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摘要：山区河流的水电站多为梯级开发，在计算梯级水电站中，经常会碰到的问题是上游水电站的发电流量经水库调节，而区间的流量则没有水库调节。本文通过工程实例，介绍这类梯级水电站的解决方案。
关键词：山區 梯级水电站 水能 装机容量
中图分类号：TV523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-030-01
1 前言
山区河流的水电站多为梯级开发，在梯级开发水电站规划设计中，经常会碰到这样的问题：上游水电站的发电流量是经水库调节，而区间的发电流量则没有水库调节，如何确定这类梯级水电站的发电流量和装机容量。本文通过工程实例，介绍这类梯级水电站的发电流量和装机容量计算的解决方案。
2 工程概况
广东省饶平县胜利三级水电站为引水式水电站，其发电水源来自胜利二级水电站的尾水和区间16km2集水。
胜利三级水电站的发电水源来自二级水电站的尾水和二级水电站至三级水电站之间有效的区间集水16km2。二级水电站于2005年经过技术改造后，电站设计流量为1.88 m3/s，而现有的三级水电站设计流量仅为1.76 m3/s，两级水电站的水量明显不匹配，造成水力资源的浪费。
电站自建成以来，历年弃水比较多，这严重浪费了水力资源。胜利三级水电站的水力资源未能得到充分利用，存在较大的浪费。本次技改将在采用新的水文资料，合理规划水力资源，在原有基础上进行技改扩容，重新确定装机容量，使该地区的水能得到更充分合理的利用。
3 水能计算
由于胜利三级水电站的法典水源来自两部分，因此，在水能计算上也可分两部分进行计算，然后将这两部分水能进行叠加，求出本电站的总水能。
3.1 水库下泄水量年发电量计算
根据胜利水库实测进库水量及发电用水量统计资料，胜利一级水电站多年平均发电流量（即发电尾水流量）为1.1443m3/s。该部分水量用于胜利三级水电站发电，可根据此实测资料直接计算该部分水量的多年平均发电量。经计算，水库下泄水量多年平均发电量为 =251.4万kWh
3.2 区间来水量年发电量计算
根据枯、中、丰三个代表年的旬流量列表分别计算各代表年的年发电量，进而求出多年平均发电量，经计算，区间来水量的多年平均发电量 =135.5万kWh
3.3 多年平均发电量
电站多年平均发电量为水库下泄水量的年发电量与区间区间来水量年发电量之和。 =386.9万kWh
4 装机容量选择
4.1 机组台数的确定
装机容量的确定，采用套用定型机组法。胜利三级水电站原有1台×500kW的机组，现经水能计算，电站平均年发电量为386.2万kWh大于原设计平均年发电量220万kWh。因此，电站有扩容的空间。为便于轮流检修机组，保证运行灵便可靠，同时，考虑到尽可能减少技改的造价，充分利用原来电站的已有设施，本次技术改造初步确定机组的台数为2台。
4.2 确定定型机组
为充分利用水电站原有设施和设备，本次技术改造确定选用两种定型机组：更换原来的1台×500kW机组，采用水轮机型号为HL153-WJ-50，配套电机为SF500-6，机组引水流量为1.64m3/s；另外新建1台×320kW机组，采用水轮机型号为HL160-WJ-50，配套电机为SF320-6，机组引水流量为1.05m3/s。因此，胜利三级水电站的总装机容量为1台×500kW+1台×320kW=820 kW，设计净流量为Q=1.05+1.64=2.69m3/s。
4.3 装机容量合理性分析
根据上述选定的定型机组，胜利三级水电站的多年平均利用小时数为：
根据本地区的径流电站的经验来看，年平均利用小时数为3000～4000h左右较为合适的。但由于胜利三级水电站的发电用水部分是经过胜利水库调节的（经调节的流量约占总流量的65%），上游的胜利一级水电站和已完成技改的胜利二级水电站的年利用小时数均在4800h左右。因此，从梯级电站间的流量匹配和充分发挥机组的使用效率的角度来看，本站选择装机容量820kw，多年平均利用小时数4718h，是适应本站的水能和流量要求，也能够较理想地利用本地区的水力资源。
5 结语
现该电站已改造完成并投入运行，从运行的情况来看，各项设计指标均与实际运行情况较为吻合。本文介绍的方法对于这一类山区梯级水电站的水能计算与装机容量的确定具有一定的参考作用，希望对读者有所帮助。
关键词：山區 梯级水电站 水能 装机容量
中图分类号：TV523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-030-01
1 前言
山区河流的水电站多为梯级开发，在梯级开发水电站规划设计中，经常会碰到这样的问题：上游水电站的发电流量是经水库调节，而区间的发电流量则没有水库调节，如何确定这类梯级水电站的发电流量和装机容量。本文通过工程实例，介绍这类梯级水电站的发电流量和装机容量计算的解决方案。
2 工程概况
广东省饶平县胜利三级水电站为引水式水电站，其发电水源来自胜利二级水电站的尾水和区间16km2集水。
胜利三级水电站的发电水源来自二级水电站的尾水和二级水电站至三级水电站之间有效的区间集水16km2。二级水电站于2005年经过技术改造后，电站设计流量为1.88 m3/s，而现有的三级水电站设计流量仅为1.76 m3/s，两级水电站的水量明显不匹配，造成水力资源的浪费。
电站自建成以来，历年弃水比较多，这严重浪费了水力资源。胜利三级水电站的水力资源未能得到充分利用，存在较大的浪费。本次技改将在采用新的水文资料，合理规划水力资源，在原有基础上进行技改扩容，重新确定装机容量，使该地区的水能得到更充分合理的利用。
3 水能计算
由于胜利三级水电站的法典水源来自两部分，因此，在水能计算上也可分两部分进行计算，然后将这两部分水能进行叠加，求出本电站的总水能。
3.1 水库下泄水量年发电量计算
根据胜利水库实测进库水量及发电用水量统计资料，胜利一级水电站多年平均发电流量（即发电尾水流量）为1.1443m3/s。该部分水量用于胜利三级水电站发电，可根据此实测资料直接计算该部分水量的多年平均发电量。经计算，水库下泄水量多年平均发电量为 =251.4万kWh
3.2 区间来水量年发电量计算
根据枯、中、丰三个代表年的旬流量列表分别计算各代表年的年发电量，进而求出多年平均发电量，经计算，区间来水量的多年平均发电量 =135.5万kWh
3.3 多年平均发电量
电站多年平均发电量为水库下泄水量的年发电量与区间区间来水量年发电量之和。 =386.9万kWh
4 装机容量选择
4.1 机组台数的确定
装机容量的确定，采用套用定型机组法。胜利三级水电站原有1台×500kW的机组，现经水能计算，电站平均年发电量为386.2万kWh大于原设计平均年发电量220万kWh。因此，电站有扩容的空间。为便于轮流检修机组，保证运行灵便可靠，同时，考虑到尽可能减少技改的造价，充分利用原来电站的已有设施，本次技术改造初步确定机组的台数为2台。
4.2 确定定型机组
为充分利用水电站原有设施和设备，本次技术改造确定选用两种定型机组：更换原来的1台×500kW机组，采用水轮机型号为HL153-WJ-50，配套电机为SF500-6，机组引水流量为1.64m3/s；另外新建1台×320kW机组，采用水轮机型号为HL160-WJ-50，配套电机为SF320-6，机组引水流量为1.05m3/s。因此，胜利三级水电站的总装机容量为1台×500kW+1台×320kW=820 kW，设计净流量为Q=1.05+1.64=2.69m3/s。
4.3 装机容量合理性分析
根据上述选定的定型机组，胜利三级水电站的多年平均利用小时数为：
根据本地区的径流电站的经验来看，年平均利用小时数为3000～4000h左右较为合适的。但由于胜利三级水电站的发电用水部分是经过胜利水库调节的（经调节的流量约占总流量的65%），上游的胜利一级水电站和已完成技改的胜利二级水电站的年利用小时数均在4800h左右。因此，从梯级电站间的流量匹配和充分发挥机组的使用效率的角度来看，本站选择装机容量820kw，多年平均利用小时数4718h，是适应本站的水能和流量要求，也能够较理想地利用本地区的水力资源。
5 结语
现该电站已改造完成并投入运行，从运行的情况来看，各项设计指标均与实际运行情况较为吻合。本文介绍的方法对于这一类山区梯级水电站的水能计算与装机容量的确定具有一定的参考作用，希望对读者有所帮助。