對修訂小水電上網力率考核標準的分析

薛海平

(陜西省石頭河水電站 陜西 寶雞 722311)

1 前言

電力系統中大部分負載屬感性負載，如異步電動機、變壓器等。這些負載在消耗有功電力（做功功率）的同時，還需感性無功電力（建立磁場功率）。這就要求發電機在向電網供給有功電力的同時，也要供給一定的無功電力，才能滿足電網需求。

發電機在額定工況下，向電網供給有功電力和無功電力的比例是根據電力系統的需要而設計的，即確定設計額定工況下力率（功率因數）。

式中，Cosφ——功率因數；

P——有功功率（kW）；

Q——無功功率（kVar）；

S——視在功率（kVA）。

功率因數高，表示發電有功分量大，無功分量??；發電機容量能充分利用。反之，有功分量小，無功分量大，發電機容量不能充分利用。國內過去制造的小型發電機功率因數為0.8，大型發電機為0.9。

小型水電站現在一般均并大電網運行，且距并網點較遠，所發電力需經升壓變壓器和一定距離線路才能送至并網點。大網對小水電確定的力率考核標準為0.8（不得高于0.8）。由于升壓變壓器及并網線路無功損耗較大，電力送至并網點時力率將大幅升高，即發電機出口在額定工況下力率為0.8時，并網點力率將升至0.8以上，甚至更高?？梢姡∷姴⒕W點力率按0.8考核不定合理。

2 實例分析

以石頭河水庫壩后水電站為例，就其額定出力時的功率損失、上網點力率進行計算分析。

2.1 電站基本情況

2.1.1 概況

石頭河水庫壩后水電站（以下稱電站）位于陜西省眉縣斜峪關石頭河水庫大壩右側 ，電 站 裝 機 4臺 ，1×6500kW+2×5000kW+1×2000kW。電站所發電力經一臺16000kVA主變壓器升壓后，用一回35kV、長10km的線路送至并網點（大電網變電站）。電站6500kW機組和2000kW機組屬低水頭機組；兩臺5000kW機組屬高水頭機組。在豐水期水庫高水位運行時，電站兩臺高水頭機組運行（兩臺低水頭機組因水頭限制而停運），出力為設計額定出力有功10000kW，無功7500 kVar，此時功率因數為Cosφ=0.8。因電力輸送過程中必然存在損耗，致使至并網點時有功減為9677kW，無功減為6145kVar，而力率升至0.85，即力率超標。力率高于0.8，按規定就被認為無功不夠，電費結算時有功電量要按無功電量的1.33倍進行反算。照此法結算，電站在豐水期水庫高水位時就因上網力率不達標，造成每月近100萬kW·h的巨大損失。為了減小損失，電站平時一直在有意降低有功出力運行，但這樣又往往造成大量棄水，不能從根本上解決問題。

2.1.2 電站主結線簡圖

表1 設備參數

表2 計算列表

2.1.3 設備參數

2.2 計算列表

兩臺高水頭機組在滿載時的上網功率應為發電機總出力減去其在輸送過程中總的損失,總損失包括升壓變損失和輸電線路損失。

2.3 分析

從以上數據看，電站發電機在額定工況下運行時，出口力率是0.8，即發電出力有功功率是10000kW時，配套無功出力是7500kW，有功功率與無功功率之比為1.33。發電機所發電力經升壓變壓器后，損失了83.7kW有功功率、947.5kVar無功功率，損失不是按力率0.8配套的，而是有功損失小，無功損失大，二者損失之比為0.9。電站送出無功功率減少了很多，以致力率升至0.84。送出的電力經并網線路送至并網點時，又損失了238.9kW有功功率，407kVar無功功率，損失也不是按力率0.8配套，仍是有功損失小，無功損失大，二者之比為0.59，進一步使上網電力力率升高。電力經過變壓器升壓和并網線路輸送后，損失了少量的有功功率，大量的無功功率，這就是發電在出口力率為0.8，而送至上網點后力率升至0.85的根本原因。

上網點力率達不到0.8時，電量結算就不按實際上網有功電量696.77萬kW·h結算，而是按上網無功電量的1.33倍（力率為0.8時有功與無功之比）反算應結算有功電量為588.5萬kW·h。這樣，就使電站在豐水期滿負荷時，每月少結算近100萬kW·h電量，造成很大損失。

要使并網點力率達到0.8，就必須使發電出口力率大幅降低才行，即減少有功出力，相對加大無功出力。但這樣就會造成：①發電機容量不能充分利用；②豐水期大量棄水，白白浪費水能資源。

3 結論

電力在輸送過程中存在有功和無功損耗，且無功功率損耗比有功功率損耗大得多。這樣一來，必然造成電力輸送至并網點時無功功率減少很多，以致力率升高。發電設備制造時，出口力率是按0.8設計的，發出的電力經過輸送，又必然使力率升高，這是客觀事實。而大電網要求小水電無論在豐水期，還是在枯水期，所發電力送至并網點時力率均要達到0.8。這在其他時期還可，而在豐水期就很難做到。即發電機在額定工況下運行時，發出的無功電力不可能無損耗的送至并網點。

可見，小水電上網點力率按0.8考核，本身就不太合理。電站運行及電網調度，依據的是實時狀況，而電費結算依據的是制度規定。在這里，過時的上網結算規定與電網運行現狀要求，顯得很是矛盾。

4 建議

小水電站并網點力率按0.8考核，是27年前所確定的，本身就不太合理。而現在，經過近30年的發展，大網電源點布局更趨合理，供電半徑已大幅度減小，用戶端無功補償設備大量增加，無功功率大部分已就地平衡，電網不再大量輸送無功電力。且在大電網不需要無功電力時，再大量供給無功電力，不但會造成損耗增加，而且會造成并網變電站母線電壓超標，供電質量下降。

因此，筆者認為，不論是從確保供電質量看，還是從節約資源看，現在修改小水電站上網力率考核標準很必要，也可行。建議小水電站上網力率考核標準按豐水期和非豐水期兩個時期的電網具體要求修訂為：①豐水期小水電站上網力率免予考核；②非豐水期小水電站上網力率考核標準定為0.9。

5 結語

本文分析了小水電從發電、升壓、輸送各環節的電力損耗對力率的影響，提出了電網運行現狀對小水電力率的要求和結算制度對小水電力率要求的不同。這一矛盾，表面上看，對小水電造成了不少經濟損失，實質上是對資源造成了極大的浪費，更是與當前所倡導的減排增效不合拍。所以重新修訂小水電站上網力率考核標準很必要，也可行。陜西水利