無調節水電站是我國在農村設計的一種小型水電站。我國通過近50多年的辦電實踐經驗，總結出了許多農村無調節水電站設計裝機容量的選擇方法。除有調節的水電站採用水量平衡法以外，農村無調節水電站設計裝機容量的選擇主要有以下四種方法：保證出力倍比法；優選法；經驗設計流量模倍比法；裝機年利用小時數法(輔以抵償年限法) 。
基本介紹
- 中文名：無調節水電站
- 外文名：Non-regulated hydropower station
- 學科：水電工程
- 領域：工程技術
- 範圍：能源
- 屬於：小型水電站
簡介,無調節水電站難選“合理”裝機的主要原因,無調節水電站裝機容量選擇的原則和方法,影響無調節水電站經濟效益的主要因素,無調節水電站裝機容量,
簡介
隨著新一輪股份制小電站開發熱的到來， 原有的裝機容量選擇法不斷受到衝擊，究其原因主要是因為沒有一種方法，能全面適應市場經濟，能綜合考慮以上分析的種種原因，既服務了社會又獲得很好的經濟效益回報的一種合理裝機。
無調節水電站設計裝機容量選擇方法的通病在於無法體現電站開發的需求情況，重開發、輕利用和效益。如20世紀七八十年代用得最多的保證出力倍比法，其倍比係數和保證出力都是可變數，在一個多年平均降雨量和徑流深都相同的地方規劃開發電站，即使取同一倍比係數，所取的保證率不同(80%或90%)，其裝機規模和保證出力的標準顯然也不同。又如優選法，它是按水能和設備的最優組合選取裝機容量的，雖然有一定的理論根據，但沒有從保證出力的角度考慮，裝機常偏大，尤其對於網內以水電為主的徑流開發電站，顯然存在理論最優不等於實際運行最優的問題。再如經驗設計流量模倍比法，根本沒有保證率和其它理論依據，僅憑實踐經驗加以推測，不僅很粗糙而且也無法適應不斷變化的水電開發新形勢。而最常用的裝機年利用小時數法，仍是一種間接選擇計算法，雖然是通過多年實測水文資料參證並排頻， 最終獲得理論裝機和電能曲線，但問題的焦點在於究竟利用小時數取多少才算合理，如從80年代的5000～6000h到90年代的4000h左右，直至2000～3000h。
無調節水電站難選“合理”裝機的主要原因
當然在選擇無調節水電站設計裝機容量時，不僅是因為歷來採用的幾種計算方法或多或少都存在不足之處，而且影響無調節水電站設計裝機的因素很多，如電力供求平衡因素、供電範圍和電力系統負荷發展規模、設計保證率的取值、設計水平年和近期與遠期如何結合，等等。無調節水電站裝機選擇不盡合理的原因， 除了沒有綜合考慮以上各種因素外， 更重要的是設計的理念仍然停留在20世紀七八十年代，一些電站的水能參數選擇，成為特定的政治、經濟、區域觀念下的產物，客觀規劃決策受阻，使設計成果受到影響，根本無法適應目前小水電事業發展的需要。隨著社會主義計畫經濟向市場經濟轉變， 電力市場開始由“數量型”向“質量型”轉變，水電站也由過去的放開“發”發展到規定上網指標限制“發”。因此在無調節水電站的裝機容量選擇時尤應慎重， 要認真研究電力市場的變化，包括供電範圍可能的變化對裝機容量的影響，對於這種水電工程，不能簡單地用年利用小時數和水量利用係數來確定裝機容量。
無調節水電站裝機容量選擇的原則和方法
水電站裝機容量是指水電站所有機組額定容量的總和，它是水電站的主要參數之一。裝機容量大小直接影響到水電站的規模和動能效益、水能資源的利用程度及水電站的投資和設備的合理利用。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，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。裝機容量的選擇直接關係到水電站的投資和經濟效益。裝機容量選擇時應遵守水資源綜合利用原則和動力資源整體利用原則，是一個比較複雜的動能經濟問題。中、小型水電站和初步規劃階段的水電站裝機容量以及獨立運行的中、小型水電站裝機容量，可採用“保證出力倍比法”和“裝機容量年利用小時數 法”初步備選幾個不同的裝機容量，然後用“最大經濟效益”為主，經過技術和經濟綜合分析論證，選擇最優裝機容量。裝機容量選擇的原則和方法一般為：
(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、特性和發展計畫，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指標分析計算，分別確定水電站可擔負的工作容量和備用容量數額，以及是否設定重複容量；
(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。
(6)中、小型水電站初步規劃階段裝機容量的選擇，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。對於灌溉、航運、供水等綜合效益的水電站，應按綜合利用的特定要求，確定其裝機容量。對於獨立運行的中、小型水電站的裝機容量，與用電範圍內設計水平年的負荷預測用電需求有關。
影響無調節水電站經濟效益的主要因素
(1)電站建設投資是影響電站經濟效益的第一個因素，它和裝機容量有密切關係；因為裝機容量愈多，電能肯定增加，工程投資也不斷增加。在地形、地質等基本條件相同的河床上修建水電站， 或在同一電站不同裝機容量方案選擇時，單位千瓦投資隨裝機容量的加大而減少。裝機容量與建設投資的關係雖成正比，但並非是直線關係。
(2)影響電站經濟效益的第二大因素是年均電費的收入，它和年平均電能密切相關。無調節水電站裝機容量愈大，年均電能也愈多，當然隨著裝機容量的增大其年利用小時在逐漸減少。顯然裝機容量與年均電費的收入並非是簡單的直線關係。由此可見，隨著裝機容量的不斷增加年均電費收入的增量卻在不斷降低，而且當裝機容量增加至某一極值時，即電站的設計裝機總引用流量等於天然來水的最大日平均流量時，年均電費的收入就會穩定在某一常數，如繼續增加裝機容量，年均電費的收入反而將降低。
(3)影響電站經濟效益的第三大因素是年運行費用。年運行費用一般包括電站的固定資產折舊費和大修費、電站經營管理費(包括一切工資、福利和辦公材料費)開支和其它零星費用等。當然電站年運行費用隨著電站的規模、管理方式的不同，都將不盡相同。現假設統一將折舊費和大修費按電站建設投資的4%提取， 電站經營管理費和其它零星費用按電站建設投資的1%提取， 那么電站的年運行費用總計為電站建設投資的4%。
(4)稅收和水資源等費用也是影響電站經濟效益的一大因素，統一將稅收和水資源費合計按年電費收入的13%提取。
無調節水電站裝機容量
由於無調節水電站受天然來水量影響很大，電站裝機容量的選擇要在充分考慮天然來水量的前提下，作多種方案選擇。如所選電站裝機容量偏小，電站投資回收年限雖短，但沒有充分利用天然來水，水資源利用率太低， 電站年均純收入也不多，建設投資的經濟效益並不高； 如所選電站裝機容量偏大，過分利用天然來水， 水資源利用率雖高， 但電站建設投資變大，回收年限長，結果電站年均純收入占工程總投資的比率也小， 建設投資的經濟效益也不好。可見，要獲得最大經濟效益的裝機容量，應該從裝機容量與年均純收入(電費收入扣除稅收和運行費用)的關係曲線上， 尋找平均年純收入極大值所對應的裝機千瓦數，就是最優電站裝機容量。
雖然電站裝機容量與建設投資、年均電費的收入及年運行等費用並非呈簡單的直線關係， 但可以計算出電站裝機容量與年均純收入(電費收入扣除稅收和運行費用)的關係曲線， 然後在曲線上尋找年均純收入的極大值，便是電站的最大經濟效益。
無調節水電站裝機容量選擇方法和步驟如下：
（1）多年平均發電量的計算
根據電站多年來水資料(實測或參證求得) ，繪出電站的來水頻率曲線，按10%、25%、50%、75%、90%選取豐、平、枯五個典型代表年，然後進行頻率適線計算，並修正典型代表年的逐日流量成為設計代表年的逐日流量。將五個設計代表年的逐日流量排頻並換算成相應的電站出力(即電站裝機)和電能，最後繪製電站裝機和電能曲線。從曲線上便能找到相應裝機容量的電能， 也即不同設計裝機容量的多年平均發電量Ei。
（2）工程總投資和電站年均純收入的計算
按選擇的幾種不同裝機方案進行相應的工程布置，初估不同方案的工程量和主要機電設備費用，最後計算不同裝機方案的工程總投資。同理， 分別計算不同裝機方案的年均電費收入和開支費用， 將年均電費收入扣除稅收和運行費用等後即為不同裝機方案年均純收入。
（3）圖解選擇無調節水電站最優裝機容量
分別以電費年均純收入為橫坐標，電站裝機容量Ni為縱坐標，繪製電站裝機容量與年均純收入的關係曲線，找出與年均純收入極大值相對應的裝機容量，即是電站最優裝機容量。
