水利水能规划课程设计资料

1、某电力系统中水电站装机容量的选择I课程设计的目的、任务和要求、设计目的1. 进一步巩固、加深、系统化所学课程的基本理论；2. 加强运算、绘图、编写说明书等基本技能的训练；3. 培养分析问题和解决问题的能力。二、设计任务和要求（一）熟悉、分析有关资料并绘制有关曲线。（二）对设计枯水年进行径流满节，求调节流量，保证出力及保证电能。（三）绘制年负荷图、典型日负荷图及日电能累积曲线。（四）不考虑对无调节水电站进行电力补偿，确定拟定年调节水电站的最大工作容量：（五）考虑并确定水电站可能承担的备用容量。求出发出必需容量时水轮机的最大过 水能力。（六） 计算水电站的弃水流量，弃水出力，进行电力系统的经济计算

2、，接经济利用小时 数确定重复容量。（七）作出设计枯水年的电力电能平衡图。（八）确定设计水电站的总装机容量值。（九） 对设计丰水年、平水年及枯水年进行径流满节，求多年平均年发电量。（十）作出设汁枯水年的水库基本谓度线。（十一）编写说明书，并附上必要的图表。三、设计附加内容1. 作出水库工作深度与洪水期保证电能之间的关系曲线；2. 作出水库工作深度与多年平均年电能之间的关系曲线；3. 研究无调节水电站装机容量值对年调节水电站最大工作容量的影响；4. 研究组建水电站水轮机最大过水能力值对水电站弃水出力历时曲线的影响。H基本资料和数据、电力系统负荷资料及已有火电站容量资料季 度冬春夏秋冬月份12345

3、6789101112最大负荷（）98969492908890929496981001.年负荷图（年最大负荷的百分比）:2. 设计负荷水平年的最大负荷为100万kw3. 典型日负荷图最大负荷的百分上）时序（小时）12345678910111212月7472706872748088969288843、9月7068666466707478868480787月676563616367717582807775时序（小时）13141516171819202122232412月80828486909410098949082783、9月7680828486909492888680747月73777980828

4、69088848277704. 系统中已有火电站的总装机容量为 36万千瓦，其机组为4台X 5.0万千瓦；7 台X 2.0 万千瓦以及若干小机组总容量共2.0万千瓦.月份456789101112123枯水年269680413351367131654444101142234平水年3698155134704002051086470156209356丰水年5011006：706671526：28618786:78189272P 486、某径流式水电站的基本情况1. 枢纽开发任务除发电外，还从引水渠道中引水温溉。 6、7、8及9月份分别引 用灌溉流量4、11、17及6米3/秒。为保证下游居民的用水要求

5、，放入电站下游河道 中的流量不应小于20米3/秒。2. 坝址处设计代表年的流量资料 （单位：米3/秒）3.水电站下游水位流量关系曲线水位（米）00.51.01.52.02.53.04.05.0流量（米3/米）25.5882144447621020142021402980下游水位零点高程为方案 _B。（A、220 米；B、222 米；C、224 米）4. 压力前池中正常蓄水位为方案B 。（A、280 米；B、285 米；C、290 米）、计划兴建一座年调节水电站，其原始资料和已知条件为1. 坝址处设计代表年的流量资料（单位：米3/秒）月份456789101112123枯水年66018402430

6、950570310150709080130400平水年：1830214026301420840450180140P130110120450丰水年2100273034002380104049026017080 1001905002.水库库容特性曲线水库水位（米）120130140145150155160165170173水库容积（108米3）1.53.56.99.111.815.119.424.731.537.8（1） 选定水库正常蓄水位为方案B （A、165米；B、168 米；c、170 米）（2） 选定水库死水位为方案A（A.125米；B、128米；C 130米）3.该年调节水电站下游水位流

7、量关系曲线z水位（米）4.05.06.06.57.07.58.08.38.5流量（米3/秒）6020049073010701660254031903730水位零点的绝对高程为方案B（A、90 米；B、100 米；C 105米）四、电力系统的有关经济资料：1. 水电站增加单位千瓦投资K水=800元/千瓦；2. 水电站增加千瓦容量的年费用率p水=3%3. 额定投资效益系数ro=0.12 ；4. 水电站单位电能消耗的燃料b=0.40公斤/ 度;5. 燃料到广价格为90元/吨；6. a =1.05。水能规划课程设计、熟悉、分析有关资料，并绘制有关曲线了解设计的任务，分析哪些是已知条件， 哪些是需要设计

8、的。 绘制水位库容关系曲线、水位流量关系曲线。、计算并绘制典型日负荷图及日电能累积曲线1、典型日负荷图的计算及绘制（1 ）日负荷值的计算各月负荷值按占年最大负荷的百分比计算。已给出4个月的百分比，它们各代表每个季度，各季度其他月份的百分比按当月最大 负荷值的比例关系计算得到各小时的负荷百分比，举例说明1月份各小时的百分比计算Ki,N1N 12K12（i =1，212月的各小时的百分比已经给出。 各月负荷值如下表：小时 月份123451737170696727169686765369676665634676564636157169666563673717069677787774727188684

9、78767599492868482109088848280118684807877128281787675137877767473148079807877158281828079168483848280178886868482189290908886199896949290209694929088219290888684228886868482238079807877247675747271最大989694929024)6789101112666768707173746465666869717262636466676970606162646567686263646667697266676870

10、7173746971737476778073757778808188808284868890967880828486889275777980828388737577788081847173757678798075777980828382777981828485847880828486888680828486889090848688909294948890929496981008688909294969882848688909294808284868890907577798082838268707274767778889092949698100最小6765646361负荷80.58平均75.62

11、82.25333337977.25负荷35整数8281797776总负19741934189618541815荷负荷(2 )日负荷图的绘制 用阶梯线绘制典型日负荷图。6061626465676873.8375.5877.3382.373333333333 333337980.758453337476777981828417721814185618961938197720162、计算并绘制日电能累积曲线列表计算日电能累积值，各月日电能累积曲线的曲线部分，负荷变化一次，就计算 个 E，逐个累加，得到一系列 N对应的E，然后描全点绘制累积曲线。各月日电能累积值如下表：月份5678#份1234N?EE

12、 N?EE N?EE N ?EE16701608650156064015366301512269461654674616066646158265461558371441698694416506842162467421600473401738714016907040166469401640576541792757217627472173672541694678341826773417967632176874321726780301856793018267830179876301756882261882812618528026182478261782984221904832218748220184

13、480201802108620192484101884841818628218182011881619408616190086141876841418341290121952881219128881884868184213921019629010192290618908861848149461968926192892418949041852159641972944193294218969221854169821974962193416101464600144061014646201488263461510624614866346151064461534365421552644215286542

14、155266421576467401592664015686740159268401616571721664683616047054164672721688673321696691716217117166373171705775301726713216537332169575321737877261752733016837530172577301767979201772752617097726175179261793108091781772017297920177181201813118214179578917388091780829182212848180380141752821417948

15、414183613866180982817608481802868184414884181384617668661808886185015902181586417708841812904185416f882177290218149221856月份19101112N?EN?EN?EN?E1640153665015606701608680163226646158267461606694616547046167836842162469421648714216967244172247040166471401688734017367440176257472173676901778777218087872

16、183467632176878321810793218408034186877830179880301840813018708230189888026182482261866832618968426192498220184484201886852019168622194610841818628618190488271943882019661186141876881419189014195790161982128881884908192692819659212199413906189092619329461971941020041492418949441936964197596620101594

17、21896962193898219779842014N ?EE N ?EE N ?EE N ?EE16 100 2 2016三、径流调节与水能计算对设计枯水年进行径流计算，求出保证出力。1、径流式电站的保证出力计算电站的上游水位始终是正常蓄水位。调节流量是天然来水扣除上游其他用水后的流量。 保证电能是按保证出力工作全年发的电量。月份来水单位123456789101112mA3/s101142234269680413351367131654444流量调节mA3/s101142234269680409340350125654444流量Z上m28528528528528528528528528528

18、5285285222.5222.7223.0223.1223.8223.4223.3222.6222.3222.1222.1Z下m223.375656439588Hm62.4362.2561.9461.8561.1461.56 61.7 61.6762.3162.6562.8262.82A8888888888885.0447.07111.5913.3133.2620.1416.7817.263.2572.2112.211N万kw6.23134465168012016243224768264264N保=“最小=2.21万kwE保=N保*730*12=19359.6 万 kw.h2、年调节电站的保

19、证出力计算用等流量调节法进行计算，试算出供水期、蓄水期，求出保证出力，保证电能。根据正常蓄水位和死水位，查水位库容关系曲线可知V兴=26 x 1& m 3假设10月到次年3月为供水期，根据调节流量计算公式，则有（Q 供）* 2.63* 106 V 兴供水月数*2.63*106（920+989 ） /6=318 （ m；）由于Q调小于次年3月份的天然来水，所以次年3月份不是供水期，需设10月到次年2=910 （月是供水期，重新计算调节流量有（520+989 ）（Q 供）* 2.63* 106 V 兴Q调= 供水月数*2.63*106计算所得调节流量比枯水期的各月流量大，比非供水期的调节流

20、量小，故假设正确，供水 期为10月到次年2月，假设4到8月为蓄水期，根据调节流量计算公式，则有Q 供）* 2.63* 106 V 兴 供水月数*2.63*106由于4,8月份流量比Q小，故假设不正确再假设5,6 , 7月为蓄水期，重新计算调节流量有=1744 （Q 供）* 2.63* 106 V 兴 供水月数*2.63*106由于7月份流量比Q小，故假设不正确 再假设5,6，月为蓄水期，重新计算调节流量有（Q供）* 2.63* 106 V兴供水月数 * 2.63* 106=16415,6月流量比Q大，故假设正确,5月，6月为蓄水期时段月456789101112123来水 流量mA3/s6601

21、8402430950570310150709080130400调节 流量mA3/s66016411641950570310302302302302302400水量 变化+亿mA35.233720.7507水量 变化-亿mA346.15.65.84.5时段初水库畜亿mA32.52.57.733728.528.528.528.524.518.412.872.5水量时段末水库畜亿mA32.57.733728.528.528.528.524.518.412.872.52.5水量Z初m125125141.94168168168168164.8159151.6140125Z末m125141.9416816

22、8168168164.8159151.6140125125Z上m125133.47154.97168168168166.4 161.9 155.3 145.8 132.5125Z下m106.4107.4107.4106.9106.2105.5105.4 105.4 105.4 105.4 105.4105.88 8Hm18.6 25.9947.49 61.161.862.56156.549.940.427.119.2A888888888888万kw9.82034.1162.3446.4328.18N89672487260815.514.713.612.19.86.56.144万7169.249

23、07 4551133898 205714485.E11315 107319928883371544745kw.h184.3605.7565.28.984126 6N 保=（14.7+13.6+12.1+9.8+6.5 ） /5=56.7/5=11.34 万 kwE 保=11.34*730*5=41391 万 kw.h四、装机容量的选择（一）年调节电站1、最大工作容量的选择选择三个以上最大工作容量方案，通过计算，绘出最大工作容量与其保证电能关系曲 线，继而确定最大工作容量。（1）绘制年最大负荷图，在最大负荷图上假设水电站最大工作容量方案。N水工1 20万kw, N水工2 25万kw, N水工3

24、28万kw, N水工4 30万kw（2） 将水电站工作位置绘在相应的月份的典型日负荷图上，并在日电能累计曲线上定 出相应水电站的月发电量（3） 将供水期各个月份的水电站日发电量E除以24h，即得各个月份水电站的日平均出力N1, i值（4） 供水期保证电能（方案一）E保供1 730 N1, i（5） 其他方案重复（2）（ 3）（ 4）步骤月份万案一万案一万案三方案四Ei万kw.hNi 万 kwEi万kw.hNi 万 kwEi万kw.hNi 万 kwEi万kw.hNi 万 kw11486.1666666672369.83333333329812.4166666734314.291666672155

25、6.45833333324410.1666666730612.7535114.625101606.66666666725010.4166666731112.9583333335514.79166667111536.37524110.0416666730212.5833333334614.41666667121486.1666666672369.83333333329412.2533814.08333333N31.8333333350.2916666762.9583333372.20833333E保供123238.3：万 kw.hE保供236712.92万 kw.hE保供345959.58万 k

26、w.hE保供452712.08万 kw.h（6）作出最大工作容量 N水工方案与其相应的供水期保证电能E保供的关系曲线。然后根据水电站在设计枯水年供水期内的保证电能E保=41391万kw.h，从曲线中找出年调节水电站的最大工作容量 N 水工 026.6万kw2、备用容量的选择(1) 负荷备用容量数值可用简化方法即取系统最大负荷的某一百分比。在水火电站间的分配，参考教材 和规范。故取5万kw(2) 事故备用容量采用简化方式确定数值即取系统最大负荷的某一百分比。故取10万kw在水火电站中的分配按水火电站最大工作容量的比例确定，具体若下。由前面知N系100万kw N水工 26.6万kw N径流 2.2

27、1万kw由N系N水工+ N火工+ N径流得N火工7119万kwN水事N水工N水工N火工N系事备266*10 2.72万 kw26.6 71.19N水工水电站最大工作容量,不包括径流式电站的最大工作容量(径流式电站不能承担事故备用)；N火工 火电站最大工作容量。N系事备一一系统事故备用容量。由N系 N水工+ N火工+ N径流得N火工7119万kw(3 )年调节电站的必须容量根据前面的计算求得年调节电站的必须容量(不含检修备用容量)N 必须 N 负备 N 水工 N 水事 5 26.62.7234.32万 kw(4) 求发出必须容量时水轮机的最大过水能力根据N必须按定出力试算电站的最大过水能力。试算

28、时注意，电站的最大过水能力是指在上游水位最低时，发出 N必须所需要的流量。试算按假定下游水位后，由已知出力计算流量的公式计算发出 N必须时的流量，然后由计算得到的流量查下游水位流量关系曲线查得下 游水位，与假定的下游水位相比较，若二者相等或几乎相等(相差不超过0.01)，则假定正确，计算得到的流量即为电站的最大过水能力，否则重新假设下游水位，重复上述过程， 直到二者相等为止。N万kw34.9834.9834.9834.9834.98Z上m125125125125125Z下（假 设）m107108.3108.1108.05108.03H平均m1816.716.916.9516.97Q(A=8)m

29、A3/s2429.1666672618.2634732587.2781072579.6460182576.605775查图Z 下m107.85108.13108.03108.09108.02Z下相差m-0.850.170.07-0.040.01故最大过水能力为 Q=2576.61mA3/s3、重复容量的确定分别计算三个代表年的弃水流量及弃水出力（1）设计枯水年由前面的径流调节计算可知，设计枯水年的供水期、蓄水期及不蓄不供期。对蓄水期各月和不蓄不供期的前几个月按照定出力（N必须）试算是否有弃水发生，进而计算弃水出力。试算时注意发生弃水的条件：蓄水期开始时，先尽可能用水，试算发出N必须时需要的流量

30、，若天然来水还有剩余，则剩余的水蓄起来，如果兴利库容蓄满后还有余水才发生弃 水，发生弃水的时段，相应的弃水出力由该时段弃水流量与相应的水头计算求得。若按上 述情况计算弃水时，发现到蓄水期末，不但没发生弃水，兴利库容还没蓄满，则从蓄水期 末逆时序计算，保证蓄水期末兴利库容蓄满时，电站的出力情况。由前可知，设计枯水年供水期为10月次年2月，蓄水期为5月和6月月份3456789月平均出 力10A4kw34.3234.3234.3234.3234.3234.3234.32天然流量mA3/s40066018402430950570310水电站用 水流量假定40066018402430950570310流

31、量变化mA3/s0000000水量变化10A6m0000000W初10A6m250250250250250250250W末10A6m250250250250250250250弃水W10A6m0000000弃水流量mA3/s0000000Z上初m125125125125125125125Z上末m125125125125125125125Z上平均m125125125125125125125Z下平均m105.8106.4107.6107.95106.9106.2105.5H平均m19.218.617.417.0518.118.819.5N（ A=8）10A4kw6.144 9.820825.6128

32、33.145213.7568.57284.836有无弃水无无无无无无无(2)设计平水年设计平水年弃水出力计算过程与设计枯水年的完全相同，但计算弃水出力前，必须先 进行径流调节，按照等流量调节法确定供水期、蓄水期、不蓄不供期。假设10月到次年2月为供水期，根据调节流量计算公式，则有=333.8 （Q 供）* 2.63* 106 V 兴供水月数*2.63*106计算所得调节流量比枯水期的各月流量大，比非供水期的调节流量小，故假设正确，供水 期为10月到次年2月，再假设5,6，月为蓄水期，计算调节流量有=1890.5（Q 供）* 2.63* 106 V 兴 供水月数*2.63*1065,6月流量比Q

33、大，故假设正确，5月，6月为蓄水期月份56789月平 均出 力10A34.334.334.334.334.334.334.334.334.334.334.334.334.334.34kw22222222222222天然mA3/s2140263026302630263014201420142011420840840840 1840450流量水电站用假696.696.214026301000110010861420500685840 1800700 1450水流J 5 / 疋33量流量mA3723.143.001630153015440920735040140 10变化/s77水量10A42864

34、0234060241919331903105.368.377.00000变化6m.9.9.72.6I .05 I.3312I 2 I931W初10A250250250250250285028502850）2850285028502850285028506m10AW末6m250250285028502850285028502850285028502850285028502850弃水W10A168614231460241919331903105.368.377.1000006m.9.9.72.6.05.33122931弃水641.541.555.mA3723.143.流量0040684068406

35、80920735040140 10/s44144144177Z上初m125125125125125168168168168168168168168168Z上末m125125168168168168168168168168 1168168168168Z上平125125146.146.146.168168168168168168168168168m均555Z下平107.106.107.106.106.106.106.106.106.105.m108107107106均8934476449H平均m17.21739.639.539.560.76261.661.661.361.461.661.662.134.334.310A29.435.731.634.734.368.933.741.139.234.422.3N4