对小水电装机利用小时数的分析

对小水电装机利用小时数的分析
和对小水电建设的意见
福建省水利规划队徐承祥
福建省水力资源丰富，各地兴建了大量的小水电站，并且许多县形成了以县城为中心的小电网，这对促进工农业生产和改善人民生活起了很大作用。

但是小水电建设也存在一些问题，主要是有些电站装机容量大，保证出力小，丰水季节电无处送，枯水季节电不够用。

造成这种情况的原因，从规划设计方面来讲，主要是在确定装机容量的时候，季节容量定的大，装机利用小时数低，而且计算装机利用小时的年发电量是根据可以用来发电的水量和水头算出的，没有考虑这些电量能为用户利用多少。

因此，一些电站投入运行后，实际装机利用小时和规划设计的数值相差很多。

因而达不到预期的经济效果。

现根据小电网的负荷情况和我省河流的水文特性对装机利用小时数须进行一些分析，并对小水电建设提几点建议。

一、对小电网贸行情况的分析
现根据龙海县和南靖县两个城关小电网 1981年的运行记录，对小电网的负荷情况进行一些分析，其成果如下表：
表中的基荷、腰荷、峰荷数值是根据典型日负荷计算的平均值。

二、对小水电装机利用小时数的分析
我省多采用装机利用小时数法选择小水电装机容量。

装机利用小时控制指标：有水库调节电站4000～5000，小时，迳流开发电站4500～5500小时，其指标是否恰当，下面进行一些分析。

1．有水库调节的电站；
（1）装机利用小时数的计算方法：
一般是以月进行调节计算（库容系数小时以旬调节），其步骤是：将拟定的有效库容加上枯水期的来水量算出枯水期的平均发电流量，即调节流量（月平均流量小于调节流量的月份列入枯水期），以枯水期开始水库蓄满为原则算出丰水期各月的平均发电流量（若灌溉和其他用水不能用来发电的则将其扣除，库损也予扣除）；以各月的平均库水位和下游水位算出平均水头，以各月的平均发电流量和水头算出月平均出力，此出力是不考虑装机大小水流可能发出的功率，即所谓无限装机出力，然后假定不同的装机，计算相应的发电量和装机利用小时数。

发电量计算是按月平均出力小于装机容量者以月平均出力计算，大于装机容量者以装机容量计算。

电站保证出力是取与设计保证率相应的设计代表年枯水期的平均出力。

（2）对水库调节电站装机利用小时数的分析：
装机利用小时和库容系数、装机容量有关，现以沙县官昌水库坝后电站的资料对它们之间的关系进行分析，结果如下表：
我省小水电调节水库，大都是年调节水库，库容系数一般为0．1～0．2（有些灌溉结合发电的水库库容系数大于此数），其年利用小时数和装机倍比（装机容量与保证出力之比）的变化情况和左表所列相似，即装机利用小时4000～5000小时，装机倍比3～4。

有水库调节的电站，可以在负荷图的任何部位运行，也可担任负荷备用、事故备用，因此装机容量可以适当大些。

我省采用的装机利用小时4000～5000小时，相应的装机倍比3～4倍，对照前面的负荷分析资料来看，此控制指标是合适的。

如果装机利用小时数再提高，则装机容量不能满足担负峰荷时工作容量的要求和备用容量要求。

因此，虽然某些有调节水库的电站建成后由于季节电能没有充分利用而使装机利用小时达不到设计值，但是为了
满足运行要求，规划设计采用的装机利用小时控制指标也不宜再提高。

如果水库调节电站纯系用来调峰，则装机利用小时还可降到3500小时，但是不宜再低，否则设备利用率过低。

2．迳流开发电站：
（1）装机利用小时数的计算方法：
首先搜集电站所在地附近水文站的日平均流量历时资料，并根据集雨面积，多年平均迳流深和迳流变差系数（一般由降雨度差系数求出）将其修正为电站所在地的日平均流量资料。

然后给制流量频率曲线，假定不同的电站设计流量便可求出相应的年发电水量（可由设计流量下流量频率曲线与时间轴包围的面积求出）、年发电最、装机容量和装机利用小时数。

年发电量用下式求出：
×W×H
F=0·00272
式中；F——年发电量，度 W——年发电水量，米
H——电站净水头，米——机组总效率，取0．71
（2）对迳流开发电站装机年利用小时数的分析：
装机利用小时数关系到设备利用率和水量利用率（装机利用小时数与年总小时数之比称设备利用率，年发电水量与平均年总水量之比称水量利用率）。

装机利用小时数小，则水量利用率高，设备利用率低。

反之，装机利用小时数大，则水量利用率低，设备利用率高。

以设备利用率和水量利用率的乘积称为水能利用率，则水能利用率最大值所对应的装机利用小时数为最佳装机利用小时数。

根据我省不同地区20个水文站日平均流量资料分析的结果，有14个站最佳利用小时数为5500～6000小时；有4个站（万安、高滩、濑溪、观音桥）最佳利用小时数等于或小于5000小时，这4个站均是枯水流量小装机倍比大的站；有2个站（吉溪、新桥）最佳利用小时数等于或大于6500小时，而这两个站的枯水流量较大，装机倍比较小。

从20个站分析的装机倍比看（保证出力的保证率为90％），年利用小时6500小时所对应的装机倍比为2．4～3．6。

年利用小时5500小时所对应的装机倍比为3．2～5．7。

同一装机利用小时，不同站的装机倍比不同，枯水流量小者倍比大。

从迳流开发电站在负荷图上的运行位置分析，毫无调节能力的迳流开发电站宜担负基荷，其工作容量即为保证出力。

考虑到电站检修备用和利用部份季节电能（若检修安排在枯水季节，则检修备用容量可作为季节容量使用），其装机倍比取2为宜，装机利用小时数不小于6500小时，有目调节能力的电站，可担负部份腰荷或峰荷，装机容量可适当加大，年利用小时可适当降低，但不宜低于5500小时，因为年利用小时5500小时所对应的装机倍比已大于3。

根据上述最佳利用小时数的分析和电站运行情况的分析，迳流开发电站的年利用小时数控制在5500～6500小时为宜。

无日调节电站取上限，有日调节电站取下限。

因此，过去采用的4500～5500小时的控制指标偏低，即选择的装机偏大。

三、对小水电建设的建议
1．要设法提高小电网的保证出力。

根据对小电网负荷的分析，其负荷率一般为0．6～0．8，也就是说，小电网内各电站的保证出力要达到最大负荷的60％～80％，并有一定的调峰能力才能满足负荷要求，而许多小电网的保证出力远远小于上述数值，因此，在今后小水电建设中应设法提高电网的保证出力。

2．要根据电网负荷要求和电网结构要求选择新建电站项目。

在选择新建电站项目时，应首先分析发展水平年的负荷图和网内各水电站（我省小电网内火电很少）的调节性能、装机容量、保证出力等情况，明确新建电站所要解决的问题。

如果网内各电站保证出力很低，新建保证出力大的迳流开发电站也可缓和用电紧张情况（当然兴建蓄水开发的电站更好）。

如果网内迳流开发电站很多，虽然保证出力不小，但是缺少调峰电站，则应兴超水库调节电站。

是建迳流开发电站还是建水库调节电站，不搞“一刀切”，应根据负荷要求，电网结构要求和电站的经济指标进行选择。

3．新建电站不宜装设过多的季节容量。

根据龙海县和南靖县小电网负荷分析，年内各月间用电量变化幅度不大，在丰水季用电的季节性负荷不多（其他小电网情况类似）。

从电网结构分析，小网内装机容量绝大多数是水电，而我省大网也是以水电为主（南方各省有类似情况），因此，没有多少火电容量可被季节容量所替代，既使大小电网相联，也不过是大小水电之间季节容量的互相替代，因而造成大小电之间的矛盾。

既然季节电能出路不多，装设过多的季节容量则造成投资设备的浪（包括水工建筑）。

我省水力资源丰富，把装设季节容量所增加的投资节省下来，用于新建电站，其经济效果会更好。