水利资源计算__水电站水能计算

1、20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 Z1-Z2 =H1-2 - - 21 PP 0 0 功率功率出力出力(output)N T E N 21 21 - - - - = = T WH 2 1- - = = g g =QH1-2 (牛顿牛顿米米/ /秒秒) ) 1千瓦千瓦=1000牛顿牛顿米米/ /秒秒， =10009.81N/mN/m3 N1-2=9.81QH1-2（千瓦千瓦）水流出力计算公式水流出力计算公式 2 2 22 2 11 g VVa aa a- - E1-2=WH1-2（牛顿（牛顿米）米） QtH1-2=9807QtH1-2 V1 V2 1 1 2 2

2、Z1 Z2 P1 P2 河段的潜在水能河段的潜在水能 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 1. 1. 水量损失水量损失 2. 2. 水头损失水头损失 H净 净=Z上上 Z下 下 H引 引 3. 3. 功率损失功率损失 水电站效率水电站效率=水 水 传 传 电 电 水电站的出力公式为：水电站的出力公式为：N=9.81Q电 电 H净净（ （kw） H HA A A Q H H引 引 Z Z下 下 H H净 净 Z Z上 上 B 水 水水轮机的效率 水轮机的效率 传 传传动设备的效率 传动设备的效率 电 电发电机的效率 发电机的效率 20212021年年6 6月月262

3、6日日7 7时时1616分分 令令A=9.81 水电站出力计算公式可表示为：水电站出力计算公式可表示为： 8.5 ， 大型水电站大型水电站（装机装机N25万千瓦万千瓦） 8.08.5 ， 中型水电站中型水电站（N=2.525万千瓦万千瓦） 6.08.0 ， 小型水电站小型水电站（N2.5万千瓦万千瓦） A A出力系数出力系数 N= A Q电 电 H净净（千瓦） （千瓦） 水电站的出力公式为：水电站的出力公式为：N=9.81Q电 电 H净净（ （kw） 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 2 2、水力发电的方式、水力发电的方式 （一）坝式（一）坝式 蓄水式蓄水式 径

4、流式径流式 形成水库来集中水能，水电形成水库来集中水能，水电 站能进行径流调节站能进行径流调节。 不形成水库供径流调节，水电不形成水库供径流调节，水电 站只能引取天然流量发电站只能引取天然流量发电。 2. 2. 坝式水电站的分类：坝式水电站的分类： 1.1.概念：概念：在天然河道中拦河筑坝，形成水库，以抬在天然河道中拦河筑坝，形成水库，以抬 高上游水位，集中河段落差，这种开发方式称为坝高上游水位，集中河段落差，这种开发方式称为坝 式开发。式开发。 坝后式坝后式 河床式河床式 厂房布置在坝的后面厂房布置在坝的后面 厂房成为挡水建筑物一部分厂房成为挡水建筑物一部分 20212021年年6 6月月2

5、626日日7 7时时1616分分 3. 3. 坝式开发的特点：坝式开发的特点： 水头相对较小；水头相对较小； 一般能形成蓄水库，电站引用流量大，一般能形成蓄水库，电站引用流量大， 综合利用效益高；综合利用效益高； 投资大，工期长，通常单位造价高，且投资大，工期长，通常单位造价高，且 上游形成淹没区。上游形成淹没区。 4. 4. 坝式开发的适用条件：坝式开发的适用条件： 适于流量大，坡降缓，且有筑坝建库条件适于流量大，坡降缓，且有筑坝建库条件 的河段。的河段。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 湖北丹江口、浙江新安江水电站属于坝后式湖北丹江口、浙江新安江水电站属于

6、坝后式 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 湖北葛洲坝、浙江富春江水电站属于河床式湖北葛洲坝、浙江富春江水电站属于河床式 河床式电站河床式电站 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 万家寨坝后式水电站万家寨坝后式水电站 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 （二）引水式（二）引水式 无压引水式水电站无压引水式水电站: : 有压引水式水电站有压引水式水电站: :有压隧洞或管道集中有压隧洞或管道集中 落差。落差。 云南以礼河、金沙江梯级电站属于该类型。云南以礼河、金沙江梯级电站属于该类型。 20212021年年6

7、 6月月2626日日7 7时时1616分分 3. 3. 引水式开发的特点：引水式开发的特点： 水头较高；水头较高； 电站引用流量小，水量利用率差，综合利用效益低；电站引用流量小，水量利用率差，综合利用效益低； 无水库淹没损失，工程量小，单价一般较低。无水库淹没损失，工程量小，单价一般较低。 4. 4. 引水式开发的适用条件：引水式开发的适用条件： 河道坡降陡，流量较小或地形、地质条件不允许筑坝河道坡降陡，流量较小或地形、地质条件不允许筑坝 的河段。的河段。 1原河道；原河道； 水头水头H Z上 上 Z下 下 2明渠；明渠； 3取水坝；取水坝； 4进水口；进水口； 5前池；前池； 6压力水管；压

8、力水管； 7水电站厂房。水电站厂房。 1 2 3 4 5 6 7 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 无压引水式水电站及其主要建筑物无压引水式水电站及其主要建筑物 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 有压引水式水电站有压引水式水电站 引水建筑物是有压的：压力隧洞引水建筑物是有压的：压力隧洞 主要建筑物：主要建筑物：低坝，有压隧洞，调低坝，有压隧洞，调 压室，压力水管，厂房，尾水渠。压室，压力水管，厂房，尾水渠。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 （三）混合式水电站（三）混合式水电站 2.2.开发条件：开

9、发条件： 1.1.概念：概念： 我国四川狮子滩、福建古田溪、东北镜泊湖我国四川狮子滩、福建古田溪、东北镜泊湖 等属于混合式开发方式。等属于混合式开发方式。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 3、水能计算内容、水能计算内容 水能计算或水能设计的主要内容是水能计算或水能设计的主要内容是通过不同方案的通过不同方案的 综合经济比较来选定合理的正常蓄水位，保证出力，装综合经济比较来选定合理的正常蓄水位，保证出力，装 机容量和多年平均电能。机容量和多年平均电能。 水能计算任务水能计算任务是确定电站效益与工程规模之间的是确定电站效益与工程规模之间的 关系。电站效益通常用关系。

10、电站效益通常用保证出力保证出力和和多年平均电能多年平均电能两指两指 标来衡量，而工程规模则以水库正常蓄水位和有效库标来衡量，而工程规模则以水库正常蓄水位和有效库 容、引水渠道尺寸及电站装机容量为指标。容、引水渠道尺寸及电站装机容量为指标。 本章介绍正常蓄水位已定条件下的水能计算方法。本章介绍正常蓄水位已定条件下的水能计算方法。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 4、水能计算的基本方程和主要方法、水能计算的基本方程和主要方法 4.1 列表试算法列表试算法 )( 下上 ZZkqN-= 12 )(VVvtqQ-=- 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时

11、1616分分 4.2 半图解法半图解法 12 VVt)qQ(-=- 2 q t V q N 2 q t V 2 Q t V 1 = 1 VV 2 t )qQ(-= - 出力出力落差落差发电流量发电流量 下游下游 水位水位 上游上游 水位水位 水库水库 蓄水量蓄水量 （10104 4Kw)Kw)（m m）（m m3 3/s)/s)（m m）（m m）（m m3 3/s)/s)月月（m m3 3/s)/s) 6.46.44949157.4157.4191.86191.86240.86 240.86 64.0 64.0 142.7 142.7 5252148.3148.3191.80191.8024

12、3.80 243.80 75.0 75.0 149.1 149.1 5555140.2140.2191.75191.75246.75 246.75 89.5 89.5 159.6 159.6 5858132.9132.9191.70191.70249.70 249.70 105.5 105.5 172.0 172.0 6161126.4126.4125.0 125.0 188.2 188.2 6.66.6 2 q t V 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 4.2 半图解法半图解法 时段时段 天然天然 流量流量 Q Q 水库水库 蓄水量蓄水量 V V 出力出力 N

13、 N 发电发电 流量流量q q 水库蓄水库蓄 放流量放流量 Q-qQ-q 库水位库水位 Z Z上 上 弃水弃水 （m m3 3/s)/s)（m m3 3/s)/s)月月（m m3 3/s)/s)（10104 4Kw)Kw)（m m3 3/s)/s)（m m3 3/s)/s)（m)m) （m m3 3/s)/s) 月月 （1 1）（2 2）（3 3）（4 4）（5 5）（6 6）（7 7）（8 8）（9 9） 9494247.6247.6 5 5254254160.5160.52212219.59.5187.5187.566.566.5257.3257.3 6 6248248284.5284.5

14、188188164.0 164.0 84.0 84.0 265265 7 7145.3145.3 8 8107.3107.3 9 94040 10109191 2 1 Q t V 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 1、 电力系统和负荷图电力系统和负荷图 若干个电站及用户之间用输电线联结为一个共同若干个电站及用户之间用输电线联结为一个共同 的电力网，称为的电力网，称为电网或电力系统电网或电力系统。 第二节第二节 电力系统及其容量组成电力系统及其容量组成 系统负荷系统负荷是其用户用电要求的汇总是其用户用电要求的汇总 。 基荷指数：基荷指数： 该指数越大，基荷占负荷图

15、的比重该指数越大，基荷占负荷图的比重 越大，表示用户的用电情况比较稳越大，表示用户的用电情况比较稳 定。定。 日最小负荷率日最小负荷率 该指数越小，表示负荷图中高峰与该指数越小，表示负荷图中高峰与 低谷负荷的差别越大，日负荷越不低谷负荷的差别越大，日负荷越不 均匀。均匀。 日平均负荷率日平均负荷率 该指数越大，表示日负荷变化越小。该指数越大，表示日负荷变化越小。 NN/ =a / NN= / NN=g 日负荷图日负荷图 （一）日负荷图（一）日负荷图 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 （二）年负荷图（二）年负荷图 l 日最大负荷年变化曲线日最大负荷年变化曲线（年最

16、大负荷图）（年最大负荷图） l 日平均负荷年变化曲线日平均负荷年变化曲线（年平均负荷图）（年平均负荷图） 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 年负荷图常用特性指数反映负荷在月内、季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。内及年内变化特性。 （1 1）月负荷率）月负荷率：表示在一个月内负荷变化的不：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。荷之比表示。 （2 2）季负荷率）季负荷率：表示在一年内月最大负荷变化：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

17、荷的平均值与年的不均衡性，用全年各月最大负荷的平均值与年 最大负荷之比表示。最大负荷之比表示。 （3 3）年负荷率）年负荷率：表示一年的发电量：表示一年的发电量E E年与最大年与最大 负荷负荷NmaxNmax相应的年发电量的比值：相应的年发电量的比值： 87608760 max h N E = 年 日 月 N N = = = 12 1 12 i i N N 年 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 2、 系统的容量组成系统的容量组成 系统总装机容量系统总装机容量 水电站装机容量水电站装机容量火电站装机容量火电站装机容量 水电站必需容量水电站必需容量 水电站水电站 重

18、复容量重复容量 系统重系统重 复容量复容量 系统必需容量系统必需容量 系统备系统备 用容量用容量 系统最大负荷系统最大负荷 系统最大负荷系统最大负荷 电力系统容量组成示意图电力系统容量组成示意图 负荷备用容量为最大负荷负荷备用容量为最大负荷 的的25。系统事故。系统事故 备用容量一般可取系统最备用容量一般可取系统最 大负荷的大负荷的810，但，但 不应小于系统中最大单机不应小于系统中最大单机 容量。容量。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 3、 水、火电站的工作特性水、火电站的工作特性 水电站水电站的技术特性：的技术特性： 1 1）水电站的电力生产情况受河川径流

19、随机性）水电站的电力生产情况受河川径流随机性 的影响和制约；的影响和制约； 2 2）具有综合利用任务的水电站，其工作方式）具有综合利用任务的水电站，其工作方式 受其它部门用水的影响；受其它部门用水的影响； 3 3）水能是再生性能源，水电站的年运行费用）水能是再生性能源，水电站的年运行费用 与所生产的电能量无关，因此在丰水期内应尽可与所生产的电能量无关，因此在丰水期内应尽可 能多发水电，少发火电，以节省系统的燃料消耗，能多发水电，少发火电，以节省系统的燃料消耗， 降低电量成本；降低电量成本； 4 4）水电站机组开停灵便、迅速，适宜担任系）水电站机组开停灵便、迅速，适宜担任系 统的调峰、调频和事故

20、备用等任务；统的调峰、调频和事故备用等任务； 5 5）水电站的建设地点要受水能资源、地形、）水电站的建设地点要受水能资源、地形、 地质等条件的限制。地质等条件的限制。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 4、 水、火电站的工作方式水、火电站的工作方式 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 4、 水、火电站的工作方式水、火电站的工作方式 图图3-9 3-9 水电站工作位置的确定水电站工作位置的确定 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 第三节第三

21、节 水电站水库消落深度、保证出力水电站水库消落深度、保证出力 和多年平均电能计算和多年平均电能计算 1、保证出力与消落深度的关系、保证出力与消落深度的关系 在水库正常工作中，水库水位随来水和用水的变在水库正常工作中，水库水位随来水和用水的变 化而升降。水库水位在设计枯水段内升降的最大幅度化而升降。水库水位在设计枯水段内升降的最大幅度 称称消落深度消落深度。在正常蓄水位和死水位已定的情形下，。在正常蓄水位和死水位已定的情形下， 它们的高差即是它们的高差即是消落深度。消落深度。 保证出力保证出力是指水电站在多年运行期间为电力系统是指水电站在多年运行期间为电力系统 提供具有一定保证率的电能，是电站在

22、设计枯水段内提供具有一定保证率的电能，是电站在设计枯水段内 的平均出力，的平均出力，用用Np表示表示，该设计枯水段内的电能叫，该设计枯水段内的电能叫 保证电能，保证电能，Ep。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 不库供 EEEE p = )Kw(HV00272. 0E供 兴库 = )(00272. 0KwHWE供 供不 = 线线: :河流的中下游，库容小、流河流的中下游，库容小、流 量大的低水头水电站中。线量大的低水头水电站中。线: :河河 流的中上游，流量小、库容大、流的中上游，流量小、库容大、 水头也大的混合式水电站中。水头也大的混合式水电站中。 线线: :

23、河流中下游蓄水式水电站中。河流中下游蓄水式水电站中。 取极值点的消落深度为最优，取极值点的消落深度为最优，( (浙浙 江新安江水电站江新安江水电站) )。 水电站消落深度不应超过最大水头的水电站消落深度不应超过最大水头的3040 1、保证出力与消落深度的关系、保证出力与消落深度的关系 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 2、保证出力计算（长系列法）、保证出力计算（长系列法） 先拟定若干个死先拟定若干个死 水位，对每一个死水水位，对每一个死水 位方案，求出水库各位方案，求出水库各 年中供水期的平均出年中供水期的平均出 力力N N，如有，如有n n年资料，年资料， 就

24、可点绘就可点绘N NP P关系曲关系曲 线。由已定的电站保线。由已定的电站保 证率证率P P可查得相应的可查得相应的 保证出力保证出力NpNp。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 当水电站受最大消落深度限制和其他用水部门当水电站受最大消落深度限制和其他用水部门 要求所允许的死水位在极点下面时，则要求所允许的死水位在极点下面时，则EP和死水位和死水位 选在极点处，可提供的选在极点处，可提供的Ep为最大。当所允许死水位为最大。当所允许死水位 在极点之上时，就选定该死水位和其相应的保证电在极点之上时，就选定该死水位和其相应的保证电 能。能。 对于每一个死水对于每一个死

25、水 位方案，都可通过长位方案，都可通过长 系列操作，求出相应系列操作，求出相应 的保证出力值的保证出力值( (或保证或保证 电能值电能值) )，并点绘出死，并点绘出死 水位与保证电能关系水位与保证电能关系 曲线。曲线。 2、保证出力计算（长系列法）、保证出力计算（长系列法） 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 3、保证出力计算（典型年法）、保证出力计算（典型年法） 选用设计枯水年的供水期进行水能计算，推求选用设计枯水年的供水期进行水能计算，推求 保证出力保证出力(对于多年调节用设计枯水年组对于多年调节用设计枯水年组)。常用方。常用方 法有法有等出力法和等流量法等出

26、力法和等流量法两种。等出力法是指设计两种。等出力法是指设计 时期内出力均相等，而等流量法是指设计时期内用时期内出力均相等，而等流量法是指设计时期内用 相同流量发电求出各时段出力，取其平均作为电站相同流量发电求出各时段出力，取其平均作为电站 的保证出力。的保证出力。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 等出力法等出力法:先假定几个保证出力先假定几个保证出力NP，对每个，对每个NP在在 设计时期内由正常蓄水位开始逐时段进行水能计算设计时期内由正常蓄水位开始逐时段进行水能计算 ，直到供水期末，求出水库的最低水位。，直到供水期末，求出水库的最低水位。 3、保证出力计算（典

27、型年法）、保证出力计算（典型年法） 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 3、保证出力计算（典型年法）、保证出力计算（典型年法） 逐时段等流量法逐时段等流量法：先假定几个死水位，对各死水：先假定几个死水位，对各死水 位方案求出兴利库容位方案求出兴利库容(正常蓄水位已定正常蓄水位已定)。设计枯水段。设计枯水段 内的平均流量内的平均流量=（W供 供+V兴兴)/T供供，然后，通过逐时段水 ，然后，通过逐时段水 量平衡，求出各时段出力，取其平均值。量平衡，求出各时段出力，取其平均值。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 3、保证出力计算（典型年

28、法）、保证出力计算（典型年法） 简化等流量法简化等流量法:假定一个死水位，求出平均库容，假定一个死水位，求出平均库容， 查出相应平均库水位，再由调节流量查出相应平均库水位，再由调节流量q查下游水位流查下游水位流 量关系曲线得下游，计算设计时期平均出力。量关系曲线得下游，计算设计时期平均出力。 兴死 V 2 1 VV= )( 下上 ZZkQN-= 供兴供 ）TVWQ/(= 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 4、多年平均电能计算、多年平均电能计算（简化计算方法）（简化计算方法） = = a 1i i N n t E 多年平均电能是指电站多年工作期间，平均每年能多年平

29、均电能是指电站多年工作期间，平均每年能 生产的电量。其大小一般取决于水电站装机容量和平均生产的电量。其大小一般取决于水电站装机容量和平均 水头两因素。水头两因素。 平水年法：平水年法：取取P一一50的平水典型年，用早蓄或晚蓄或的平水典型年，用早蓄或晚蓄或 中间方案或用调度图进行水能计算，以该年发电量作为中间方案或用调度图进行水能计算，以该年发电量作为 多年平均电能。多年平均电能。 丰、平、枯三年法：丰、平、枯三年法： (1一一P) 、50、 P ，进行水能计，进行水能计 算，以三年电能的平均值作为多年平均电能。算，以三年电能的平均值作为多年平均电能。 代表年期代表年期(年组年组)法：法：选一段

30、连续水文年组为代表，计算选一段连续水文年组为代表，计算 多年平均电能。多年平均电能。（代表年组内应包括丰、平、枯三种水量的年份代表年组内应包括丰、平、枯三种水量的年份 ，代表期的年径流均值、，代表期的年径流均值、Cv和多年系列的均值、和多年系列的均值、Cv要大致相近，在要大致相近，在 代表年期内，水库至少要蓄满一次和放空一次。）代表年期内，水库至少要蓄满一次和放空一次。） 丰中枯 EEEE= 3 1 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 第四节第四节 水电站装机容量选择水电站装机容量选择 1、工作容量的、工作容量的N工 工的确定（无调节水电站 的确定（无调节水电站

31、基荷基荷） 首先要知道该电站的保证出力，其次要知道该电首先要知道该电站的保证出力，其次要知道该电 站在电力系统中的工作位置，最后取负荷变化的最大站在电力系统中的工作位置，最后取负荷变化的最大 值作为设计值。通过电力系统的电力电量平衡计算而值作为设计值。通过电力系统的电力电量平衡计算而 定。定。 无调节水电站，因没有调节库容，如果天然径流不无调节水电站，因没有调节库容，如果天然径流不 利用来发电就会弃水，故它只能任基荷，尽量发电此利用来发电就会弃水，故它只能任基荷，尽量发电此 时水电站工作容量时水电站工作容量N工 工=Np。 。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分

32、2、工作容量的、工作容量的N工 工的确定（日调节水电站担任 的确定（日调节水电站担任基荷或峰荷基荷或峰荷） 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 3、工作容量的、工作容量的N工 工的确定（日调节 的确定（日调节 下游有综合利用要求下游有综合利用要求） 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 4、工作容量的、工作容量的N工 工的确定（日调节水电站） 的确定（日调节水电站） 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 5、工作容量的、工作容量的N工 工的确定（年、多年调节水电站） 的确定（年、多年调节水电站） 假设几个水电

33、站工作容量方案假设几个水电站工作容量方案 ；对每个假定的工作容量，在图中；对每个假定的工作容量，在图中 查得相应不同月份水电站最大工作查得相应不同月份水电站最大工作 容量；分别在供水期各月典型日负容量；分别在供水期各月典型日负 荷分析曲线上，用各月最大工作容荷分析曲线上，用各月最大工作容 量查出担任峰荷时日电能量查出担任峰荷时日电能E E日 日。供水 。供水 期所需总电能为期所需总电能为 E=30.4(EE=30.4(E日 日) ) 日 月 N N = 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 5、工作容量的、工作容量的N工 工的确定（年、多年调节水电站） 的确定（年、

34、多年调节水电站） 每个假定的工作容每个假定的工作容 量方案，都可用上面方量方案，都可用上面方 法求出供水期电能。从法求出供水期电能。从 而绘制出不同工作容量而绘制出不同工作容量 与供水期电能与供水期电能E供 供的关系 的关系 曲线曲线)。由水电站保证电。由水电站保证电 能能E，查得相应水电站工，查得相应水电站工 作容量。作容量。 多年调节水电站计算方法和年调节一样，先绘制工多年调节水电站计算方法和年调节一样，先绘制工 作量与相应全年电能关系曲线，再由水电站保证电能值作量与相应全年电能关系曲线，再由水电站保证电能值 查得相应的工作容量查得相应的工作容量 。 20212021年年6 6月月2626

35、日日7 7时时1616分分 6、重复容量选择、重复容量选择 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 6、重复容量选择、重复容量选择 经济重h NE= ）（ ）（ 抵燃重 抵重 经济 TKN PT1KN h a 重复容量年补充利用小时数也可根据经验定出，如重复容量年补充利用小时数也可根据经验定出，如 蓄水式水电站可取蓄水式水电站可取200020003000 h3000 h，引水式水电站取，引水式水电站取30003000 4000 h4000 h，并考虑下列诸因素：在水力资源较丰富地区，并考虑下列诸因素：在水力资源较丰富地区 ，可取上限，反之用下限；农业排灌负荷大的电力系

36、统，可取上限，反之用下限；农业排灌负荷大的电力系统 取较小值，反之取大值。取较小值，反之取大值。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 7、装机容量、装机容量 装机容量装机容量=工作容量工作容量+备用容量备用容量+重复容量重复容量 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 基本步骤：基本步骤： 1 1）根据实测径流资料的日平均流量变动范围，）根据实测径流资料的日平均流量变动范围， 将流量划分为若干个流量等级；将流量划分为若干个流量等级； 2 2）统计各级流量出现的次数；）统计各级流量出现的次数； 3 3）计算各级流量的平均值，查水位流量关系）

37、计算各级流量的平均值，查水位流量关系 曲线，求得相应的下游水位曲线，求得相应的下游水位Z Z下 下； ； 4 4）计算各级流量相应的水电站净水头）计算各级流量相应的水电站净水头 H=ZH=Z上 上-Z -Z下 下- - H H； 5 5）计算电站的出力）计算电站的出力N=KQHN=KQH。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 流量分组（流量分组（m m3 3/s/s）分组平均流量（分组平均流量（m m3 3/s/s） 出现次出现次 数数 累积出现次数累积出现次数 频率（频率（% %） （1 1）（2 2）（3 3）（4 4）（5 5） 5.25.25.495.49

38、5.355.351 11 12.72.7 4.94.95.195.195.055.051 12 25.45.4 4.64.64.894.894.754.750 02 25.45.4 4.34.34.594.594.454.451 13 38.18.1 4.04.04.294.294.154.151 14 410.810.8 3.73.73.993.993.853.850 04 410.810.8 3.43.43.693.693.553.551 15 513.513.5 3.13.13.393.393.253.251 16 616.216.2 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时

39、1616分分 图图1 1 日平均出力保证率曲线日平均出力保证率曲线N NP P图图2 2 日平均出力持续曲线日平均出力持续曲线N NT T 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 分组平分组平 均流量均流量 水头水头 H H 出力出力 N=7QHN=7QH 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 装机年利用小时装机年利用小时 数数h h年年=E/N=E/N 5.355.352121786.45786.4544.144.1237 237 10431104312287

40、69922876992909 2909 5.055.052121742.35742.3544.144.1473 473 2086120861227726922772693068 3068 4.754.752121698.25698.2544.144.1473 473 2086120861225640722564073232 3232 4.454.452121654.15654.1544.144.1710 710 3129231292223554622355463417 3417 4.154.152121610.05610.0544.144.1946 946 417224172222042552

41、2042553613 3613 3.853.852121565.95565.9544.144.1946 946 4172241722216253321625333821 3821 3.553.552121521.85521.8544.144.11183 1183 5215352153212081121208114064 4064 3.253.252121477.75477.7544.144.11419 1419 6258362583206865820686584330 4330 2.952.952121433.65433.6544.144.11656 1656 7301473014200607

42、520060754626 4626 2.652.652121389.55389.5544.144.11892 1892 8344483444193306119330614962 4962 2.352.352121345.45345.4544.144.12164 2164 9542095420184961718496175354 5354 2.052.052121301.35301.3544.144.13075 3075 135597135597175419717541975821 5821 1.751.752121257.25257.2544.144.14257 4257 1877501877

43、50161860016186006292 6292 1.451.452121213.15213.1544.144.15212 5212 229858229858143085014308506713 6713 1.151.152121169.05169.0544.144.15922 5922 261150261150120099212009927104 7104 0.850.852121124.95124.9544.144.16158 6158 2715802715809398439398437522 7522 0.550.55212180.8580.8544.144.18050 8050 35

44、50243550246682626682628265 8265 0.250.25212136.7536.7536.7536.758523 8523 3132383132383132383132388523 8523 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 长系列法长系列法： v对实测径流资料逐年进行供水期的水能计算，对实测径流资料逐年进行供水期的水能计算， 求出各年供水期的平均出力；求出各年供水期的平均出力； v将供水期的平均出力从大到小排列，计算其经将供水期的平均出力从大到小排列，计算其经 验频率，并绘制供水期平均出力保证率曲线；验频率，并绘制供水期平均出力保证率曲

45、线； v根据已知的设计保证率在曲线上查处相应的供根据已知的设计保证率在曲线上查处相应的供 水期平均出力即为年调节水电站的保证出力。水期平均出力即为年调节水电站的保证出力。 供 引损兴供 T WWVW QP - = 供 兴供 T VW QP = u年调节水电站保证出力：符合设计保证率要求的年调节水电站保证出力：符合设计保证率要求的供水期平均出力供水期平均出力。 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 【例题例题】某无调节水电站的正常蓄水位为某无调节水电站的正常蓄水位为469m469m。 已知该水电站水库库容曲线，下游水位流量关系已知该水电站水库库容曲线，下游水位流量关系

46、 线，以及多年日平均径流系列资料。线，以及多年日平均径流系列资料。 （1 1）试通过水能计算求出该水电站的设计保证）试通过水能计算求出该水电站的设计保证 率取率取8585时的保证出力。时的保证出力。 （2 2）如该水电站的装机容量定为）如该水电站的装机容量定为80kW80kW，计算出，计算出 该水电站的多年平均年发电量。该水电站的多年平均年发电量。 说明：说明：(1)(1)上游水位取正常蓄水位；上游水位取正常蓄水位； (2)(2)水头损失为水头损失为0.5m0.5m (3) (3)出力系数出力系数K K8.38.3。 无调节水电站保证出力计算无调节水电站保证出力计算 20212021年年6 6

47、月月2626日日7 7时时1616分分 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 根据表中第根据表中第(5)(5)栏和栏和(8)(8)栏的计算数据，可点绘出该水栏的计算数据，可点绘出该水 电站的电站的水流出力保证率曲线水流出力保证率曲线和和水流出力持续曲线水流出力持续曲线。若该水。若该水 电站的设计保证率取电站的设计保证率取8585，则从图中可查出该水电站的保，则从图中可查出该水电站的保 证出力为证出力为53kw53kw。如该水电站的装机容量定为。如该水电站的装机容量定为80kW80kW，从图中，从图中 可计算出该水电站的多年平均年发电量为可计算出该水电站的多年平均年发

48、电量为44.0544.05亿亿kWkWh h。 某无调节水电站日平均出力保证率曲线某无调节水电站日平均出力保证率曲线 P=85%P=85% N NP P=53=53 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 P=85%P=85% Q QP P=2010=2010 某无调节水电站日平均流量保证率曲线某无调节水电站日平均流量保证率曲线 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 【例例3 3】某水电站为坝式年调节水电站，设计保某水电站为坝式年调节水电站，设计保 证率为证率为80%80%。

49、水库以发电为主，兴利库容。水库以发电为主，兴利库容V V兴 兴 31523152万万m m3 3，死库容，死库容V V死 死 10501050万万m m3 3。，库区无其。，库区无其 它部门引水。设计枯水代表年月平均流量资料它部门引水。设计枯水代表年月平均流量资料 如下表第如下表第(1)(1)、(2)(2)栏所示。试求该水电站的保栏所示。试求该水电站的保 证出力证出力 ( (其中出力系数其中出力系数A A7)7)。 年调节水电站保证出力计算年调节水电站保证出力计算 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分

50、 采用代表年法计算保证出力，即对设计枯水年进行水能采用代表年法计算保证出力，即对设计枯水年进行水能 计算，具体步骤如下：计算，具体步骤如下： 水库按等流量调节，先假定供水期为水库按等流量调节，先假定供水期为10102 2月，供水期月，供水期5 5 个月的天然来水量为：个月的天然来水量为： W W供 供 (2.00(2.002.052.050.850.851.501.502.8)2.8)30.430.4242436003600 24l624l610104 4m m3 3 sm T VW QP/24. 4 3600244 .305 103152102416 3 44 = = = 供 兴供 则此流量

51、与天然来水比较，发现则此流量与天然来水比较，发现9 9月份流量小于，应重新汁月份流量小于，应重新汁 算供水期为算供水期为9 92 2月共月共6 6个月的天然来水量，个月的天然来水量，W W供 供 3309330910104 4m m3 3，则调节流量，则调节流量Q QP P4.14.1m m3 3/ /s s。将。将Q QP P4.14.1m m3 3/ /s s 与与 天然来水比较可知，供水期定为天然来水比较可知，供水期定为9 92 2月是合理的。将月是合理的。将Q QP P 4.14.1m m3 3/ /s s填入表中第填入表中第(3)(3)栏供水月份内。栏供水月份内。 20212021年

52、年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 sm T VW Q/38. 6 3 = - = 蓄 兴蓄 调 此值与天然来水流量相比较，可知蓄水期定得合理。此值与天然来水流量相比较，可知蓄水期定得合理。 然后逐月进行水量平衡计算，求出各月平均蓄水量，查然后逐月进行水量平衡计算，求出各月平均蓄水量，查 库容曲线得各月的平均库水位，再由各月调节流量查得下游库容曲线得各月的平均库水位，再由各月调节流量查得下游 水位，算出每月平均水头和平均出力。供水期的平均出力即水位，算出每月平均水头和平均出力。供水期的平均出力即 为水电站保证出力。为水电站保证出力。 kWNP5 .838 6 67774682189

53、5936956 = = 以上计算末考虑水量损失及水头损失，故结果稍偏大。以上计算末考虑水量损失及水头损失，故结果稍偏大。 现设现设3 38 8月为蓄水期，蓄水期亦按等流量调节，其调节流量为：月为蓄水期，蓄水期亦按等流量调节，其调节流量为： 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 当求出供水期调节流量当求出供水期调节流量Q QP P4.14.1m m3 3/ /s s以后，也可直接以后，也可直接 计算计算N NP P。此时应先求供水期的平均库容。此时应先求供水期的平均库容 V V（V V死 死 V V兴 兴/2 /2）1050105010104 41/21/231523

54、15210104 4 2626262610104 4m m3 3。查库容曲线得供水期平均库水位。查库容曲线得供水期平均库水位Z Z上 上 30.9030.90m m，Z Z下 下 1.401.40m m，忽略水头损失，则得，忽略水头损失，则得 H HP P30.930.91.4=29.51.4=29.5m m，由此可算出，由此可算出N NP P kWHAQN PPP 7 .8465 .2910. 47= 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 1 1、简述水能计算的内容及任务。、简述水能计算的内容及任务。 2 2、简述电力系统的容量组成。、简述电力系统的容量组成。 3 3、简述日平均负荷率及日最小负荷率。、简述日平均负荷率及日最小负荷率。 3 3、坝式开发的概念、分类、特点及适应条件？、坝式开发的概念、分类、特点及适应条件？ 4 4、引水式开发的概念、分类、特点及适应条件？、引水式开发的概念、分类、特点及适应条件？ 5 5、保证出力的概念。、保证出力的概念。 6 6、日调节水电站工作容量的确定。、日调节水电站工作容量的确定。 7 7、例题、例题 20212021年年6 6月月2626日日7 7时时1616分分 2 2、水力发电的方式、水力发电的方式 （一）