第五章水能计算及水电站运行方式.doc

章节重点
（1）水力发电的基本原理
    根据伯努利方程：
    得出单位水体的水能，所以，对于水体重量，其潜在的水能为：

    其水流功率（出力）为：
所谓水电站出力，是指发电机组的出线端送出的功率。水电站是能量转换的装置，它将水能转换为机械能，然后又机械能转换为电能。通常情况下，水电站出力小于水流出力。
水电站出力可用下面公式计算：

水电站发电量：

（2）水能计算的基本方法
水能计算是为求水电站出力N和发电量E而进行的计算。水能计算的方法包括：统计法和时历法（列表法——数值法：半图解法、图解法）。方法的选择与水电站调节类型有关。
（3）水电站保证出力及其计算
水电站保证出力N保，是指水电站在长期工作中符合水电站设计保证率要求的枯水期（供水期）内的平均出力。其计算方法根据水电站类型不同而异。
（4）多年平均发电量及其计算
多年平均发电量E年是指水电站在多年工作期间，平均每年所能生产的电能量，它反映水电站的多年平均动能效益，是水电站发电效益的一个重要的稳定指标。
多年平均发电量的常用简化算法如下：

E年的大小与N装及水电站运行方式有关，在未选定N装前，暂不考虑N<N装，Q<QT的限制，按N=AQH来计算水流出力，即采用无限装机法；选定N装后，按N<N装计算。
（5）电力负荷图
将电力系统中不同用电户对电力系统的要求叠加起来，得到系统中所有用户所需出力N（负荷）随时间t的变化曲线，即为电力负荷图。
（6）电力系统的容量组成
电站的装机容量是指所有机组铭牌出力之和。电力系统的装机容量便是所有电站装机容量的总和，即：
N系, 装=N’’系, 工+ N系, 备+ N重
其中：N’’系 工——系统最大工作容量。指设计水平年电力系统负荷最高（一般在冬季枯水季节）时，所有电站能担负的最大发电容量。
N系, 备——系统备用容量。为了确保系统供电的可靠性和供电质量，当系统在最大负荷时发生负荷跳动，因而短时间超过了设计最大负荷时，或者机组发生偶然停机事故时，或者进行停机检修等情况，都需要准备额外的容量，称为系统备用容量。
N重——重复容量。利用部分弃水额外增发季节性电能，只增加额外容量，不增加投资。这部分容量并非保证电力系统正常工作所必需。
（7）无调节水电站的运行方式
无调节水电站的运行方式为：在枯水期，应担任系统日负荷图的基荷；在丰水期，仍只适宜担任系统的基荷，只有当天然流量所产生的出力大于系统的最小负荷时，水电站应担任系统的基荷及部分腰荷，这时还会发生弃水。如下图所示。

（8）日调节水电站运行方式
日调节水电站的日发电量，完全取决于当日天然来水量的多少。为了充分利用河水流量，日调节水电站在电力系统负荷图上的工作位置，应按照来水的变动加以调整。
l         在设计枯水年，水电站在枯水期内的工作位置是以最大工作容量担任系统的峰荷。
l         当丰水年来临时，即使在枯水期，日调节水电站也要担任系统负荷图中的峰荷与部分腰荷。

（9）年调节水电站运行方式
不完全年调节水电站是经常遇到的情况，它在一年内按来水情况一般划分为供水期、蓄水期、弃水期和不蓄不供期四个阶段。
（10）多年调节水电站运行方式
多年调节水库一般总是同时进行年调节和日调节。因此，其径流调节程度和水量利用率都比年调节水库的大。具有多年调节水库的水电站，常按照下图所示情况工作。在一般来水年份，多年调节水电站在电力系统负荷如上将全年担任峰荷（或峰、腰负荷），而让火电站经常担任要荷、基荷。
课后习题
（1）阐述水力发电的基本原理。
（2）日调节水电站保证出力的计算方法有哪些？各是如何计算的？
（3）根据无调节水电站的运行方式，说明丰、枯水期它在系统负荷图上的位置有什么不同。
模拟试题
（1）请写出用长系列法求解无调节及日调节水电站保证出力的步骤
    用长系列法求解无调节及日调节水电站的保证出力时，由n年径流资料进行n年水能计算，得n×365个，按递减排列，由计算p，绘制曲线。由p设’（历时设计保证率）查曲线得 N保。
（2）电力系统的容量包括哪些组成部分？
电力系统的装机容量是所有电站装机容量的总和，即：
N系, 装=N’’系, 工+ N系, 备+ N重
其中：N’’系 工——系统最大工作容量。指设计水平年电力系统负荷最高（一般在冬季枯水季节）时，所有电站能担负的最大发电容量。
N系, 备——系统备用容量。为了确保系统供电的可靠性和供电质量，当系统在最大负荷时发生负荷跳动，因而短时间超过了设计最大负荷时，或者机组发生偶然停机事故时，或者进行停机检修等情况，都需要准备额外的容量，称为系统备用容量。
N重——重复容量。利用部分弃水额外增发季节性电能，只增加额外容量，不增加投资。这部分容量并非保证电力系统正常工作所必需。
（3）在利用电力系统日负荷图进行谁能计算时，如何绘制日电能累积曲线？
日电能累积曲线是日负荷图的出力值（kw）与相应的电量（kw·h）之间的关系曲线。参考下图，其绘制过程为：将日负荷曲线以下的面积（表示电量）自下而上加以分段，便得△E1、 △E2 、△E3等分段电能量，令横坐标代表分段电能量△E的累积值，由此定出相应的a点、b点。按此向上逐渐累积到负荷的最高点，各交点的连线gabcd便是日电能累积曲线。