面积比法在径流水电站水能计算中的应用

2010-04-26寇荣贤雷玉峰

陕西水利 2010年4期

寇荣贤雷玉峰

（周至县水务局陕西周至 710400）

1 概述

径流式水电站是一项投资少、见效快、易于实施的水电项目。但在前期规划设计阶段的水能计算中，一般做法是将水文站历年观测的日平均流量进行分级，并统计出出现的天数，将天数由大到小进行累加，得出大于等于该级流量的累计天数，求出各分级流量的保证率和持续时间，再由出力系数A和分级流量Q求出出力和出力差值，电能差值和累计电能，然后以流量、出力为纵坐标，以保证率、年发电量、年利用小时数为横坐标绘出日平均流量—保证率，出力—保证率，出力—年发电量，出力—年利用小时数曲线，通过曲线，得到所求的保证出力，装机容量，年发电量，年利用小时数。这种计算方法工作量大、相对麻烦，不能很快拿出计算成果供项目方案选定。面积比法对通常的水能计算方法进行了分析探索，通过利用不同日平均流量对应的保证率，年利用小时数，可以很方便地进行水能计算，从而达到快速、简捷、准确的效果，为工作提供便利。

2 水能计算的面积比法

2.1 面积比法的基本原理

在水能计算中，出力系数A和设计水头H只按一定的配比系数影响出力和发电量，而年利用小时数则不受其影响，影响年利用小时数的因素只有日平均流量与保证率曲线的形状。这个形状与日平均流量和保证率有关，对于一个水文站历年观测的数据来说是确定的，那么，不同的日平均流量对应的保证率就确定了，所对应的年利用小时数也就确定了。因此，只要求出每个流量所对应的年利用小时数，就可以很方便的求出出力、装机容量、年发电量等。

2.2 面积比法的计算方法

2.2.1 面积比法的基本思路

根据水能计算的基本方法，出力栏的计算只不过是在分级流量数值前扩大了A×H倍数，发电量的计算考虑了流量历时。因此，在水能计算中，首先从分级流量和保证率出发，分析不同日平均流量下的保证率和年利用小时数，从而求出其他参数，使水能计算得到简化。

2.2.2 面积比法的计算方法

根据水文站历年观测的日平均流量资料，进行分级统计，求出各分级流量的保证率。以分级流量为纵坐标，相应的保证率为横坐标，绘出日平均流量保证率曲线。在保证率曲线中，纵坐标某个流量值与纵横坐标轴，保证率曲线围成的面积就是可发电的流量所占的面积（见图1），该流量值在曲线以外的面积是不能发电的空闲面积（见图1），发电流量所占的面积与空闲面积之和为总面积。总面积也等于100%×Qi。发电流量所占的面积与总面积之比既是发电历时所占总历时的比例，用此比例乘以一年的小时数8760h，即为该流量发电时的年利用小时数。

2.2.3 相似流域的面积比法计算

规划设计的水电站，不一定都在水文站附近，或者在水文站上游，或者在水文站下游，或者和水文站不在同一个流域。这时，如果流域相似，可按照水文面积比拟法求出规划设计电站的日平均流量历时曲线，而面积比拟法求得的历时曲线与原曲线属相似形，形状不变，可发电流量面积占总面积的比例不变，年利用小时数不变。因此，相似流域的水电站年利用小时数仍按面积比法计算。