第十四章水电站水能计算.ppt

14.1 14.1 水能计算的基本知识水能计算的基本知识14.2 14.2 电力系统的负荷及其容量组成电力系统的负荷及其容量组成14.3 14.3 水电站的工作特点和工作方式水电站的工作特点和工作方式14.4 14.4 无调节、日调节水电站的水能计算无调节、日调节水电站的水能计算14.5 14.5 年调节水电站的水能计算年调节水电站的水能计算14.6 14.6 多年调节水电站的水能计算多年调节水电站的水能计算14.7 14.7 灌溉水库水电站的水能计算灌溉水库水电站的水能计算第十四章第十四章 水电站水能计算水电站水能计算水电站的经济指标水电站的经济指标装机容量装机容量保证出力（保证出力（NPNP）多年平均发电量（多年平均发电量（E E）F14.1 14.1 水能计算的基本知识水能计算的基本知识一、水能计算的基本原理一、水能计算的基本原理 1 1 水能水能 河流中流动着的水流蕴藏着一定的能量河流中流动着的水流蕴藏着一定的能量,称为称为水能水能。在。在天然情况下，这些能量消耗于水流的内部摩擦，克服沿程河天然情况下，这些能量消耗于水流的内部摩擦，克服沿程河床阻力，冲刷河床和夹带泥沙。采用一定的工程措施（如水床阻力，冲刷河床和夹带泥沙。采用一定的工程措施（如水电站）可把水能变为电能。电站）可把水能变为电能。图图14-114-1图图14-214-2由水力学知：由水力学知：2 2 出力出力 单位时间内水能所做的功，称为水流功率。表示水流做功能力。在电力单位时间内水能所做的功，称为水流功率。表示水流做功能力。在电力工程中，把功率称为出力（或容量）。工程中，把功率称为出力（或容量）。实际计算出力时，必须用两个断面的平均流量。实际计算出力时，必须用两个断面的平均流量。3 3 电量电量 水电站在水电站在t(tt(t1 1-t t2 2)时段内所发出的电能，称为该时段的发电量，即时段内所发出的电能，称为该时段的发电量，即上式为水电站发电量的计算公式。上式为水电站发电量的计算公式。Nt（h h）t1 1tntiti+1+1 tE其中，其中，Ni为第为第i时段的平均出力。时段的平均出力。水电站的出力变化过程水电站的出力变化过程四、水能计算的内容及所需资料四、水能计算的内容及所需资料 1 1 内容内容 (1)(1)确定水电站的功能确定水电站的功能(效益效益)指标指标 保证出力保证出力NP和多年平均发电量和多年平均发电量E 保证出力保证出力NP：设计保证率设计保证率P对应的出力。对应的出力。多年平均发电量多年平均发电量E：水电站在多年工作时期内，平均每年水电站在多年工作时期内，平均每年所能生产的电能量。所能生产的电能量。(2)(2)确定水电站规模的有关参数确定水电站规模的有关参数 装机容量装机容量N装装、正常蓄水位、正常蓄水位Z正正、死水位、死水位Z死死 (3)(3)对水电站的经济效益进行计算和分析对水电站的经济效益进行计算和分析 多方案对比，推求最佳设计方案。多方案对比，推求最佳设计方案。2 2 基本资料基本资料 （1 1）水库特性曲线）水库特性曲线 水库面积曲线水库面积曲线 水库库容曲线水库库容曲线 （2 2）水文资料）水文资料 坝址历年流量资料坝址历年流量资料,设计丰水年、中水年和枯水年径流过设计丰水年、中水年和枯水年径流过程程 尾水水位流量关系曲线尾水水位流量关系曲线 历年降雨量和蒸发量资料历年降雨量和蒸发量资料 （3 3）电力系统负荷资料）电力系统负荷资料 年负荷年负荷 日负荷日负荷 （4 4）综合利用资料）综合利用资料 灌溉、航运、发电、给水、上下游防洪资料灌溉、航运、发电、给水、上下游防洪资料 五、水能计算的主要方法五、水能计算的主要方法 1 1 基本任务基本任务 确定水电站动能指标的计算，称为水能计算。确定水电站动能指标的计算，称为水能计算。1)1)在规划设计阶段，为了选择水电站即水库的主要参数，在规划设计阶段，为了选择水电站即水库的主要参数，需假定若干个水库正常蓄水位方案，计算各方案的水电站的动需假定若干个水库正常蓄水位方案，计算各方案的水电站的动能指标，为最终确定电站规模提供依据。能指标，为最终确定电站规模提供依据。2)2)在运行阶段，由于水电站及水库的主要参数在运行阶段，由于水电站及水库的主要参数(正常蓄水正常蓄水位、死水位和装机容量位、死水位和装机容量)已定，计算水电站各时段的出力和发已定，计算水电站各时段的出力和发电量。电量。2 2 计算方法计算方法 N=AqH=Aq(Z上上-Z下下)式中，式中，N出力；出力；q发电流量。发电流量。上式计算方法有：上式计算方法有：列表试算法列表试算法 图解法图解法 3 3 列表试算法列表试算法 N=AqH=Aq(Z上上-Z下下)(Q Q-q q)t=V2 2-V1 1 1)1)等出力方式水能计算方法等出力方式水能计算方法 a、先假定时段出力、先假定时段出力N0 0，从供水期初即正常蓄水位开始顺，从供水期初即正常蓄水位开始顺时序计算。时序计算。b、假定时段水电站引流量为、假定时段水电站引流量为q。可确定时段出力。可确定时段出力N。若。若N=N0 0，继续下一时段已知出力计算；否则，重新假定发电流，继续下一时段已知出力计算；否则，重新假定发电流量，继续试算。量，继续试算。假设假设qV2 2(时段末蓄水量时段末蓄水量)Z2 2 V1 1 Z1 1 q+q弃弃 Z下下 Z上上 H尾水水位流量关系曲线尾水水位流量关系曲线N=AqH E=Nt实例实例 c、经过以上逐时段演算至供水期末时，若此时水位为死、经过以上逐时段演算至供水期末时，若此时水位为死水位，则计算结束；否则，重新假定出力水位，则计算结束；否则，重新假定出力N0 0，返回步骤，返回步骤a 进行进行大循环计算。大循环计算。2)2)等流量调节方式水能计算方法等流量调节方式水能计算方法 a a、根据设计枯水年入库径流资料，用已知的兴利库容、根据设计枯水年入库径流资料，用已知的兴利库容V兴兴求调节流量，作为水电站的发电流量求调节流量，作为水电站的发电流量q；供水期的调节流量供水期的调节流量 蓄水期的调节流量蓄水期的调节流量 b b、利用入库流量与水电站发电流量作为来、用水资料，、利用入库流量与水电站发电流量作为来、用水资料，按列表法进行枯水年或枯水年组水能计算。按列表法进行枯水年或枯水年组水能计算。已知已知q，求，求N=?=?N=AqH=Aq(Z上上-Z下下)(Q-q)t=V2 2-V1 1 Q q t V1 q+q弃弃 Z下下 H尾水水位流量关系曲线尾水水位流量关系曲线N=AqH E=Nt 水量平衡方程水量平衡方程 V2 2 Z2 2 V1 1 Z1 1Z下下实例实例1 1实例实例2 2 4 4 图解法图解法 (Q-q)t=V(Q-q)t=V2 2-V-V1 1 式中，式中，V时段时段tt中间的水库蓄水量。中间的水库蓄水量。工作曲线绘制：工作曲线绘制：假定不同假定不同N N、H q H q 图解图解:已知已知N 由工作曲线得到发电流量由工作曲线得到发电流量q;已知已知q 由工作曲线得到出力由工作曲线得到出力N。q qN N水能计算工作曲线水能计算工作曲线14.2 14.2 电力系统的负荷及其容量组成电力系统的负荷及其容量组成一、电力系统与负荷图一、电力系统与负荷图 1 1 电力系统（电网）电力系统（电网）各电站之间及电站与用户之间用输电线路连接成的一个整各电站之间及电站与用户之间用输电线路连接成的一个整体。三大用户：工业用电、农业用电、生活用电。体。三大用户：工业用电、农业用电、生活用电。2 2 电力负荷图电力负荷图 负荷：用户对电力的需求负荷：用户对电力的需求 电力负荷图：负荷随时间的变化过程电力负荷图：负荷随时间的变化过程 日负荷图：一日负荷变化过程线日负荷图：一日负荷变化过程线 年负荷图：一年负荷变化过程线年负荷图：一年负荷变化过程线 (1)(1)日负荷图日负荷图 a.a.特征值特征值 b.b.负荷图分区负荷图分区 (2)(2)年负荷图年负荷图 由月最大负荷曲线由月最大负荷曲线和月平均负荷曲线组成。和月平均负荷曲线组成。日最大负荷日最大负荷N日最小负荷日最小负荷N 日平均负荷日平均负荷N基荷基荷腰荷腰荷峰荷峰荷基荷基荷峰荷峰荷腰荷腰荷NtNNt月平均负荷曲线月平均负荷曲线月最大负荷曲线月最大负荷曲线E二、电力负荷容量组成二、电力负荷容量组成 正常用电，必须满足两个条件：正常用电，必须满足两个条件：电力电力(容量容量)平衡：机电设备容量平衡：机电设备容量(出力出力)不小于最大负荷不小于最大负荷 电量平衡：所发出的电能不小于用户需求电量电量平衡：所发出的电能不小于用户需求电量 这里关心电力平衡。这里关心电力平衡。容量又称装机容量。由以下几方面组成：容量又称装机容量。由以下几方面组成：最大工作容量最大工作容量(N工工):):备用容量（备用容量（N备备）:负荷备用、检修备用、事故备用负荷备用、检修备用、事故备用 重复容量重复容量(N重重):):为充分利用弃水发电而设置的容量为充分利用弃水发电而设置的容量 即：即：N装装=N工工+N备备+N重重N必必满足系统最大负荷而设置的容量满足系统最大负荷而设置的容量14.314.3 水电站的工作特点和工作方式水电站的工作特点和工作方式一、水电站的工作特点一、水电站的工作特点 1 1 出力和发电量取决于天然径量；出力和发电量取决于天然径量；2 2 适应负荷的剧烈变化（启动快、增减负荷灵活）；适应负荷的剧烈变化（启动快、增减负荷灵活）；3 3 工程投资比较大，工期较长；工程投资比较大，工期较长；4 4 运行费用较低；运行费用较低；5 5 调度复杂。调度复杂。二、水电站的工作方式二、水电站的工作方式 1 1 工作方式工作方式 电站在电力系统日、年负荷图上的位置，如峰荷、腰荷或电站在电力系统日、年负荷图上的位置，如峰荷、腰荷或基荷。基荷。NtNtNt径流式电站径流式电站火电站火电站水电站水电站枯水期枯水期汛期汛期其它其它火电站火电站水电站水电站242424242424径流式电站径流式电站火电站火电站水电站水电站火电站火电站 2 2 水电站工作方水电站工作方式取决于：式取决于：水电站水电站的调节性能；的调节性能；来水的来水的丰、枯程度；丰、枯程度；E日日/N装装的比值，值越大，可任的比值，值越大，可任基荷。基荷。14.4 14.4 无调节、日调节水电站的水能计算无调节、日调节水电站的水能计算一一 保证出力的计算保证出力的计算 1 1 保证出力保证出力NP指相应于设计保证率水电站水流平均出指相应于设计保证率水电站水流平均出力。力。对于无、日调节水电站，须保证日负荷的需要，对于无、日调节水电站，须保证日负荷的需要，NP为相当为相当于设计保证率的日平均出力。于设计保证率的日平均出力。2 2 方法方法 长序列法长序列法 代表年法代表年法 (一一)无调节水电站的保证出力的计算无调节水电站的保证出力的计算 1 1 概念概念 指不能对天然来水过程进行调节的水电站。水电站在任何指不能对天然来水过程进行调节的水电站。水电站在任何时刻的出力取决于河道中当时的天然流量和电站水头。时刻的出力取决于河道中当时的天然流量和电站水头。2 2 长序列法长序列法（适合于径流资料较长情况）（适合于径流资料较长情况）1 1）基本步骤：）基本步骤：a a、以日、以日(旬旬)为计算时段，逐日为计算时段，逐日(旬旬)计算水电站的日计算水电站的日(旬旬)平平均出力均出力N(i)；b b、将、将N(i)（i=1,2,=1,2,n）由大到小排序，计算经验频率）由大到小排序，计算经验频率P(i)，绘制日，绘制日(旬旬)平均出力频率曲线；平均出力频率曲线；见右下图见右下图。c c、由设计保证率、由设计保证率P推求推求NP.对于无调节水电站，设计对于无调节水电站，设计保证率常用保证率常用P历时历时。PNP设设NP 2 2）简化算法）简化算法 将历年日平均流量由大到小分组，统计其出现日数和累计将历年日平均流量由大到小分组，统计其出现日数和累计出现日数，再按分组流量的平均值来计算出力和推求保证出力出现日数，再按分组流量的平均值来计算出力和推求保证出力NP。计算公式如下：。计算公式如下：计算表格见计算表格见表表14-114-1。PNP设设NP日平均出力频率曲线日平均出力频率曲线 3 3）几个基本概念）几个基本概念 日平均流量频率曲线日平均流量频率曲线 日平均出力频率曲线日平均出力频率曲线 日平均流量历时曲线日平均流量历时曲线 日平均出力历时曲线日平均出力历时曲线P PQ QP P设设Q QP PP PN NP P设设N NP Pt tQ Q、N N日平均流量频率曲线日平均流量频率曲线日平均出力历时曲线日平均出力历时曲线日平均流量历时曲线日平均流量历时曲线 2 2 代表年法代表年法 为了简化计算，可用代表年法进行水能计算。其步骤：为了简化计算，可用代表年法进行水能计算。其步骤：选择选择3 3个设计代表年：设计枯水年个设计代表年：设计枯水年(P(P设设)、设计中水年、设计中水年(P(P中中=50%)=50%)。设计丰水年。设计丰水年(P(P丰丰=1-P=1-P设设)。典型年选择原则：典型年选择原则：a.a.年水量接近原则年水量接近原则 （年径流年内分配较稳定）（年径流年内分配较稳定）W W年年 P P b.b.枯水期水量接近原则枯水期水量接近原则 （年径流年内分配不稳定）（年径流年内分配不稳定）W W枯枯 P P 4 4）水位变化不大的无调节水电站，可采用更简单的方法）水位变化不大的无调节水电站，可采用更简单的方法:由设计保证率在日平均流量频率曲线（由设计保证率在日平均流量频率曲线（图图14-814-8）上查取设）上查取设计发电流量计发电流量Q QP P；再由公式；再由公式N NP P=AQ=AQP PH HP P=AQ=AQP P(Z(Z上上-Z-Z下下-H H)计算水电站计算水电站的日平均保证出力。的日平均保证出力。将将3 3个设计代表年的日平均流量（个设计代表年的日平均流量（3*3653*365个）统一进行分个）统一进行分组，计算分组平均出力组，计算分组平均出力N(i)N(i)（i=1,2,n;ni=1,2,n;n为组数）。计算同为组数）。计算同表格表格14-114-1。绘制日平均出力频率曲线，由设计保证率绘制日平均出力频率曲线，由设计保证率P P设设得保证出力得保证出力N NP P。P PN NP P设设N NP P日平均出力频率曲线日平均出力频率曲线(二二)日调节水电站的保证出力的计算日调节水电站的保证出力的计算 1 1 方法、步骤同无调节水电站。即：方法、步骤同无调节水电站。即：长序列法长序列法 代表年法代表年法 不同之处在于计算出力不同之处在于计算出力 时，时，Z Z上上由（由（V V死死+V+V兴兴/2/2）通过水库库容曲线）通过水库库容曲线Z Z-V V得到。得到。2 2 死水位的确定死水位的确定 日调节水库，死水位可根据水轮机要求的最低水头和水库日调节水库，死水位可根据水轮机要求的最低水头和水库泥沙淤积情况综合确定。泥沙淤积情况综合确定。3 3 兴利库容的确定兴利库容的确定 见第十三章。见第十三章。二二 多年平均发电量的计算（多年平均发电量的计算（E E年年）1 1 概念概念 指水电站年发电量的多年平均值。指水电站年发电量的多年平均值。2 2 在水文资料丰富情况下在水文资料丰富情况下 由前面的计算，可得到无由前面的计算，可得到无(日日)调节水电站的日平均出力历调节水电站的日平均出力历时曲线。其下包面积，即为天然水量的多年平均发电量。由于时曲线。其下包面积，即为天然水量的多年平均发电量。由于受机组出力的限制，天然流量无法完全利用。实际多年平均发受机组出力的限制，天然流量无法完全利用。实际多年平均发电量取决于电站的装机容量。电量取决于电站的装机容量。t tN N87608760日平均出力历时曲线日平均出力历时曲线E EN NN N1 1N N2 2N N3 3E E年年1 1N N装装E E年年装机容量与多年平均发电装机容量与多年平均发电量关系曲线量关系曲线 3 3 在完全缺乏水文资料情况下在完全缺乏水文资料情况下式中，式中，为径流系数；为径流系数；Q Q电电为平均发电流量；为平均发电流量；Q Q为平均天然流为平均天然流量。量。三三 无调节水电站的装机容量的确定无调节水电站的装机容量的确定 N N装装反映了水电站的规模、水力资源利用程度、电站效反映了水电站的规模、水力资源利用程度、电站效益和供电可靠性。由益和供电可靠性。由河流来水量河流来水量和和负荷要求负荷要求合理确定。合理确定。(一一)按负荷要求确定按负荷要求确定 按负荷要求确定装机容量的基本依据是电力电量平衡。无按负荷要求确定装机容量的基本依据是电力电量平衡。无调节水电站的最优工作位置在基荷。此时才能充分利用水能资调节水电站的最优工作位置在基荷。此时才能充分利用水能资源。如图源。如图14-1214-12所示。所示。1 N 1 N装装=N=N工工+N+N备备+N+N重重 无调节水电站的最大工作容量等于它的保证出力。无调节无调节水电站的最大工作容量等于它的保证出力。无调节水电站不设置备用容量。则其装机容量为：水电站不设置备用容量。则其装机容量为：N N装装=N=NP P+N+N重重 2 N2 N重重的计算的计算 为了充分利用丰水期或丰水年的多余水量，需设置重复容为了充分利用丰水期或丰水年的多余水量，需设置重复容量量(季节容量季节容量).).一般用一般用重复重复(季节季节)容量年利用小时数法容量年利用小时数法确定确定N N重重.N N24h24hN NP PN NP Pt tN N87608760N N重重N NP PN N重设重设N N重重E E重重h h重重h h重规重规图中，图中，为重复容量小时数，又称补充千瓦小时数，或为重复容量小时数，又称补充千瓦小时数，或季节容量年利用小时数。季节容量年利用小时数。确定确定N N装装后，无调节水电站实际装机容量还要结合机组的机后，无调节水电站实际装机容量还要结合机组的机型进行确定。型进行确定。（二）装机容量选择的简化方法（二）装机容量选择的简化方法 缺乏负荷资料情况下，常采用简化方法。缺乏负荷资料情况下，常采用简化方法。1 1、装机容量年利用小时数法、装机容量年利用小时数法t tN N87608760日平均出力历时曲线日平均出力历时曲线N N1 1N N2 2N N3 3N N装装N N装装,设设h h年年h h年年,设设N N装装(i i)E)E年年(i i)h)h年年(i i)(i=1,2,)(i=1,2,)装机容量年利用小时数装机容量年利用小时数 2 2 保证出力倍比法保证出力倍比法 N N装装=N=NP P （=1.5=1.54.54.5）3 3 套用定型机组法套用定型机组法(三三)计算实例计算实例 例例11：P248P248四四 日调节水电站装机容量的确定日调节水电站装机容量的确定(一）按负荷要求确定一）按负荷要求确定 N N装装=N=N工工+N+N备备+N+N重重 1 1、N N工工的计算的计算 日调节水电站在电力系统中一般担任峰荷；在综合利用或日调节水电站在电力系统中一般担任峰荷；在综合利用或丰水期，可担任一部分基荷或腰荷。丰水期，可担任一部分基荷或腰荷。与与N N工工有关的因素有：有关的因素有：NNP P 调节性能调节性能 来水情况来水情况 工作方式工作方式 (1)(1)担任峰荷时担任峰荷时 绘制日电能累积绘制日电能累积曲线；曲线；计算日保证电能计算日保证电能 E EP,P,日日=24N=24NP P(kw.h)(kw.h)按保证率要求每天按保证率要求每天保证发电量保证发电量 由由E EP,P,日日确定最大工确定最大工作容量。作容量。设计水平年的冬季最大日负荷图设计水平年的冬季最大日负荷图 (2)(2)部分担任基荷，部分担任峰荷时部分担任基荷，部分担任峰荷时 绘制日电能累积曲绘制日电能累积曲线；线；计算任基荷时的出计算任基荷时的出力力 N N基基=AQ=AQ基基H HP P 担任峰荷的出力担任峰荷的出力 N N 峰峰=N=NP P-N-N基基 则担任峰荷的日电能：则担任峰荷的日电能：E E峰峰=24N=24N峰峰=24(N=24(NP P-N-N基基)计算最大工作容量计算最大工作容量 N N工工=N=N基基+N+N峰峰 (3)(3)担任腰荷时担任腰荷时 绘制日电能累积绘制日电能累积曲线；曲线；计算其他电站任计算其他电站任峰荷时的出力峰荷时的出力N N峰峰或发电或发电量量E E峰峰。计算保证日电能计算保证日电能 E EP,P,日日=24N=24NP P 计算最大工作容计算最大工作容量。量。E E峰峰N N峰峰 2 N 2 N备备和和N N重重的确定的确定 N N备备 按装机容量的（按装机容量的（2 25 5）%计。计。N N重重 同无调节水电站。同无调节水电站。(二二)简化方法简化方法 1 1 装机容量年利用小时数法装机容量年利用小时数法 2 2 保证出力倍比法保证出力倍比法 3 3 套用定型机组法套用定型机组法(三三)计算实例计算实例 例例22：P252P252作业：作业：P267 14-1P267 14-114.5 14.5 年调节水电站的水能计算年调节水电站的水能计算一一 以发电为主的水库正常蓄水位和死水位的选择以发电为主的水库正常蓄水位和死水位的选择 1 1 正常蓄水位的选择正常蓄水位的选择 1)1)确定正常蓄水位需综合考虑的因素确定正常蓄水位需综合考虑的因素 (1)1)坝址及库区的地形地质条件坝址及库区的地形地质条件;(2)(2)库区淹没损失库区淹没损失 淹没范围大小常常是限制正常蓄水位淹没范围大小常常是限制正常蓄水位的决定性因素的决定性因素.(3)(3)水量利用程度和水量损失情况水量利用程度和水量损失情况 当正常蓄水位达到一当正常蓄水位达到一定程度后定程度后,水量利用已较充分水量利用已较充分,若再抬高正常蓄水位若再抬高正常蓄水位,获益就不获益就不大了大了,甚至可能因蒸发和渗漏损失而得不偿失甚至可能因蒸发和渗漏损失而得不偿失.(4)(4)发电和其他综合利用部门的最低要求发电和其他综合利用部门的最低要求 它决定了正常它决定了正常蓄水位的下限蓄水位的下限.(5)(5)其他限制条件其他限制条件 建筑材料建筑材料 施工条件施工条件 投资投资.2)2)正常蓄水位的确定正常蓄水位的确定 E(kw.h)N(kw)Z蓄-NPZ蓄-N装Z蓄-E年Z蓄-AZ蓄-KK(元)A(元)分析正常蓄水位的可能变动范围分析正常蓄水位的可能变动范围,拟定若干个正常蓄水位拟定若干个正常蓄水位方案方案,分别确定各方案的水能效益和工程经济指标分别确定各方案的水能效益和工程经济指标,然后通过技然后通过技术经济分析确定最佳正常蓄水位方案术经济分析确定最佳正常蓄水位方案.正常蓄水位越高正常蓄水位越高,水电站的保证出力水电站的保证出力N NP P、装机容量和多年、装机容量和多年平均发电量就越大；同时水电站的工程量、水库淹没损失、投平均发电量就越大；同时水电站的工程量、水库淹没损失、投资和年运行费递增资和年运行费递增.2 2 死水位的选择死水位的选择 1)1)确定死水位需综合考虑的因素确定死水位需综合考虑的因素 前面已述前面已述 2)2)水电站死水位的确定水电站死水位的确定 对于发电水库对于发电水库,死水位的确定除了考虑泥沙淤积和其他用死水位的确定除了考虑泥沙淤积和其他用水部门的要求外水部门的要求外,还应考虑水电站获取最大动能效益还应考虑水电站获取最大动能效益.电站的电能与水库的电站的电能与水库的消落深消落深有密切的关系有密切的关系.水位电能或保证出力最佳消落深正常蓄水位有利死水位 年调节水电站的水能计算是在正常蓄水位和死水位都确定年调节水电站的水能计算是在正常蓄水位和死水位都确定的条件下进行的的条件下进行的.二二 保证出力的计算保证出力的计算 1 1 保证出力保证出力N NP P对于年调节水电站，须保证年负荷的需对于年调节水电站，须保证年负荷的需要，要，N NP P为相当于设计保证率为相当于设计保证率P P的年供水期的平均出力。的年供水期的平均出力。2 2 方法方法 长序列法长序列法 代表年法代表年法 (一一)长序列法长序列法 1 1 基本步骤：基本步骤：计算每年供水期的平均出力计算每年供水期的平均出力N(i)(i=1,2,)N(i)(i=1,2,)；将将N(i)(i=1,2,)N(i)(i=1,2,)由大到小排序，计算经验频率由大到小排序，计算经验频率P(i)P(i)，绘制供水期平均出力频率曲线；绘制供水期平均出力频率曲线；由设计保证率由设计保证率P P推求推求N NP P.P PN NP P设设N NP P供水期平均出力频率曲线供水期平均出力频率曲线这里设计保证率采用年保证率这里设计保证率采用年保证率.长序列法适合于坝址断面有较丰富径流资料情况长序列法适合于坝址断面有较丰富径流资料情况.该法的该法的关键在于确定每年供水期的平均出力关键在于确定每年供水期的平均出力.每年供水期的平均出力每年供水期的平均出力N(i)N(i)计算计算:N=Aq N=Aq电电H=AqH=Aq电电(Z(Z上上-Z-Z下下-HH)(Q (Q天天-q-q电电-q-q损损)t=V)t=V2 2-V-V1 1 一般按等流量调节逐时段计算出力一般按等流量调节逐时段计算出力,统计供水期的平均出力统计供水期的平均出力.供供水水期期平平均均值值 一个调节年度内，可分为蓄水期、供水期、不蓄不供期一个调节年度内，可分为蓄水期、供水期、不蓄不供期.蓄水期指天然流量蓄水期指天然流量Q Q天天大于发电流量大于发电流量q q蓄蓄,电电；供水期指天然流量供水期指天然流量Q Q天天小于发电流量小于发电流量q q供供,电电。不蓄不供期。不蓄不供期:发电流量等于天然来水发电流量等于天然来水量量.供水期调节流量供水期调节流量Q Q供供,调调为为:蓄水期调节流量蓄水期调节流量Q Q蓄蓄,调调为为:或或或或蓄水期、供水期、不蓄不供期的确定需要试算蓄水期、供水期、不蓄不供期的确定需要试算.例例:某水库为年调节水电站某水库为年调节水电站.兴利库容为兴利库容为31.531.5 10106 6m m3 3,死库容死库容为为10.5 10.5 10106 6m m3 3.设计枯水代表年见下表设计枯水代表年见下表.试确定电站的调节试确定电站的调节流量流量.解：解：先假定供水期为先假定供水期为10-210-2月份月份,则则再假定供水期为再假定供水期为9-29-2月份月份,计算其调节流量为计算其调节流量为3.60m3.60m3 3/s./s.同理得：同理得：3-7 3-7月份为蓄水期月份为蓄水期,8,8月份为不蓄不供期。月份为不蓄不供期。2 2 简化方法简化方法 基本步骤：基本步骤：计算各年供水期调节流量计算各年供水期调节流量Q Q调调(i)(i=1,2,)(i)(i=1,2,)；式中式中,Q,Q调调为供水期调节流量为供水期调节流量;W;W供供为供水期天然来水量为供水期天然来水量;T;T供供为供为供水期历时水期历时.一个调节年度内一个调节年度内,可分为蓄水期、供水期、不蓄不供期。可分为蓄水期、供水期、不蓄不供期。供水期指天然流量供水期指天然流量Q Q天天小于发电流量小于发电流量q q电电。供水期的确定需要试。供水期的确定需要试算算.例例:或或 将将Q Q调调(i)(i=1,2,n)(i)(i=1,2,n)由大到小排序，计算经验频率由大到小排序，计算经验频率,绘绘制供水期调节流量频率曲线；制供水期调节流量频率曲线；由保证率由保证率P P设设推求设计调节流量推求设计调节流量Q Q调调,P,P ；计算保证出力计算保证出力 N NP P=AQ=AQ调调,P,PH H净净=AQ=AQ调调,P,P(Z(Z上上-Z-Z下下-HH)V V兴兴/2+V/2+V死死P PQ Q调调P P设设Q Q调调,P,P调节流量频率曲线调节流量频率曲线（二）代表年法（二）代表年法 设计枯水代表年的供水期的平均出力即为设计保证出力设计枯水代表年的供水期的平均出力即为设计保证出力.按设计保证率按设计保证率P P设设选择设计枯水代表年；选择设计枯水代表年；计算设计枯水代表年供水期调节流量计算设计枯水代表年供水期调节流量Q QP P；从供水期开始进行从供水期开始进行等流量法等流量法调节计算，得供水期各时段调节计算，得供水期各时段（月）出力；（月）出力；供水期各时段（月）出力的平均值即为保证出力供水期各时段（月）出力的平均值即为保证出力N NP P.或或三三 多年平均发电量的计算（多年平均发电量的计算（E E年年）(一一)计算方法计算方法 3 3个代表年法个代表年法 平水年法平水年法 长序列法长序列法(二二)3)3个代表年法个代表年法 1 1 基本概念基本概念 选择丰、平、枯选择丰、平、枯3 3个代表年，对各个代表年进行等流量调个代表年，对各个代表年进行等流量调节的水能计算，求出节的水能计算，求出3 3个代表年的发电量，然后加以平均。个代表年的发电量，然后加以平均。2 2 计算式计算式 (三三)平水年法平水年法 选择一个平水年作为设计代表年选择一个平水年作为设计代表年,计算该年的发电量计算该年的发电量,作为作为电站的多年平均发电量电站的多年平均发电量.即即:E E年年=E=E年（平）年（平）(四四)长序列法长序列法 对全部水文资料逐年逐月进行水能计算对全部水文资料逐年逐月进行水能计算,然后计算各年的然后计算各年的发电量发电量;各年发电量的平均值为多年平均发电量各年发电量的平均值为多年平均发电量.即即 已知某年来水过程已知某年来水过程Q(t)Q(t)、用水过程用水过程q(t);q(t);进行等流量调节计算，得进行等流量调节计算，得到各时段（月）发电量到各时段（月）发电量;计算年发电量计算年发电量E E年年(t);(t);四四 装机容量的确定装机容量的确定(一一)按负荷要求确定按负荷要求确定 1 N 1 N装装=N=N工工+N+N备备+N+N重重 =N=N工工+N+N负负+N+N事事+N+N重重 (2(25)%N5)%N装装(8(810)%N10)%N装装重复容量年利用小时数法重复容量年利用小时数法由保证出力由保证出力N NP P计算供水期（计算供水期（T T供供）的保证电能）的保证电能E E供供P P;E E供供P P=N=NP P T T供供(kw.h)(kw.h)T T供供=30.424=30.424供水期月数供水期月数(h)(h)绘制电力系统设计年负荷图；绘制电力系统设计年负荷图；假设若干个最大工作容量方案假设若干个最大工作容量方案N N1 1工工，N N2 2工工，N Ni i工工,。在年。在年负荷图上作出相应水平线；负荷图上作出相应水平线；对每个假设的最大工作容量方案对每个假设的最大工作容量方案N Ni i工工,查得相应供水期不同月查得相应供水期不同月份水电站最大工作容量份水电站最大工作容量N Ni i工工(t)(t=1,2,3,10,11,12;i=1,2,.);(t)(t=1,2,3,10,11,12;i=1,2,.);Nt月最大负荷曲线1月12月2月年负荷图某月典型日负荷图及累积电能曲线(二二)简化方法简化方法 1 1 装机容量年利用小时数法装机容量年利用小时数法 2 2 保证出力倍比法保证出力倍比法 N N装装=N=NP P （=2=25 5）P258:P258:例例33分别在供水期各月典型日负荷图分析曲线上，用各月最大分别在供水期各月典型日负荷图分析曲线上，用各月最大工作容量工作容量N Ni i工工(t)(t)根据水电站工作位置，由日电能累积曲线查根据水电站工作位置，由日电能累积曲线查算日电能算日电能E Ei i日日(t)(t)；计算供水期计算供水期T T供供总电能：总电能：其中，其中，为日负荷率。为日负荷率。绘制水电站最大工作容量方案绘制水电站最大工作容量方案N Ni i工工与供水期总电能与供水期总电能E Ei i供供的关的关系曲线，由系曲线，由E E供供P P查算查算N N工工。N N工工E E供供14.6 14.6 多年调节水电站的水能计算多年调节水电站的水能计算一一 保证出力的计算（保证出力的计算（P256P256）1 1 选择一个枯水代表年组，计算调节流量；选择一个枯水代表年组，计算调节流量；式中，式中，T T供供为枯水代表年组供水历时为枯水代表年组供水历时(s)(s)；W W供供为枯水代表年组供为枯水代表年组供水期天然来水量水期天然来水量(m(m3 3)；不考虑引水和损失，即；不考虑引水和损失，即 W W引引=0=0和和W W损损=0=0。2 2 计算枯水代表年组供水期平均库容计算枯水代表年组供水期平均库容V V和平均库水位和平均库水位Z Z上上；Z Z上上 3 3 由由Q Q调调查库尾水水位流量关系曲线得查库尾水水位流量关系曲线得Z Z下下；4 N 4 NP P=KQ=KQ调调(Z(Z上上-Z-Z下下)V=VV=V兴兴/2+V/2+V死死二二 多年平均发电量的计算（多年平均发电量的计算（E E年年）1 1 设计平水系列法设计平水系列法 设计平水系列，指某一水文年段（一般由十几年的水文系设计平水系列，指某一水文年段（一般由十几年的水文系列组成），其平均径流量、列组成），其平均径流量、CvCv约等于全部水文序列的多年平均约等于全部水文序列的多年平均值、值、CvCv，且代表年组内应包括丰、平、枯三种情况，同时在代，且代表年组内应包括丰、平、枯三种情况，同时在代表年期内，水库至少蓄满一次和放空一次。表年期内，水库至少蓄满一次和放空一次。对该系列进行径流调节，求出各年的发电量，其平均值即对该系列进行径流调节，求出各年的发电量，其平均值即为多年平均发电量。为多年平均发电量。2 2 长序列法长序列法 已知某年来水过程已知某年来水过程Q(t)Q(t)、用水过程用水过程q(t);q(t);进行等流量调节计算，得进行等流量调节计算，得到各时段（月）发电量到各时段（月）发电量;计算年发电量计算年发电量E E年年(t)(t)。三三 装机容量的确定装机容量的确定 1 1 按负荷要求确定按负荷要求确定 N N装装=N=N工工+N+N负负+N+N事事 2 2 简化方法简化方法 1 1）装机容量年利用小时数法装机容量年利用小时数法 2 2）保证出力倍比法保证出力倍比法 N N装装=N=NP P （=2=25 5）设计枯水年组设计枯水年组14.7 14.7 灌溉水库水电站的水能计算灌溉水库水电站的水能计算一一 灌溉水库水电站灌溉水库水电站 以灌溉为主以灌溉为主,结合发电结合发电.其水能计算同发电水库水电站其水能计算同发电水库水电站.二二 保证出力的计算保证出力的计算 1 1 灌溉与发电用水不结合灌溉与发电用水不结合 等流量调节。等流量调节。枯水期枯水期调节流量为：调节流量为：式中，式中，T T供供为枯水代表年供水期历时为枯水代表年供水期历时(s)(s)；W W供供为枯水代表年供水为枯水代表年供水期的天然来水量期的天然来水量(m(m3 3)；W W灌灌为灌溉用水量为灌溉用水量(m(m3 3)。具体计算格式见具体计算格式见P261P261表表14-614-6。试算确定试算确定 2 2 灌溉与发电用水结合灌溉与发电用水结合 灌溉用水的取水口一般在水电站尾水下游灌溉用水的取水口一般在水电站尾水下游,来水可先发电来水可先发电再灌溉再灌溉.年调节：选择丰、平、枯年调节：选择丰、平、枯3 3个代表年。对每个代表年按等个代表年。对每个代表年按等流量调节计算。流量调节计算。具体计算格式见具体计算格式见P262P262例例4 4。3 3 灌溉与发电用水部分结合灌溉与发电用水部分结合 一方面从上游取走一部分水进行灌溉一方面从上游取走一部分水进行灌溉,同时利用发电尾水同时利用发电尾水进行灌溉进行灌溉.水能计算时水能计算时,先从天然来水中扣除上游取水先从天然来水中扣除上游取水,然后在然后在按灌溉与发电用水结合的情况进行水能计算按灌溉与发电用水结合的情况进行水能计算.例：例：P262P262三三 多年平均发电量的计算（多年平均发电量的计算（E E年年