对修订小水电上网力率考核标准的分析

薛海平

(陕西省石头河水电站 陕西 宝鸡 722311)

1 前言

电力系统中大部分负载属感性负载，如异步电动机、变压器等。这些负载在消耗有功电力（做功功率）的同时，还需感性无功电力（建立磁场功率）。这就要求发电机在向电网供给有功电力的同时，也要供给一定的无功电力，才能满足电网需求。

发电机在额定工况下，向电网供给有功电力和无功电力的比例是根据电力系统的需要而设计的，即确定设计额定工况下力率（功率因数）。

式中，Cosφ——功率因数；

P——有功功率（kW）；

Q——无功功率（kVar）；

S——视在功率（kVA）。

功率因数高，表示发电有功分量大，无功分量小；发电机容量能充分利用。反之，有功分量小，无功分量大，发电机容量不能充分利用。国内过去制造的小型发电机功率因数为0.8，大型发电机为0.9。

小型水电站现在一般均并大电网运行，且距并网点较远，所发电力需经升压变压器和一定距离线路才能送至并网点。大网对小水电确定的力率考核标准为0.8（不得高于0.8）。由于升压变压器及并网线路无功损耗较大，电力送至并网点时力率将大幅升高，即发电机出口在额定工况下力率为0.8时，并网点力率将升至0.8以上，甚至更高。可见，小水电并网点力率按0.8考核不定合理。

2 实例分析

以石头河水库坝后水电站为例，就其额定出力时的功率损失、上网点力率进行计算分析。

2.1 电站基本情况

2.1.1 概况

石头河水库坝后水电站（以下称电站）位于陕西省眉县斜峪关石头河水库大坝右侧 ，电 站 装 机 4台 ，1×6500kW+2×5000kW+1×2000kW。电站所发电力经一台16000kVA主变压器升压后，用一回35kV、长10km的线路送至并网点（大电网变电站）。电站6500kW机组和2000kW机组属低水头机组；两台5000kW机组属高水头机组。在丰水期水库高水位运行时，电站两台高水头机组运行（两台低水头机组因水头限制而停运），出力为设计额定出力有功10000kW，无功7500 kVar，此时功率因数为Cosφ=0.8。因电力输送过程中必然存在损耗，致使至并网点时有功减为9677kW，无功减为6145kVar，而力率升至0.85，即力率超标。力率高于0.8，按规定就被认为无功不够，电费结算时有功电量要按无功电量的1.33倍进行反算。照此法结算，电站在丰水期水库高水位时就因上网力率不达标，造成每月近100万kW·h的巨大损失。为了减小损失，电站平时一直在有意降低有功出力运行，但这样又往往造成大量弃水，不能从根本上解决问题。

2.1.2 电站主结线简图

表1 设备参数

表2 计算列表

2.1.3 设备参数

2.2 计算列表

两台高水头机组在满载时的上网功率应为发电机总出力减去其在输送过程中总的损失,总损失包括升压变损失和输电线路损失。

2.3 分析

从以上数据看，电站发电机在额定工况下运行时，出口力率是0.8，即发电出力有功功率是10000kW时，配套无功出力是7500kW，有功功率与无功功率之比为1.33。发电机所发电力经升压变压器后，损失了83.7kW有功功率、947.5kVar无功功率，损失不是按力率0.8配套的，而是有功损失小，无功损失大，二者损失之比为0.9。电站送出无功功率减少了很多，以致力率升至0.84。送出的电力经并网线路送至并网点时，又损失了238.9kW有功功率，407kVar无功功率，损失也不是按力率0.8配套，仍是有功损失小，无功损失大，二者之比为0.59，进一步使上网电力力率升高。电力经过变压器升压和并网线路输送后，损失了少量的有功功率，大量的无功功率，这就是发电在出口力率为0.8，而送至上网点后力率升至0.85的根本原因。

上网点力率达不到0.8时，电量结算就不按实际上网有功电量696.77万kW·h结算，而是按上网无功电量的1.33倍（力率为0.8时有功与无功之比）反算应结算有功电量为588.5万kW·h。这样，就使电站在丰水期满负荷时，每月少结算近100万kW·h电量，造成很大损失。

要使并网点力率达到0.8，就必须使发电出口力率大幅降低才行，即减少有功出力，相对加大无功出力。但这样就会造成：①发电机容量不能充分利用；②丰水期大量弃水，白白浪费水能资源。

3 结论

电力在输送过程中存在有功和无功损耗，且无功功率损耗比有功功率损耗大得多。这样一来，必然造成电力输送至并网点时无功功率减少很多，以致力率升高。发电设备制造时，出口力率是按0.8设计的，发出的电力经过输送，又必然使力率升高，这是客观事实。而大电网要求小水电无论在丰水期，还是在枯水期，所发电力送至并网点时力率均要达到0.8。这在其他时期还可，而在丰水期就很难做到。即发电机在额定工况下运行时，发出的无功电力不可能无损耗的送至并网点。

可见，小水电上网点力率按0.8考核，本身就不太合理。电站运行及电网调度，依据的是实时状况，而电费结算依据的是制度规定。在这里，过时的上网结算规定与电网运行现状要求，显得很是矛盾。

4 建议

小水电站并网点力率按0.8考核，是27年前所确定的，本身就不太合理。而现在，经过近30年的发展，大网电源点布局更趋合理，供电半径已大幅度减小，用户端无功补偿设备大量增加，无功功率大部分已就地平衡，电网不再大量输送无功电力。且在大电网不需要无功电力时，再大量供给无功电力，不但会造成损耗增加，而且会造成并网变电站母线电压超标，供电质量下降。

因此，笔者认为，不论是从确保供电质量看，还是从节约资源看，现在修改小水电站上网力率考核标准很必要，也可行。建议小水电站上网力率考核标准按丰水期和非丰水期两个时期的电网具体要求修订为：①丰水期小水电站上网力率免予考核；②非丰水期小水电站上网力率考核标准定为0.9。

5 结语

本文分析了小水电从发电、升压、输送各环节的电力损耗对力率的影响，提出了电网运行现状对小水电力率的要求和结算制度对小水电力率要求的不同。这一矛盾，表面上看，对小水电造成了不少经济损失，实质上是对资源造成了极大的浪费，更是与当前所倡导的减排增效不合拍。所以重新修订小水电站上网力率考核标准很必要，也可行。陕西水利