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水电站工作容量

2020-04-09 21:01

承担电力系统负荷的水电站容量。水电站工作容量与水库调节性能、天然径流情况、电力系统负荷特性以及水电站在电力负荷图上的工作位置有关,由电力系统的电力电量平衡确定。在水电站的实际运行中,其工作容量是不断变化的。当水电站调峰运行时,其工作容量在一日内变化很大;丰水期,为了充分利用水流的能量,常强迫水电站承担电力系统的腰荷或基荷,其工作容量在一天内变化较小。无调节能力或由于综合利用要求而不担任或少担任电力系统调峰任务的水电站,其工作容量在一日内是不变或变化不大的。

在规划设计中,最有代表意义的是水电站在设计枯水年供水期电力系统最大典型日负荷图(一般为冬日)上,可能合理承担的、可以替代火电站的工作容量,称为最大工作容量,它是决定水电站装机容量和容量效益的重要指标。

无调节水电站最大工作容量的确定

无调节水电站没有调节天然径流的能力,水电站出力决定于河川天然流量和相应的水头。为充分利用水能资源,减少弃水,这类水电站宜在日负荷图中担任基荷。根据设计保证率的要求,无调节水电站在设计枯水年电力系统典型日负荷图上的最大工作容量(P″wk)等于保证出力(Pdo),见图1(a)。

图1 无调节和日调节水电站最大工作容量确定示意图

(a)无调节水电站的最大工作容量;(b)日调节水电站的最大工作容量

日调节水电站最大工作容量的确定

日调节水电站利用水库或日调节池对天然径流进行调节,可将设计枯水日水量集中在峰荷的几个小时内使用,使水电站可以用较小的保证出力承担较大的工作容量。利用设计水平年电力系统最大典型日负荷图及其日电能累积曲线,根据日保证电能(Edo)确定P″wk的方法见图1(b)。当日调节水电站担负尖峰负荷时,最大工作容量可以是保证出力的5~6倍。当系统中已有电站承担尖峰负荷时,设计水电站承担腰荷,根据日保证电能求最大工作容量的方法,基本上与图1(b)相似。水电站在不同日负荷图上的最大工作容量,也可按图1(b)所示方法求出。

季调节水电站和年调节水电站最大工作容量的确定

季调节水电站和年调节水电站的保证出力是设计枯水年供水期的平均出力,因此要在设计枯水年年负荷图上通过供水期电力电量平衡定出水电站的P″wk。用电力电量平衡法确定P″wk应满足下列要求:①水电站供水期承担的电能等于水电站供水期保证电能。②水电站供水期尽可能担任峰荷,使其工作容量尽可能最大。③确定的系统中各类电站的最大工作容量之和,等于系统的最大负荷(P″)。根据上述原则,电力系统在设计枯水年年最大负荷图上,水电站、火电站负荷划分线应该是水平线,供水期水电站担任峰荷或腰荷,丰水期担任基荷(图2)。水电站、火电站负荷划分线的具体位置,可绘制水电站不同最大工作容量方案与其相应的供水期保证电能的关系曲线,根据水电站供水期实际保证电能确定其P″wk

图2 季或年调节水电站最大工作容量确定示意图

多年调节水电站最大工作容量的确定

多年调节水电站在一般年份仅存在供水期和蓄水期,没有弃水;只有遇到连续丰水年,水库蓄满后才有可能出现弃水;遇连续枯水年,库水位才会降到死水位。因此,多年调节水电站一般常年担任峰荷。确定多年调节水电站最大工作容量的原则和方法,与年调节水电站类似,只是需由年保证电能,按水电站全年担任峰荷进行系统年电力电量平衡,确定P″wk(图3)。

图3 多年调节水电站工作容量确定示意图

季(年)调节水电站和多年调节水电站,在系统年负荷图上进行电力电量平衡来确定P″wk的方法,计算工作量较大。考虑到远景负荷图不易精确预测,常采用简化方法,一般可采用系统设计枯水年最大负荷日电力电量平衡,来替代年负荷图上的电力电量平衡,即以水电站保证出力乘以周调节扩大系数(k=1.1~1.5,可用试算法求得),换算成最大负荷日的电量,在最大典型日负荷图上确定水电站的P″wk

当电力系统中有若干座日调节水电站联合运行时,首先求出水电站群的总工作容量,然后根据各水电站的特性,在各电站间合理分配。当电力系统中有多座不同调节性能的水电站时,先把它们分为无调节、有调节两大类,将每类水电站群看作一座水电站,与火电站群划分系统负荷中分担的工作容量,然后在群内各电站间合理分配。分配最大工作容量时,要考虑各水电站的综合利用任务、电站间的补偿调节作用及梯级水电开发特点等因素的影响。一般调节性能较好,水头较高,补充千瓦投资较低,离负荷中心较近的水电站,应分配最大的工作容量。运用系统科学有关理论和优化分析方法及现代计算技术,根据全系统效益最佳和综合利用原则,可以实现水电站群最大工作容量的最优分配。

水电站运行中,实际承担的最大工作容量可能小于或超过设计的最大工作容量:刚刚投入运行的水电站,由于电力系统尚未达到设计负荷水平,水电站实际最大工作容量小于设计值;当水电站的运行期超过了设计水平年,系统内又无其他尖峰电站投入运行,水电站可将部分备用容量和重复容量转为最大工作容量,满足系统负荷对水电站最大工作容量的需求,使其超过设计的最大工作容量。

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