設(shè)計容量多種解釋,如大型火力發(fā)電廠可按規(guī)劃容量一次建成或分期建成。當(dāng)分期建設(shè)時,根據(jù)電力負(fù)荷、熱力負(fù)荷和資金落實(shí)情況而確定的本期工程的裝機(jī)容量即為設(shè)計容量。在建筑電氣設(shè)計范疇里,供配電設(shè)備容量,也稱設(shè)計容量,設(shè)計容量會留有一定的裕度是為了考慮日后用電設(shè)備發(fā)展的可能需要。
建筑電氣設(shè)計容量在建筑電氣設(shè)計范疇里,供配電設(shè)備容量的選擇是至關(guān)重要的一環(huán)。建筑電氣設(shè)計容量是指供配電設(shè)計容量,如果選得過大或過小,除了直接或間接地增加工程造價外還可能發(fā)生配電線路上的誤動作甚至造成電氣事故。根據(jù)國際《JGJ/T16-92 》:“用電設(shè)備容量在250KW 或需要變壓器容量在160KVA 以上者應(yīng)以高壓方式供電”的要求,可知凡是有一定建筑規(guī)模的工程都將使用電力變壓器,但對于如何選擇變壓器容量的問題上對有些設(shè)計者來說還存在誤區(qū)。認(rèn)為變壓器有功負(fù)荷能力,容量應(yīng)按照計算負(fù)荷負(fù)載或接近滿負(fù)載選擇。其實(shí)這是一種錯覺,誤認(rèn)為“滿負(fù)荷”可以做到物盡其用,節(jié)省投資,殊不知雖然變壓器是一種效率高在 95%以上的電氣設(shè)備 (n=p輸出/輸入×100≥95% )。但只有當(dāng)變壓器的負(fù)荷在 0.5~0.6 時才可能實(shí)現(xiàn),這也是從發(fā)揮變壓器最高效率的角度出發(fā)來選擇變壓器容量的首要條件和依據(jù)。當(dāng)然最后確定變壓器容量時還要綜合考慮其它一些因素,例如環(huán)境溫度的影響,降低溫度可以提高變壓器的輸出功率和減少變壓器的損耗,又如變壓器臺數(shù)的合理選擇和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較等等都是影響變壓器容量選擇的考慮因素。至于變壓器的過載能力是和起始負(fù)荷率、環(huán)境溫度和通風(fēng)散熱條件等相關(guān)的因素有關(guān)且只能是應(yīng)急性質(zhì)和短時間的。過負(fù)載時首要要求不致?lián)p壞變壓器的絕緣和降低使用幫助為原是,一年四季中高峰用電是可能會超負(fù)荷,而低谷時又會出現(xiàn)輕載運(yùn)行。這“超”、“輕”負(fù)載兩者之間的量和時間基本等同時會起到互補(bǔ)的作用,但最好不要超負(fù)荷15%1。
水庫設(shè)計容量庫容指水庫內(nèi)某兩個水位間可儲存水量的容積而言,通常以立方米(也稱“公方”或“方)計。隨著所指定水位的特征不同,庫容可有總庫容、防洪庫容、有效庫容、死庫容等區(qū)別。在水利工程中,設(shè)計容量,也稱設(shè)計庫容,是指不同特征水位對應(yīng)下庫容。水庫特征水位反映水庫工作狀況的水位。也可用庫容表示。體現(xiàn)水庫利用和正常工作的各種特定要求,是規(guī)劃設(shè)計階段確定主要水工建筑物尺寸,如壩高、溢洪道寬度,及估算工程效益,如發(fā)電、灌溉水量和利用水頭等的基本依據(jù)。特征水位(庫容)有死水位及死庫容、正常蓄水位及興利庫容、防洪限制水位及結(jié)合庫容、防洪高水位及防洪庫容、設(shè)計洪水位及攔洪庫容、校核洪水位及調(diào)洪庫容等。攔洪庫容是防洪限制水位至設(shè)計洪水位之間的庫容。以大壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的設(shè)計洪水為根據(jù),從防洪限制水位開始,經(jīng)水庫調(diào)洪后,攔蓄或滯蓄部分洪水需要的水庫容積。防洪庫容是防洪限制水位至防洪高水位之間的庫容。為使下游防護(hù)地區(qū)能抵御規(guī)定的洪水,水庫應(yīng)具有相應(yīng)的防洪庫容,以蓄納洪水或阻滯洪水,減輕下游防護(hù)地區(qū)的洪水威脅,保證下游防護(hù)地區(qū)的安全。
裝機(jī)設(shè)計容量水電站水輪發(fā)電機(jī)組銘牌容量的總和。是水電站最重要的特征值之一,水電站在運(yùn)行中處于工作、備用和檢修狀態(tài)的容量分別稱為工作容量、備用容量和檢修容量。三者之和稱為必需容量。有時,在必需容量之外,加大水電站裝機(jī)容量,其作用為在汛期多發(fā)季節(jié)性電量,替代火電電量,減少系統(tǒng)的燃料消耗,但不能減少電力系統(tǒng)的裝機(jī)容量。這部分容量稱為重復(fù)容量。在不同水文年、不同季節(jié)中,隨著水電站運(yùn)行狀態(tài)以及電力系統(tǒng)對水電站的要求不同,這些容量是不同的,而且在一定的條件下,它們之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。工作容量即水電站為擔(dān)負(fù)電力系統(tǒng)負(fù)荷機(jī)時發(fā)出的有功功率,水電站日最大工作容量與日平均出力、系統(tǒng)負(fù)荷和能否進(jìn)行日調(diào)節(jié)有關(guān)。豐水期和負(fù)荷大時,工作容量大,相應(yīng)備用容量可小些;枯水期和系統(tǒng)負(fù)荷小時,工作容量較小,備用容量可大些。水電站機(jī)組檢修,一般安排在枯水期,故枯水期檢修容量大。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中,由于負(fù)荷的變化,有時會出現(xiàn)一部分容量未被利用的情況,處于空閑狀態(tài)。這部分容量稱為空閑容量。當(dāng)水電站工作水頭小于機(jī)組額定水頭時,裝機(jī)容量中有一部分不能承擔(dān)必需容量,稱為受阻容量(見水電站額定水頭)。
水電站裝機(jī)容量的大小決定于電力系統(tǒng)的負(fù)荷及其特性、水電站的能量指標(biāo)、水庫調(diào)節(jié)性能、水電站在系統(tǒng)中的地位和作用及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性。
水電站的能量指標(biāo) 能量指標(biāo)包括保證出力和多年平均年發(fā)電量,是決定其裝機(jī)容量的基礎(chǔ)。水電站以其能量參加電力系統(tǒng)電力電量平衡,以核定其容量和電量的效益。水電站在系統(tǒng)中的地位和作用 其地位和作用決定于水電站能量在年內(nèi)的分配、負(fù)荷特性、電源組成、水電站在系統(tǒng)日負(fù)荷圖上的工作位置及擔(dān)負(fù)系統(tǒng)備用容量的大小。當(dāng)能量一定時,水電站分配在系統(tǒng)負(fù)荷大月份(容量平衡控制月份)的能量愈多,其裝機(jī)容量愈大;水電站在日負(fù)荷圖上的工作位置愈靠近尖峰,即水電站在一天內(nèi)的工作小時數(shù)愈少,擔(dān)負(fù)調(diào)峰任務(wù)愈多,其裝機(jī)容量愈大,但水電站在一天內(nèi)的工作小時數(shù),決定于電力系統(tǒng)尖峰的歷時;水電站擔(dān)負(fù)系統(tǒng)的備用容量愈多,其裝機(jī)容量愈大。所以水電站的裝機(jī)容量遠(yuǎn)大于保證出力,裝機(jī)容量與保證出力的比值往往達(dá)到2~5,甚至更大。
水電站在系統(tǒng)中的地位和作用,受其調(diào)節(jié)能力的制約。具有季(年)調(diào)節(jié)能力以上的水電站,才有可能將其能量較多地分配到負(fù)荷大的月份,并能擔(dān)負(fù)事故備用。具有日調(diào)節(jié)以上調(diào)節(jié)能力的水電站,才能擔(dān)負(fù)系統(tǒng)日負(fù)荷的尖峰負(fù)荷和負(fù)荷備用。具有不完全日調(diào)節(jié)能力、無調(diào)節(jié)或下游有航運(yùn)基荷要求的水電站,只能分別擔(dān)負(fù)系統(tǒng)日負(fù)荷的腰荷或基荷,裝機(jī)容量相應(yīng)受限制。
水電站技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性 與火電廠相比,水電站起???、運(yùn)行靈活,適宜于調(diào)峰和擔(dān)負(fù)系統(tǒng)備用容量的技術(shù)特性;且當(dāng)壩高已定時,增加容量的費(fèi)用低于火電廠(約為火電廠的1/2),增加容量可相應(yīng)增加發(fā)電量,從而節(jié)約火電燃料。故在一定的條件下,增加水電站的容量比火電廠經(jīng)濟(jì)。故水電站的裝機(jī)容量年利用小時數(shù)(即多年平均年發(fā)電量與裝機(jī)容量的比值)或電站年負(fù)荷因數(shù)(裝機(jī)容量年利用小時數(shù)除以8760),一般比火電廠小。調(diào)節(jié)性能較好的水電站,且系統(tǒng)水電比重又不大時,其裝機(jī)容量年利用小時數(shù)可至2000或更小。調(diào)節(jié)性能較差,且電力系統(tǒng)水電比重較大時,水電站的年利用小時數(shù)可在5000以上。
裝機(jī)容量選擇 常規(guī)方法是擬定水電站不同的裝機(jī)容量和裝機(jī)程序方案,進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,選擇中應(yīng)包括與裝機(jī)容量有關(guān)的輸電線路及輸電損失。當(dāng)規(guī)劃期內(nèi)將有若干個電站投產(chǎn)時,可進(jìn)行水電站群的裝機(jī)容量選擇。常規(guī)方法是,先進(jìn)行水電站群的綜合裝機(jī)容量的選擇,然后再進(jìn)行水電站間裝機(jī)容量的分配。影響水電站群裝機(jī)容量分配的技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素為:①輸電距離長的電站裝機(jī)容量宜小些。②長引水道的電站調(diào)峰性能較差,且增加容量費(fèi)用較大,裝機(jī)容量不宜過大。③有綜合利用限制(如航運(yùn)基荷要求)的電站,裝機(jī)容量將受限制。④增加容量所增加的發(fā)電量大的電站,裝機(jī)容量宜適當(dāng)大些。⑤地面廠房電站增加容量比地下廠房增加容量有利。⑥梯級電站的裝機(jī)容量分配,要照顧到容量的協(xié)調(diào)及運(yùn)行的需要。⑦為了補(bǔ)償調(diào)節(jié)的需要,某些電站的裝機(jī)容量宜適當(dāng)加大。
優(yōu)化方法是應(yīng)用優(yōu)化模型,進(jìn)行規(guī)劃期水火電站裝機(jī)容量優(yōu)化,含裝機(jī)容量及逐年的裝機(jī)程序。模型可用動態(tài)規(guī)劃或(和)線性規(guī)劃構(gòu)造。由于電力系統(tǒng)負(fù)荷不斷加大,電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),一些調(diào)節(jié)性能好的水電站,在電力系統(tǒng)中的作用和地位發(fā)生變化,由原建設(shè)以發(fā)電量為主,到以容量效益為主,系統(tǒng)內(nèi)火電大機(jī)組和核電機(jī)組不斷增多,以及水電站的能量指標(biāo)隨著梯級調(diào)節(jié)和跨流域補(bǔ)償調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)可能有較大改善等原因,水電站合理裝機(jī)容量應(yīng)隨時間推移而加大。世界上有不少水電站都采用分期建設(shè)的方案,或在完建若干年后進(jìn)行擴(kuò)建以擴(kuò)大裝機(jī)容量。中國也有一些調(diào)節(jié)性能較好的水電站,在建成若干年之后,進(jìn)行擴(kuò)機(jī)或正在研究擴(kuò)大裝機(jī)的可行性。
本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:
張磊 - 副教授 - 西南大學(xué)