研究小型無調節水電站設計裝機容量

(桂東縣水利局 湖南 桂東 423500)

研究小型無調節水電站設計裝機容量

郭永平

(桂東縣水利局湖南桂東423500)

針對小型無調節水電站設計裝機容量，做了簡單的論述。裝機容量作為衡量水電站的重要參數，是小型無調節水電站設計的重點內容。若裝機容量過大，則會增加投資成本，降低資源利用率。若過小，則難以充分利用水資源。基于此，加強此課題的研究，有著必要性。

小型；無調節；水電站；裝機容量

近年來，桂東縣水電裝機容量不斷增加，但水庫調節性能較差，水電站地理位置相對分散，加之降水時空分布不均，增加了電站調度管理的難度。基于此，湖南電網不斷優化調度，使得水電站運行的效益得以明顯提升。

一、小型無調節水電站的特點

小型無調節水電站主要分布在山溝里，由于交通與通訊不便等，加之缺少水文資料，使得水電站設計面臨著極大的挑戰。受到流量和地形地質條件等的影響，小型無調節水電站裝機容量通常在200-3000kW范圍內。攔水壩高通常處于5-15m范圍內，設計水頭處于5-300m，無調節庫容。

二、小型無調節水電站設計裝機容量的最優方法

(一)控制影響水電站效益的因素

在進行小型無調節水電站設計裝機容量時，要做好以下因素的把控：1)建設投資。對于水電站建設來說，資金投入多少，直接影響著電站經濟效益。其與裝機容量，有著緊密的關系。通常裝機容量越大，電量也就越大，則項目投資就越大。在基本條件相同的河床上，比如地形與地質相同，或者選擇不同的裝機容量方案時，隨著裝機容量的增加，單位千瓦投資會隨之降低。總體來說，裝機容量和建筑投資呈正比關系，非直線關系。2)年電費收入。通常情況下，無調節水電站裝機容量越大，年發電量越多，年利用小時減少。當電站裝機容量增加時，年均電費收入增量減少。3)運行費用。此因素構成包括固定資產折舊與大修費用、水電站運維管理費用等。除此之外，稅收與水資源成本是小型無調節水電站運行效益的重要影響因素。

(二)合理選擇裝機容量

因為小型水電站受到自然供水的影響較大，因此需要充分考慮自然因素，來選擇電站裝機容量。若裝機容量小，則投資回收期較短，其前提是有可充分利用的自然水，否則難以確保水電站運行的經濟效益。若裝機容量大，過分消耗自然水，即使水資源利用率較高，但水電站建設投資成本較大，資金回收期稍長，經濟效益不高。基于此，為獲得最高的經濟效益，要從裝機容量與年凈收入關系曲線進行分析，對應最大平均凈收入值的裝機數，為電站裝機容量的最優化。

三、小型無調節水電站設計要點

(一)工程概述

湖南省桂東縣水能資源豐富，理論蘊藏量為230MW。建設多處小型無調節水電站，大部分為徑流引水式，利用水頭處于5-300m范圍內。早期建設的水電站，存在著裝機容量偏小問題與勵磁系統不適用問題等。水能資源利用率較低，使得小型無調節水電站運行效益，受到不利的影響。基于此，該地區不斷開展增效擴容工作，以滿足發電需求。現對此地區小型無調節水電站裝機容量設計，進行簡單的論述。

(二)裝機容量的確定

1.確定方法

通常情況下，裝機容量的確定，需要結合水能計算成果，并且經過動能經濟計算。考慮到小型無調節水電站地理位置的復雜性特點，通常電站的裝機容量偏小。在進行確定時，可運用裝機容量年利用小時法，也就是預選裝機容量年利用小時，對電站裝機容量的合理性進行控制。其中電站裝機容量年利用小時數，即h年，其指的是水電站以滿載運行狀態，所發出的平均年發電量小時數，即E年。

2.確定流程

在確定小型無調節水電站裝機容量時，要嚴格按照以下步驟執行：(1)計算誰能。主要計算保證出力和保證電能，即Np與Ep。(2)確定電站裝機容量年利用小時數，設定為目標值。通常情況下，小型無調節電站的裝機容量，其年利用小時數，通常在3500-5000h范圍內。一般來說，調節能力低的小型無調節電站或者日調節水電站，其h年值選擇可偏大。具有年調節能力的水電站，其h年值選擇可偏小。(3)保證出力倍比系數C。利用公式N裝=C×Np，來初定裝機容量范圍。為確保系數確定的合理性，可以結合電站實際情況，參考表1數據選擇。(4)裝機容量范圍。基于出力倍比系數C，利用上述公式，計算裝機容量范圍。(5)確定裝機容量方案。(6)計算發電量與年利用小時數。(7)確定電站裝機容量。

表1 保證出力倍數比系數C參考數據

四、結束語

綜上所述，在確定小型無調節水電站設計裝機容量時，要合理選擇確定方法，嚴格按照確定流程計算，以確保設計的合理性。

[1]方玉建,袁壽其,BirendraSharma,朱堯華,張金鳳.對德國小型和微型水電開發的調查和分析[J].中國農村水利水電,2014(05):133-141.

[2]扎西普頓,旺杰.論無調節水電站最優裝機容量的計算與選擇[J].西藏科技,2011(12):72-74.

郭永平(1978.10-)，湖南郴州桂東人，男，工程師，本科，主要從事水利水電工程管理工作。