[转帖]小水电站发电量计算的分析探讨

文摘 发电量为小水电站的重要技术经济指标，它的计算涉及水文数据、来水量推算、库容曲线拟合、水管路水力损失、系统效率修正等方面的问题；探讨了在发电量计算过程中对有关参数进行的分析处理。
主题词 小水电 水文数据库 数值计算 发电量 数据处理 经济指标
１问题的提出
小水电站开发形式多样，有的小水电站引水线区间有径流加入，存在区间径流如何分析的问题；有的电站有几处跨流域水库，引水隧洞应如何优化设计以及引水工程能够达到怎样的效果的问题；有的经过扩容改造的电站，冲击式机组与混流式机组一起发电，对不同的水管路水力损失，不同的机组效率，不同的尾水位，如何确定水能参数；也有一些梯级电站，一级电站扩容，二、三级电站不扩容，梯级电站发电量如何重新确定等等。对于这些问题，如何给出一个更加量化的结论，这就需要小水电站发电量计算的进一步发展和完善。
２电量计算的算法原理
根据以往年份的水文规律利用计算机进行演算，来预测设计电站在未来年份中的一个平均发电量数值，这是电量计算的基本方法。电量算法分插补水文数据、来水量推算、来水量处理、库容曲线拟合、水管路水力损失、系统效率修正、时段发电量计算等几个部分。
３电量计算的分析探讨
３．１插补水文数据
原始水文资料仅提供每日流量数据，首先需要对水文数据进行插补数据完成逐小时模型水文流量表，以使程序能够以１小时为时间步长进行更为精确的分析计算，插补数据可以采用样条函数，样条插补数据的缺点是可能产生负流量，简单的办法是产生负数流量时以置零处理。
３．２天然来水量推算
对于有区间径流加入和几处跨流域引水水库的水电站。这类电站有多个集雨区，各个集雨区的水文参数以及引水条件有时候并不相似，所以程序对于天然来水量是分区计算和分区处理的。程序在计算时段发电量时，根据该时段模型水文数据的流量数值，各个集雨区集雨面积和径流深数据，为各个集雨区推算时段来水量。各个集雨区逐日来水量不宜先期集中处理，而应分散在时段电量计算段中处理，因为像有压隧洞引水入库这种情况逐日入库水量无法事先确定。
３．３来水量处理
小水电站有些情况的来水需经过引水后进入电站水库，其中存在一个引水工程的过水能力问题，来水量大时超过引水能力的水量无法到达电站水库，这是一种先期弃水。如果是有压隧洞引水，水库水位有涨落，引水隧洞的过水能力则是随水库水位变化的动态量，在计算过程中加入这样的函数。同时引水线的漏水损失也需计算，漏水流量可以处理成一个定数，当来水量流量大于漏水量时，来水量应减去一个漏水量，当来水量小于漏水量时，来水量处理为零。对于梯级电站的水量需要记录进入下一级电站的逐日水量。
要考虑上一级弃水有可能进入下一级调蓄水库而作用于发电，在下一级电站电量中对上一级传递的水量进行数量方面的合理处理。

３．４库容曲线拟合
库容曲线函数在给定一个库容数据情况下能够确定地给出一个水库水位数值。库容曲线拟合可以采用样条拟合。也可以采用分段立方根函数拟合，即将两个高程区间的库容看作是一个上大下小的几何台体，这种拟合方法的好处是延伸性较好，即曲线的向上延伸段与客观实际符合得较好。
３．５动态库容和时段动态水位
时段初始库容已知，时段末库容可以由时段小时数、来水流量时段发电库容、具体时段发电流量进行计算。对于电站与水库之间以隧洞引水的电站，一般而言隧洞的漏水很少，可以认为发电流量即为通过机组的工作流量；对于渠道引水发电的电站，发电流量为通过渠道进水口处的工作流量，即通过机组的工作流量除以一个渠道效率。作为算法发电流量采用上一时段发电流量，最初时段采用额定发电流量。于是，可以估算该时段动态平均水位，溢洪问题安排在时段发电量计算以后处理，如果计算库容大于允许最大库容，则计算库容代之以允许最大库容。
３．６管路水力损失
小水电站往往是由很多水管路组成的。小水电站有水库至电站间的进出水口、引水隧洞，隧洞出口至电站间还有引水钢管、阀门等。这些水管路会有一定的水力损失（沿程损失和局部损失），管路流量和水力损失是一个动态变量，有了水库水位和水管路水力损失，可计算出电站发电净水头。
３．７水能换算和系统效率修正
按照能量转换理论，机组发电功率算式为：Ｐ＝９．８ηＱＨ式中η为机组综合效率，Ｑ为通过机组的流量，Ｈ为发电净水头。水头变化和工作流量的变化对于水轮机效率有一定影响。采用电量计算程序计算时机组效率可以根据水头和流量的变化，根据运转特性曲线给出的规律进行修正。
３．８单元时段发电量计算
一个单元时段可以是一个小时，或整个峰电时段或整个谷电时段。时段发电量计算过程最好处理成独立通用的程序段，可以用来处理峰电时段也可