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小型水电站装机容量确定的方法比选张艳霞【摘要】摘 要：阐述了装机容量年利用小时数（h年）法和水量设备总利用率法确定小型水电站装机容量的计算思路和步骤，通过算例实证分析了两种方法的优缺点期刊名称】 农业科技与信息年(卷),期】 2016(000)022总页数】 3【关键词】装机容量；确定；h年；水量设备总利用率；小型水电站装机容量是水电站的重要参数，它最终决定水电站规模和水能资源的利用程度， 也关系到水电站效益和投资的经济合理性大中型水电站的装机容量的确定要 在电力电量平衡原则和动能经济比较基础上进行，依次推求最大工作容量、备 用容量和重复容量后，加总而得到水电站装机容量［ 1］而小型水电站由于调 节能力差，不承担调频调峰作用，只在电力系统的基荷区运行，且对整个电力 系统容量和电量平衡影响较小，所以装机容量确定时一般不安排电力系统设计 单位进行水电站接入系统的设计工作，在装机容量论证中也不分项计算工作容 量、备用容量和重复容量等，因此小型水电站装机容量的确定方法必须另劈蹊 径论文通过阐述和比较小型水电站装机容量的两种确定方法（装机容量年利 用小时法和水量、设备总利用率最高法），旨在为小水电站装机容量的选择提供 操作规程和理论依据。

1 装机容量年利用小时法1.1 确定装机容量的思路 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［ 2］装机利 用小时数（h年）是水电站多年平均发电量与装机容量的比值，是水电站的一 项动能指标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，如中国华能集团公司 2004 年水电装机容量的平均年利用小时数为 4 958.35 h ，中国华电集团公司为4 312.44 h ［1］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1.2 装机容量的确定步骤确定h年目标判定值h年一般取4 000-5 000 h，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 通过水能计算求保证出力小水电站一般属于无调节或日调节水电站，所以可 通过对各种频率代表年日平均流量从大到小分组排列，求出符合设计保证率要 求的保证流量QP，利用公式Hp二AQpHp求得保证出力。

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装二CxNp保 证出力倍比系数 C 一般就在 2-7 倍范围，单纯水力发电工程且电网中水电比 重较大时C取2~3.5确定装机容量范围和装机容量方案根据C值，应用公式N装二CxNp便可计 算水电站装机容量范围在装机容量范围内选择 3-5 个可以按单机容量组合 的N装方案根据h年目标判定值确定电站的最终N装根据公式h年二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 年参照预先确定的 h 年目标判定值， 选取最接近目标值的一组数据即可作为装机容量选择成果2 水量和设备总利用率最高法2.1 确定装机容量的思路该法是求解水电站不同引水流量时对应的水量利用率（K）和设备利用率（B）, 应用公式C=KxB求得总利用率，以总利用率最高为原则确定出水电站设计流 量（Q设），由设计引水流量确定水电站装机容量（N装）2.2 确定装机容量的步骤确定 K 值将各种频率代表年日平均流量从大到小分组排列，求出水电站引取每组平均流量（Q组平）对应的可利用累计水量（W电），根据公式K=W电 /W平求得每组流量对应的水量利用率K,式中W平为多年平均径流量。

确定B和C值根据公式B=W电/Q组平求得设备利用率，应用公式C=KxB 求得总利用率C确定N装以C值最大为原则，求得对应的Q设，应用公式N理论装二AxQ 设xH设求出电站装机容量的理论值根据N理论装和小型水轮发电机组的标 准容量等级（ 125 ， 160 ， 200 ， 250 ， 320 ， 400 ， 500 ， 630 ， 800 ， 1000 ，1 250 , 1 600 , 2 000 , 2 500 , 3 200 , 4 000 , 5 000 KW ），并考虑小型水 电站的机组台数一般为2~4台，并尽量采用同一型号等原则，择优确定水电 站实际装机容量3 算例某引水式水电站p=15% , p=50% , p=85%代表年逐月平均流量如表1所示 水电站引水枢纽位置处多年平均径流量W年平=2.95亿m3，水电站设计保证 率为85%，设计水头H设=68.1 m，分别用两种方法确定该水电站装机容量3.1水量设备总利用率最高法求N装根据站址处 3 个代表年的月平均流量资料，以 3.5 m3/s 为间隔进行从大到小分组，按2.2计算步骤得到水电站总利用率C值较高对应的流量范围在8.7 ~15.7 m3/s 之间(见表 2 和表 3)，通过回归分析得出 C 与流量 Q 的方程为C=-0.4Q2 + 10. 7Q-9.8 ( R2=0.92),若是总利用率C最高，可对方程求导， 并令d (C)/d(Q)=O,则可整理得到C最高时的水电站设计流量Q设=13.4m3/s，则 N 理论装二AxQ设xH 设=7.5x13.4x68.1=6844kW。

水电站实际装机容量选择中一般期望每台机组的容量都相同，这样能使电站厂 房的布置更方便、设计施工也较简单［3］对于无调节水电站为便于调度运行， 至少应有一个单机容量接近保证出力，根据小型水轮发电机组的标准容量等级 最终选择3台2 500 kW的机组，总装机容量为7 500 kW3.2装机容量年利用小时法求N装 该水电站为无调节水电站，故装机容量年利用小时数目标判定值应取较大值 5000h根据设计保证率 P=85%，由表2的(2)、(6)栏得保证流量QP=4.71 m3/s，则保证出力Np二AQpHp2405kW取保证出力倍比系数C 的范围为2.0~3.5,则由公式N装二CxNp定出装机容量范围为4 811-8 420 kW 之间根据水轮发电机组的标准容量等级选取 5 套装机容量方案(表 4)，根据表 5 第(3)、(8)和(9)栏数据，用图解法或内插法求出各方案的 h 年从表 4 可以看出，方案二、三、四的装机容量年利用小时数较为接近目 标值5 000 h其中方案二为同一型号机组，且单机容量与保证出力 Np=2405 kW 最为接近，与其他方案相比更能适应不同流量下稳定运行故水电站装机容量最终确定为7 500 kW,选择3台2 500 kW的机组。

4 结论与讨论应用水电站装机年利用小时数法确定装机容量的算例中，通过各个装机容量方 案综合比较，水电站装机容量最终确定为7 500 kW，选择3台2 500 kW的 机组以水量和设备总利用率最高法求得算例中水电站理论最优装机容量为 6844 kW ，依据小型水轮发电机组的标准容量等级，以单机容量尽可能相同和接近保证出力为原则，选择3台2 500 kW的机组，总装机容量与年利用小时 数法一致，为7 500 kW，比N理论装增大9.5% ；通过核算，该方法实际装 机容量（500 kW ）的年利用小时数5 168 h比理论装机容量的5 437 h减小 4.9% ，说明最终装机容量的选择符合同类水电站的实际和发展趋势（在电力市 场改革、供电可靠性要求提高的条件下，水电装机容量可能有增大的趋势） 装机年利用小时数和水量设备总利用率最高法在确定小型水电站装机容量时， 计算工作量大体相当，且都具有附带求解其他参数的外部效应其中年利用小 时数法额外可求得保证出力，而总利用率最高法可求得电站设计流量从算例 中装机容量的计算结果来看，两种方法基本一致，因此在小型水电站规划设计 时两种方法既可单独应用，也可结合对比应用。

参考文献[1] 曹广晶，董前进•水电站装机容量选择的思考[J].水力发电学报，2010,（3）.[2] 龙建明，李敏科，马艳丽.小型水电站装机容量的确定[J].小水电，2006,（4）.[3 ]李明桂•水电站保证出力与机组台数的选择[J ] •贵州水力发电，2007 ,（1）.（编辑 王丽芬）。