水電站裝機容量

水電站全部水輪發電機組額定容量之和

水電站裝機容量:水電站全部水輪發電機組額定容量(即發電機銘牌出力)之和,度量單位為千瓦(kW)。它是表示水電站建設規模和電力生產能力的主要指標之一。

水電站各發電機組銘牌上標定的額定容量的總和。單位為kW。是水電站在標準功率因數條件下能發出的最大出力。為水電站的主要參變數之一。由以下容量組成:①最大工作容量。分擔系統最大負荷,其值受到設計發電用水(符合一定設計保證率的發電用水)的限制;②備用容量。準備承擔系統中計劃外瞬時增荷和遇機組發生故障或有計劃地進行機組檢修時使用。以上兩部分容量之和稱為水電站必需容量。③重複容量。只能在洪水季節利用棄水生產季節性電能,以節省火電站的燃料耗費。

水電站裝機容量的大小,要通過技術經濟比較決定。影響因素有:電力系統負荷特性,電站組成情況,水電站的水文特性,水庫調節性能及在電力系統中的比重,有關技術經濟指標以及其他水利部門的要求等。

合理性分析


水電站裝機容量選定得是否合理,主要可從電力系統工作的可靠性和經濟性兩方面來分析論證。在初步選定裝機容量及機組型式、台數和單機容量后,即可繪製電力系統容量平衡圖。電力系統工作的可靠性,必須通過容量平衡圖進行分析和檢驗。
1.根據電力系統容量平衡圖檢驗可靠性
制訂設計枯水年電力系統容量平衡圖的目的,主要是檢驗所選擇的裝機容量及機組,能否在設計水平年情況下保證系統正常供電。所制訂的容量平衡圖,亦可作為以後水、火電站聯合運行的依據。通過容量平衡進行檢驗的具體項目有:
(1)檢查全年內,系統負荷是否全部被各電站所承擔,在哪些時間裡容量受阻而影響工作。
(2)檢查全年內,是否都有足夠的容量承擔系統調頻所需的負荷備用,在各個時期由水電站還是由火電站擔負這項任務。
(3)檢查全年內,是否都有足夠的容量作為系統的事故備用容量,各個時期的事故備用容量在水電站和火電站上如何分配。
(4)檢查除工作容量、負荷備用容量和事故備用容量外,全年內是否尚有足夠的容量,使系統中各電站所有機組都能夠得到計劃檢修。
(5)檢查水利綜合利用對於水庫供水的要求是否得到滿足。例如,為滿足航運的要求,在通航季節內水庫應有某一固定的均勻流量下泄,故要求水電站有一部分容量在基荷工作。
因水電站每年來水不同,故在制訂系統容量平衡圖時,一般應研究兩個典型年度,即設計枯水年和中水年的情況。中水年的容量平衡圖用來表示運行期間最常見的一般情況。對於低水頭水電站,有時還要作出豐水年的容量平衡圖,以檢查機組在各月份的受阻情況。
2.關於經濟性的分析
可以從下面幾個方面分析所選裝機容量的經濟性。
(1)水電站的經濟指標和效益水電站的總投資、單位投資、單位電能成本和投資回收年限等經濟效益指標,都可用來檢驗分析裝機容量經濟性的因素。如果各項指標都很優越,則應考慮加大裝機容量(或預留機組)的可能性和合理性。
(2)利用容量平衡圖檢驗裝機容量的設置及其利用是否經濟合理在系統容量平衡圖上,如果除去檢修部分外,空閑面積過大,則往往是裝機容量偏大,利用程度不高;如果空閑容量面積很大,但安排的檢修機組容量線超出了空閑部位,則說明單機容量可能偏大了。需要增加機組台數,減小單機容量,或另外增設檢修備用容量。
(3)裝機容量年利用小時數和設備利用率也常用裝機容量年利用小時數,來分析裝機容量選擇的經濟合理性。裝機容量年利用小時數的含義是:水電站以全部裝機容量滿載運行時,發出多年平均年發電量E需要的小時數。它在數值上等於多年平均年發電量除以裝機容量。裝機容量年利用小時數是一個折算值,不能將它和機組實際的年運行小時數混為一談。裝機容量年利用小時數這個指標過大或過小都不合適。過小了,說明設備利用率低,可能是裝機容量選得偏大;過大了,設備利用率雖高,但水力資源利用程度太低,可能裝機容量偏小。裝機容量年利用小時數的大小,還沒有一個合適標準。通常認為以能達到下面將要提到的某些數據,是比較合適的。
(4)水能資源的利用程度充分利用水力資源以節約其它能源,是我國當前的能源政策。所以水能資源的利用程度,應作為檢驗水電站裝機容量合理性的一個因素。水能資源利用程度,一般用徑流利用率或水能利用率產來反映。

基本介紹


組成
水電站裝機容量大致可分成必需容量和重複容量兩大部分。必需容量(也稱有效容量)又可分為工作容量和備用容量(包括事故備用、負載備用和檢修備用等)。水電站根據在系統中所起作用的不同,具有上述全部容量或僅具有部分容量。
工作容量
直接承擔電力負荷的發電容量稱工作容量。在電力系統中擔負尖峰負荷的水電站,其工作容量可比保證出力大若干倍。
備用容量
為確保電力系統正常安全運行,考慮不可預測的瞬時增加負荷、事故停機和計劃檢修等因素而裝置在水電站上的容量。按用途不同分為三類。①負荷備用容量:為擔負一天內電力系統瞬時的負荷波動和計劃外負荷增長所需要的發電容量,它可起保持電力系統周波正常的功能,通常稱為調頻容量。②事故備用容量:電力系統中部分機組因事故而被迫停機或輸電系統發生故障時,為保證正常供電在水電站上設置的發電容量。水電站機組起動和停機靈活方便,最適宜於擔任電力系統的事故備用容量。③檢修備用容量:電力系統中部分機組進行檢修時,為保證正常供電在水電站上設置的發電容量。只有在負荷降低時間內不能將全部機組檢修完畢時,才需設置檢修備用容量。
重複容量
在調節性能較差的水電站,為了節省電力系統中火電站的燃料消耗,多發季節性電能而增設的裝機容量。
選擇的原則和方法
正確合理地選擇水電站裝機容量,必須按下述步驟進行。①根據水文資料,進行水能計算,確定水電站的各項水能參數(保證出力、年發電量等);②確定水電站的合理供電範圍、設計負荷水平和所在電力系統的負荷特性與參數;③了解電力系統內各種電站的組成、特性和發展計劃,明確設計水電站在系統中的地位和作用;④通過電力電量平衡和動能經濟計算,分別確定水電站可擔負的工作容量和備用容量數額,以及是否設置重複容量;⑤結合水電站樞紐布置、機組製造和供應條件,確定水電站裝機容量和機組台數的若干可行方案,進行技術經濟比較,優選最合理的方案。
中小型水電站和初步規劃階段的水電站裝機容量,可以採用比較簡略的方法確定。如裝機容量年利用小時數法等;對灌溉、航運、供水為主的水利樞紐,應按綜合利用的特定要求,確定其裝機容量。抽水蓄能電站的裝機容量,按照純抽水蓄能和混合式抽水蓄能的兩種不同情況,除上述各項因素外,還應考慮到上水庫和下水庫所具有的調蓄容積以及系統負荷低谷時可提供的剩餘電力等因素。
20世紀60年代以來,隨著電力系統的擴大,隨著各種類型水、火電站的投入和河流梯級開發的實現,水電站裝機容量選擇所涉及的因素越趨複雜,如何正確選定已不是孤立和單一的問題。中國已開始應用系統工程理論和以計算機為手段,優化選擇水電站的裝機容量。
70年代以來,國外對一些早期建成的水電站進行了擴建,並開展了相應的設計研究工作。如美國大古力水電站,初建於20世紀30年代,1941年第一台機組發電。原定裝機容量為197.4萬kW,以後由於美國西部大電網的形成和哥倫比亞河上游梯級水庫的建成,對該電站進行了幾次擴建,增建了第三廠房和抽水蓄能發電廠,已擴大裝機容量至648萬kW。1980年以來,中國也開始對一些早期建設的水電站進行擴建設計和研究。在設計大中型水電站時,若預計其徑流情況和供電系統情況在將來有較大變化時,應在樞紐布置中考慮預留擴建餘地,為擴大裝機容量創造條件。