水电站设计水平

水电站规划、设计所依据的与电力系统预测的电力负荷水平相应的某个年份，即水电站设计负荷水平年的简称。在规划、设计中，多根据设计水平论证水电站建设的时间和规模。

影响水电站设计水平的主要因素有：①电力系统负荷增长速度，能源资源条件，电力系统远景水电、火电比重。②设计水电站的技术经济指标（如规模、调节性能、施工年限等）及其在电力系统中的作用。③系统内水电站及所规划的河流梯级水电站的开发顺序。④远景各用水部门综合利用要求等。

设计水平年选择是一个权衡近期费用和远景效益的技术经济问题。设计水平年选得过远，可能使水电站规模过大，导致部分资金积压；选得过近，可能使水电站规模偏小，水能资源得不到充分利用。目前尚难完全用经济比较的方法确定最有利的设计水平年。中国于1996年8月1日起实施的DL/T 5015—1996《水利水电工程动能设计规范》规定：水电站的设计水平年，应根据电力系统的能源资源、水火电比重与水电站的具体情况论证确定。可采用第1台机组投入后的5～10年，也可经过逐年电力、电量平衡，通过经济比较，在选择装机容量的同时，一并选择。

对于电力系统较小、负荷低、电源少、设计水电站规模不大的情况，采用第1台机组投产后的5～10年内的某一年作为设计水平年，通常所选设计水平年需与国民经济五年计划的年份相一致。对于电力系统较大、负荷高、电源多、设计水电站规模很大或远景综合利用要求变化较大的情况，宜从电站投入的第1年开始，逐年进行电力、电量平衡，以选定装机容量得到全部发挥作用的年份作为该水电站的设计水平年。

设计几座联合运行的梯级水电站时，若各电站投入运行的时间相距不远，可以各电站中规模最大者为主，采用同一设计水平年。

作为水电站工程规划的基本资料，除设计水平年的负荷值外，还需要研究负荷特性。电力系统的负荷特性，常用标志负荷与时程关系的电力负荷图表示。水电站设计水平年的电力负荷图，分为日负荷图和年负荷图两种。

日负荷图

表示一日内负荷的变化过程。通常日负荷会出现两次“峰”和“谷”，一般形状见图1（a）。在随时间变化的日负荷中，对分析计算有重要意义的有3个特征值：

图1 电力系统日负荷图及日电能累积曲线

（a）日负荷图；（b）日电能累积曲线的绘制P—电力系统负荷；P′—日最小负荷；P″—日最大负荷；—日平均负荷

日最大负荷、日平均负荷和日最小负荷。这3个特征值将日负荷图划分为3个区域：日最小负荷水平线以下部分称基荷，这部分负荷在24 h内都是不变的；日平均负荷水平线以上部分称为峰荷，这部分负荷随时间变动最大；在峰荷和基荷之间的部分称为腰荷，它在一日内的变化较峰荷小。

为便于对不同形状的日负荷图进行比较，常用基荷指数（α）、日最小负荷率（β）、日平均负荷率（γ）3个指数反映电力系统日负荷变化特征。基荷指数

为便于计算日负荷图上某种负荷位置的相应电量，常绘制日电能累积曲线（又称日负荷分析曲线），见图1（b）。其绘制方法为：将日负荷图面积自下而上分段，可得ΔE₁、ΔE₂等分段电量，图1（b）右边的横坐标代表电能累积值，把左边分段电能累积值∑ΔE分别绘在右边的a、b等点上。按此方法，向上逐段累积电能量直至日最大负荷，各点连线，便得日电能累积曲线。

年负荷图

表示一年内负荷的变化过程，通常以日负荷特征值的年内变化表示。其中日最大负荷的年变化曲线简称年最大负荷图，见图2（a）。年最大负荷图反映电力系统对各电站一年内各日（或各月）的最大出力要求，即各电站装机容量总和至少要等于系统年最大负荷图中的最大负荷P″_s。日平均负荷的年变化曲线简称年平均负荷图，见图2（b）。年平均负荷图反映系统对各电站一年内各日（或各月）的平均出力的要求，它所包括的面积等于系统的年需电量，也是系统内各电站年供电量的总和。为简化计算起见，常把年负荷图绘制成阶梯状。

不考虑年内负荷增长的年负荷图，称为静态负荷图；考虑年内负荷增长的年负荷图，称为动态负荷图。动态负荷图中年负荷增长值与上一年最大负荷之比，称为年负荷增长率。

按整个规划期电力系统各年的负荷水平，从水电站投入运行的第1年开始，逐年进行电力、电量平衡，来论证水电站规模及其他特征值时，各年均采用动态负荷图。

图2 电力系统年负荷图

（a）年最大负荷图；（b）年平均负荷图P″—系统最大负荷；P″_s—年内最大负荷；—平均负荷