[科普中国]-无调节水电站

无调节水电站是我国在农村设计的一种小型水电站。我国通过近50多年的办电实践经验，总结出了许多农村无调节水电站设计装机容量的选择方法。除有调节的水电站采用水量平衡法以外，农村无调节水电站设计装机容量的选择主要有以下四种方法：保证出力倍比法；优选法；经验设计流量模倍比法；装机年利用小时数法(辅以抵偿年限法) 。

简介随着新一轮股份制小电站开发热的到来， 原有的装机容量选择法不断受到冲击，究其原因主要是因为没有一种方法，能全面适应市场经济，能综合考虑以上分析的种种原因，既服务了社会又获得很好的经济效益回报的一种合理装机。

无调节水电站设计装机容量选择方法的通病在于无法体现电站开发的需求情况，重开发、轻利用和效益。如20世纪七八十年代用得最多的保证出力倍比法，其倍比系数和保证出力都是可变量，在一个多年平均降雨量和径流深都相同的地方规划开发电站，即使取同一倍比系数，所取的保证率不同(80%或90%)，其装机规模和保证出力的标准显然也不同。又如优选法，它是按水能和设备的最优组合选取装机容量的，虽然有一定的理论根据，但没有从保证出力的角度考虑，装机常偏大，尤其对于网内以水电为主的径流开发电站，显然存在理论最优不等于实际运行最优的问题。再如经验设计流量模倍比法，根本没有保证率和其它理论依据，仅凭实践经验加以推测，不仅很粗糙而且也无法适应不断变化的水电开发新形势。而最常用的装机年利用小时数法，仍是一种间接选择计算法，虽然是通过多年实测水文资料参证并排频， 最终获得理论装机和电能曲线，但问题的焦点在于究竟利用小时数取多少才算合理，如从80年代的5000～6000h到90年代的4000h左右，直至2000～3000h1。

无调节水电站难选“合理”装机的主要原因当然在选择无调节水电站设计装机容量时，不仅是因为历来采用的几种计算方法或多或少都存在不足之处，而且影响无调节水电站设计装机的因素很多，如电力供求平衡因素、供电范围和电力系统负荷发展规模、设计保证率的取值、设计水平年和近期与远期如何结合，等等。无调节水电站装机选择不尽合理的原因， 除了没有综合考虑以上各种因素外， 更重要的是设计的理念仍然停留在20世纪七八十年代，一些电站的水能参数选择，成为特定的政治、经济、区域观念下的产物，客观规划决策受阻，使设计成果受到影响，根本无法适应目前小水电事业发展的需要。随着社会主义计划经济向市场经济转变， 电力市场开始由“数量型”向“质量型”转变，水电站也由过去的放开“发”发展到规定上网指标限制“发”。因此在无调节水电站的装机容量选择时尤应慎重， 要认真研究电力市场的变化，包括供电范围可能的变化对装机容量的影响，对于这种水电工程，不能简单地用年利用小时数和水量利用系数来确定装机容量。

无调节水电站装机容量选择的原则和方法水电站装机容量是指水电站所有机组额定容量的总和，它是水电站的主要参数之一。装机容量大小直接影响到水电站的规模和动能效益、水能资源的利用程度及水电站的投资和设备的合理利用。水电站装机容量大致可分成必需容量和重复容量两大部分。必需容量（也称有效容量）又可分为工作容量和备用容量，备用容量包括事故备用、负载备用和检修备用等。水电站根据在系统中所起作用的不同，具有上述全部容量或仅具有部分容量。装机容量的选择直接关系到水电站的投资和经济效益。装机容量选择时应遵守水资源综合利用原则和动力资源整体利用原则，是一个比较复杂的动能经济问题。中、小型水电站和初步规划阶段的水电站装机容量以及独立运行的中、小型水电站装机容量，可采用“保证出力倍比法”和“装机容量年利用小时数 法”初步备选几个不同的装机容量，然后用“最大经济效益”为主，经过技术和经济综合分析论证，选择最优装机容量。装机容量选择的原则和方法一般为：

(1)根据水文资料，进行水能计算，确定水电站的各项水能参数（保证出力、年发电量等）；

(2)确定水电站的合理供电范围、设计负荷水平和所在电力系统的负荷特性与参数；

(3)了解电力系统内各种电站的组成、特性和发展计划，明确设计水电站在系统中的地位和作用；

(4)通过电力电量平衡和动能经济指标分析计算，分别确定水电站可担负的工作容量和备用容量数额，以及是否设置重复容量；

(5)结合水电站枢纽布置、机组制造和供应条件，确定水电站装机容量和机组台数的若干可行方案，进行技术、经济比较，优选最合理的方案。

(6)中、小型水电站初步规划阶段装机容量的选择，可以采用比较简略的方法确定，如“装机容量年利用小时数法”等。对于灌溉、航运、供水等综合效益的水电站，应按综合利用的特定要求，确定其装机容量。对于独立运行的中、小型水电站的装机容量，与用电范围内设计水平年的负荷预测用电需求有关2。

影响无调节水电站经济效益的主要因素(1)电站建设投资是影响电站经济效益的第一个因素，它和装机容量有密切关系；因为装机容量愈多，电能肯定增加，工程投资也不断增加。在地形、地质等基本条件相同的河床上修建水电站， 或在同一电站不同装机容量方案选择时，单位千瓦投资随装机容量的加大而减少。装机容量与建设投资的关系虽成正比，但并非是直线关系。

(2)影响电站经济效益的第二大因素是年均电费的收入，它和年平均电能密切相关。无调节水电站装机容量愈大，年均电能也愈多，当然随着装机容量的增大其年利用小时在逐渐减少。显然装机容量与年均电费的收入并非是简单的直线关系。由此可见，随着装机容量的不断增加年均电费收入的增量却在不断降低，而且当装机容量增加至某一极值时，即电站的设计装机总引用流量等于天然来水的最大日平均流量时，年均电费的收入就会稳定在某一常数，如继续增加装机容量，年均电费的收入反而将降低。

(3)影响电站经济效益的第三大因素是年运行费用。年运行费用一般包括电站的固定资产折旧费和大修费、电站经营管理费(包括一切工资、福利和办公材料费)开支和其它零星费用等。当然电站年运行费用随着电站的规模、管理方式的不同，都将不尽相同。现假设统一将折旧费和大修费按电站建设投资的4%提取， 电站经营管理费和其它零星费用按电站建设投资的1%提取， 那么电站的年运行费用总计为电站建设投资的4%。

(4)税收和水资源等费用也是影响电站经济效益的一大因素，统一将税收和水资源费合计按年电费收入的13%提取。

无调节水电站装机容量由于无调节水电站受天然来水量影响很大，电站装机容量的选择要在充分考虑天然来水量的前提下，作多种方案选择。如所选电站装机容量偏小，电站投资回收年限虽短，但没有充分利用天然来水，水资源利用率太低， 电站年均纯收入也不多，建设投资的经济效益并不高； 如所选电站装机容量偏大，过分利用天然来水， 水资源利用率虽高， 但电站建设投资变大，回收年限长，结果电站年均纯收入占工程总投资的比率也小， 建设投资的经济效益也不好。可见，要获得最大经济效益的装机容量，应该从装机容量与年均纯收入(电费收入扣除税收和运行费用)的关系曲线上， 寻找平均年纯收入极大值所对应的装机千瓦数，就是最优电站装机容量。

虽然电站装机容量与建设投资、年均电费的收入及年运行等费用并非呈简单的直线关系， 但可以计算出电站装机容量与年均纯收入(电费收入扣除税收和运行费用)的关系曲线， 然后在曲线上寻找年均纯收入的极大值，便是电站的最大经济效益。

无调节水电站装机容量选择方法和步骤如下：

（1）多年平均发电量的计算

根据电站多年来水资料(实测或参证求得) ，绘出电站的来水频率曲线，按10%、25%、50%、75%、90%选取丰、平、枯五个典型代表年，然后进行频率适线计算，并修正典型代表年的逐日流量成为设计代表年的逐日流量。将五个设计代表年的逐日流量排频并换算成相应的电站出力(即电站装机)和电能，最后绘制电站装机和电能曲线。从曲线上便能找到相应装机容量的电能， 也即不同设计装机容量的多年平均发电量Ei。

（2）工程总投资和电站年均纯收入的计算

按选择的几种不同装机方案进行相应的工程布置，初估不同方案的工程量和主要机电设备费用，最后计算不同装机方案的工程总投资。同理， 分别计算不同装机方案的年均电费收入和开支费用， 将年均电费收入扣除税收和运行费用等后即为不同装机方案年均纯收入。

（3）图解选择无调节水电站最优装机容量

分别以电费年均纯收入为横坐标，电站装机容量Ni为纵坐标，绘制电站装机容量与年均纯收入的关系曲线，找出与年均纯收入极大值相对应的装机容量，即是电站最优装机容量1。

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学