初步選擇
裝機容量是水電站主要參數之一,其大小直接影響到水電站的規模、動能效益、在系統中可能發揮的作用、
水力資源的利用程度以及資金和設備的合理使用等,故在選擇裝機容量大小時,應在方案比較經濟評價的基礎上,全面考慮,綜合分析。在水電站規劃設計中,只有在水電站裝機容量初步確定後,才能進一步選擇
水輪發電機組的型式、台數、單機容量,以及
水電站引水建築物斷面尺寸和廠房的主要尺寸等。
水電站裝機容量,是由它的最大工作容量、
備用容量和
重複容量三者組成的。其中最大工作容量的確定方法已如前所述。關於備用容量中
負荷備用容量通常為系統最大負荷的5%,一般應由一個或幾個靠近負荷中心、機組調節性能較好的大水電站承擔。系統的
事故備用容量為系統最大負荷的10%,這部分備用容量在水、火電站間的分配,通常可按水、火電站最大工作容量的比例進行初步分配。最後應根據各電站的特點、大小和系統負荷分布情況等因素確定。
水電站的重複容量,可通過動能經濟計算來確定。一般在無調節水電站或調節性能較差的水電站,常須設定
重複容量。調節性能好的水電站由於平均的年棄水時間短,一般不需設定重複容量。
根據水電站的最大工作容量、
備用容量和重複容量,即可初步選定水電站的
裝機容量。然後,還應結合機組型式、台數和單機容量選擇,以及結合樞紐布置條件等,通過多方面的分析論證予以最後確定。
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、台數和單機容量後,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畫檢修。
(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定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,空閒面積過大,則往往是裝機容量偏大,利用程度不高;如果空閒容量面積很大,但安排的檢修機組容量線超出了空閒部位,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。