水利水能规划第五章 水能计算

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1、第五章水能计算及水电站在电力系统中的运行方式目录水能计算的目的与内容1水电站保证出力与多年平均发电量计算2电力系统负荷图33水电站在电力系统中的运行方式44本章思考题及课外延伸5水能计算目的主要在于确定水电站的工作情况（例如出力、发电量及其变化情况），是选择水电站的主要参数（例如水库的正常蓄水位、死水位和水电站的装机容量等）及其在电力系统中的运行方式等的重要手段。主要内容第一节水能计算的目的与内容计算水电站的出力与发电量一.水利发电的基本原理1.水流功率（出力）伯努利方程：水体重量：潜在水能：水

2、流功率（出力）：水能资源蕴藏量：将河流分段，分段计算水流出力（Q0多年平均流量），累加得到全河总水流出力。单位重水体2.水电站出力（1）水电站：能量转换装置——水能机械能电能（2）水流出力水电站水电站出力（水电站出力<水流出力）（3）水能资源开发方式：将分散的落差集中，形成水电站水头H用水库或调节池调节引用流量坝式水电站引水式水电站混合式水电站径流式水电站蓄水式水电站有区别（4）水电站出力：（5）水电站发电量二.水能计算的基本方法水能计算：求水电站出力N和发电量E的计算方法：统计法和时历

3、法（列表法——数值法：半图解法、图解法）与水电站调节类型有关1.径流式水电站——靠天然径流发电的水电站（1）无调节水电站（如葛洲坝水电站）（2）日调节水电站：将一日内日水量重新分配与无调节类似，不同在于采用日平均水位。即，由查z～V，求得。2.蓄水式水电站指长期调节水电站（年或多年调节）。年调节水电站有较大的V兴——年内水量调节，调节周期T=1年列表法：t=月或旬t

4、电站引用流量均匀，等流量蓄水期供水期不蓄不供期（2）定出力调节（半图解法）已知各时段所需负荷（出力）N，反求Q和H（即V2）半图解法——方法原理（与调洪计算半图解法相似）区别：将q～V换为Q～N(即出力公式）水量平衡式：出力方程式：1）绘工作曲线2）水能计算（顺时序计算）由（3）式，已知N,V1,Q净计算Q【例】某水电站的正常蓄水位高程为180m，某年各月平均的天然来水流量Q天、各种流量损失Q损、下游各部门用水流量Q用和发电需要流量Q电,分别见表5-3第（2)～(5）行。此外，水库水位与库容的关

5、系，见表5-1；水库下游水位与流量的关系，见表5-2。试求水电站各月平均出力及发电量。N保、E年是水电站的动能指标一.保证出力计算N保——是水电站在长期工作中，相应于设计保证率的枯水期的平均出力。第二节水电站保证出力与多年平均发电量计算1.径流式水电站（日或无调节）（1）长系列法由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，绘由p设′（历时设计保证率）查曲线得N保，（2）典型年法：改由3365，绘制曲线（选择丰、平、枯三个典型年）（3）简化法：绘制代替由p设′查曲线得Q保

6、，则：N保=AQ保H2.蓄水式水电站年调节水电站：p设——年保证率N保——水电站在多年工作期间，与设计保证率（p设）相应的供水期的平均出力。（因供水期用水用电均紧张）（1）长系列法：对n年资料进行逐年逐时段（月或旬）水能计算，可求出n年（个）供水期的平均出力，绘制由p设′查曲线得N保。（2）典型年法：由p设选设计枯水年，对此年供水期进行水能计算，得设计枯水年的平均出力，则：N保=AQ调H供（3）简化法：三峡电站初期的规划是26台70万千瓦的机组，也就是装机容量为1820万千瓦，年发电量847亿度

7、。后又在右岸大坝“白石尖”山体内建设地下电站，建6台70万千瓦的水轮发电机。在加上三峡电站自身的两台5万千瓦的电源电站。总装机容量达到了2250万千瓦，年发电量1000亿度。直接把装机容量乘以一年的时间来计算年发电量的方法是错误的。你能保证一年里所以的机组满负荷运转吗？肯定不行。首先是水不够，其次是机组也要检修。所以不可能在一年内所有的机组都时时刻刻运转。目前三峡电站的上网电价是0.25元，按照这样计算1000×0.25=250亿三峡工程的总投资是1800亿，1800÷250=7.2年。考虑到三

8、峡电站每年的电价收益要扣除成本因素，大概15年能回收成本二.多年平均发电量计算E年——是反映水电站发电效益的稳定指标。n为N