等流量與等出力法計(jì)算電站效益的差異性研究

羅志遠(yuǎn)，尹智力，楊全明

（貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，貴陽 550002）

對具有調(diào)節(jié)性能的水電站水能計(jì)算，常有等流量法和等出力法。等流量法［1］視供水期的流量相等，而等出力法［2］視調(diào)節(jié)期出力相等；等流量法計(jì)算簡單快捷，等出力法要試算，相對煩瑣。本文以蒙江流域上的龍頭水庫蠻醬水電站為例，用上述兩種方法分別計(jì)算其水能指標(biāo)，分析其差異，初步研究了在電力系統(tǒng)許可的前提下，使水電站的效益最大化。

1 基本原理

1.1 等流量法

等流量法是在已知調(diào)節(jié)庫容前提下，使水庫在供水期初蓄滿，到供水期末放空，蓄、供水期的調(diào)節(jié)流量按時段入庫徑流和調(diào)節(jié)庫容確定。在蓄水期的調(diào)節(jié)流量小于來水流量，為充分利用水能，調(diào)節(jié)流量不一定為定值；在供水期，調(diào)節(jié)流量為一固定值，且大于各月來水量。

等流量法水能計(jì)算原理按照水量差積曲線法進(jìn)行［4］，即：

式中 W為差積水量（m3/s·月）；Qi為月平均流量（m3/s）；Qo為多年平均流量（m3/s）；Δt為時段長（月）。

調(diào)節(jié)流量計(jì)算式：

式中 Q調(diào)為調(diào)節(jié)流量（m3/s）；W入為調(diào)節(jié)期入庫水量（m3/s·月）；V有為有效庫容（m3/s·月）；T供為調(diào)節(jié)期（月）。

根據(jù)差積曲線，計(jì)算出調(diào)節(jié)期和調(diào)節(jié)流量，按調(diào)節(jié)期內(nèi)各月的來水、調(diào)節(jié)流量，計(jì)算水庫當(dāng)月的蓄水庫容，依據(jù)蓄水庫容按庫容曲線查算水庫水位，以調(diào)節(jié)流量按廠房尾水水位流量關(guān)系曲線查算廠房尾水位，從而得發(fā)電水頭，計(jì)算月平均出力：

式中 N為月平均出力（kW）；A為發(fā)電機(jī)組綜合出力系數(shù)；Q調(diào)為調(diào)節(jié)流量（m3/s）；H為發(fā)電凈水頭（m）。

多年平均發(fā)電量：

式中 E為多年平均發(fā)電量（億kW·h）；n為年數(shù)；Δt為時段內(nèi)小時數(shù)（h）；Ni為時段平均出力（kW）；a為時段數(shù)（8760n/Δt）。

選定裝機(jī)Ny，當(dāng)時段出力大于裝機(jī)容量直接采用裝機(jī)容量，小于裝機(jī)容量采用計(jì)算值，按上式可統(tǒng)計(jì)出多年平均發(fā)電量。

1.2 等出力法

等出力法是固定出力調(diào)節(jié)方式的水能計(jì)算方法，等出力調(diào)節(jié)法水能計(jì)算常有試錯法、半圖解法［6］。其蓄、供水期的判定與等流量調(diào)節(jié)法判定方法一致。

1.2.1 等出力的試錯計(jì)算

供水期的固定出力應(yīng)盡可能符合實(shí)際，并應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)需求。一般而言，該固定出力應(yīng)在供水期平均出力附近浮動，供水期平均出力：

式中N為供水期平均出力（kW）；A為發(fā)電機(jī)組綜合出力系數(shù)；Q調(diào)為調(diào)節(jié)流量（m3/s），Q調(diào)=（W入+V有）/T供；H為發(fā)電凈水頭（m）。

先計(jì)算供水期平均庫容V均＝V調(diào)/2+V死，據(jù)此庫容查庫容曲線即得平均庫水位，再用Q調(diào)查水庫下游水位～流量關(guān)系曲線得下游水位，H＝平均庫水位-下游水位-水頭損失。

若用供水期平均出力調(diào)算至供水期末水位不為死水位時，表示庫內(nèi)蓄水沒有用完或不足，假定的出力偏小或偏大，要重新假定出力值直至消落水位接近死水位為止。

1.2.2 電量統(tǒng)計(jì)

等出力調(diào)節(jié)法水能計(jì)算的發(fā)電量統(tǒng)計(jì)與等流量調(diào)節(jié)方法一致。

2 算例分析

蠻醬水電站為紅水河水系蒙江一級支流漣江上的第1個梯級［7］，在漣江以及匯口以下各梯級的聯(lián)合運(yùn)行中起著龍頭水庫的作用，可增加下游各梯級電站效益。控制集水面積1934km2，多年平均流量38.9m3/s，來水主要集中在汛期5～10月，占年來水的80.3%。水電站正常蓄水位950m，正常蓄水位對應(yīng)庫容2.164億m3，死水位925m，調(diào)節(jié)庫容1.992億m3，水庫具有年調(diào)節(jié)性能。

以蠻醬水電站為例，選擇豐P=10%、平P=50%、枯P=90%代表年分別用等流量和等出力調(diào)節(jié)法進(jìn)行水能計(jì)算［8］，分析成果見表1。

表1 發(fā)電效益指標(biāo)差異分析表

擬定裝機(jī)容量為30MW，計(jì)算成果表明，等流量與等出力法計(jì)算多年平均電量相差0.36%，保證出力相差0.21%，各項(xiàng)指標(biāo)差異甚微［9］。

3 結(jié)語

等流量法、等出力法是水電站水能計(jì)算中常用的方法。等流量法使整個供水期流量為定值［10］，是一種理想的調(diào)節(jié)方式，計(jì)算過程清晰明了；等出力調(diào)節(jié)法可以使整個供水期出力相等，常進(jìn)行試算，計(jì)算較為復(fù)雜，但其計(jì)算結(jié)果更為理想。在電站運(yùn)行工作中，等出力運(yùn)行可減輕發(fā)電機(jī)組震動，便于電站調(diào)度運(yùn)用，同時有利于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定要求。

［1］馮永健.小水電水能計(jì)算的簡化等流量法［J］.小水電，2003（3）.

［2］文壇花，袁鷹.等流量法和等出力法在年調(diào)節(jié)水電站水能計(jì)算中的應(yīng)用［J］.小水電，2006（2）.

［3］羅永強(qiáng).工程水文分析計(jì)算集成應(yīng)用軟件PHAC v2.28使用說明書［R］.貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2011.

［4］梁忠民，鐘平安，華家鵬.水文水利計(jì)算（第二版）［M］.北京：中國水利水電出版社，2008.

［5］朱伯駿.水利水電規(guī)劃［M］.北京：水利水電出版社，1992.

［6］陳惠源，萬俊.水資源開發(fā)利用［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2001.

［7］全裕進(jìn)，等.貴州省蒙江干流（含格凸河）水電規(guī)劃報(bào)告［R］.貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，1995.

［8］葉秉如.水利計(jì)算及水資源規(guī)劃［M］.北京：中國水利水電出版社，2003.

［9］宋雅坪.水電站快速水能規(guī)劃法［J］.人民長江，1999（30）.

［10］蔣峰.龍頭水庫梯級電站水能計(jì)算方法的探討［J］.水力發(fā)電，1994（1）.