咸潮入侵较弱工况节能调度及咸潮入侵较为严重年份节能调度

节能调度运行原则研究主要是针对不同咸潮入侵工况，在水库泵闸联合调度运行的基础上，在确保供水水量、水质安全情况下，根据工程区域的潮汐特性，分析取水方式，考虑高潮位、电价低谷期进行抢补水的可行性并拟定运行基本原则，以提高泵站取输水效率、节约运行成本。

2.6.6.1 咸潮入侵较弱工况节能调度

长江口南支南岸边滩目前已建陈行水库、宝钢水库、太仓水库等3座避咸蓄淡水库，由于咸潮入侵、边滩浅水区域水质等因素，这些已建水库取水方式均采用泵站取水形式。青草沙水库位于河口江心地区，根据大通水文站资料，多年平均径流总量为9004亿m3，年平均流量为28500m3／s，最大年径流量为1954年的13590亿m3，最小为1978年的6760亿m3。即使在枯季，多年平均月流量也在10000m3／s以上。因此，长江口淡水资源量丰沛。根据工程区域水质分析，水体自净能力较强，水质相对稳定，水质一般能达到Ⅱ～Ⅲ类水标准，长江口南支全水域水质基本属于Ⅱ类，水质优良。

由于长江河口是感潮河段，在枯水季节易受咸潮入侵的影响，使局部河段的水体氯化物浓度超标，咸潮入侵是制约水库取水的主要因素。根据大通流量分析，2003年属平水年，按工程区域咸潮入侵实测资料分析，2002年12月至2003年4月取水口区域出现5次氯化物浓度大于250mg／L，出现时间相隔最短为6.7d，持续最长时间为3.5d，出现在2月，见图2-44。据此分析，按日供水量719万m3计算，氯化物浓度超标期间供水量为2516.5万m3。青草沙水库最高水位按汛期平均潮位2.20m计算，有效库容为1.09亿m3，能够满足氯化物浓度超标期间的供水需求。因此，青草沙水库在遭遇平水年的咸潮入侵较弱工况，根据潮汐特性，咸潮期亦采用水闸自流补引水入库具有可行性。

图2-44 工程区域取水口2002年12月至2003年4月氯化物浓度过程线

青草沙水库最高水位按汛期平均潮位2.20m计算，有效库容为1.09亿m3，按日供水量719万m3／d，可供水天数约为15d。按上游水闸净宽70m、闸底槛高程－1.5m，根据平均潮型计算，水库在正常供水情况下，通过水闸补水至2.20m，约需要5d。咸潮入侵较弱工况条件下，青草沙水库可利用潮汐特性，全年采用水闸自流入库的取水方式。非咸潮期水温较高，当取水闸外江潮位高于库内水位时开启上游水闸自流引水入库，当排水闸外江潮位低于库内水位时，开启下游水闸排水，以改善库内水体水质。咸潮期采用水闸自流引水，直接利用库内外水头差进行引水，有需要时可适当考虑开启下游水闸排水。

咸潮入侵较弱年份，采用水闸利用潮汐特性取水，相比已建项目相当于利用潮汐能代替水泵抽水，大大减少了运行能耗，节能效益显著。

根据非咸潮期频率为50％连续15d平均低潮位设计潮型进行水库调节计算，采用拟定的取水方式与传统的泵抽水方式相比，非咸潮期可节约用电约774万kW·h，折合可节约标准煤耗2624tce（1tce＝2.93×1011J）。

2.6.6.2 咸潮入侵较为严重年份节能调度

根据工程区域实测氯化物浓度资料统计分析，1998年12月至1999年4月最长连续不宜取水天数达38d，为有实测资料以来咸潮入侵最严重的年份。因此拟采用该年作为代表年，非咸潮期采取水闸补引，咸潮期在确保供水安全的前提下，分析泵高潮位抢补水和电价低谷期抢补水的可行性。(www.xing528.com)

1）高潮位补水

依据1998—1999年堡镇实测潮位及实测氯化物浓度资料计算，11月至次年3月平均潮位为2.01m，在前述调度运行基本方案的基础上，限定泵站提水在外江潮位高于平均潮位情况下运行，计算表明该取水方案能满足水库用水要求。泵站平均运行潮位2.84m。按供水量719×1.07万m3／d计，则可节约用电约347万kW·h，调节计算过程见图2-45。

图2-45 高潮位补水调节计算过程

2）电价低谷期补水

根据上海电力规定，对居民小区、工商业及其他用电、农业用电等均按峰、平、谷三段制分时电价执行。峰、平、谷时段划分：峰时段（8—11时、13—15时、18—21时），平时段（6—8时、11—13时、15—18时、21—22时），谷时段（22时至次日6时）。

从减轻电网用电负荷高峰压力和节省运行费用角度，对青草沙水库错峰节能调度运行的可行性进行分析。主要考虑分析在咸潮期碰到咸潮入侵较为严重时期，泵站抢补水限定在用电低谷期的可行性和节能性。根据1998年12月至1999年4月实测潮位及氯化物浓度过程进行水库调节计算，计算结果表明（图2-46），采用电价低谷期进行泵站提抢补水有一定的可行性。根据典型年计算结果，泵站引水量约6.34亿m3，耗费时间840.5h，6台泵（电机功率为3100kW）耗电260.56万kW·h，从峰谷电价差折算约节约费用226.4万元。

图2-46 按用电低谷取水水库水位运行过程

以上分析表明，若遭遇咸潮入侵较为严重的年份，如1998—1999年咸潮入侵的情况，咸潮期在确保供水安全的情况下，采取高潮位补水或者用电低谷期进行抢补水，具有一定的可行性，节能效果也较为可观。鉴于咸潮入侵情况影响因素较多，目前技术水平无法较为准确地预测，因此，若是遭遇特枯水年（如设计典型年），咸潮入侵严重，建议调度过程一切以供水安全为先。

综合以上分析，“泵闸联动、自流为主”的节能调度运行方式与传统的水泵抽水方式相比，非咸潮期和咸潮期分别可节约用电约774万kW·h、347万kW·h，年节电约1121万kW·h。此外，咸潮期水泵利用电网用电低谷抽水，还可节约运行成本。