日調(diào)節(jié)水電站發(fā)電量計算準(zhǔn)確度方法分析

韓元元

【摘 要】日調(diào)節(jié)水電站是我國重要的民生工程，在各個地區(qū)均有應(yīng)用，且經(jīng)濟(jì)性良好，滿足人們的生產(chǎn)及生活需求。本文主要探討日調(diào)節(jié)水電站工作現(xiàn)狀，并明確其電量計算法方法，從而利用實(shí)例分析，明確該計算方式的準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】日調(diào)節(jié)水電站;計算;準(zhǔn)確度;調(diào)峰

中圖分類號： TV737 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）01-0145-002

日調(diào)節(jié)水電站通過日或者周調(diào)節(jié)方式，根據(jù)每日及每周需求電量設(shè)定負(fù)荷過程，常規(guī)情況下江河等水源較為穩(wěn)定，電力系統(tǒng)負(fù)荷量較大，日調(diào)節(jié)水電站在應(yīng)用過程中利用水庫及水池將電力系統(tǒng)負(fù)荷變化進(jìn)行分類，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)峰。該類型水電站，一天能夠發(fā)出的電量一般不會超過水量的負(fù)荷電能，但高峰時段會肩負(fù)超負(fù)荷電力，在運(yùn)營過程中安全性較高，具有一定經(jīng)濟(jì)價值。本文主要探討日調(diào)節(jié)水電站發(fā)電量計算方法，從而有效計算經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。

1 日調(diào)節(jié)水電站現(xiàn)狀

日調(diào)節(jié)水電站受到水庫調(diào)節(jié)能力限制，發(fā)電量計算方式與大型水電站存在區(qū)別，受到部分影響因素導(dǎo)致在計算過程中采取與大型水電站同等的計算方式，比如將月作為單位進(jìn)行計算，使得水電站電力調(diào)節(jié)能力被進(jìn)一步夸大，從而出現(xiàn)發(fā)電量過大問題。我國黃河區(qū)域建設(shè)的水電站，調(diào)節(jié)能力一般，在電力計算過程中將月作為單位，從而使年平均發(fā)電量大幅超過本身發(fā)電量。日調(diào)節(jié)水電站在初步建設(shè)結(jié)束后，來水量同比設(shè)計增長5%，發(fā)電量則比設(shè)計指標(biāo)降低21%。受到此因素影響，導(dǎo)致電站無法完成設(shè)計目標(biāo)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計劃的影響下，導(dǎo)致電站自身利益損失，需采取有效的水電站發(fā)電量計算方法，保障電站利益，改善數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

2 日調(diào)節(jié)水電站發(fā)電量計算方法

日調(diào)節(jié)水電站發(fā)電量計算準(zhǔn)確性需根據(jù)自身徑流調(diào)節(jié)能力，從而對影響因素進(jìn)行分析，比如入庫流量時段單位，使單位降至日，與水電站自身調(diào)節(jié)能力相吻合。分析水電站能否實(shí)現(xiàn)調(diào)峰，若能夠調(diào)峰，需根據(jù)峰值運(yùn)行計算發(fā)電量。且受到多種因素影響，計算過程中變得較為復(fù)雜，在實(shí)際計算過程中，還需做到具體問題具體分析。

2.1 入庫日流量分析

設(shè)計入庫流量在設(shè)定過程中，需根據(jù)現(xiàn)階段某一年度的工業(yè)或者農(nóng)業(yè)的水電用量情況進(jìn)行分析，此問題具有一定復(fù)雜性，且不穩(wěn)定因素較多，因此時段單位選擇較為困難，將月作為單位也是我國的常規(guī)擬定方式，以月為單位的流量統(tǒng)計方式并不適合日為單位的調(diào)節(jié)計算。日調(diào)節(jié)水電站將流量時段需不斷濃縮，從而單位越小，所得出的結(jié)果準(zhǔn)確度更高。將日作為時段單位，特殊情況下，可根據(jù)日來水情況，構(gòu)建概化過程。

大水庫反調(diào)節(jié)輸電站及同步調(diào)峰電站，自身調(diào)節(jié)能力較差，受到上游庫存量的影響，將大庫月平均泄流量作為下游庫的入庫量進(jìn)行分析，從而將其擬定為入庫日流量。若日調(diào)節(jié)水電站條件較為特殊，需要將入庫流量自月變?yōu)槿?，在具體的實(shí)踐過程中，根據(jù)隨機(jī)水文形成日流量流程圖，利用實(shí)際檢測到的數(shù)據(jù)，從而設(shè)計計算流程，可利用以下公式：

a■Q■=NQ■

在此公式中，a表示某個月份的放縮系數(shù);Qj表示j個月時的檢測流量;N表示每個月的天數(shù)，Q月表示某月平均入庫流量。利用上述公式，將入庫流量設(shè)計方法由月更換為日。

2.2 電網(wǎng)峰值調(diào)整方法

日調(diào)節(jié)水電站能否有效調(diào)峰，將對發(fā)電量造成較大影響。水電調(diào)峰電源較多的電網(wǎng)，為保障電站功能，常規(guī)不開展調(diào)峰。水電調(diào)峰電源不多的電網(wǎng)，電網(wǎng)整體利益角度進(jìn)行分析，能夠?qū)@種電站安排調(diào)峰。若肩負(fù)調(diào)峰任務(wù)，需要根據(jù)電網(wǎng)調(diào)峰需求，從而自電站一年不同時間中抽取較為典型的電力發(fā)送過程作為依據(jù)。

2.3 發(fā)電量簡要算法

日調(diào)節(jié)電站在發(fā)電量計算過程中，需自兩個方面開展，首先為代表時段及代表年段代替來水，將規(guī)劃的來水時段由月更替為日，根據(jù)實(shí)測流量資料，完成工農(nóng)用水的計算。針對不同實(shí)測資料內(nèi)容，設(shè)計來水系列，需選擇調(diào)節(jié)符合標(biāo)準(zhǔn)的部分，自其中選擇具有代表性的系列作為依據(jù)，從而計算設(shè)計入庫日流量。其次為簡化計算方式，擔(dān)任調(diào)峰任務(wù)的水電站，需根據(jù)小時計算發(fā)電站發(fā)電量，利用代表數(shù)據(jù)計算，過程較為復(fù)雜。入庫流量過程線變化處于平緩期，可利用簡化算法。此情況下，不同時間的水量相互補(bǔ)償量較小，能夠利用日平均流量Q日及日發(fā)電量E日進(jìn)行關(guān)系曲線計算。在此計算過程中，假設(shè)不同時間的Q日，從而獲取Q日-E日的曲線，通過這種曲線結(jié)構(gòu)，獲取Q日中E日。一年范圍內(nèi)，不同月份的水電站水位及電機(jī)組開機(jī)數(shù)量存在差異，在調(diào)峰出力線方面存在差異，因此Q日-E日關(guān)系曲線存在差異。因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)上述組合條件，計算Q日-E日關(guān)系曲線。計算每年的發(fā)電量過程中，不同時段的入庫日流量，需根據(jù)Q日-E日關(guān)系曲線進(jìn)行計算。

3 實(shí)例計算

3.1 電站預(yù)計發(fā)電量指標(biāo)無法滿足發(fā)電量因素分析

將XX水電站作為案例，該水電站中裝機(jī)4臺，總?cè)萘繛?2.8萬kw。在原本的預(yù)計過程中，需根據(jù)工業(yè)及農(nóng)業(yè)入庫水量計算容量。該水電站調(diào)節(jié)能力較小，庫容調(diào)節(jié)量為0.28億m3。調(diào)節(jié)計算過程中根據(jù)不同月份的平均入庫量Q月計算發(fā)電量。若Q月發(fā)電量指標(biāo)在引流量指標(biāo)以下，Q月發(fā)電量可作為總發(fā)電流量。若Q月發(fā)電量指標(biāo)在引流量指標(biāo)以上時，不同月份的庫水位根據(jù)最高水位進(jìn)行計算。從而計算得出多年平均發(fā)電量，將停機(jī)泄洪量等指標(biāo)剔除。在電站發(fā)電機(jī)完成開展作業(yè)后，可對水電站電量進(jìn)行調(diào)峰，若假設(shè)水量設(shè)計在設(shè)計用水量之上，電站則無法達(dá)到預(yù)期的發(fā)電量。比如2015年-2016年，平均入庫年水量為254.1億m3，在設(shè)計來水量指標(biāo)之上，平均發(fā)電量則是為8.55億kw·h，從而低于設(shè)計發(fā)電量10.24億kw·h。這種原因與輸電能力配套設(shè)施存在聯(lián)系，來水量較大，則發(fā)電量較小。根據(jù)上述分析能夠觀察到預(yù)計發(fā)電量與實(shí)際發(fā)電量存在不匹配的原因，與水庫調(diào)節(jié)能力小及電站調(diào)峰任務(wù)等原因具有聯(lián)系，且閘門漏水量在較大，也對發(fā)電量產(chǎn)生影響，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)這些情況從而復(fù)核發(fā)電量。

3.2 設(shè)計入庫日流量

XX水電站每年發(fā)電量在計算過程中，通過2016年水平擬定上游農(nóng)業(yè)用水及水庫調(diào)蓄因素對徑流的影響進(jìn)行分析，對比原設(shè)計成果，將5個年度設(shè)定為計算發(fā)電量，不同年度水量豐平枯保證率與原設(shè)計一致，年均水量為254.1億m3。對年入庫流量以月為單位計算時，工業(yè)及農(nóng)業(yè)水庫調(diào)節(jié)能力及設(shè)計來水量基本一致，將月轉(zhuǎn)換為日。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，選擇另一地區(qū)水庫應(yīng)用后的資料，提取同等豐平枯頻率典型指標(biāo)，利用各自對應(yīng)的方式，設(shè)計5個代表年入庫流量時段。

XX水電站在電網(wǎng)中擔(dān)任調(diào)峰任務(wù)，電網(wǎng)中火電站數(shù)量較多，水電調(diào)峰電源較為缺乏，在二十一世紀(jì)前，只有個別水電站能夠投入運(yùn)行，XX水電站主要任務(wù)便是調(diào)峰。電網(wǎng)將XX水電站作為第四級調(diào)峰電源，每日在作業(yè)過程中，調(diào)節(jié)早晚電網(wǎng)高峰負(fù)荷，在夜晚的電網(wǎng)低負(fù)荷情況下，水電站控制出力為2萬kw，其余平峰負(fù)荷時間，電站出力7-8萬kw。

3.3 發(fā)電量計算

XX水電站在調(diào)峰任務(wù)下，調(diào)節(jié)能力與日調(diào)節(jié)能力相似，水源經(jīng)過長期疏導(dǎo)，入庫量較為緩和，可利用Q日-E日關(guān)系曲線計算發(fā)電量。據(jù)XX水電站不同月份的控制庫位及發(fā)電量進(jìn)行檢修，根據(jù)不同的方式劃分Q日-E日關(guān)系曲線。根據(jù)電網(wǎng)調(diào)峰需求，計算Q日-E日關(guān)系曲線時，應(yīng)當(dāng)取Q日最小值，保障高峰負(fù)荷發(fā)電，若Q日為最大值時，將調(diào)峰水量設(shè)定為棄水。

將5個代表年入庫流量及7個Q日-E日關(guān)系曲線計算不同時段的發(fā)電量，不同年度發(fā)電量自5.54億kw·h至4.08億kw·h，提取的平均數(shù)為4.87億kw·h，在不同年度發(fā)電量計算過程中，將14d停機(jī)及泄洪電量損失扣除，在每天的入庫流量中，將10m3/s當(dāng)做閘門水量水量損失。經(jīng)過計算后，能觀察到2013-2018年代表年水量為202.8億m3，發(fā)電量為4.87億kw·h，與設(shè)定的原計劃結(jié)果相差不多，年水量差異較小。通過符合計算發(fā)電量方式，能夠有效計算日調(diào)節(jié)水利發(fā)電站電量。

4 結(jié)束語

在本次實(shí)踐過程中，XX水電站在高低調(diào)節(jié)過程中，通過計算發(fā)電量，可以得知，受到相關(guān)影響因素，在計算入庫日流量過程中，容易面對一定的問題，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行簡化，從而使問題難度降低。日調(diào)節(jié)水電站是否肩負(fù)調(diào)峰任務(wù)對發(fā)電量具有較大影響，因此在計算過程中應(yīng)當(dāng)對電網(wǎng)電源進(jìn)行分析，從而確定調(diào)峰發(fā)電量。并根據(jù)簡化計算方法，滿足日調(diào)節(jié)水電站的計算需求，從而保障電站收益。

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