河北工程大学水电学院水利水能规划课设

1、水利水能规划课程设计水利水电工程专业河北工程大学二零一五年六月十九日目录13.252.152.292.31831、绪论1.1.使学生加深对水利水能规划课程基本理论的理解，更好地掌握水利水能规划的基本知识和分析计算方法；培养学生分析问题、解决问题的能力，以及运算、绘图及编写说明书的能力。1.2基本要求以给定的有关基本资料为依据，应用水利水能规划的理论和方法，进行具体的分析计算，根据分析计算成果，编写设计说明书，并附上必要的图表。1.3 基本资料和数据（一）电力系统负荷资料1、年负荷图（年最大负荷的百分比） ：季度冬春夏秋冬月份123456789101112最大负荷（ %）989694929088

2、90929496981002、设计负荷水平年的最大负荷为 _100×104kw_3、典型日负荷图（最大负荷百分比） ：时序（小时）12345678910111212 月7472706872748088969288843、9 月7068666466707478868480787 月676563616367717582807775时序（小时）13141516171819202122232412 月808284869094100 98949082783、9 月7680828486909492888680747 月737779808286908884827770（二）计划兴建一座年调节水电站

3、，其原始资料和已知条件为：1、坝址处设计代表年的径流资料（单位：米3/ 秒）月份456789101112123枯水年 66018402430950570310150709080130400平水年 1830 214026301420840450180140130110120450丰水年 2100 2730340023801040490260170801001905002、水库容积特性曲线水库水位（米）120130140145150155160165170173水库容积（ 108 米 3） 1.53.56.99.111.815.119.424.731.537.8（1）选定水库正常蓄水方案_170

4、米 _。（2）选定水库死水位方案_140 米_。.3、年调节水电站下游水位流量关系曲线：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方案 _90 米_。4同一设计枯水年供水期无调节水电站（一） 无调节水电站进口处设计枯水年流量资料月份三四五六七八九十十一 十二一二年平均月平均流23446914405494513222662091685876162367量 (m3/s)（二） 无调节水电站枯水期上游水位保持315m不变月份Q天(m3/s)Z 上 (m)Z 下 (m)H'

5、(m)N(104kw)十209315233.9481.0613.55十一168315233.8181.1910.91十二58315233.3181.693.79一76315233.4581.554.96二162315233.881.210.52（三）相关电站资料及说明1、设计水平年电力系统中火电站的必需容量N 火装 72.4 万 kw2、电力系统中无调节水电站装机容量N 无装 30万 kw3、其他资料拟建年调节水电站单机额定容量为16 万 kw拟建年调节水电站重复容量N 重为 15.7 万 kw年调节水电站承担备用容量的1/3 ，火电站承担 2/3无调节水电站枯水期各月平均出力拟建年调节水电站

6、的效率为0.816月份N(104kw)月份N(104kw)月份N(104kw)月份N(104kw)月份N(104kw)13.5510.913.794.96h 经 济十十一十二一二10.52= k水? .（ A/P , i s , n） P 水 (a ?f)=300×(0.1× 1.1 25)/(1.125 1) 0.03 (1.05 × 0.02)= 2002小时1.4设计内容1、熟悉、分析有关资料，绘制相关曲线。2、应用时历列表法进行兴利调节计算。3、应用时历图解法进行兴利调节计算。4、绘制电力系统年负荷图、典型日负荷图及日电能累积曲线。5、根据电力电能平衡，确

7、定拟建年调节水电站的最大工作容量、事故备用容量。6、确定拟建年调节水电站装机容量及电力系统总装机容量。7、对设计资料进行径流调节和水能计算，求水电站多年平均年发电量。1.5成果要求1、设计说明书和计算书各一份2、相关曲线绘图1.6参考资料1、工程水文学2、水利水电规划3、水文分析与计算教材水利水能规划2、径流调节与水能计算2.1 水库兴利调节计算应用历时列表法进行兴利调节计算一、年调节水电站下游水位流量关系曲线、库容曲线的绘制( 一) 年调节水电站水位库容关系1 、选定正常蓄水位为170 米 死水位为 140 米2 、年调节水电站水位库容对应资料水库水位（米）12013014014515015

8、5160165170173水库容积（ 108 米 3） 1.53.56.99.111.815.119.424.731.537.8.3 、由上表资料绘制水位库容曲线年调节水电站ZV 关系曲线Z水库容积特性200180160140位 120 水库 100水 8060402000510152025303540水库容积V( 二) 年调节水电站下游水位流量关系1、水位零点的绝对高程90 米2、年调节水电站下游水位流量对应资料水位（米）4.05.06.06.57.07.58.08.38.5流量（米 3/ 秒）60200490730107016602540319037303、由上表资料绘制下游水位流量关系曲

9、线年调节水电站ZQ关系曲线下游水位流量关系曲线999897位水 9695949301000200030004000下游流量二、用时历列表法进行设计枯水年供水期调节计算（一）计划新建的年调节水电站坝址断面设计枯水年资料.年月份456789101112123平均设 计月平均流量（米3/ 秒）枯 水 66018402430950570310150709080130400640年（二）调节流量和供水期起讫月计算正常蓄水位 170m，相应库容 31.5 ×108 米 3 ；死水位 140m，相应库容6.9 ×108 米 3则 V兴 V 正V 死(31.56.9) ×108

10、米 324.6 ×108 米 3该调节流量一定比小， 先假设 9 月到次年 3 月为供水期由式Q调（W V ）T得：供兴供Q调 （ 24.6 × 108 +920× 2.63 × 106）（ 7×2.63 ×106 ） 309.3 m 3/s计算得的 Q小于 9 月份和次年3 月份的天然流量， 所以，9 月份次年 3 月份不应该包含调在供水期内，即实际供水期应为5 个月，按此供水期再进行计算得 Q调 （24.6 ×108 +520×2.63 ×106 ）（ 5×2.63 ×106） 2

11、91.1 m 3 /sQ调 小于次年 3 月份的天然流量，大于供水期各月流量，小于非供水期各月流量，故：3（三）年调节水电站设计枯水年供水调节计算水电站出力及发电量计算时段 t月Q天3Q用m/s水库供水流量- Q水库供水量- W时段初水库存水量 V 初108米 3时段末水库存水量 V 末时段初上游水位Z 初时段末上游水位Z 末月平均上游水位Z 上m月平均下游水位Z 下水电站平均水头H10111212150709080130291.1291.1291.1291.1291.1-141.1-221.1-201.1-211.1-161.1-3.719-5.815-5.289-5.552-4.23731

12、.50027.78121.96616.67711.12527.78121.96616.67711.1256.8881700167.4162.6157.01486167.4162.6157.0148.6140.2168.7165.0159.8152.8144.495.695.695.695.695.673.169.464.257.248.8.水电站效率月平均出力N 水104kw保证出力N 保月发电量E 水104kw· h保证发电量E 保.0.8160.8160.8160.8160.81617.03416.17214.96013.32911.37214.57312434.8211805.

13、5610920.809730.178301.5653192.91用历时图解法进行设计枯水年供水期调节计算（一）水量差积曲线计算年月平均流量Q月水量差值 W月-W 定水量差积值 W月 -W定月份月33月水量 W【 (m /s) ·月】【(m3/s) ·月】【(m3/s) ·月】(m /s)0三400400-240-240四66066020-220五184018401200980六2430243017902770七9509503103080八570570-703010九310310-3302680十150150-4902190十一7070-5701620十二9090-

14、5501070一8080-560510二130130-5100平均值定Q=640=Q（二）由上表数据绘制水量差积曲线(三 ) 图解计算调节流量和供水期讫月份.由水量差积曲线可得设计枯水年的调节流量为 32110 月至次年 2 月(m3/s) ，其供水期约为2.2 年调节水电站最大工作容量确定电力系统年负荷曲线和日电能累计曲线绘制（一） 1、设计符合水平年电力系统年负荷图资料（1）年负荷图（年最大负荷的百分比）季度冬春夏秋冬月份123456789101112最大负荷（ %）9896949290889092949698100（2）设计负荷水平年的最大负荷为100× 104kw2、由资料绘

15、制电力系统年负荷图电力系统年负荷图105）100100wk9898万959696（94929294荷909090负88统85系80123456789101112月份（三）设计负荷水平年电力系统典型日负荷图及日负荷分析曲线绘制1、典型日负荷图（最大负荷百分比） ：时序（小时）12345678910111212 月7472706872748088969288843、9 月7068666466707478868480787 月676563616367717582807775时序（小时）13141516171819202122232412 月808284869094100 98949082783、9

16、月7680828486909492888680747 月7377798082869088848277702、推测并求出水平年电力系统典型日负荷表.3、绘制典型日负荷图及电能累计曲线.年调节水电站最大工作容量 备用容量 和必需容量计算（一）年调节水电站确定最大工作容量计算1、年调节水电站确定最大工作容量计算表年调节水电站确定最大工作容量计算表月份10111212平均Q调m3/s291.1291.1291.1291.1291.1291.1H供m73.169.464.257.248.862.54N 保、年万 kw14.573N 保、供万 kw·h53192.91在本设计中，所设计水电站为年

17、调节水电站，年调节水电站的最大工作容量N水、工 ，主要取决于设计供水期内的保证电能N 保、供 ，现将用电力、电量平衡法确定最大工作容量的步骤分述如下：确定拟建水电站在电力系统中所担任的工作位置：在本设计中拟建水电站是以发电为主的年调节水电站适合担任电力系统的峰荷部分。假设四个水电站的最大工作容量方案 N水、工 1 、 N 水、工 2、 N水、工 3、 N水、工 4， , 并逐方案计算其供水期的保证电能。现以方案一中的N水、工 1 ，12 月份为例对保证电能的计算加以说明。 自 12 月份日负荷图中日最大负荷Nmax所处位置绘水平切线与日电能积累曲线顶点相切 以此水平切线位置为起点向下找出方案一

18、N水、工 1 与日电能积累曲线的交点a，找出其相应的日电能 E 日 1 即为方案一在 12 月份对应的日电能。 以同样的方法找出各个方案在供水期各个月所对应的日电能将各个假设最大装机容量方案在供水期内的所求的的个月日电能求和，找出各个方案所对应的供水期保证电能E 供、保 。将各个假设最大装机容量方案·各方案所对应供水期保证电能列表并绘制最大工作容量和供水期关系曲线N1 E 供 。2、绘制最大工作容量和供水期电能关系曲线N1 E 供由下表绘制最大工作容量和供水期电能关系曲线N1E供.假设方案与水电站供水期保证电能关系表电力第一方案 N水、工 1=6第二方案 N水、工 2=8第三方案 N

19、水、工 3=16第四方案 N水、工 4=20月系统万 kw万 kw万 kw万 kwN1N其N水E 日N其N水E 日N其N水N其N水份E 日（万E 日（万（万他（万（万（万他（万（万（万他（万（万他（万（万kw· h）kw· h）kw）kw）kw）kw·h） kw）kw）kw·h） kw）kw）kw）kw）19894.04.019.892.06.044.884.014.0118980.018.0172.129694.02.015.192.04.043.884.012.0136.780.016.0198.5109694.02.011.092.04.047.3

20、84.012.0138.680.016.0201.6119894.04.023.892.06.053.184.014.0143.980.018.0202.31210094.06.047.692.08.064.784.016.0140.580.020.0186.0E 保、供 i2567.8757716.70820640.75029215.2083、在 N1 E 供 曲线上根据最大工作容量计算表中N保、供 查得 N 水、工年调节水电站最大工作容量的确定25）w20（工 15、水 10 5N005000100001500020000250003000035000E保、供（ kw·h）在 N

21、1 E 供 曲线上根据 E 保、供 查得 N水、工 为 36.89 万 kw（二）年调节水电站备用容量、必需容量的确定1、N负备N 负备 =100*5%=5万 kwN事备 =100*10%=10万 kw由于水电站单机额定容量为16 万 kw故取 N 事备 16 万 kwN 检备 暂不设，则N 备 N 负备 N 事备 5 16 21 万 kw由课程设计任务书中的相关电站资料及说明，年调节水电站承担备用容量的 1 3，火电站承担 23 可得：年调节水电站承担7 万 kw，火电站承担14 万 kw则 N 必 N 备 N水、工 7+36.89 43.89 万 kw（三）年调节水电站重复容量的确定(1)

22、 三个设计代表年洪水期径流调节计算1、设计枯水年洪水期径流调节计算表.月Q天 (m3/s)Q用 (m3/s)Q蓄 (m3/s)Q弃 (m3/s)Q下(m3/s)V 始 (m3/s月 ) V始 ? V/2 Z 上 (m) Z 下 (m) H(m)份340040000400262.6262.614095.7744.23466066000660262.6262.614096.3043.7051840880935.524.5904.5262.6730.35159.996.7663.14624307690166124301198.61198.617098.0072.0079507580192950119

23、8.61198.617096.8573.158570570005701198.61198.617096.1673.849310310003101198.61198.617095.5874.422、设计中水年洪水期径流调节计算表月Q天 (m3/s)Q用 (m3/s)Q蓄 (m3/s)Q弃 (m3/s)Q下(m3/s)V 始 (m3/s月 ) V始 ? V/2 Z 上 (m) Z 下 (m) H(m)份345045000450262.6262.614095.9044.1041830880935.514.5894.5262.6730.35159.996.76 63.14521407680137221

24、401198.61198.617097.7772.23626307710185926301198.61198.617098.1071.90714207630657.214201198.61198.617097.3372.678840756083.98401198.61198.617096.6973.319450450004501198.61198.617095.9074.103、设计丰水年洪水期径流调节表月份 Q天 (m3/s)Q用 (m3/s)Q蓄 (m3/s)Q弃 (m3/s)Q下 (m3/s)V 始 (m3/s月 ) V始 ? V/2 Z 上 (m) Z 下 (m) H(m)356056

25、000560262.6262.614096.1043.9042100884935.5280.51164.5262.6730.35159.996.9962.91527307710195927301198.61198.617098.1371.87634007740262634001198.61198.617098.3571.65723807690161123801198.61198.617097.9372.0781040759028110401198.61198.617096.9573.059490490004901198.61198.617095.9374.07(2) 绘制弃水出力持续曲线及确定

26、 N 重1、弃水出力持续曲线计算表.弃水量H（m）弃水出力 ( 万从大到小排列 ( 万工作小时数年工作小时数(m3/s)kw)kw)（h）（h）24.5063.1412.3831506.156730243.331661.0072.00957.3291127.0451460486.67192.0073.15112.4281069.9602190730.0014.5063.147.329957.3292920973.331372.0072.23793.288929.41436501216.671859.0071.901069.960793.28843801460.00657.2072.67382.

27、307382.30751101703.3383.9073.3149.236164.31858401946.67280.5062.91141.258141.25865702190.001959.0071.871127.045112.42873002433.332626.0071.651506.15649.23680302676.671611.0072.07929.41412.38387602920.00281.0073.05164.3187.32994903163.332、由表中数据绘制弃水出力持续曲线弃水出力年持续曲线1600） 1400wk 1200万（ 1000 力 800出 600 水 400弃 200 00500100015002000250030003500年工作小时数（ h）h 经济 = k 水 ? （ A/P , i s , n ）P 水 (a ?f)= 300 × (0.1 × 1.1 25)/(1.1 251) 0.03 (1.05