小型水电站装机容量的确定

[摘要]介绍以装机容量年利用小时数为控制参数进行小型水电站装机容量确定的过程及有关细节。图1幅，表2个。[关键词]小型水电站装机容量年利用小时数1引言装机容量是水电站的主要参数之一，它关系到水电站的规模、效益、资金的利用和水能资源的合理开发等问题。装机容量选择过大，会造成投资增加、设备利用率低的问题；相反，如果选择得过小，尽管供电的保证率提高了，但是水能资源又得不到充分利用。所以，选择经济合理的装机容量是水电站规划设计的关键环节。装机容量的确定一般是结合水能计算成果通过动能经济计算来最后确定。动能经济计算要涉及到电力系统的电力电量平衡，这在目前电网容量的急剧扩大、电力系统的市场化运作、电力能源供不应求的新形式下是很困难的，大中型水电站由于规模大、投资大、影响范围广，动能经济计算能有比较充分的资料依据支持，而小型水电站往往难以得到有效的电网资料，况且在目前厂网分离的电力市场条件下也无必要，因此小型水电站装机容量的确定方法必须另劈蹊径。2小型水电站装机容量的基本资料和方法2．1小型水电站装机容量确定的基本资料当设计任务进行到装机容量确定时，水电站的大多资料已经明确，这些也是装机容量确定的基础。它们主要包括：保证出力、保证电能、水能计算资料表(用以计算各个装机容量方案对应的多年平均年发电量)、电站调节性能等。2．2小型水电站装机容量的确定方法小型水电站装机容量的确定方法可采用装机容量年利用小时法，即以一个预先确定的合适装机容量年利用小时法来控制装机容量确定的合理性。装机容量年利用小时数(h年)是指水电站以装机容量(N装)满载运行发出多年平均年发电量(E年)的小时数，表达式为h年=E年/N装。装机容量年利用小时数与机组实际的年运行小时数是不同的，前者只是折算值，是假定装机满载运行工作的小时数，后者则是实际运行的时间。h年过大，装机容量偏小，水能资源利用程度低；h年过小，装机容量偏大，设备利用率差。所以h年的确定是影响装机容量的关键。一般的判断依据是在拟定若干方案后根据技术经济比较后择优选取，但是在分析大量的小水电站装机容量参数后发现，对于有一定调节性能的小水电站其优选方案对应的装机容量年利用小时数必然在一个确定的范围内，所以在确定小型水电站装机容量时，完全可以采用装机容量年利用小时数目标值法附以经济比较作为装机容量确定合理与否的判断依据。3小型水电站装机容量确定步骤小型水电站装机容量确定步骤的流程图(见图1)。1)进行水能计算，求出保证出力Np和保证电Ep。2)确定装机容量年利用小时数目标值。根据经验，小型水电站的装机容量年利用小时数可在4000～5000h范围内确定。对调节能力差的无调节或日调节水电站，h年可取偏大值；对年调节水电站，h年可取偏小值。3)确定保证出力倍比系数C。为了减少试算工作量，使初定的装机容量方案不偏离目标值太远，通常采用倍比系数法初定装机容量范围，即N装=C×Np。保证出力倍比系数C可根据电站具体情况，参考表1的经验数据选择。4)确定装机容量范围。根据确定的保证出力倍比系数C，应用公式厅N装=C×Np便可以计算出电站的装机容量范围。5)确定装机容量方案。方案确定时要结合水轮发电机组的标准容量及可能的机组台数配置来进行，即确定的数量—定是可以实际装置的。在方案选择时对于同一水电站一般尽量选择同—机型，特殊情况下可以根据具体情况进行大小机组搭配组合。方案数量一般不少于3个。小型水轮发电机组的标准容量等级有：125，160，200，250，320，400，500，630，800，1000，1250，1600,2000，2500，3200，4000，5000kW。小型水电站的机组台数一般为2～4台。6)计算各个装机容量对应的多年平均年发电量E年和装机容量年利用小时数h年。根据各个方案的装机容

量数值，结合水能计算表便可以求出各个装机容量对应的实际多年平均年发电量E年，再根据公式h年=E年/N装求出各个装机容量对应的装机容量年利用小时数h年。7)确定装机容量N装。根据上述计算成果，参照预先确定的h年目标值，选取最接近目标值的1组数据即可作为装机容量选择成果。同时也确定了对应的实际多年平均年发电量和装机容量E年、利用小时数h年。当有几个方案(一般2个)都比较接近目标值h年时，可以经比较论证确定。4算例某无压引水式水电站经水能计算(水能计算表略)，其保证出力Np=866kW，保证电能Ep=20784kW·h，确定该水电站的装机容量及相应的多年平均年发电量和装机容量年利用小时数。根据电站的调节性能并参照临近已经建成水电站的设计、运行资料，选取该水电站的装机容量年利用小时数为4800h。电站属于单纯发电，所处电网以火电为主，水电比重较小，根据表1可得保证出力倍比系数C=2．5～4．5。根据公式N装=C×Np，装机容量范围为2165～3897kW，装机容量初拟方案见表2。结合水能计算成果，计算各个装机容量方案对应的多年平均年发电量E年及相应的装机容量年利用小时数h年，详见表1。根据表2的计算结果，显然方案一、二比较符合要求，2个方案装机容量接近，方案一机组台数偏多会造成厂房投资加大，还有该水电站厂房所处位置地形狭小，所以最后选定方案为方案二。即装机容量2500kW，装置2台1250kW机组，多年平均年发电量E 年为1196kW·h，年利用小时数为4787h。5结论1)小型水电站采用年利用小时数法可以快速、合理地确定装机容量；2)装机容量方案的拟定可以采用保证出力倍比系数法初定其范围，以较少试算工作量；3)在装机容量方案拟定时要考虑机组的标准容量所涉及的实际配置问题，即在拟定装机容量方案时同时确定对应的机组台数和单机容量。