無調(diào)節(jié)水電站無調(diào)節(jié)水電站裝機容量選擇的原則和方法

水電站裝機容量是指水電站所有機組額定容量的總和，它是水電站的主要參數(shù)之一。裝機容量大小直接影響到水電站的規(guī)模和動能效益、水能資源的利用程度及水電站的投資和設(shè)備的合理利用。水電站裝機容量大致可分成必需容量和重復(fù)容量兩大部分。必需容量（也稱有效容量）又可分為工作容量和備用容量，備用容量包括事故備用、負(fù)載備用和檢修備用等。水電站根據(jù)在系統(tǒng)中所起作用的不同，具有上述全部容量或僅具有部分容量。裝機容量的選擇直接關(guān)系到水電站的投資和經(jīng)濟效益。裝機容量選擇時應(yīng)遵守水資源綜合利用原則和動力資源整體利用原則，是一個比較復(fù)雜的動能經(jīng)濟問題。中、小型水電站和初步規(guī)劃階段的水電站裝機容量以及獨立運行的中、小型水電站裝機容量，可采用“保證出力倍比法”和“裝機容量年利用小時數(shù) 法”初步備選幾個不同的裝機容量，然后用“最大經(jīng)濟效益”為主，經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟綜合分析論證，選擇最優(yōu)裝機容量。裝機容量選擇的原則和方法一般為：

(1)根據(jù)水文資料，進(jìn)行水能計算，確定水電站的各項水能參數(shù)（保證出力、年發(fā)電量等）；

(2)確定水電站的合理供電范圍、設(shè)計負(fù)荷水平和所在電力系統(tǒng)的負(fù)荷特性與參數(shù)；

(3)了解電力系統(tǒng)內(nèi)各種電站的組成、特性和發(fā)展計劃，明確設(shè)計水電站在系統(tǒng)中的地位和作用；

(4)通過電力電量平衡和動能經(jīng)濟指標(biāo)分析計算，分別確定水電站可擔(dān)負(fù)的工作容量和備用容量數(shù)額，以及是否設(shè)置重復(fù)容量；

(5)結(jié)合水電站樞紐布置、機組制造和供應(yīng)條件，確定水電站裝機容量和機組臺數(shù)的若干可行方案，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟比較，優(yōu)選最合理的方案。

(6)中、小型水電站初步規(guī)劃階段裝機容量的選擇，可以采用比較簡略的方法確定，如“裝機容量年利用小時數(shù)法”等。對于灌溉、航運、供水等綜合效益的水電站，應(yīng)按綜合利用的特定要求，確定其裝機容量。對于獨立運行的中、小型水電站的裝機容量，與用電范圍內(nèi)設(shè)計水平年的負(fù)荷預(yù)測用電需求有關(guān) 。

當(dāng)然在選擇無調(diào)節(jié)水電站設(shè)計裝機容量時，不僅是因為歷來采用的幾種計算方法或多或少都存在不足之處，而且影響無調(diào)節(jié)水電站設(shè)計裝機的因素很多，如電力供求平衡因素、供電范圍和電力系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)展規(guī)模、設(shè)計保證率的取值、設(shè)計水平年和近期與遠(yuǎn)期如何結(jié)合，等等。無調(diào)節(jié)水電站裝機選擇不盡合理的原因， 除了沒有綜合考慮以上各種因素外， 更重要的是設(shè)計的理念仍然停留在20世紀(jì)七八十年代，一些電站的水能參數(shù)選擇，成為特定的政治、經(jīng)濟、區(qū)域觀念下的產(chǎn)物，客觀規(guī)劃決策受阻，使設(shè)計成果受到影響，根本無法適應(yīng)目前小水電事業(yè)發(fā)展的需要。隨著社會主義計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)變， 電力市場開始由“數(shù)量型”向“質(zhì)量型”轉(zhuǎn)變，水電站也由過去的放開“發(fā)”發(fā)展到規(guī)定上網(wǎng)指標(biāo)限制“發(fā)”。因此在無調(diào)節(jié)水電站的裝機容量選擇時尤應(yīng)慎重， 要認(rèn)真研究電力市場的變化，包括供電范圍可能的變化對裝機容量的影響，對于這種水電工程，不能簡單地用年利用小時數(shù)和水量利用系數(shù)來確定裝機容量。

隨著新一輪股份制小電站開發(fā)熱的到來， 原有的裝機容量選擇法不斷受到?jīng)_擊，究其原因主要是因為沒有一種方法，能全面適應(yīng)市場經(jīng)濟，能綜合考慮以上分析的種種原因，既服務(wù)了社會又獲得很好的經(jīng)濟效益回報的一種合理裝機。

無調(diào)節(jié)水電站設(shè)計裝機容量選擇方法的通病在于無法體現(xiàn)電站開發(fā)的需求情況，重開發(fā)、輕利用和效益。如20世紀(jì)七八十年代用得最多的保證出力倍比法，其倍比系數(shù)和保證出力都是可變量，在一個多年平均降雨量和徑流深都相同的地方規(guī)劃開發(fā)電站，即使取同一倍比系數(shù)，所取的保證率不同(80%或90%)，其裝機規(guī)模和保證出力的標(biāo)準(zhǔn)顯然也不同。又如優(yōu)選法，它是按水能和設(shè)備的最優(yōu)組合選取裝機容量的，雖然有一定的理論根據(jù)，但沒有從保證出力的角度考慮，裝機常偏大，尤其對于網(wǎng)內(nèi)以水電為主的徑流開發(fā)電站，顯然存在理論最優(yōu)不等于實際運行最優(yōu)的問題。再如經(jīng)驗設(shè)計流量模倍比法，根本沒有保證率和其它理論依據(jù)，僅憑實踐經(jīng)驗加以推測，不僅很粗糙而且也無法適應(yīng)不斷變化的水電開發(fā)新形勢。而最常用的裝機年利用小時數(shù)法，仍是一種間接選擇計算法，雖然是通過多年實測水文資料參證并排頻， 最終獲得理論裝機和電能曲線，但問題的焦點在于究竟利用小時數(shù)取多少才算合理，如從80年代的5000～6000h到90年代的4000h左右，直至2000～3000h 。

(1)電站建設(shè)投資是影響電站經(jīng)濟效益的第一個因素，它和裝機容量有密切關(guān)系；因為裝機容量愈多，電能肯定增加，工程投資也不斷增加。在地形、地質(zhì)等基本條件相同的河床上修建水電站， 或在同一電站不同裝機容量方案選擇時，單位千瓦投資隨裝機容量的加大而減少。裝機容量與建設(shè)投資的關(guān)系雖成正比，但并非是直線關(guān)系。

(2)影響電站經(jīng)濟效益的第二大因素是年均電費的收入，它和年平均電能密切相關(guān)。無調(diào)節(jié)水電站裝機容量愈大，年均電能也愈多，當(dāng)然隨著裝機容量的增大其年利用小時在逐漸減少。顯然裝機容量與年均電費的收入并非是簡單的直線關(guān)系。由此可見，隨著裝機容量的不斷增加年均電費收入的增量卻在不斷降低，而且當(dāng)裝機容量增加至某一極值時，即電站的設(shè)計裝機總引用流量等于天然來水的最大日平均流量時，年均電費的收入就會穩(wěn)定在某一常數(shù)，如繼續(xù)增加裝機容量，年均電費的收入反而將降低。

(3)影響電站經(jīng)濟效益的第三大因素是年運行費用。年運行費用一般包括電站的固定資產(chǎn)折舊費和大修費、電站經(jīng)營管理費(包括一切工資、福利和辦公材料費)開支和其它零星費用等。當(dāng)然電站年運行費用隨著電站的規(guī)模、管理方式的不同，都將不盡相同?，F(xiàn)假設(shè)統(tǒng)一將折舊費和大修費按電站建設(shè)投資的4%提取， 電站經(jīng)營管理費和其它零星費用按電站建設(shè)投資的1%提取， 那么電站的年運行費用總計為電站建設(shè)投資的4%。

(4)稅收和水資源等費用也是影響電站經(jīng)濟效益的一大因素，統(tǒng)一將稅收和水資源費合計按年電費收入的13%提取。

由于無調(diào)節(jié)水電站受天然來水量影響很大，電站裝機容量的選擇要在充分考慮天然來水量的前提下，作多種方案選擇。如所選電站裝機容量偏小，電站投資回收年限雖短，但沒有充分利用天然來水，水資源利用率太低， 電站年均純收入也不多，建設(shè)投資的經(jīng)濟效益并不高； 如所選電站裝機容量偏大，過分利用天然來水， 水資源利用率雖高， 但電站建設(shè)投資變大，回收年限長，結(jié)果電站年均純收入占工程總投資的比率也小， 建設(shè)投資的經(jīng)濟效益也不好?？梢?，要獲得最大經(jīng)濟效益的裝機容量，應(yīng)該從裝機容量與年均純收入(電費收入扣除稅收和運行費用)的關(guān)系曲線上， 尋找平均年純收入極大值所對應(yīng)的裝機千瓦數(shù)，就是最優(yōu)電站裝機容量。

雖然電站裝機容量與建設(shè)投資、年均電費的收入及年運行等費用并非呈簡單的直線關(guān)系， 但可以計算出電站裝機容量與年均純收入(電費收入扣除稅收和運行費用)的關(guān)系曲線， 然后在曲線上尋找年均純收入的極大值，便是電站的最大經(jīng)濟效益。

無調(diào)節(jié)水電站裝機容量選擇方法和步驟如下：

（1）多年平均發(fā)電量的計算

根據(jù)電站多年來水資料(實測或參證求得) ，繪出電站的來水頻率曲線，按10%、25%、50%、75%、90%選取豐、平、枯五個典型代表年，然后進(jìn)行頻率適線計算，并修正典型代表年的逐日流量成為設(shè)計代表年的逐日流量。將五個設(shè)計代表年的逐日流量排頻并換算成相應(yīng)的電站出力(即電站裝機)和電能，最后繪制電站裝機和電能曲線。從曲線上便能找到相應(yīng)裝機容量的電能， 也即不同設(shè)計裝機容量的多年平均發(fā)電量Ei。

（2）工程總投資和電站年均純收入的計算

按選擇的幾種不同裝機方案進(jìn)行相應(yīng)的工程布置，初估不同方案的工程量和主要機電設(shè)備費用，最后計算不同裝機方案的工程總投資。同理， 分別計算不同裝機方案的年均電費收入和開支費用， 將年均電費收入扣除稅收和運行費用等后即為不同裝機方案年均純收入。

（3）圖解選擇無調(diào)節(jié)水電站最優(yōu)裝機容量

分別以電費年均純收入為橫坐標(biāo)，電站裝機容量Ni為縱坐標(biāo)，繪制電站裝機容量與年均純收入的關(guān)系曲線，找出與年均純收入極大值相對應(yīng)的裝機容量，即是電站最優(yōu)裝機容量 。2100433B

日或周調(diào)節(jié)水電站是指具有日調(diào)節(jié)或周調(diào)節(jié)水庫（或水池），能將一日或一周內(nèi)的天然來水量按日、周負(fù)荷變化過程重新分配的水電站 。

日調(diào)節(jié)水電站一日內(nèi)能發(fā)出的電量，在一般負(fù)荷時不會超過當(dāng)天來水量可能提供的電能，但在高峰負(fù)荷時可以擔(dān)負(fù)比其日平均出力高出幾倍的電力負(fù)荷。因水電站運用靈活，能快速適應(yīng)負(fù)荷變化要求，電力系統(tǒng)也需要水電站具有日、周調(diào)節(jié)能力，以充分發(fā)揮水電站的優(yōu)越性，使電力系統(tǒng)經(jīng)常處于優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、安全的運行狀態(tài) 。

除洪水季節(jié)以外，江河一日內(nèi)的來水量比較平穩(wěn)，而電力系統(tǒng)的日負(fù)荷變化較大，日調(diào)節(jié)水電站的任務(wù)就是利用水庫或水池把一日內(nèi)比較均勻的入庫流量按照電力系統(tǒng)目負(fù)荷變化重新分配，主要承擔(dān)峰荷（簡稱調(diào)峰）。周調(diào)節(jié)水電站則是將低負(fù)荷日（如星期六、星期日）剩余的水量存起來，供高負(fù)荷日使用。周調(diào)節(jié)水電站可同時進(jìn)行日調(diào)節(jié) 。