研究小型無調(diào)節(jié)水電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量

(桂東縣水利局 湖南 桂東 423500)

研究小型無調(diào)節(jié)水電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量

郭永平

(桂東縣水利局湖南桂東423500)

針對小型無調(diào)節(jié)水電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量，做了簡單的論述。裝機(jī)容量作為衡量水電站的重要參數(shù)，是小型無調(diào)節(jié)水電站設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。若裝機(jī)容量過大，則會(huì)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(qiáng)此課題的研究，有著必要性。

小型；無調(diào)節(jié)；水電站；裝機(jī)容量

近年來，桂東縣水電裝機(jī)容量不斷增加，但水庫調(diào)節(jié)性能較差，水電站地理位置相對分散，加之降水時(shí)空分布不均，增加了電站調(diào)度管理的難度。基于此，湖南電網(wǎng)不斷優(yōu)化調(diào)度，使得水電站運(yùn)行的效益得以明顯提升。

一、小型無調(diào)節(jié)水電站的特點(diǎn)

小型無調(diào)節(jié)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(shè)計(jì)面臨著極大的挑戰(zhàn)。受到流量和地形地質(zhì)條件等的影響，小型無調(diào)節(jié)水電站裝機(jī)容量通常在200-3000kW范圍內(nèi)。攔水壩高通常處于5-15m范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)水頭處于5-300m，無調(diào)節(jié)庫容。

二、小型無調(diào)節(jié)水電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量的最優(yōu)方法

(一)控制影響水電站效益的因素

在進(jìn)行小型無調(diào)節(jié)水電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量時(shí)，要做好以下因素的把控：1)建設(shè)投資。對于水電站建設(shè)來說，資金投入多少，直接影響著電站經(jīng)濟(jì)效益。其與裝機(jī)容量，有著緊密的關(guān)系。通常裝機(jī)容量越大，電量也就越大，則項(xiàng)目投資就越大。在基本條件相同的河床上，比如地形與地質(zhì)相同，或者選擇不同的裝機(jī)容量方案時(shí)，隨著裝機(jī)容量的增加，單位千瓦投資會(huì)隨之降低。總體來說，裝機(jī)容量和建筑投資呈正比關(guān)系，非直線關(guān)系。2)年電費(fèi)收入。通常情況下，無調(diào)節(jié)水電站裝機(jī)容量越大，年發(fā)電量越多，年利用小時(shí)減少。當(dāng)電站裝機(jī)容量增加時(shí)，年均電費(fèi)收入增量減少。3)運(yùn)行費(fèi)用。此因素構(gòu)成包括固定資產(chǎn)折舊與大修費(fèi)用、水電站運(yùn)維管理費(fèi)用等。除此之外，稅收與水資源成本是小型無調(diào)節(jié)水電站運(yùn)行效益的重要影響因素。

(二)合理選擇裝機(jī)容量

因?yàn)樾⌒退娬臼艿阶匀还┧挠绊戄^大，因此需要充分考慮自然因素，來選擇電站裝機(jī)容量。若裝機(jī)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(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。若裝機(jī)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(shè)投資成本較大，資金回收期稍長，經(jīng)濟(jì)效益不高。基于此，為獲得最高的經(jīng)濟(jì)效益，要從裝機(jī)容量與年凈收入關(guān)系曲線進(jìn)行分析，對應(yīng)最大平均凈收入值的裝機(jī)數(shù)，為電站裝機(jī)容量的最優(yōu)化。

三、小型無調(diào)節(jié)水電站設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(一)工程概述

湖南省桂東縣水能資源豐富，理論蘊(yùn)藏量為230MW。建設(shè)多處小型無調(diào)節(jié)水電站，大部分為徑流引水式，利用水頭處于5-300m范圍內(nèi)。早期建設(shè)的水電站，存在著裝機(jī)容量偏小問題與勵(lì)磁系統(tǒng)不適用問題等。水能資源利用率較低，使得小型無調(diào)節(jié)水電站運(yùn)行效益，受到不利的影響。基于此，該地區(qū)不斷開展增效擴(kuò)容工作，以滿足發(fā)電需求。現(xiàn)對此地區(qū)小型無調(diào)節(jié)水電站裝機(jī)容量設(shè)計(jì)，進(jìn)行簡單的論述。

(二)裝機(jī)容量的確定

1.確定方法

通常情況下，裝機(jī)容量的確定，需要結(jié)合水能計(jì)算成果，并且經(jīng)過動(dòng)能經(jīng)濟(jì)計(jì)算。考慮到小型無調(diào)節(jié)水電站地理位置的復(fù)雜性特點(diǎn)，通常電站的裝機(jī)容量偏小。在進(jìn)行確定時(shí)，可運(yùn)用裝機(jī)容量年利用小時(shí)法，也就是預(yù)選裝機(jī)容量年利用小時(shí)，對電站裝機(jī)容量的合理性進(jìn)行控制。其中電站裝機(jī)容量年利用小時(shí)數(shù)，即h年，其指的是水電站以滿載運(yùn)行狀態(tài)，所發(fā)出的平均年發(fā)電量小時(shí)數(shù)，即E年。

2.確定流程

在確定小型無調(diào)節(jié)水電站裝機(jī)容量時(shí)，要嚴(yán)格按照以下步驟執(zhí)行：(1)計(jì)算誰能。主要計(jì)算保證出力和保證電能，即Np與Ep。(2)確定電站裝機(jī)容量年利用小時(shí)數(shù)，設(shè)定為目標(biāo)值。通常情況下，小型無調(diào)節(jié)電站的裝機(jī)容量，其年利用小時(shí)數(shù)，通常在3500-5000h范圍內(nèi)。一般來說，調(diào)節(jié)能力低的小型無調(diào)節(jié)電站或者日調(diào)節(jié)水電站，其h年值選擇可偏大。具有年調(diào)節(jié)能力的水電站，其h年值選擇可偏小。(3)保證出力倍比系數(shù)C。利用公式N裝=C×Np，來初定裝機(jī)容量范圍。為確保系數(shù)確定的合理性，可以結(jié)合電站實(shí)際情況，參考表1數(shù)據(jù)選擇。(4)裝機(jī)容量范圍。基于出力倍比系數(shù)C，利用上述公式，計(jì)算裝機(jī)容量范圍。(5)確定裝機(jī)容量方案。(6)計(jì)算發(fā)電量與年利用小時(shí)數(shù)。(7)確定電站裝機(jī)容量。

表1 保證出力倍數(shù)比系數(shù)C參考數(shù)據(jù)

四、結(jié)束語

綜上所述，在確定小型無調(diào)節(jié)水電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量時(shí)，要合理選擇確定方法，嚴(yán)格按照確定流程計(jì)算，以確保設(shè)計(jì)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(fā)的調(diào)查和分析[J].中國農(nóng)村水利水電,2014(05):133-141.

[2]扎西普頓,旺杰.論無調(diào)節(jié)水電站最優(yōu)裝機(jī)容量的計(jì)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。