Page 20 - 2024年第55卷第7期

Ｈ １
Δ Ｖ ＝ （Ｑ Ｈ １ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ １ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ １ ·Ｔ） ＋ Ｑ Ｈ １ Ｈ ２ ·Ｔ－ （Ｑ Ｈ １ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ １ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ １ ·Ｔ）
ｉｎ，Ｔ １ １ ｉｎ，Ｔ ２ ２ ｉｎ，Ｔ ３ ３ ｐｕｍｐ ２ ｏｕｔ，Ｔ １ １ ｏｕｔ，ｍｉｎ ２ ｏｕｔ，Ｔ ３ ３
Ｗ ＝ Ｑ Ｈ １ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ １ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ １ ·Ｔ （４）
Ｈ １
ｉｎ ｉｎ，Ｔ １ １ ｉｎ，Ｔ ２ ２ ｉｎ，Ｔ ３ ３
Ｗ ＝ Ｑ Ｈ １ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ １ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ １ ·Ｔ
Ｈ １
ｏｕｔ ｏｕｔ，Ｔ １ １ ｏｕｔ，ｍｉｎ ２ ｏｕｔ，Ｔ ３ ３
３
Ｈ １
式中 Ｗ 、Ｗ 分别为上库入库水量与出库水量，ｍ 。
Ｈ １
ｏｕｔ
ｉｎ
Ｈ １
由式可知，上库库容变化量 Δ Ｖ 等于 Ｗ 加上混蓄电站抽水水量 Ｑ Ｈ １ Ｈ ２ ·Ｔ，再减去 Ｗ 。
Ｈ １
Ｈ １
ｉｎ ｐｕｍｐ ２ ｏｕｔ
同理，整理式（３）可得
Δ Ｖ ＝ Ｗ － Ｗ － Ｑ Ｈ １ Ｈ ２ ·Ｔ ＝ Ｗ － （Ｑ Ｈ ２ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ ２ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ ２ ·Ｔ） － Ｑ Ｈ １ Ｈ ２ ·Ｔ ２ （５）
Ｈ ２
Ｈ １
Ｈ ２
Ｈ １
ｏｕｔ
２
ｏｕｔ
１
ｏｕｔ，ｍｉｎ
ｐｕｍｐ
ｏｕｔ
３
２
ｐｕｍｐ
ｏｕｔ，Ｔ １
ｏｕｔ，Ｔ ３
３
３
Ｈ ２
式中 Ｗ 为下水库出库水量，ｍ 。此处，Ｗ ＝ Ｗ ，Ｗ 为流域日综合利用水量，ｍ ；Ｗ 转换为流域日
Ｈ ２
ｓ
ｓ
ｓ
ｏｕｔ
ｏｕｔ
３
均综合利用流量 Ｑ，即 Ｑ ＝ Ｗ ?（３６００ × ２４），ｍ ?ｓ。
ｓ
ｓ
ｓ
Ｈ １
Ｈ ２
由式（ ５）可知：（１）下库库容变化量 Δ Ｖ 为 Ｗ 减去 Ｑ Ｈ １ Ｈ ２ ·Ｔ，再减去 Ｗ ；（２） “电调服从水
Ｈ ２
ｏｕｔ
ｐｕｍｐ
２
ｏｕｔ
调” 模式下，Ｑ需首先满足。由上式知，Δ Ｖ 一定时，Ｑ越大，混蓄电站抽水水量越小，抽水调峰效
Ｈ ２
ｓ ｓ
Ｈ １
益越小，新能源消纳量则越小；（３） Δ Ｖ 一定时，上库的满发流量越大，则 Ｗ 极限值越大，其对混
Ｈ ２
ｏｕｔ
蓄电站抽水流量的调节能力越大。对比黄河上游水电基地各电站满发流量，龙羊峡水电站满发流量最
３
小，仅为 １２４０ｍ ?ｓ。故此，龙羊峡水电站满发流量相对较小成为影响龙－ 拉混蓄电站抽水调峰效益及
容量设计的 “卡脖子” 环节。
３．２．２ 梯级混蓄电站 本文中的梯级混蓄电站聚焦于在连续 Ｎ座梯级水电站之间增建 Ｎ － １座混蓄电
站厂房。下文以连续 ３座梯级水电站间增建 ２座混蓄电站为例，描述梯级混蓄电站群水量平衡关系。
混蓄电站梯级开发模式下，涉及的水库自上而下定义为上库、中库与下库，上库、下库水量平衡关系
式与单一混蓄电站开发时相同，下文不再赘述，主要为中库日内水量平衡公式不同，具体公式如下：
Δ Ｖ ＝ Ｖ － Ｖ ＝ （Ｑ Ｈ １ － Ｑ Ｈ ２ ）·Ｔ
Ｈ ２
Ｈ ２
Ｈ ２
Ｔ １ Ｔ １ Ｔ ０ ｏｕｔ，Ｔ １ ｏｕｔ，Ｔ １ １
Δ Ｖ ＝ Ｖ － Ｖ ＝ （Ｑ Ｈ １ － Ｑ Ｈ １ Ｈ ２ ＋ Ｑ Ｈ ２ Ｈ ３ － Ｑ Ｈ ２ ）·Ｔ （６）
Ｈ ２
Ｈ ２
Ｈ ２
Ｔ ２ Ｔ ２ Ｔ １ ｏｕｔ，ｍｉｎ ｐｕｍｐ ｐｕｍｐ ｏｕｔ，ｍｉｎ ２
Ｈ ２
Ｈ ２
Ｈ ２
Δ Ｖ ＝ Ｖ － Ｖ ＝ （Ｑ Ｈ １ － Ｑ Ｈ ２ ）·Ｔ
Ｔ ３ Ｔ ３ Ｔ ２ ｏｕｔ，Ｔ ３ ｏｕｔ，Ｔ ３ ３
３
式中：Ｑ Ｈ ２ Ｈ ３ 为中库与下库之间所建的混蓄电站抽水流量，ｍ ?ｓ；Ｑ Ｈ ３ 、Ｑ Ｈ ３ 、Ｑ Ｈ ３ 分别为下库在
ｐｕｍｐ ｏｕｔ，Ｔ １ ｏｕｔ，ｍｉｎ ｏｕｔ，Ｔ ３
３
Ｔ、Ｔ、Ｔ的出库流量，ｍ ?ｓ；Ｖ 、Ｖ 、Ｖ 、Ｖ 分别为中库初始库容、Ｔ时段末库容、Ｔ时段末库
Ｈ ２
Ｈ ２
Ｈ ２
Ｈ ２
３
２
１
２
１
Ｔ １
Ｔ ２
Ｔ ０
Ｔ ３
３
３
容、Ｔ时段末库容，ｍ ；Δ Ｖ 、Δ Ｖ 、Δ Ｖ 分别为中库在 Ｔ、Ｔ、Ｔ时段间的库容变化，ｍ 。
Ｈ ２
Ｈ ２
Ｈ ２
３ Ｔ １ Ｔ ２ Ｔ ３ １ ２ ３
以龙羊峡水电站为上库、拉西瓦水电站为中库、尼那水电站为下库，分别修建龙 － 拉混蓄电站、
拉－ 尼混蓄电站，形成梯级混蓄电站。根据梯级混蓄电站日内水量利用过程，对混蓄电站抽水水量计
算公式进行推导分析。根据式（ ６）可得：
Ｑ Ｈ １ Ｈ ２ ·Ｔ ＝ （Ｑ Ｈ １ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ １ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ １ ·Ｔ） － （Ｑ Ｈ ２ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ ２ ·Ｔ＋ Ｑ Ｈ ２ ·Ｔ） － Δ Ｖ ＋ Ｑ Ｈ ２ Ｈ ３ ·Ｔ ２
Ｈ ２
ｐｕｍｐ
１
２
ｏｕｔ，ｍｉｎ
３
２
ｐｕｍｐ
１
３
２
ｏｕｔ，ｍｉｎ
ｏｕｔ，Ｔ １
ｏｕｔ，Ｔ １
ｏｕｔ，Ｔ ３
ｏｕｔ，Ｔ ３
＝ Ｗ － Ｗ － Δ Ｖ ＋ Ｑ Ｈ ２ Ｈ ３ ·Ｔ （７）
Ｈ ２
Ｈ ２
Ｈ １
ｏｕｔ ｏｕｔ ｐｕｍｐ ２
３
３
式中：Ｗ 、Ｗ 为水库 Ｈ、Ｈ日出库水量，ｍ ；Δ Ｖ 为水库日初与日末库容变化量，ｍ 。
Ｈ ２
Ｈ ２
Ｈ １
ｏｕｔ ｏｕｔ １ ２
对比式（７）与式（５）可以发现：
（１）混蓄电站梯级开发模式下，上游混蓄电站抽水水量等于 Ｗ 减去 Ｗ 、Δ Ｖ ，加上下游混蓄电
Ｈ ２
Ｈ ２
Ｈ １
ｏｕｔ ｏｕｔ
Ｈ ２
站抽水水量 Ｑ Ｈ ２ Ｈ ３ ·Ｔ。当 Ｗ ＝ Ｗ 且 Δ Ｖ ＝ ０ 时，上游混蓄电站与下游混蓄电站抽水水量相等；
Ｈ １
Ｈ ２
ｏｕｔ
２
ｐｕｍｐ
ｏｕｔ
（ ２）相较单一混蓄电站，混蓄电站梯级开发模式下，上游混蓄电站不仅可以从中库抽取水量外，
还可将下游混蓄电站从下库所抽取的水量抽走。换言之，在不改变上、中、下水库最大调节库容的前
提下，龙－ 拉混蓄电站将拉西瓦水库存蓄水量抽至龙羊峡水库的同时，还可将下库尼那水库存蓄水量
抽至龙羊峡水库，此时经由下游混蓄电站抽取的水量 Ｑ Ｈ ２ Ｈ ３ ·Ｔ 并不占据中库拉西瓦水库调节库容，
ｐｕｍｐ ２
该部分水量直接以抽水管道为 “河道”，经由中库、反向传输至上库，此时水流呈现连续逆向流动的
现象，即梯级混蓄电站连续抽水呈现的 “河流梯级反向再造” 功能，并以此产生混蓄电站梯级开发模
式所带来的上游混蓄电站抽水调峰增益。
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