设计容量

根据工程需要设计的容量

设计容量多种解释，如大型火力发电厂可按规划容量一次建成或分期建成。当分期建设时，根据电力负荷、热力负荷和资金落实情况而确定的本期工程的装机容量即为设计容量。在建筑电气设计范畴里，供配电设备容量，也称设计容量，设计容量会留有一定的裕度是为了考虑日后用电设备发展的可能需要。

建筑电气设计容量

在建筑电气设计范畴里，供配电设备容量的选择是至关重要的一环。建筑电气设计容量是指供配电设计容量，如果选得过大或过小，除了直接或间接地增加工程造价外还可能发生配电线路上的误动作甚至造成电气事故。根据国际《JGJ/T16-92 》：“用电设备容量在250KW 或需要变压器容量在160KVA 以上者应以高压方式供电”的要求，可知凡是有一定建筑规模的工程都将使用电力变压器，但对于如何选择变压器容量的问题上对有些设计者来说还存在误区。认为变压器有功负荷能力，容量应按照计算负荷负载或接近满负载选择。其实这是一种错觉，误认为“满负荷”可以做到物尽其用，节省投资，殊不知虽然变压器是一种效率高在 95%以上的电气设备（n=p输出/输入×100≥95% ）。但只有当变压器的负荷在 0.5~0.6 时才可能实现，这也是从发挥变压器最高效率的角度出发来选择变压器容量的首要条件和依据。当然最后确定变压器容量时还要综合考虑其它一些因素，例如环境温度的影响，降低温度可以提高变压器的输出功率和减少变压器的损耗，又如变压器台数的合理选择和技术经济比较等等都是影响变压器容量选择的考虑因素。至于变压器的过载能力是和起始负荷率、环境温度和通风散热条件等相关的因素有关且只能是应急性质和短时间的。过负载时首要要求不致损坏变压器的绝缘和降低使用帮助为原是，一年四季中高峰用电是可能会超负荷，而低谷时又会出现轻载运行。这“超”、“轻”负载两者之间的量和时间基本等同时会起到互补的作用，但最好不要超负荷15%。

水库设计容量

库容指水库内某两个水位间可储存水量的容积而言，通常以立方米(也称“公方”或“方)计。随着所指定水位的特征不同，库容可有总库容、防洪库容、有效库容、死库容等区别。在水利工程中，设计容量，也称设计库容，是指不同特征水位对应下库容。水库特征水位反映水库工作状况的水位。也可用库容表示。体现水库利用和正常工作的各种特定要求，是规划设计阶段确定主要水工建筑物尺寸，如坝高、溢洪道宽度，及估算工程效益，如发电、灌溉水量和利用水头等的基本依据。特征水位(库容)有死水位及死库容、正常蓄水位及兴利库容、防洪限制水位及结合库容、防洪高水位及防洪库容、设计洪水位及拦洪库容、校核洪水位及调洪库容等。拦洪库容是防洪限制水位至设计洪水位之间的库容。以大坝设计标准相应的设计洪水为根据，从防洪限制水位开始，经水库调洪后，拦蓄或滞蓄部分洪水需要的水库容积。防洪库容是防洪限制水位至防洪高水位之间的库容。为使下游防护地区能抵御规定的洪水，水库应具有相应的防洪库容，以蓄纳洪水或阻滞洪水，减轻下游防护地区的洪水威胁，保证下游防护地区的安全。

装机设计容量

水电站水轮发电机组铭牌容量的总和。是水电站最重要的特征值之一，水电站在运行中处于工作、备用和检修状态的容量分别称为工作容量、备用容量和检修容量。三者之和称为必需容量。有时，在必需容量之外，加大水电站装机容量，其作用为在汛期多发季节性电量，替代火电电量，减少系统的燃料消耗，但不能减少电力系统的装机容量。这部分容量称为重复容量。在不同水文年、不同季节中，随着水电站运行状态以及电力系统对水电站的要求不同，这些容量是不同的，而且在一定的条件下，它们之间是可以相互转化的。工作容量即水电站为担负电力系统负荷机时发出的有功功率，水电站日最大工作容量与日平均出力、系统负荷和能否进行日调节有关。丰水期和负荷大时，工作容量大，相应备用容量可小些;枯水期和系统负荷小时，工作容量较小，备用容量可大些。水电站机组检修，一般安排在枯水期，故枯水期检修容量大。在电力系统运行过程中，由于负荷的变化，有时会出现一部分容量未被利用的情况，处于空闲状态。这部分容量称为空闲容量。当水电站工作水头小于机组额定水头时，装机容量中有一部分不能承担必需容量，称为受阻容量(见水电站额定水头)。

水电站装机容量的大小决定于电力系统的负荷及其特性、水电站的能量指标、水库调节性能、水电站在系统中的地位和作用及其技术经济特性。

水电站的能量指标能量指标包括保证出力和多年平均年发电量，是决定其装机容量的基础。水电站以其能量参加电力系统电力电量平衡，以核定其容量和电量的效益。水电站在系统中的地位和作用其地位和作用决定于水电站能量在年内的分配、负荷特性、电源组成、水电站在系统日负荷图上的工作位置及担负系统备用容量的大小。当能量一定时，水电站分配在系统负荷大月份(容量平衡控制月份)的能量愈多，其装机容量愈大;水电站在日负荷图上的工作位置愈靠近尖峰，即水电站在一天内的工作小时数愈少，担负调峰任务愈多，其装机容量愈大，但水电站在一天内的工作小时数，决定于电力系统尖峰的历时;水电站担负系统的备用容量愈多，其装机容量愈大。所以水电站的装机容量远大于保证出力，装机容量与保证出力的比值往往达到2～5，甚至更大。

水电站在系统中的地位和作用，受其调节能力的制约。具有季(年)调节能力以上的水电站，才有可能将其能量较多地分配到负荷大的月份，并能担负事故备用。具有日调节以上调节能力的水电站，才能担负系统日负荷的尖峰负荷和负荷备用。具有不完全日调节能力、无调节或下游有航运基荷要求的水电站，只能分别担负系统日负荷的腰荷或基荷，装机容量相应受限制。

水电站技术经济特性与火电厂相比，水电站起停快、运行灵活，适宜于调峰和担负系统备用容量的技术特性;且当坝高已定时，增加容量的费用低于火电厂(约为火电厂的1/2)，增加容量可相应增加发电量，从而节约火电燃料。故在一定的条件下，增加水电站的容量比火电厂经济。故水电站的装机容量年利用小时数(即多年平均年发电量与装机容量的比值)或电站年负荷因数(装机容量年利用小时数除以8760)，一般比火电厂小。调节性能较好的水电站，且系统水电比重又不大时，其装机容量年利用小时数可至2000或更小。调节性能较差，且电力系统水电比重较大时，水电站的年利用小时数可在5000以上。

装机容量选择常规方法是拟定水电站不同的装机容量和装机程序方案，进行技术经济比较，选择中应包括与装机容量有关的输电线路及输电损失。当规划期内将有若干个电站投产时，可进行水电站群的装机容量选择。常规方法是，先进行水电站群的综合装机容量的选择，然后再进行水电站间装机容量的分配。影响水电站群装机容量分配的技术经济因素为：①输电距离长的电站装机容量宜小些。②长引水道的电站调峰性能较差，且增加容量费用较大，装机容量不宜过大。③有综合利用限制(如航运基荷要求)的电站，装机容量将受限制。④增加容量所增加的发电量大的电站，装机容量宜适当大些。⑤地面厂房电站增加容量比地下厂房增加容量有利。⑥梯级电站的装机容量分配，要照顾到容量的协调及运行的需要。⑦为了补偿调节的需要，某些电站的装机容量宜适当加大。

优化方法是应用优化模型，进行规划期水火电站装机容量优化，含装机容量及逐年的装机程序。模型可用动态规划或(和)线性规划构造。由于电力系统负荷不断加大，电力系统联网，一些调节性能好的水电站，在电力系统中的作用和地位发生变化，由原建设以发电量为主，到以容量效益为主，系统内火电大机组和核电机组不断增多，以及水电站的能量指标随着梯级调节和跨流域补偿调节的实现可能有较大改善等原因，水电站合理装机容量应随时间推移而加大。世界上有不少水电站都采用分期建设的方案，或在完建若干年后进行扩建以扩大装机容量。中国也有一些调节性能较好的水电站，在建成若干年之后，进行扩机或正在研究扩大装机的可行性。

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