水能计算及水电站在电力系统中的运行方式.pptx

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1、目的：在规划设计阶段，假定若干个水库正常蓄水位方在规划设计阶段，假定若干个水库正常蓄水位方案，为最终确定电站规模提供依据；案，为最终确定电站规模提供依据；在运行阶段，根据水电站及水库的实际运行情况，在运行阶段，根据水电站及水库的实际运行情况，计算水电站在各时段的出力和发电量，以便确定电力系计算水电站在各时段的出力和发电量，以便确定电力系统中各电站的合理运行方式。统中各电站的合理运行方式。一、水电站水能计算的内容、目的和基本资料1第1页/共131页基本资料：特性曲线特性曲线水库面积曲线和水库容积曲线；水库面积曲线和水库容积曲线；水文资料水文资料坝址断面的坝址断面的 、洪水及流域的降雨、蒸发等资、

2、洪水及流域的降雨、蒸发等资料；料；用水资料用水资料发电、灌溉、航运、环境卫生等综合用水资料；发电、灌溉、航运、环境卫生等综合用水资料；此外，还需要此外，还需要:电力系统负荷、水轮机特性、发电引水电力系统负荷、水轮机特性、发电引水系统系统 以及下游水位流量关系曲线等资料以及下游水位流量关系曲线等资料一、水电站水能计算的内容、目的和基本资料2第2页/共131页水能计算的作用 确定水电站动能指标竞价上网(竞价电量)年发电计划及水库电站运行方式保证出力+年发电量装机规模确定效益分析水库参数确定3第3页/共131页等流量调节计算 等流量调节计算中假定水电站在蓄水期和供水等流量调节计算中假定水电站在蓄水期

3、和供水期分别引用不同的流量，蓄、供水期的引用流量需通期分别引用不同的流量，蓄、供水期的引用流量需通过试算求解。过试算求解。已知已知：来水、兴利库容；：来水、兴利库容；求求：调节流量；：调节流量；公式公式：4第4页/共131页等出力调节计算已知已知：设计枯水年流量过程、正常蓄水位、死水位、：设计枯水年流量过程、正常蓄水位、死水位、k、H；求求：每个月的：每个月的N（每月（每月N相等）；相等）；计算方法计算方法：从供水期第一个月份，计算到供水期最末月份。：从供水期第一个月份，计算到供水期最末月份。检验条件检验条件：供水期最末月份水库水位：供水期最末月份水库水位 =Z死死？5第5页/共131页假定假

4、定N第一个时段：第一个时段：第二个时段：第二个时段：第第n个时段：个时段：Z末末 Z死死否否假设的假设的 N 即为所求即为所求是是各时段各时段Q采用试算法采用试算法假定QtVt+1=Vt+Ft-Qt(Vt+1+Vt)/2H上H下HtQt=N/AHtQt Qt是是否否6第6页/共131页水能利用的原理（1）水能的基本概念 河流中流动着的水流蕴藏着一定的能量，称为水能。河流中流动着的水流蕴藏着一定的能量，称为水能。在天然情况下，这些能量消耗于水流的内部摩擦，克服沿在天然情况下，这些能量消耗于水流的内部摩擦，克服沿程河床阻力，冲刷河床和夹带泥沙等方面。采取一定的工程河床阻力，冲刷河床和夹带泥沙等方面

5、。采取一定的工程技术措施后，可将水能变为电能，为人类服务。程技术措施后，可将水能变为电能，为人类服务。二、水能利用的原理及开发方式7第7页/共131页（2）水能计算原理推导 图图11-1 河段内蕴藏水能示意图河段内蕴藏水能示意图N9.81QH (kw)二、水能利用的原理及开发方式8第8页/共131页 E EAQHAQH净净T T (kw.h)(kw.h)N981QH (kw)H净=H H A为出力系数，在初步规划设计估算时，大中型水电站可取A=7.5-8.5；小型水电站可取A6.5-7.5。理论值损失实际值二、水能利用的原理及开发方式9第9页/共131页二、水能利用的原理及开发方式（一）河流水

6、能资源的开发方式 河流的水能资源利用取决于落差和流量两个因素，故开发利用水能资源的方式就表现为集中落差和引用流量的方式。根据集中落差方式的不同，水电站的基本开发方式可分为坝式、引水式、混合式三种。10第10页/共131页1、坝式（蓄水式）水电站特点：拦河筑坝，形成水库，集中落差；工程大，淹没区广；分类：河床式，坝后式，坝内式；11第11页/共131页2、引水式水电站特点：通过引水流道，将水引至水道末端以集中落差，再接压力管导入电站厂房发电；工程量小，淹没损失小，但引水流量小，水量利用率低；分类：有压引水式，无压引水式；12第12页/共131页3、混合式水电站特点：坝式和有压隧道综合利用13第1

7、3页/共131页4、潮汐发电和抽水蓄能发电利用涨退潮时，水库面与海面的落差发电；潮汐发电引用流量很大，但水头低抽水蓄能发电是一水体为蓄能介质，充分发挥水力发电运行灵活等优势，起调节作用，改善电力系统运行条件的作用。潮汐水电站示意图抽水蓄能水电站示意图14第14页/共131页第二节 水电站的设计代表年和保证率一、水电站的设计代表年设设计计代代表表年年设计枯水年设计枯水年设计平水年设计平水年设计丰水年设计丰水年15第15页/共131页第二节 水电站的设计代表年和保证率二、水电站的设计保证率设设计计保保证证率率年保证率年保证率历时保证率历时保证率16第16页/共131页第二节 水电站的设计代表年和保

8、证率水电站设计保证率的取值关系到供电可靠性、水能资源利用程度及电站造价。大、中型水电站的设计保证率可参照表2选值；装机容量小于2.5万kW的小型水电站，设计保证率一般采用6590；以灌溉为主的农村小水电工程的设计保证率，常与灌溉设计保证率取同值；17第17页/共131页第二节 水电站的设计代表年和保证率电力系统中水电容量的比重（%）25以下255050以上水电站设计保证率（%）809090959598表2 水电站设计保证率 同一电力系统中，规模和作用相近的联合运行的几座水 电站，可当作单一水电站选择统一的设计保证率。18第18页/共131页第三节 电力系统的负荷及其容量组成一、电力系统及其用户

9、特性一、电力系统及其用户特性l电力系统：由若干发电厂、变电站、输电线路及电力用户等部分组成。1.按按生产特点和用电要求生产特点和用电要求分为工业用电、农业用分为工业用电、农业用电、市政用电及交通运输用电等四大类。电、市政用电及交通运输用电等四大类。工业用电：工业用电：用电量大，用电量大，年内用电过程比较均匀，年内用电过程比较均匀，但在一昼夜内则随着生产班制和产品种类的不同而有但在一昼夜内则随着生产班制和产品种类的不同而有较大的变化。较大的变化。农业用电：农业用电：在用电时期内负荷相对稳定，而在在用电时期内负荷相对稳定，而在一年不同时期内则很不均匀。一年不同时期内则很不均匀。l用户类型：用户类型

10、：19第19页/共131页 市政用电：一年内及一昼夜内变化都比较大。交通运输用电：一年内与一昼夜间用电都是比较均匀的，只是在电气列车启动时会产生负荷突然跳动的现象。2.2.电力用户按其电力用户按其重要性重要性可分为一级、二级和三级。可分为一级、二级和三级。二、电力负荷图二、电力负荷图日负荷图：负荷在一昼夜内的变化过程线。年负荷图：负荷在一年内的变化过程线。（一）日负荷图（图5-25-2）特征值：最大负荷N N 、平均负荷N N、最小负荷N N。20第20页/共131页基荷指数：该指数越大，基荷占负荷图的比重越大，表示用户的用电情况比较稳定。日最小负荷率该指数越小，表示负荷图中高峰与低谷负荷的差

11、别越大，日负荷越不均匀。日平均负荷率该指数越大，表示日负荷变化越小。21第21页/共131页特点：特点：在最小负荷以下，负荷在最小负荷以下，负荷无变化，故无变化，故gcgc为一直线段；为一直线段；在最小负荷以上，负荷在最小负荷以上，负荷有变化，故有变化，故cdcd为上凹曲线为上凹曲线段，段，d d点的横坐标为一昼夜点的横坐标为一昼夜的电量的电量E E全日全日；延长直线段延长直线段gcgc，与，与d d点的点的垂线垂线dfdf相交于相交于e e点，则点，则e e点点的纵坐标就表示平均负荷。的纵坐标就表示平均负荷。22第22页/共131页日电能累积曲线可解决三种问题：日电能累积曲线可解决三种问题：

12、(1)(1)(1)(1)已知水电站日电量已知水电站日电量E E E E水水日日，让水电站担任峰荷，让水电站担任峰荷，求水电站的工作容量求水电站的工作容量N N N N水水及其在日负荷图上的工及其在日负荷图上的工作位置。作位置。（2 2）已知水电站的日电）已知水电站的日电）已知水电站的日电）已知水电站的日电量量量量E E 水日水日水日水日，让水电站担任，让水电站担任，让水电站担任，让水电站担任基荷，求水电站的工作基荷，求水电站的工作基荷，求水电站的工作基荷，求水电站的工作容量及其相应的工作位容量及其相应的工作位容量及其相应的工作位容量及其相应的工作位置。置。置。置。23第23页/共131页(3)

13、(3)(3)(3)已知水电已知水电站的工作容站的工作容量量N N N N水水及日电及日电量量E E E E水日水日，求水，求水电站其在日电站其在日负荷图上的负荷图上的工作位置。工作位置。24第24页/共131页（二）年负荷图l 日最大负荷年变化曲线（年最大负荷图）l 日平均负荷年变化曲线（年平均负荷图）25第25页/共131页 年负荷图常用特性指数反映负荷在月内、季内及年内变化特性。（1 1）月负荷率：表示在一个月内负荷变化的不均衡性。用该月平均负荷与最大负荷日的平均负荷之比表示。（2 2）季负荷率：表示在一年内月最大负荷变化的不均衡性，用全年各月最大负荷的平均值与年最大负荷之比表示。（3 3

14、）年负荷率：表示一年的发电量E E年与最大负荷N Nmaxmax相应的年发电量的比值：26第26页/共131页年最大负荷与年平均负荷可以通过日负荷分析曲年最大负荷与年平均负荷可以通过日负荷分析曲线进行转换。由年最大负荷转换到年平均负荷的线进行转换。由年最大负荷转换到年平均负荷的具体做法：具体做法：先选取年最大负荷图中某一月的负荷值，该值先选取年最大负荷图中某一月的负荷值，该值为该月最大负荷日的日最大负荷，在该越典型日为该月最大负荷日的日最大负荷，在该越典型日负荷图及其分析曲线上可以得到该负荷所对应的负荷图及其分析曲线上可以得到该负荷所对应的日电能，除以日电能，除以2424小时后即得该日的小时后

15、即得该日的日平均负荷日平均负荷，乘以该月的月负荷率得该月的月平均负荷，将所乘以该月的月负荷率得该月的月平均负荷，将所得的月平均负荷绘到年平均负荷图相应的月份处。得的月平均负荷绘到年平均负荷图相应的月份处。对每一月进行这样的转换，即得年平均负荷图。对每一月进行这样的转换，即得年平均负荷图。三、设计水平年三、设计水平年27第27页/共131页负荷备用容量负荷备用容量N负备负备事故备用容量事故备用容量N事备事备检修备用容量检修备用容量N检备检备备用容量备用容量N备备为满足系统最大为满足系统最大负荷要求而设置负荷要求而设置最大工作容量最大工作容量N工工为利用季节性富余水量而设置为利用季节性富余水量而设

16、置重复容量重复容量N重重必需容量必需容量N必必N必必+N重重=N装装N必是以设计枯水年的来水情况作为计算依据，遇到丰、中水年其汛期水量都会有富余。装机容量N装，指该电站上所有机组出力之和。三、电力系统的容量组成28第28页/共131页三、电力系统的容量组成最大工作容最大工作容量量N N工工备用容量备用容量N N备备从设计从设计的角度的角度看，系看，系统的装统的装机容量机容量N N装装必需容必需容量量N N必必重复容重复容量量N N重重负荷备用负荷备用N N负备负备事故备用事故备用N N事备事备检修备用检修备用N N检备检备N N N N系装系装=N N N N必必+N N N N重重=N N

17、N N系工系工+N N N N系备系备+N N N N系重系重 N N N N 工工+N N N N负备负备+N N N N事备事备+N N N N检备检备+N N N N重重29第29页/共131页工作容量工作容量：为满足负荷要求而设置的容量，承担负荷图上的正常负荷。负荷备用负荷备用：除工作容量以外，要满足突然的负荷跳动所需要的容量。事故备用事故备用：为避免因机组发生故障影响系统正常供电而设置的容量。检修备用检修备用：为了进行停机检修而设置的容量。重复容量重复容量：为了利用季节性电量而设置的容量。2%-5%8%-10%？重复容量的设置是多余的么？30第30页/共131页电力系统容量组成示意图

18、系统最大负荷系统最大工作容量系统必需容量系统重复容量系统备用容量系统总装机容量水电站装机容量火电站装机容量水电站重复容量水电站必需容量31第31页/共131页从某一时刻的运行状态看：从某一时刻的运行状态看：N装装=N可可+N阻阻=N工工+N备备+N空空+N阻阻v各种容量值的大小是随时间和条件而不断发生变各种容量值的大小是随时间和条件而不断发生变化的，而且有可能在不同的电站、不同的机组上相化的，而且有可能在不同的电站、不同的机组上相互转换，但其组成是不变的。互转换，但其组成是不变的。系统总装机容量系统总装机容量水电站装机容量火电站装机容量水电站必需容量 水电站重复容量系统重复容量系统必需容量系统

19、备系统备用容量用容量系统最大负荷系统最大工作容量电电力力系系统统容容量量组组成成示示意意图图32第32页/共131页四、水电站装机容量的选择影响装机容量选择的主要因素：影响装机容量选择的主要因素：v电力系统的负荷；电力系统的负荷；v水电站在日负荷图上的工作位置；水电站在日负荷图上的工作位置；v设计水电站能量变化的特性；设计水电站能量变化的特性；v补充容量投资的影响。补充容量投资的影响。装机容量选择的基本依据：装机容量选择的基本依据：v供电范围；供电范围；v设计负荷水平年；设计负荷水平年；v水电站的径流特性。水电站的径流特性。根据水电站的水文根据水电站的水文条件、水库的调节条件、水库的调节性能、

20、电力系统的性能、电力系统的规模和特点及水电规模和特点及水电站在电力系统中的站在电力系统中的作用综合研究确定。作用综合研究确定。33第33页/共131页N N N N装装=N N N N必必+N N N N重重=N N N N工工+N N N N备备+N N N N重重（一）、水电站最大工作容量的确定（一）、水电站最大工作容量的确定 水电站最大工作容量：水电站最大工作容量：水电站最大工作容量：水电站最大工作容量：指设计水平年电力系指设计水平年电力系统负荷最高（一般出现在冬季枯水季节）时水电统负荷最高（一般出现在冬季枯水季节）时水电站能担负的最大发电容量。站能担负的最大发电容量。u从从可靠性可靠性

21、方面，必须满足电力系统的电力、电方面，必须满足电力系统的电力、电量平衡要求，即：量平衡要求，即：N N系=N=N水工+N+N火工E E系保=E=E水保+E+E火保u从从经济性经济性方面，应使系统的计算支出最小。方面，应使系统的计算支出最小。原则：原则：原则：原则：以水电站提供的保证电能为前提，使水以水电站提供的保证电能为前提，使水以水电站提供的保证电能为前提，使水以水电站提供的保证电能为前提，使水 电站的工作容量尽可能大。电站的工作容量尽可能大。电站的工作容量尽可能大。电站的工作容量尽可能大。34第34页/共131页无调节水电站的最大工作容量的确定无调节水电站的最大工作容量的确定 无调节水电站

22、的最大工作容量无调节水电站的最大工作容量等于等于按设计保证率所求出的保证出力。按设计保证率所求出的保证出力。若设计枯水日的平均流量为若设计枯水日的平均流量为Q Q设设，相，相应的日平均净水头为应的日平均净水头为H H设设，则无调节水电，则无调节水电站的保证出力为：站的保证出力为：35第35页/共131页日调节水电站的最大工作容量的确定日调节水电站的最大工作容量的确定日调节水电站的最大工作容量的确定日调节水电站的最大工作容量的确定 日调节水电站可以日调节水电站可以利用其调节日内径流的利用其调节日内径流的能力，使水电站的出力能力，使水电站的出力适应日内负荷变化的要适应日内负荷变化的要求，考虑可靠性

23、和经济求，考虑可靠性和经济性原则，以保证电能为性原则，以保证电能为控制条件，让水电站承控制条件，让水电站承担系统担系统峰荷峰荷，使水电站，使水电站最大工作容量尽可能大。最大工作容量尽可能大。36第36页/共131页日调节水电站的最大工作容量的确定日调节水电站的最大工作容量的确定日调节水电站的最大工作容量的确定日调节水电站的最大工作容量的确定 如果水电站下游河道有如果水电站下游河道有航运航运要求或有要求或有供水供水任务，则任务，则水电站必须有一部分工作容水电站必须有一部分工作容量担任系统的基荷，保证在量担任系统的基荷，保证在一昼夜内下游河道具有一定一昼夜内下游河道具有一定的的航运水深或供水流量航

24、运水深或供水流量。设。设下游航运或供水要求水电站下游航运或供水要求水电站在一昼夜内泄出均匀流量在一昼夜内泄出均匀流量Q Q基基，则水电站必须担任的基荷工则水电站必须担任的基荷工作容量为：作容量为：37第37页/共131页年调节水电站的最大工作容量的确定年调节水电站的最大工作容量的确定 主要取决于设计主要取决于设计供水期供水期内的保证电能，内的保证电能，为了满为了满足可靠性要求足可靠性要求，水电站在供水期承担的电能应等于，水电站在供水期承担的电能应等于保证电能；保证电能；为了满足经济性要求为了满足经济性要求，应使水电站最大，应使水电站最大工作容量尽可能大，供水期水电站应尽可能在峰荷工作容量尽可能

25、大，供水期水电站应尽可能在峰荷工作，所确定的水火电站工作容量之和应等于系统工作，所确定的水火电站工作容量之和应等于系统的最大负荷，避免出现不必要的重复工作容量。的最大负荷，避免出现不必要的重复工作容量。38第38页/共131页年调节水电站的最大工作容量的确定年调节水电站的最大工作容量的确定（1 1）在水库供水期，应尽量使拟建水电站担任系统的）在水库供水期，应尽量使拟建水电站担任系统的峰荷或腰峰荷或腰荷荷。水电站最大工作容量。水电站最大工作容量，则火电站的就，则火电站的就，从而节省系统，从而节省系统对电站的总投资。假设至少三个最大工作容量方案，定出各方对电站的总投资。假设至少三个最大工作容量方案

26、，定出各方案相应的日电能量。案相应的日电能量。39第39页/共131页（2 2）对每个方案供水期各个月份水电站的日电能量）对每个方案供水期各个月份水电站的日电能量除以除以2424小时，即得各个月份水电站的日平均出力。小时，即得各个月份水电站的日平均出力。每月的平每月的平均小时数均小时数第第1 1方案供水方案供水期第期第i i月份的月份的月平均出力月平均出力40第40页/共131页（3 3）作出水电站各个最大工作容量方案与其相应）作出水电站各个最大工作容量方案与其相应的供水期保证电能的关系曲线。然后根据式的供水期保证电能的关系曲线。然后根据式(6-(6-11)11)所定出的水电站设计枯水年供水期

27、的保证电能，所定出的水电站设计枯水年供水期的保证电能，即可从图即可从图6-66-6求出年调节水电站的最大工作容量。求出年调节水电站的最大工作容量。41第41页/共131页（4 4）在电力系统日最大负荷年变化图上定出水、火）在电力系统日最大负荷年变化图上定出水、火电站的工作位置。两者的交线为水平线，并由此作出电站的工作位置。两者的交线为水平线，并由此作出系统出力平衡图。系统出力平衡图。42第42页/共131页年调节水电站的最大工作容量的确定的总结年调节水电站的最大工作容量的确定的总结1.1.确定年调节水电站的保证出力和保证电能；确定年调节水电站的保证出力和保证电能；2.2.作设计水平年电力系统的

28、年最大负荷图；作设计水平年电力系统的年最大负荷图；3.3.假定若干个假定若干个(3)N(3)N水工水工方案；方案；4.4.在系统的年最大负荷图上按水平线划分水、在系统的年最大负荷图上按水平线划分水、火电站的工作位置火电站的工作位置,相应得到各方案各月的最大相应得到各方案各月的最大工作容量工作容量N N 水工水工水工水工ijijijij;5.5.作供水期各月典型日负荷图及相应的日电能作供水期各月典型日负荷图及相应的日电能累积曲线，求得累积曲线，求得N N 水工水工水工水工ijijijij对应的日电能，进而利用对应的日电能，进而利用年平均负荷图求出供水期的电能；年平均负荷图求出供水期的电能；6.6

29、.作作N N 水工水工与相应的与相应的E E供保供保的关系线，由的关系线，由E E供保供保可查可查得设计的最大工作容量。得设计的最大工作容量。43第43页/共131页电力系统各种备用容量的确定电力系统各种备用容量的确定l负荷备用容量（水）：负荷备用容量（水）：根据根据水利水电工程水水利水电工程水利动能设计规范利动能设计规范(SDJ11-77),一般采用系统最大一般采用系统最大负荷的负荷的5%左右，大型电力系统可采用较小值；左右，大型电力系统可采用较小值；l事故备用容量（水、火）：事故备用容量（水、火）：一般采用系统最大一般采用系统最大负荷的负荷的10%左右，但不得小于系统中最大一台机左右，但不

30、得小于系统中最大一台机组的容量；组的容量；l检修备用容量（火）：检修备用容量（火）：水电站每台机组平均年水电站每台机组平均年计划检修时间为计划检修时间为1015天，火电站天，火电站1530天。天。44第44页/共131页 季节容量年利用小时数季节容量年利用小时数确确定季节容量定季节容量N N季季时，首先应根据时，首先应根据季节用户季节用户的特点，初步拟定设的特点，初步拟定设计水电站季节容量计水电站季节容量N N季季，并按日，并按日平均出力历时曲线计算出相应平均出力历时曲线计算出相应的季节电能的季节电能E E季季。然后计算季节。然后计算季节容量年利用小时数容量年利用小时数h h季计季计=E=E季

31、季/N/N季季，其判别式为其判别式为h h季计季计h h季规季规。根据上根据上述方法，求出季节容量述方法，求出季节容量(重复容重复容量量)后，即可初步确定水电站的后，即可初步确定水电站的装机容量。装机容量。电力系统中重复容量（季节容量）的确定电力系统中重复容量（季节容量）的确定45第45页/共131页水电站装机容量的确定水电站装机容量的确定(一一)按负荷要求确定装机容量按负荷要求确定装机容量 按负荷要求确定装机容量的基本依据是电力电按负荷要求确定装机容量的基本依据是电力电量平衡，即供需平衡。设计新水电站时，应满足电量平衡，即供需平衡。设计新水电站时，应满足电力系统在设计水平年对该电站在容量力系

32、统在设计水平年对该电站在容量(电力电力)、电能、电能(电量电量)方面的要求。方面的要求。(二二)装机容量选择的简化方法装机容量选择的简化方法 1.装机容量年利用小时数法装机容量年利用小时数法：水电站的多年平：水电站的多年平均发电量除以装机容量，即为装机容量年利用小时均发电量除以装机容量，即为装机容量年利用小时数，简称年利用小时数，用数，简称年利用小时数，用h年年表示。表示。表示水电站机电设备利用率大小的指标46第46页/共131页水电站装机容量的确定水电站装机容量的确定 水电站的多年平均年水电站的多年平均年发电量与装机容量存在着发电量与装机容量存在着密切关系密切关系,先假定若干个先假定若干个装

33、机容量方案，算出每个装机容量方案，算出每个方案的的平均年发电量，方案的的平均年发电量，再利用上式计算各方案的再利用上式计算各方案的年利用小时数，即可绘制年利用小时数，即可绘制N N装装h h年年的关系曲线。的关系曲线。47第47页/共131页 关键在于如何确定水电站的设计年利用小时数关键在于如何确定水电站的设计年利用小时数关键在于如何确定水电站的设计年利用小时数关键在于如何确定水电站的设计年利用小时数，它的大小与地区的水力资源情况、系统负荷特性、它的大小与地区的水力资源情况、系统负荷特性、系统内水、火电站比重、水库调节性能、水电站的系统内水、火电站比重、水库调节性能、水电站的运行方式及综合利用

34、情况等因素有关，对于小型水运行方式及综合利用情况等因素有关，对于小型水电站，在电站，在2000200060006000小时之间根据实际情况分析选小时之间根据实际情况分析选定。定。|水力资源丰富地区与水力资源缺乏地区相比，其水力资源丰富地区与水力资源缺乏地区相比，其h h年设年设取较取较高值；高值；|有调节水库的水电站比无调节水电站的有调节水库的水电站比无调节水电站的h h年设年设低，且调节性低，且调节性能越好，能越好，h h年设年设越低；越低；|当电力系统内水电站较多且部分水电站调节性能较好时，当电力系统内水电站较多且部分水电站调节性能较好时，则新设计的水电站可担负较均匀的负荷，其则新设计的水

35、电站可担负较均匀的负荷，其h h年设年设取较高值；取较高值；|供工业用电较供农副产品加工和照明用电的供工业用电较供农副产品加工和照明用电的h h年设年设高些；高些；|以灌溉为主的水库，而水电站又仅用灌溉期水量发电时，以灌溉为主的水库，而水电站又仅用灌溉期水量发电时，h h年设年设可以较低。可以较低。水电站装机容量的确定水电站装机容量的确定48第48页/共131页 2.2.保证出力倍比法保证出力倍比法：根据已知水电站的经验统：根据已知水电站的经验统计，不同特点的水电站，其保证出力与装机容量之计，不同特点的水电站，其保证出力与装机容量之间具有较合理的比例关系，即间具有较合理的比例关系，即N装=CN

36、p倍比系数，C=1.54.5原则原则：水力资源丰富，：水力资源丰富，水量年内分配较均匀水量年内分配较均匀的地区，的地区，C C取较小值，取较小值，反之取大值；季节性反之取大值；季节性用电多的地区，用电多的地区，C C取取较大值，反之取较小较大值，反之取较小值。值。水电站装机容量的确定水电站装机容量的确定49第49页/共131页 3.3.套用定型机组：套用定型机组：小型水电站的机组设备小型水电站的机组设备应根据生产和供应情况，套用现成产品，确定应根据生产和供应情况，套用现成产品，确定水电站装机容量。机组机型应根据水能计算成水电站装机容量。机组机型应根据水能计算成果、枢纽或厂房布置，并考虑机组安装

37、台数来果、枢纽或厂房布置，并考虑机组安装台数来确定。为保证水电站检修方便，通常机组确定。为保证水电站检修方便，通常机组不应不应少于两台少于两台，为保证运行灵活可靠，管理方便，为保证运行灵活可靠，管理方便，小型水电站机组台数小型水电站机组台数不宜超过不宜超过4 4台台。机组机型及台数确定后，应核定多年平均机组机型及台数确定后，应核定多年平均年发电量和年利用小时数。年发电量和年利用小时数。水电站装机容量的确定水电站装机容量的确定50第50页/共131页【例例】某地区为了解决照明及农副产品加工用电问题，拟修某地区为了解决照明及农副产品加工用电问题，拟修建一座无调节水电站，确定上游水位建一座无调节水电

38、站，确定上游水位Z Z上上6666m m，下游水位，下游水位(变化变化很小，视作常数很小，视作常数)Z)Z下下4545m m。根据水文资料条件，计算时段以。根据水文资料条件，计算时段以月为单位。水电站处各设计代表年的月平均流量见下表。选定月为单位。水电站处各设计代表年的月平均流量见下表。选定设计保证率为设计保证率为65%65%。试作该水电站的水能计算。试作该水电站的水能计算。代表年代表年各月平均流量各月平均流量全年平全年平均流量均流量1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212丰水年丰水年0.900.901.051.051.351.354.204.203.60

39、3.605.205.203.153.154.354.352.402.401.801.801.301.300.650.652.502.50平水年平水年0.600.600.560.561.101.101.601.602.302.305.005.003.003.002.052.051.701.701.751.751.051.050.500.501.771.77枯水年枯水年0.400.400.600.600.560.561.301.302.052.052.502.502.202.201.561.561.801.800.450.450.200.200.150.151.151.151 1）保证出力的计算）

40、保证出力的计算根据站址处根据站址处3 3个代表年的月平均流量资料，以个代表年的月平均流量资料，以0.30.3m m3 3s s为间隔进为间隔进行分组，计算各组流量的频率行分组，计算各组流量的频率(保证率保证率)，列入表第，列入表第(5)(5)栏。以表栏。以表中第中第(2)(2)栏和第栏和第(5)(5)栏数据绘成流量频率曲线栏数据绘成流量频率曲线(见图见图)。由水电站。由水电站设计保证率设计保证率P P65%65%，查得保证流量，查得保证流量Q QP P1.151.15m m3 3/s s。51第51页/共131页流量流量分组分组分组平均分组平均流量流量出现出现次数次数累计出现累计出现次数次数频

41、率频率（1 1）（2 2）（3 3）（4 4）（5 5）5.205.205.495.495.355.351 11 12.72.74.904.905.195.195.055.051 12 25.45.44.604.604.894.894.754.750 02 25.45.44.304.304.594.594.454.451 13 38.18.14.004.004.294.294.154.151 14 410.810.83.703.703.993.993.853.850 04 410.810.83.403.403.693.693.553.551 15 513.513.53.103.103.393.

42、393.253.251 16 616.216.22.802.803.093.092.952.951 17 718.918.92.502.502.792.792.652.651 18 821.621.62.202.202.492.492.352.353 3111124.724.71.901.902.192.192.052.052 2131335.135.11.601.601.891.891.751.755 5181848.648.61.301.301.591.591.451.454 4222259.559.51.001.001.291.291.151.153 3252567.667.60.700

43、.700.990.990.850.851 1262670.370.30.400.400.690.690.550.558 8343491.991.90.100.100.390.390.250.252 2363697.397.352第52页/共131页分组平均分组平均流量流量水头水头H H出力出力N=7.0QHN=7.0QH出力差出力差NN频率频率P P保证历时保证历时t=8760Pt=8760P电量差电量差E=N.t E=N.t 累积电量累积电量E E装机年利用小装机年利用小时数时数h h年年=E/N=E/N5.355.352121786.45786.4544.144.12.72.72.72.7

44、237 237 1043110431228769922876992909 2909 5.055.052121742.35742.3544.144.15.45.45.45.4473 473 2086120861227726922772693068 3068 4.754.752121698.25698.2544.144.15.45.45.45.4473 473 2086120861225640722564073232 3232 4.454.452121654.15654.1544.144.18.18.18.18.1710 710 3129231292223554622355463417 3417

45、4.154.152121610.05610.0544.144.110.810.810.810.8946 946 4172241722220425522042553613 3613 3.853.852121565.95565.9544.144.110.810.810.810.8946 946 4172241722216253321625333821 3821 3.553.552121521.85521.8544.144.113.513.513.513.51183 1183 5215352153212081121208114064 4064 3.253.252121477.75477.7544.1

46、44.116.216.216.216.21419 1419 6258362583206865820686584330 4330 2.952.952121433.65433.6544.144.118.918.918.918.91656 1656 7301473014200607520060754626 4626 2.652.652121389.55389.5544.144.121.621.621.621.61892 1892 8344483444193306119330614962 4962 2.352.352121345.45345.4544.144.124.724.724.724.72164

47、 2164 9542095420184961718496175354 5354 2.052.052121301.35301.3544.144.135.135.135.135.13075 3075 135597135597175419717541975821 5821 1.751.752121257.25257.2544.144.148.648.648.648.64257 4257 187750187750161860016186006292 6292 1.451.452121213.15213.1544.144.159.559.559.559.55212 5212 22985822985814

48、3085014308506713 6713 1.151.152121169.05169.0544.144.167.667.667.667.65922 5922 261150261150120099212009927104 7104 0.850.852121124.95124.9544.144.170.370.370.370.36158 6158 2715802715809398439398437522 7522 0.550.55212180.8580.8544.144.191.991.991.991.98050 8050 3550243550246682626682628265 8265 0.

49、250.25212136.7536.7536.7536.7597.397.397.397.38523 8523 3132383132383132383132388523 8523 53第53页/共131页根据表中的数据，绘制根据表中的数据，绘制N N装装E E年年和和N N装装h h年年关系曲线关系曲线 。根据该水电站的特性，选用装机年利用小时数为根据该水电站的特性，选用装机年利用小时数为45004500小时，并由小时，并由N N装装h h年年关系曲线查得装机容量为关系曲线查得装机容量为460kW460kW。参考附近工厂机组生产。参考附近工厂机组生产情况，选用两台情况，选用两台250kW250

50、kW的机组，故最后确定水电站的装机容量为的机组，故最后确定水电站的装机容量为25022502500kW500kW。由。由N N装装500kW500kW，查，查N N装装E E年关系曲线，求得该水年关系曲线，求得该水电站的多年平均年发电量电站的多年平均年发电量 E E年年=212=212万万kWhkWh。54第54页/共131页（二）各类电站的技术特性1.1.水电站的出力水电站的出力和发电量随天然和发电量随天然径流量和水库调径流量和水库调节能力而有一定节能力而有一定的变化，在丰水的变化，在丰水年份发电量多，年份发电量多，遇到特殊枯水年遇到特殊枯水年份则发电量不足份则发电量不足1 1、水电站的技术