调峰需要的角度考虑，方案3较为有利。3）方案4发电量和水量利用率略有增加，单位千瓦投资和总费用现值相对较低，但增加和降低的幅度很小，而补充千瓦投资和补充电能投资均呈上升趋势。特别是若不承担备用容量，则会出现32MW的空闲容量，说明装机容量有些偏大。4）按照国家防汛抗旱总指挥部“国汛［2004年］8号文”中规定：“当丰满水库发生5至10年一遇洪水时，尽可能控制下泄流量在2500～3000m3/s之间，以减少第二松花江两岸的淹没损失”。方案4的机组下泄流量达3346m3/s，已超过下游防洪任务规定的丰满最大安全下泄流量3000m3/s，对永庆水库下游沿江两岸河滩地将带来新的淹没问题，不可取。5）方案3装机容量1480MW时下泄流量为2937m3/s，满负荷工作1，2，4和8h，通过河道槽蓄作用使发电流量衰减至2500m3/s以下时，距丰满电站坝址距离分别是10.4，16.7，26.0，27.5km。据现场勘察和了解，二松丰满以下河滩地主要分布在距离丰满坝址约64km的土城子乡以下河道，而土城子乡以上特别是丰满坝址～九站以上45km的范围内，大部分河段均属市区段，基本没有河滩地。因此，非汛期丰满水电站按满装机1480MW运行时，不会对河滩地造成影响。6）从径流调节、电力电量平衡、经济方案比较及建设条件综合分析，丰满水电站全面治理重建工程的装机容量推荐1480MW方案，其中新建厂房装机容量1200MW，安装6台机组，单机容量为200MW。
作者：付红娟 李晓军 郑德湘 单位：延边水利水电勘测设计研究院 中水东北勘测设计研究有限责任公司
