如何选择水电站装机容量？

（一）水电站装机容量选择的意义

水电站装机容量选择直接影响到水电站的规模、动能效益、在系统中可能发挥的作用、水力资源的利用程度，以及资金和设备的合理使用等，故在选择装机容量大小时，应在方案比较经济评价的基础上，全面考虑，综合分析。在水电站规划设计中，只有在水电站装机容量初步确定后，才能进一步选择水轮发电机组的型式、台数、单机容量，以及水电站引水建筑物断面尺寸和厂房的主要尺寸等。

装机容量选择过大，投资不但增加，而且枯水期由于水量不足，水电站不能以全部的容量工作；相反，如果选择得过小，尽管供电的保证率提高了，但水能资源又得不到充分利用。由此可见，选择经济合理的装机容量，应根据水电站的设计保证率通过动能经济计算来最后确定。

下面介绍在初步设计阶段装机容量的选择原理和方法。

（二）单独运行水电站装机容量的选择

单独运行水电站的装机容量，一般只由最大工作容量和季节容量两部分组成，季节容量平时可以作为备用容量，只是在丰水期有余水时作为季节容量使用。

1.最大工作容量的选择

最大工作容量是用户负荷达到最大时，要求电站提供的工作容量。但水电站的工作容量受水头、流量及有无调节水库等条件制约，所以水电站最大的工作容量应以其保证出力为设计依据。

（1）无调节水电站最大工作容量的确定。无调节水电站最大工作容量就等于它的保证出力。

（2）日调节水电站最大工作容量的确定。日调节水电站因为其水库的调节作用，它的出力便可按照负荷的需要进行改变，水库的调蓄水量为设计枯水日的来水量。可按集中时段发电和分时段发电两种情况来确定其最大工作容量。

（3）年调节水电站最大工作容量的选择。年调节水电站的保证出力是电站在设计枯水期的平均出力。由于年调节水库可将天然来水在年内重新分配，在用户负荷高的时段，电站的出力可以根据枯水期负荷的变化大于保证出力，一般小型水电站，可先取保证出力的2～5倍，再确定其最大工作容量。其方法与日调节水电站相同。

2.季节容量的选择

对于无调节和调节性能较差的水电站，一般都须设置季节容量，但设置季节容量后投资必然增加，随着季节容量的加大，其弃水必然逐渐减少，而生产的季节电能逐渐增加，但其增加与季节容量的增大并非成正比关系，而是增长愈来愈小，到一定程度就不经济了。通常采用季节容量年利用小时数法和附加投资回收年限法进行选择。

（三）参加电力系统运行水电站装机容量的选择

参加电力系统的水电站装机容量，是由最大工作容量、备用容量及重复容量组成。这些组成还须考虑其他已建或待建的电站容量情况，既要可靠地满足整个系统用户对电量的要求，又要充分利用河流的水能资源，节省火电站的燃料消耗，并使整个系统投资最少。

在水电站的最大工作容量确定后，下面介绍备用容量及重复容量的选择。(www.xing528.com)

1.备用容量的选择

在电力系统中，为了保证正常工作，只有工作容量是不够的，还应设额外的备用容量，预备顶替因某种原因造成的容量不足。备用容量按其担负的任务不同可分为以下几种。

（1）负荷备用容量。电力系统中的负荷经常处于不断变动的状态中，电机频繁的起动、停机，使得系统中的相关用户的负荷瞬间跳动剧烈，如图9-4所示。这种实际情况与按小时平均值绘制的日负荷曲线是有差别的，因此在电力系统中必须有一部分备用容量，以备这些跳动负荷出现时使用，否则电网频率就会骤然下降，影响供电的质量。这部分备用容量，称为负荷备用容量。

图9-4　负荷的瞬间跳动的容量

负荷备用容量的大小与系统的负荷特性有关。规范规定，负荷备用容量，按系统最大负荷的2%～5%考虑，小系统用大值，大系统用小值。

（2）系统的事故备用容量。一般设在调节性能好的水电站及处在热备用状态的火电站上，即经常处于运行的火电站，因汽轮机在额定出力的90%左右就可得到最高效率，在高效率的情况下就带有10%左右额定出力的备用容量。当水电站装设事故备用容量时，必须有相应的能量储备，即在水库中备有所装设的事故备用容量连续工作10～15天所需的水量。

（3）检修备用容量。电力系统中各种设备必须有计划地进行检修，势必造成短期和长期的停机状态，但这种措施是为提高设备寿命，减少事故率所必不可少的。水电站机组一般每两年大修一次，每台每次所需时间约15～30天，这种计划性停机检修完全可安排在系统负荷低落时期利用空闲容量进行；火电站机组每年大修一次，每台每次约需30～45天，可安排在丰水季节年负荷的低谷部位，利用水电站多发电。这部分备用容量称为检修备用容量。

2.水电站重复容量的确定

重复容量是指调节性能较差的水电站，为了利用丰水期水量，尽量减少弃水，节省火电燃料，多发季节性电能而增设的容量，如图9-5所示。

图9-5　水电站重复容量的确定

应当注意的是，水电站设置的重复容量，只能在丰水季节投入工作，所以它不能取代火电站的装机容量，只是当它工作时，替代火电生产电能以节省火电的燃耗而已。

但在分析电力系统中重复容量设置的合理性时，还应将现实与将来所起的作用结合起来考虑。如在农村用电将有较大增长的电力系统内，一般是在夏季出现最高负荷，在调节性能差的水电站设置的重复容量和季节电能将一部分很快地转化为工作容量和保证电能。在一些水能资源相对缺乏的地区，如果近期水电比重大，随着负荷的增长，火电的投入，系统的扩大，远景水电比重会显著减少，水电站在系统负荷图上的工作位置将逐步向峰荷移动，部分重复容量势必转化为工作容量。

水电站装机容量就是最大工作容量、备用容量和重复容量的总和。