论水电站运行方式对发电量的影响

【摘 要】水电站运行方式对发电量的影响是每一个水电站面临的实际运行问题，本文从水电站运行方式简介、水电站运行方式的选择与优化两个方面对水电站运行方式进行了概述。系统阐述了水电站发电量计算的参数与水电站发电量计算模型的建立。从调峰运行对发电量的影响、调相运行对发电量的影响、水库水位对发电量的影响、运行方式对出力系数的影响四个方面系统而全面地讨论了水电站运行方式对发电量的影响。

【关键词】电站运行方式；发电量

我国是一个水资源十分丰富的国家，水电作为一种传统的能源形式，具有可再生、清洁、低成本等诸多优势。水电站长期以来受到设计发电量与实际发电量相差较大的困扰，出现此类情况的影响因素很多，其中的主要原因是设计时计算发电量很难将实际运行的相关情况考虑进去。水电站的运行方式对于发电量的影响的具体表现一直很少有人谈及，而这方面的数据对于水电站设计十分重要，因而需要更多关于这类问题的研究与更多数据统计。

1 水电站运行方式概述

1.1 水电站运行方式简介

水电站的运行方式基本上是根据电网的需求和水资源状态确定的。一般而言水电站的运行方式有以下几类：按正常负荷运行（即比较稳定连续性地发电）、调峰运行（按负荷变动或间歇性地发电）、或调相运行（只发无功功率）、或作电网的备用，此外还有抽水蓄电等运行方式。运行方式实际上对发电量和发电站运行成本影响很大，实现高效快捷的运行方式控制将会成为未来水电站运行的重要发展方向。

1.2 水电站运行方式的选择与优化

水电站长期的运行方式的选择通常是以水电站自身的运行条件为根据。能够进行调峰运行的水电站通常都有较大的蓄水能力以及优良的排水通道，同时这类水电站通常会分布在电网负荷中心周围。对于没有蓄水能力的水电站而言通常要选择基荷运行。短期内的水电站运行方式主要依据电网所需电量、水电站自身运行状况、同网其他形式的发电站的电力供给能力而定。

水电站运行方式的优化是法国人在1946年最早提出，水电站的运行方式作为一种电网调度方式，其优化不仅影响其自身的运行同时也影响着整个电网的特性。水电站的运行方式优化需要配合电网内的其他发电形式，同时水电站优化通常以“等微增率”为基本准则，实行实时调度。随着信息技术的发展实时控制已经成为水电站运行方式优化的法宝，水电站通过预置程序能够对水电站运行方式进行二十四小时的实时监控和优化。

2 水电站发电量的计算

对于一些典型的水电站发电量的计算，通常有一些固定化的模式。这些模式主要包括计算条件的探讨；水头、流量、机组效率、管理系数等计算参数的确定。通过这些固定模式加以适当的修改最终可以建立水电站发电量的计算模型。而水电站发电量的计算条件主要包括：水电站日发电量P、水电站日均出库流量Q、水电站日均尾水位Lx和水电站日均库水位L，同时还有水电站的机械损耗和日常运行损耗等与管理效率有关的基础数据。

就水电站发电量的计算参数而言，水头主要取决于入库和出库水位落差。流量主要是指流经水轮机的最大可用流量，这个可以通过相关公式根据水头数据算出。机组效率的计算方法虽然简单但是机组效率的影响因素比较复杂，需要建立一定的模型。对于多台机组同时运行的水电站机组效率需要取平均值。此外管理系数主要取决于整个水电站发电的综合效率，需要根据不同周期来计算。这些周期主要包括年、月、日三个时间段。管理系数虽然以综合效率为基础但是比综合效率更加准确真实。

3 水电站运行方式对发电量的影响分析

3.1 调峰运行对发电量的影响

水电站调峰运行通常都会大幅度降低水电站的发电量，我们观察水电站调峰运行情况主要是根据水电站最大负荷运行的年份的发电情况。如果要保持发电量的稳定性，需要在电网内配置另一发电站，而这个发电站可以是下游的水电站，也可以是纯火力发电的发电站，当然我国华南地区等电网主要依靠核电来维持电网发电量的稳定性。随着我国农电改造的推进，民用电负荷加大，水电站达到最大负荷运行的年份向前推进，这将使得水电站在调峰运行时损失更多的发电量。华南地区的水电资源比较贫乏，由于整个电网内核电站配置较多，水电运行负荷日趋减少，从而使得水电站调峰运行导致的发电损失减少。

3.2 调相运行对发电量的影响

调相运行主要是在电网运行的负荷低点进行的，通常是指发电机组以无功率方式运行。这一运行方式主要是短期运行方式，在电网运行负荷较小时进行，这一操作实际上是为了保证整个电网体系的电压平衡。很明显调相运行将使得水电站的总发电量减小，然而这种情况持续的时间比较短对整个水电站发电量的影响有限。调相运行之类的的短期运行方式也是设计时计算发电量无法考虑在内的，这也使得实际发电量与水电站的实际发电量在一定程度上有差异。实际上调相运行不但没有输出功率，整个发电机组还要消耗一定的功率，因而调相运行对短期发电量的影响明显。

3.3 水库水位对发电量的影响

水资源具有一定的季节性，水电站的蓄水库的水位也是有季节性的。在枯水期水电站的水流量减小，使得水电站过早地使用库存水资源，从而使得水电站在一段时期内处于低水位运行，这将使得发电机组的过水量增加，同时也降低了发电机组的机械效率。而枯水季节通常是用负荷增加的季节，使得缺电的情况更加严重，如果没有配套的其他类型发电源与之相配套，将会使得水电站的运行更加困难。此外，枯水期水电站长期低水位运行，使得水电站无法储存更多的电能，这个额外的电量损失也是水库水位低对水电站发电量影响的另一个方面，总体而言，水电站长期低水位运行将对水电站的发电量产生重要影响。

3.4 运行方式对出力系数的影响

出力系数主要是用来衡量水电站实际运行时间中能够并网发电的时间。通常计算出力系数是以一个月为标准。水电站运行方式对出力系数的影响虽然不能直接反映发电量的变化，但是出力系数从侧面定性地反映了发电量的变化，因而从出力系数出发来讨论运行方式对发电量的影响很有必要。目前水电站的出力系数主要是月平均出力系数，这个数据由于不具有时效性，通常不能准确反映发电量的多少，而且现在水电站的运行日趋智能化，出力系数已不再是一个常数，因而需要根据水电站的运行特点来计算出力系数，因而运行方式通常能够在很大程度上影响出力系数。

4 结语

由于二十一世纪是能源的世纪，确切地说是新能源的世纪，水电作为一种洁净能源在未来有很大的竞争优势，再加上我国的具体国情，火力发电和水力发电的配置比例不用太合理，在未来相当长的一段时间内，发展水电将成为我国电力发展的一大目标。在大规模建设水电站过程中，水电站设计应当充分考虑水电站运行方式对于整个水电站设计的影响。本文对水电站运行方式与发电量之间的关系进行了一定的研究，充分探讨了不同运行方式对发电量的影响。

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