合理选择小水电年利用小时数的探讨

第34卷第1期黑　龙　江　水　专　学　报
Vol 134,No.12007年3月Journal of Heilongjiang Hydraulic Engineering College
Mar.,2007
文章编号:1000-9833(2007)01-0044-03
合理选择小水电年利用小时数的探讨
林汝颜
(广东省水利电力勘测设计研究院,广州　510170)
摘　要:在介绍装机容量年利用小时数概念和分析其影响因素的基础上,以惠州东江水利枢纽为实例,探讨了如何合理选择小水
电年利用小时数。

关键词:小水电;装机容量;年利用小时数;惠州东江水利枢纽中图分类号:TV 734 文献标识码:B
Choosing the Annual Utilization Hours of Small Hydroelectric Station Rationally
L IN Ru 2yan
(Guangdong Provincial Investigation ,Design and Research Institute of Water Conservancy and Electric Power ,Guangzhou 510170,China )
Abstract :On the basis of introducing the concept of the annual utilization hours of installed capacity and analyz 2ing the influence of the concerned factors ,a primary research is done about how to choose the annual utilization hours of installed capacity of small hydropower station rationally.At the same time ,a real example about the multipurpose hydraulic project of Dongjiang in Huizhou is studied.
K ey w ords :small hydropower station ;installed capacity ;annual utilization hours ;multipurpose hydraulic project of Dongjiang in Huizhou
收稿日期:2006-10-27
作者简介:林汝颜(1976-),女,广东清远人,工程师,硕士,从事水文水资源与水利工程规划、经济评价等工作,E 2mail :linruyan827@
。

从1983年开始,国务院批准广东省仁化县等33个县为全国第一、二、三批农村水电初级电气化建设县以来,广东省开发小水电的热情空前高涨。

随着本世纪能源消费的激增,而小水电是清洁可再生能源,小水电的发展将有着更大潜力的市场并始终以高速度发展。

截至2004年底,广东省共有小水
电站8177座,总装机容量达到505109×104
kW ,占小水电技术可开发量的81133%。

水电站设计人员在选择小水电装机容量时,一般都采用装机年利用小时数法。

此法的优点是简单易行,同时也反映了电站的设备利用率。

小型水电站装机年利用小时数的选取,是开发商投资开发时需要自行决策的最为重要的一个环节,也是关系到开发商效益、投资回收期、投资风险的最为关键的核心。

一般水利部门从充分利用水能资源的角度出发,对电站装机年利用小时数的选取均有一个规定,但各地不尽相同。

比如有的地方要求年利用小时数≤6000h (5000h ),但是没有明确规定,由业主自行
选择[1]。

在具体设计中,多数都是以上级有关规定
为控制依据,采用的数值很不一致,任意性很大。

本文对合理选择小型水电站装机年利用小时数进行探讨。

1　年利用小时数的概念及影响因素111　概念
装机容量年利用小时数h y ,是水电站多年平均年发电量E 年与装机容量N 装之比值
[2]
,即h y =E 年
ΠN 装。

装机年利用小时数反映了当发电量一定的条件下水电站设备的利用程度,是判别装机容量大小是否合适的一个指标。

N 装大,h y 小,设备利用程度低;N 装小,h y 大,设备利用率高。

1.2　影响因素
(1)装机容量年利用小时数大小与系统负荷特
性、水电站工作位置、容量比重、水库调节性能和水力资源状况等有关。

根据已建水电站年利用小时数的分析,年利用小时数主要受电力系统中水电容量的比重、来水特性及所设计水电站具有的水库调节性能等因素影响。

水电站容量在系统中比重较小,而水库又有一定调节性能,这样的水电站必然在日负荷曲线的尖峰工作,则其装机年利用小时数就较小;对于径流式电站则只能担任基荷工作,其年利用
小时数就较大。

来水量越均匀,年利用小时数越高,
来水量越不均匀,年利用小时数越低[3]。

另外,水力资源较少的地区,
例如东北、华北、华东等地区,水电比重小,电力系统大,负荷尖峰高,水电站调节性能好,调峰任务重,则h y 较低,所以水电站装机年利用小时多在3500h 以下,甚至不到2000h ;水力资源丰富的地区,例如西南、华南等地区,尤其调节性能较差的水库,水电站主要发季节性电能,担任系统基荷的时间较多,故装机年利用小时多在4000h 左右,甚至有的更高些。

(2)分析全国一些已有水电站统计资料,还可发现一个现象,即相对于较大电站,小型电站的装机年利用小时数较低。

除了上述影响因素和管理问题外,笔者认为水文计算问题也是造成此情况的一个重要原因。

我国小水电大多数建在小流域上,小流域一般缺乏足够的水文资料,有的甚至没有水文资料,不少电站是参考邻近流域的水文资料进行设计,难免设计和实际运行情况差别较大,再加上目前小水电工程主要是农田水利或扶贫等补助性工程,国家按装机容量给予一定数额的补助,从而造成装机过大,设备年利用小时数偏低。

2　年利用小时数的合理选择
装机年利用小时数的选取是关乎水电开发是否
成功,投资收益是否能够实现的重要环节。

在河流来水、电站建设地点、水头确定的情况下,装机利用小时数的确定,一般就取决于电站装机的大小、年发电量的多少、1kW 投资的大小,间接决定了电站在未来的收益情况和抗风险能力。

因此,必须合理选用装机年利用小时数。

(1)必须做好水文资料的分析。

一般来说,天然来水越大,年内分配越均匀,则装机年利用小时数的选取可相应大些。

例如,东江干流上的观音阁梯级电站,由于其上游流域来水量经枫树坝水库、新丰江水库、白盆珠水库三大水库调节,使电站的来水均化,丰枯水期平均来水量变差减少,年内分配均匀,年利用小时达到5143h 。

在没有观测站长期观测资料的情况下,采用邻近区域比拟法进行水文分析的同时,一定要进行实地调查并参考本地区已有电站的实际运行状况,一般最少需要经过一个枯水季节的实际观测。

(2)应根据电站所处的市场环境确定装机年利用小时数。

随着投资主体的多元化,民营和个体经济纷纷进入小水电开发市场。

笔者认为投资者除了从投资的优化性和设计单位的水文分析计算及有关规范等因素出发来考虑装机年利用小时数外,还应该考虑到该电站所处的电力市场环境,即应该考虑电力市场导向等因素。

小型水电站,特别是径流式
小水电站,在电力系统中因其装机容量较小,没有和
电网公司谈判的筹码,在上网、电价方面处于比较被动的局面。

开发商在进行电站装机年利用小时选取时,应重点考虑电站主要的市场方向。

如果电站是通过向电网售电获得收入,则要结合电站在电网的运行位置来选取装机年利用小时数;如果电站是直接向高耗能企业送电或有自己的直接供电区域,则可以根据供电对象特点来选取装机年利用小时数。

例如,对于实行电矿联营的小水电,则可以考虑适当降低年利用小时数,充分利用水资源,在雨季大量发汛期电。

总之,投资者应从自身资金及市场的角度考虑电站的年利用小时数的选取,不能盲从于设计单位或有关规范的规定。

通过分析已建成电站的运行情况,结合工作实践,水电站设计人员在选取小水电装机年利用小时数时,可参考表1和表2经验数据。

表1　各种情况下的装机年利用小时数
T ab le 1　A nnu al utilization hou rs o f installed in different condition
水库调节性能年利用小时数Πh
无调节4500～5500日调节3500～4500年调节
3000～4000
表2　水电站年利用小时数参考表
T able 2　Consult annu al utilization hours of pow er station 水电站工作位置
年利用小时数Πh
基荷5000～6000腰荷3000～5000峰荷
2000～3000
3　实例分析311　工程概况
惠州东江水利枢纽位于东江干流下游泗湄洲
处,上距惠州市惠城区914km ,下距东江博罗水文站313km ,为东江干流水能梯级开发中除枫树坝电站外的第十二级梯级电站(图1)。

本工程的任务是:改善水环境、发电,兼顾航运,改善城市供水和农田灌溉条件等。

惠州东江水利枢纽正常蓄水位
1015m ,石龙梯级建成后,设计装机容量416×10
4
kW ,年发电量为2167×108
kW ・h 。

312　广东省及东江干流上电站的年利用小时数
(1)广东省小型电站(装机5×104
kW 及以下)多数是低水头、引水式电站,调节性能较差,主要利用天然来水,缺少龙头水库调节,因此年利用小时数相对较低,据统计,全省小型水电站多年平均总电能
E 为23011467×104
kW ・h ,总装机容量631196×
5
4第1期 林汝颜.合理选择小水电年利用小时数的探讨
104
kW ,年平均利用小时为3642h。

图1　东江干流梯级纵剖面图
Fig 11　The main stream step vertical section of Dongjiang
(2)东江干流上除最上游枫树坝(龙头水库)和
最下游石龙外共有12个梯级电站,多年平均总电能
E 为13144×104kW ・h ,总装机容量30151×104
kW ,年平均利用小时为4405h 。

(3)惠州东江水利枢纽上游东江干流建有枫树坝水电站,右岸新丰江支流建有新丰江水电站,左岸西枝江支流建有白盆珠水电站。

这3个电站由于水库调节性能较高,电站在电力系统中担当调峰任务,因此,3个电站年利用小时数较低。

东江干流梯级龙潭(年利用小时3819h )、稔坑(年利用小时3819h )、罗营口(年利用小时3893h )、苏雷坝(年利用小时3571h )、枕头寨、蓝口、黄田、木京、蓝田、观音阁(年利用小时5143h )、下矶角(年利用小时5012h )、惠州东江等工程年利用小时数总趋势是由上游到下游依次增加。

通过广东省及东江干流上各小型电站实际采用的年利用小时数的分析比较,广东省的小水电大多数建在小流域上,小流域一般缺乏足够的水文资料,有的甚至没有水文资料,不少电站是参考邻近流域的水文资料进行设计,难免设计和实际运行情况差别较大,再加上目前小水电工程主要是当地山区政府自筹或向银行贷款,国家按装机容量给予一定数额的补助,从而造成我省小水电装机过大,设备年利用小时数偏低。

由于东江干流上枫树坝水电站、右
岸新丰江支流上新丰江水电站、左岸西枝江支流上白盆珠水电站三大水库电站的调蓄作用,而且东江流域的水文资料充足,开发较成熟,这些都有利于东江干流梯级电站根据系统负荷特性、水电站工作位置、水电站容量比重、水库调节性能和水力资源状况等因素,合理选取年利用小时数,从东江干流现有梯级电站年利用小时数可见总趋势是由上游到下游依次增加。

313　惠州东江水利枢纽年利用小时数的合理选择
惠州东江水利枢纽上游东江干流建有枫树坝水库及枕头寨、木京等梯级电站,右岸新丰江支流建有新丰江水电站,左岸西枝江支流建有白盆珠水电站。

3座水库总控制面积为11740km 2
,占博罗以上流域面积的4614%,使水库下游的洪、枯流量得到较好地调节。

同时,电站所处位置为东江干流的新丰江、西枝江汇合口以下位置,来水量丰富。

通过电力电量平衡和不同方案的经济比较,得
到惠州东江水利枢纽装机容量为416×104
kW ,年
发电量为2167×108
kW ・h ,年利用小时数为5806h 。

主要由于上游将1Π2流域来水量经枫树坝水库、新丰江水库、白盆珠水库三大水库调节,使电站的来水均化,丰枯水期平均来水量变差减少。

东江水利枢纽电站本身属于径流式电站,在电力系统中担任基荷工作,因此,来水量越均匀,装机年利用小时数就高。

如果电站来水流量不变,装机年利用小时数为8760h 。

综上所述,惠州东江水利枢纽的装机年利用小时数为5806h 是符合其水力资源实际情况的,是合理的。

4　结　语
小型水电站装机年利用小时数的正确选取,是关系到开发商效益、投资回收期、投资风险等的最为关键的核心。

合理选用装机年利用小时数时,除充分考虑各种影响因素外,尤其应根据电站本身的实际情况,在做好水文资料分析的基础上,重视电站所处的市场环境和未来市场导向。

参考文献:
[1]　李　海.小型水电站应重视水情考察和年利用小时数的选取[J ].小水电,2005,(1):31-32.[2]　黄　强.水能利用:第三版[M ].北京:中国水利水电出版社,1998.86-87.[3]　朱藻文.水能设计:上册[M ].北京:电力工业出版社,1980.234-235.
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4黑　龙　江　水　专　学　报 第34卷。