水电站装机台数比选设计方案

当水电站总装机容量缺定之后，机组台数的选择就显的十分重要。它不仅直接影响工程建设项目投资，而对电站的部分功能有效利用乃至建成后交付使用运行是否经济可靠至关重要。如何解决这一难题，下面以某水电站装机台数比选方案为例，做为设计参考。
　　 1.电站基本特性参数：
　　N装4000kw；
　　H设27m；
　　Hmax30m；
　　Hmin26m；
　　Q设17.5m 3/s；
　　多年平均利用小时3236小时/年；
　　设计洪水位304.5m；
　　正常蓄水位302.5m；
　　正常蓄水位库容0.03×108m 3；
　 　2.根据以上电站基本特性参数，初选四种组合进行比较：
　　2.1装机为2000kw×2台，总装机容量4000kw；
　　水轮机HLA551-LJ-120；
　　发电机SF2000-16/2600；
　　H额27m；
　　Q额9m 3/s；
　　水轮机出力2212kw；
　　转数375r/min；
　　效率91%；
　　发电机出力2013kw；
　　允许吸出高程4.0m；
　　2.2装机为1250kw×3台，总装机容量3750kw；
　　水轮机HLA551-LJ-100；
　　发电机SF1250-14/2150；
　　H额27m；
　　Q额5.8m3/s；
　　水轮机出力1436.9kw；
　　转数428.5r/min；
　　效率90%；
　　发电机出力1293kw；
　　允许吸出高程4.0m；
　　2.3装机为1000kw×4台，总装机容量4000kw；
　　水轮机HLA551-LJ-84；
　　发电机SF1000-12/17300；
　　H额27m；
　　Q额4.5m 3/s；
　　水轮机出力1096.5kw；
　　转数500r/min；
　　效率88%；
　　发电机出力964.97kw；
　　允许吸出高程4.0m。
　　2.4装机为2000kw×1台，1000kw×2台，总装机容量4000kw；
　　水轮机HLA551-LJ-120×1台；HLA551-LJ-84×2台；
　　发电机SF2000-16/2600×1台；SF1000-12/1730×2台；
　　H额均为27m；
　　Q额分别为9m3/s和4.5m 3/s
　　水轮机出力分别为2212kw和1096.5kw；
　　转数分别为375r/min和500r/min；
　　效率分别为91%和88%；
　　发电机出力分别为2013kw和964.97kw；
　　允许吸出高程均为4.0m。
　　 3.四种装机台数工程投资指标

项目 　　方案	设备费	安装费	压力管道	厂房	合计	投资差（+/-）
1	2000kw×2台	370	40.2	73.5	236.45	646.65
2	1250kw×3台	426	54.6	87.52	328.47	823.09	+176.44
3	1000kw×4台	470	65.4	97.58	409.64	969.12	+322.47
4	2000kw×1台1000kw×2台	420	52.9	90.04	345.76	835.16	+188.51

　 　4.方案比选推荐
　　推荐采用装机为2000kw×2台方案，其理由如下：
　　4.1从投资上看机组台数越多，投资越大，装3台机组较装2台机组投资增加176.44万元，装4台机组较装2台机组投资增加322.47万元。装机超过四台后，变配电设备就要设两套，其投资增幅更大，经济指标更差。第一种组和投资最省，为首选方案。
　　4.2根据厂家提供资料，总装机已确定条件下，单机容量小而多，机组效率低。装机为2000kw×2台时，机组效率最高91%，发电机出力4026kw，出力排位第一。装机为2000kw×1台和装机1000kw×2台时，机组效率为89%，发电机出力3930kw，出力排位第二。装机为1250kw×3台时，机组效率90%，发电机出力3879kw，出力排位第三。装机为1000kw×4台时机组效率最低88%，发电机出力3859kw，出力排位第四。从四种装机台数比选看，第一种组合机组效率最高，发电机出力居首位。
　　4.3机组台数、机组类型越多，运行配件，检修材料备用量越大。检修难度增加，使运行管理成本及设备维修费提高。四种方案中第一种方案机组台数最少。
　　4.4根据工程建设地点1958～1999年月平均流量计算成果，每年12月至翌年3月份，月平均流量均小于2m/s，而在此期间85%～90～的月份平均流量小于1m/s.若电站在冬季无保温和必须供电要求，单机容量不宜过小，第一种方案仍然居优势。
　　4.5该电站为日调节水库，其库容为300×104m 3，具有一定调节能力，枯水季节来水量较小时，可蓄满水后在用电高峰时集中发电，单机2000kw，流量9m 3/s，可以满负荷发电，还能使机组在高效区运行，同时还有调解做用，第一种方案完全可以满足要求。
　　4.6推荐方案
　　综上所述，根据本电站特点及天然来水量，从投资、机组效率及运行检修管理方面综合分析，第一方案的装机2000kw×2台为最优方案。
　　 5.结论
　　水电站装机台数设计方案的选择，要充分考虑以下主要条件：
　　5.1选择机组组合要求工程投资最少。找一个装机台数和投资最少结合点。
　　5.2选择机组组合要求效率最高。容量和机型确定以后，相对大一些的机组效率要高，如果无其它特殊要求，要采用的方案是机组效率较高的组合。
　　5.3选择机组组合要求工程平面部置最佳。普通水电站平面部置受主槽横断面限制，因为不同机组直径大小和所占横断面大小不完全成正比，机组越多所占横断面尺寸就越大，水流主槽横断面距离也是确定机组台数的主要因素。
　　5.4选择机组组合要求与天然来水量周期相互匹配。来水流量增减，大小机组要配合，如果有厂房保温或必须供电要求（有直供区），要满足小流量用小机组发电要求。
　　5.5选择机组组合要求与水库（上水池）调解能力相适应，对一些有调解能力的水库电站，来水量较小时，可蓄水集中发电，让机组在高效率区运行。
　　5.6选择机组组合要求与运行检修管理相协调，机组台数和机型多无疑配件多，不但技术储备量要大，维修费用也高。从这个意义上讲，机组台数类型越少越好。
　　总之，水电站装机台数方案设计参考要素是多方面的，要做到安全经济，技术可靠是一个永恒的课题，需要进行不段的研究和探索。