【摘要】:本文概述了小型水電站的特點(diǎn);提出了無資料地區(qū)小型水電站設(shè)計(jì)中水能計(jì)算方法;水頭確定;裝機(jī)容量選擇與單機(jī)容量選擇以及變壓器的選擇。 

【關(guān)鍵詞】:小型水電站;水能計(jì)算;水頭;裝機(jī)容量 

  中圖分類號:TV742文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號: 

  1引言 

   本人在工作實(shí)踐中,多次參與小型水電站勘測、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收工作。其中有過成功的喜悅,也有過失敗的教訓(xùn)。下面把我從事小型水電站設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會交流給大家,供同行們參考。 

  2小型水電站的特點(diǎn) 

  2.1地理位置偏僻 

   小型水電站多數(shù)分布在相對偏僻的山溝里,交通不便、通訊不便,遠(yuǎn)離城鎮(zhèn),外購材料采購不便,給施工帶來諸多不便。 

  2.2缺少水文資料 

   小型水電站多數(shù)分布在流域面積只有幾十平方公里到幾百平方公里的小型河流上,沒有水文站和實(shí)測水文資料,徑流計(jì)算,洪水計(jì)算和水能計(jì)算需要按無資料法和面積比法計(jì)算。 

  2.3工程規(guī)模小投資少 

   受流量、水頭和地形條件的限制,小型水電站裝機(jī)容量一般在200~3000kw范圍;壩高在6~15m之間;設(shè)計(jì)水頭在5~20m范圍;總庫容在20~500萬m3之間,沒有調(diào)節(jié)庫容;庫區(qū)回水長度在500~2000m之間;工程投資一般在200~2000萬元之間。 

  2.4工程占地少、淹沒范小、移民動遷工作簡單 

   多數(shù)小型水電站庫區(qū)回水范圍都在原來行洪斷面之內(nèi),不淹沒耕地、林地,沒有移民動遷工作。即使有淹沒,多數(shù)是淹沒少量的河邊薄耕地與疏林地,工程占地也很少。淹沒處理與工程征地工作相對容易。 

  2.5對自然環(huán)境影響不大 

   小型水電站規(guī)模小,淹沒范圍小,占地少,對自然環(huán)境影響不大,沒有污染排放,在環(huán)境評價方面及水保方面容易過關(guān)。 

  2.6建設(shè)期短經(jīng)濟(jì)效益顯著 

   小型水電站多數(shù)利用自然優(yōu)勢,工程規(guī)模小,工程量小,建設(shè)期短。如果施工組織科學(xué)合理,多數(shù)小型水電站可以在一年內(nèi)建成投產(chǎn)。工程投資在200~2000萬元之間,單位千瓦投資在6000~8000元之間,一般在10~12年可以收回成本,經(jīng)濟(jì)效益比較顯著。與其他行業(yè)相比,不用采購原料,不用外出推銷產(chǎn)品,管理方便,運(yùn)行陳本低,收入穩(wěn)定,是一項(xiàng)好產(chǎn)業(yè)。 

  3小型水電站的設(shè)計(jì)程序應(yīng)當(dāng)簡化 

   大中型水利工程設(shè)計(jì)程序包括:規(guī)劃報告―項(xiàng)目建議書―可行性研究報告―初步設(shè)計(jì)―施工圖設(shè)計(jì)―招投標(biāo)設(shè)計(jì)。而對于小型水電站,工程規(guī)模小,影響范圍小,結(jié)構(gòu)簡單,從項(xiàng)目建議書到初步設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)深度上沒有什么顯著變化,應(yīng)當(dāng)采取兩步到位,第一步初步設(shè)計(jì),第二步施工圖設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)報告的編寫也應(yīng)當(dāng)適當(dāng)簡化,沒有必要面面俱到,沒有內(nèi)容的章節(jié)可以省略。 

  4小型水電站的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 

  4.1水能計(jì)算 

   小型水電站多數(shù)沒有水文資料,給水能計(jì)算帶來不便。對于下游有水文站的河流,并且有長系列實(shí)測流量資料,可以用面積比法推求到電站壩址處,再利用推算的水文成果進(jìn)行本電站水能計(jì)算。對于沒有水文資料,又沒有可比條件的小型水電站水能計(jì)算,可以采用查水文手冊的辦法,從水文手冊上查出本電站壩址以上流域多年平均徑流深,按以下公式計(jì)算全年來水量。 

   W年=0.1F 

   公式中: 

   W年―全年來水量,萬m3; 

   F―流域面積 ,km2; 

   ―多年平均徑流深,mm。 

   月來水量Q月=W年×月分配系數(shù)(查水文手冊) 

   月平均流量=Q月÷全月時間秒數(shù) 

   全年發(fā)電量E年=E月 

   E月=NT =AHT月 

   式中: 

   E年―全年發(fā)電量,萬kw.h,等于12個月發(fā)電量之和; 

   E月―每個月發(fā)電量,萬kw.h; 

   N―水能出力,kw; 

   T月―一個月小時數(shù),一個月按30.4天,T月=30.4×24=729.6小時; 

   A―發(fā)電機(jī)組綜合效率系數(shù),一般取7.5~8; 

   H―平均水頭,m; 

   經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn),小型河流洪水歷時短,洪峰流量陡漲陡落,加上庫容小,沒有調(diào)節(jié)能力,按月平均流量計(jì)算的年發(fā)電量E年偏大,應(yīng)乘以一個折減系數(shù)K,根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),流域面積越小,庫容越小,折減率越大,一般取K=0.75~0.85,即E年設(shè)=E年×K。 

  4.2小型水電站設(shè)計(jì)水頭的確定 

   小型水電站壩高較小,庫區(qū)水深小,正常運(yùn)用時,庫區(qū)允許消落深度h值也小,因此,水頭H值變化不大。H值按以下公式確定: 

   H=正常水位--滿負(fù)荷發(fā)電尾水位-總水頭損失 

   一般情況下,取h=(正常水位-滿負(fù)荷發(fā)電尾水位)×10% 

  4.3裝機(jī)容量與單機(jī)容量選擇及配套變壓器選擇 

   小型水電站裝機(jī)容量應(yīng)按水能計(jì)算成果確定,一般在幾百千瓦到幾千千瓦,從目前發(fā)展趨勢來看,趨向大裝機(jī)、提高水資源利用率方向發(fā)展。 

   按年利用小時數(shù)衡量,年利用小時數(shù)應(yīng)在2000~3000小時比較合理。按水資源利用率衡量,水資源利用率在50%~60%比較合理。按引用流量衡量,引用流量是多年平均流量的2倍左右比較合理。 

   每座小型電站機(jī)組臺數(shù)不易過多,一般2~4臺比較合理。如果3~4臺,選擇單機(jī)容量相同為好;如果選擇2臺,應(yīng)一大一小,并且大機(jī)組容量是小機(jī)組容量2倍左右比較合理。 

   電站升壓變壓器應(yīng)與發(fā)電機(jī)容量相匹配。一般配套2臺為好。如果安裝2臺發(fā)電機(jī)組,采取單機(jī)單變升壓方式;如果安裝3臺相同機(jī)組,采取一臺單機(jī)單變,另外兩臺采取兩機(jī)一變升壓方式;如果安裝4臺相同機(jī)組,采取兩機(jī)一變的升壓方式比較合理。 

  4.4電站設(shè)計(jì)盡量不占耕地林地,避免移民動遷 

   當(dāng)前我國已經(jīng)有森林法、土地法、物權(quán)法,對于耕地、林地控制很嚴(yán),賠償標(biāo)準(zhǔn)很高;涉及移民動遷工作就更難辦了。因此,盡量控制5年一遇洪水不淹沒耕地、林地,20年一遇洪水不淹住戶,盡量避免出現(xiàn)移民動遷工作。占地賠償與移民安置費(fèi)用應(yīng)控制在總投資20%以內(nèi)。 

   5、結(jié)束語: 

   以上6方面體會是本人在工作中遇到的問題和解決問題的辦法,謹(jǐn)供同行們參考。    

  參考文獻(xiàn) 

  〔1〕《水力學(xué)》(第二版) 肖明葵主編 重慶大學(xué)出版社 2005年8月 

  〔2〕《工程水文學(xué)教材》(第三版)河海大學(xué)詹道江 武漢大學(xué)葉守澤合編中國水利水電出版社 2000年10月 

  〔3〕《水電站建筑物》(第二版)武漢大學(xué)馬善定 浙江大學(xué)汪如澤合編中國水利水電出版社 1995年8月