水电站主要参数确定

1、第四章 水电站主要参数的选择4.2 单个水电站装机容量选择的基本方法 水电站装机容量的组成为装机容量N装机必须容量重复容量最大工作容量备用容量事故备用负荷备用检修备用1第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 其中： 最大工作容量 重复容量 水电站在电力系统负荷紧张的月份（负荷大而来水少）所承担的工作容量； 当水电站因水库调节能力较差，使汛期产生较多弃水时，在必须容量外加装额外容量，以便利用部分弃水增发季节性电能。2第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 以下分别讨论最大工作容量、备用容量和重复容量的选择原则和方法：一、水电站最大工作容量N水工的确定原则 目前我国电力系统的负荷主要由火电站和水电

2、站共同承担，若水电站多装机，则火电站就可少装机，所以水电站应装多少工作容量必须和火电站进行动能经济比较。3第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 N水工的确定应遵循如下原则：1、满足电力系统负荷与电能平衡要求上式即为电力电量平衡方程。其中N系工为电力系统的最大工作容量（最大负荷）。4第四章 水电站主要参数的选择水电能源学2、尽量增加N水工 一般情况下，水电站补充千瓦投资小于火电站装机千瓦投资，故要使N水工尽量大，N火工尽可能小。为此，要让水电站尽可能承担系统的峰荷。这样，一则可节省系统总投资，二则可提高汛期弃水的利用率。3、尽可能满足综合利用要求5 水电站主要参数的选择水电能源学二、不同调节性

3、能水电站N水工的确定方法1、无调节水电站的N水工 无调节水电站任何时刻的出力取决于河流中天然流量的大小。因此，它只能担负电力系统的基荷，其最大工作容量N水工只能等于保证出力，即式中： Q设为设计枯水日的平均流量；H设为相当于Q设的平均水头。 当流量大于设计枯水日的平均流量时，由水电站的重复容量发电，或者弃水。6第四章 水电站主要参数的选择水电能源学2、日调节水电站的N水工 日调节水电站每天的发电取决于昼夜河流中天然流量。因此，它的保证流量为符合设计保证率的枯水日平均流量，保证出力N保和日保证电量E保分别为式中：H设为电站上游日平均水位与相应保证流量Q设 的下游水位之差。7第四章 水电站主要参数

4、的选择水电能源学 当确定日调节水电站最大工作容量N水工时，可根据枯水季节的系统最大典型日负荷图及其电量累积曲线（如图），用图解法求出N水工。8第四章 水电站主要参数的选择水电能源学3、年调节水电站的N水工。 年调节水电站由于库容较大，水库蓄水量可以按发电的需要在年内作合理的分配。因此，水电站在供水期若无特殊限制，都应尽量担任峰荷，以充分发挥水电站的优势。 年调节水电站的N水工取决于供水期能获得的保证电量E保，当水库正常蓄水位和死水位已定时，E保也是一定值，可根据保证出力N保求得。9第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 确定年调节水电站的N水工一般采用电力电量平衡法： 根据年调节水电站的保证出

5、力N保计算设计枯水年供水期T供的保证电量E供保，即式中：Q和H设分别为供水期的发电流量和平均水头。10第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 其次，进行电力电量平衡计算，依据E供保恰当地确定N水工。电力平衡在设计水平年的日最大负荷年变化图上进行。因为在最大负荷下能满足对电力的要求，那么在其它情况下就自然满足了。所以最大工作容量N水工也称为保证工作容量。11第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 在电力系统中除水电站外，还有火电站等其它电站，在一年中水电站和其它电站间划分负荷通常采用日最大负荷年变化图上的水平线划分法，其水平线的位置应使供水期水电站担任峰、腰荷时所需的电量恰好等于供水期水电站能获

6、得的保证电量。12第四章 水电站主要参数的选择水电能源学三、电力系统各种备用容量的确定 电力系统的总装机容量必须大于系统的最大负荷。其备用容量由负荷备用、事故备用和检修备用组成。各种备用容量的确定方法如下：13第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 1、负荷备用容量N负备 电力系统中总有一部分用户的负荷变化是十分剧烈的，这种负荷称为冲击负荷，它可能出现在一天内的任何时刻，甚至出现在负荷的高峰时刻。因此，系统中必须有一部分备用容量N负备，保证系统的功率平衡。14第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 负荷备用容量N负备的大小与电力系统负荷的组成及其特性有关，通常为系统最大负荷的5-10%。 担任

7、系统负荷备用任务的电站称为调峰电站，对其要求是:(2)能迅速改变出力，并具有较宽阔的高效运行区。(1)装机容量占系统总容量的一定比重；15第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 由于水电站具有运行灵活、开/停机时间短，以及经济性等优点，故具有调节能力的水电站适宜担任系统的负荷备用任务，特别是要选靠近负荷中心、具有大水库、大机组的坝后式水电站作为调频电站。 在蓄水期承担调频任务的蓄水式电站为了减少弃水，以全部容量担任基荷，则应以其它电站担任调频电站。16第四章 水电站主要参数的选择水电能源学2、事故备用容量N事备 电力系统中的发电机组难免要发生某些故障而被迫停机。电力系统中常设置一定数量的备用容

8、量，以顶替事故停机的机组发电，这部分容量称为事故备用容量N事备。17第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 N事备的大小与电力系统中各种设备发生事故的可能性以及各机组的容量有关。从理论上讲，应分析系统中各机组发生事故的概率，用严格计算来确定其大小。但在实践中，由于资料不齐全而难以计算，故只能根据运行经验确定。 我国有关规范规定：电力系统的事故备用容量N事备按系统最大负荷的10%左右采用，并不得小于系统中最大一台机组的容量。18第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 担任事故备用容量的水电站，在其水库中应有事故备用容积来保证。决定容积大小时，应以备用容量在基荷连续工作10-15天为依据。 一般认

9、为事故备用容量的大部分应采用热备方式，而且分布在系统内的主要电站。19第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 3、检修备用容量N修备 为了提高设备使用寿命，减少机组的事故率，电力系统中的机组需要进行定期检修，即计划检修。有计划的检修和事故检修不同，后者停机后系统的可用容量可能不足，需由事故备用容量来补充。而计划检修则完全可以利用系统中的空闲容量来进行。 20第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 N系的最大负荷水平线与年负荷曲线间的面积表示在不同时间内未被使用的容量，该面积称为检修面积F检，水（火）电站机组可利用F检来进行计划检修。系统最大负荷时间（M）12621第四章 水电站主要参数的选择水

10、电能源学四、水电站重复容量的选定 由于河流水文情况的多变性，调节性能较差的水电站每年供水期都有不同程度的弃水，为了充分利用水能，可在水电站必须容量之外设置一定数量的附加容量。因而对系统而言为重复容量，它的作用主要是发出季节性电能，以节省火电站的煤耗。22第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 重复容量的选择要进行经济比较，在水电站设置重复容量必然会增加水电站的投资，同时也带来发电效益的增加。 但是，两者的增加并不成正比。随着重复容量逐渐增大，季节性电能的增加却愈来愈小。重复容量增加到一定程度后，就不经济了。因此，必须进行投资和经济效益分析。23第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 以下对日调

11、节水电站重复容量的选择进行说明： 日调节水电站在枯水期内总是担任系统负荷的峰荷。在汛期，当必须容量（即N水工+ N备用）担任基荷满载发电后还有弃水时，才考虑设置重复容量N重复。24 将水电站的日平均流量持续曲线（即多年日平均流量历时曲线）按 换算为日平均出力持续曲线，如图。第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 日调节水电站选择N重复的方法为：N水工N备用平均出力N重复年持续时间（h）8760h必须h经济25第四章 水电站主要参数的选择水电能源学4.3 水电站正常蓄水位及死水位选择一、水电站正常蓄水位选择 正常蓄水位是指水库最高兴利水位，即在水库正常运用情况下，为满足兴利设计要求，在开始供水时

12、，水库应蓄到的最高水位。26第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 正常蓄水位是水电站主要特征值中影响最大的一个，它不但直接影响到能量指标、枢纽建筑物尺寸和投资，而且直接关系到水资源的合理利用及综合部门需求满足程度和相应的效益指标等。 以发电为主的水库选择正常蓄水位时，应着重从发电的投资和效益方面进行经济计算分析，并结合考虑防洪、灌溉、航运、供水等效益。27第四章 水电站主要参数的选择水电能源学二、水电站正常蓄水位Z正蓄与动能指标的关系分析 1、 Z正蓄与动能指标的关系 水电站正常蓄水位Z正蓄过低，不能充分发挥电站的效益。随着Z正蓄的提高，水电站的水头和调节流量的增加，从而使水电站的出力、装机

13、容量N水装和多年平均发电量E水等指标也随着增加。28第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 但当Z正蓄继续提高时，装机容量的增量N水装就逐渐减小。原因是：随着Z正蓄的逐步提高，水库的调节性能越来越好，弃水量越来越少，水量利用程度越来越高，直到水库能够进行多年调节。如再增加Z正蓄，往往只增加水头，而调节流量增加很少，因此，增加的能量效益有限，装机容量的增量N水装也就逐渐减少。 另外， Z正蓄过高，因蒸发和渗漏损失过大，反而使发电量的增量E水减少。29第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 2、水电站正常蓄水位Z正蓄与综合效益指标的关系 当水电站兼有防洪、灌溉、航运等综合利用任务时，各用水部门的效

14、益指标随着Z正蓄的增加而增加： 提高Z正蓄可增加库容，有利于水库削减洪峰，减小泄量； 提高Z正蓄可增加调节水量，扩大下游灌溉面积，而且有利于从水库引水自流灌溉； 提高Z正蓄可改善上游的航运条件。同时有利于加大航运的下泄流量，改善下游的航运条件。30第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 3、水电站正常蓄水位Z正蓄与经济指标的关系 在水电站的建设投资中，大坝的建筑投资K坝占有很大的比例，由于K坝及N水装皆随Z正蓄的增加而有所增加，当Z正蓄增加到某高度后，大坝的体积增加很快，其投资和年运行费都是猛增的。31第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 在同一电力系统中， N火装及E火都随Z正蓄的增加而减

15、少。因此，火电站的投资和年运行费都随Z正蓄的增加而减少。 随着的Z正蓄增加，同时增加了土地淹没面积和移民。水库的淹没损失费用一般占水电站总投资的30-50%，而且有些损失是无法用货币计算的。32第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 综上所述，在选择正常蓄水位Z正蓄时，既要看到增加效益指标有利的一面，也要看到对经济指标不利的影响。 一般情况下，当Z正蓄达到某一高程后，随着Z正蓄增加，效益指标的增值是递减的，但是水工建筑物的工程量和投资的增量却是递增的。 因此，必须在比较方案中选择一个经济合理的Z正蓄。33第四章 水电站主要参数的选择水电能源学三、水电站正常蓄水位Z正蓄比较方案的拟定 针对水电站

16、工程的具体情况，首先对有关因素进行分析，确定Z正蓄的上、下限，然后在此基础范围内拟定若干中间方案（48个）进行比较。 Z正蓄的下限主要根据电力及水利系统各部门提出的最低要求来确定：如最小装机容量、多年平均发电量和水库防洪标准等指标要求。34第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 Z正蓄的上限涉及的因素较多，主要有：1、坝址及库区的地形、地质条件(1)河谷过宽、坝身太长，使工程量太大；(2)地质条件不良，增加两岸基础处理的困难；(3)缺乏足够数量合适的建筑材料；(4)库区有多断层，造成严重的渗漏损失；(5)库周出现垭口及单薄分水岭等。35第四章 水电站主要参数的选择水电能源学2、库区淹没损失 如

17、果库区的大片良田、重要城镇、工矿企业、重要交通线路、甚至名胜古迹的淹没，使淹没损失过大或者安置移民确有困难时，将限制的Z正蓄提高。3、水量损失 当水库面积突然扩大而导致过大的蒸发、渗漏损失时，就要限制Z正蓄的提高。36第四章 水电站主要参数的选择水电能源学4、上游梯级水电站的尾水位 为了合理利用水能，充分利用水头，往往使梯级水电站的水位相衔接。因此，上游水电站的尾水位就成为下游水电站Z正蓄提高的限制因素。Z正蓄1Z正蓄2H37第四章 水电站主要参数的选择水电能源学四、水电站死水位Z死的选择 死水位Z死是水电站在正常情况下，水库允许消落的最低水位。水库水位在Z正蓄与Z死之间变动，其变幅为水库的消

18、落深度:正常蓄水位死水位死库容消落深度兴利库容38第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 在Z正蓄一定的情况下，水库的消落深度不同，所提供的水利动能效益也不同：随着Z死的降低，调节库容V调加大，相应的枯水期调节流量Q调必然增加，水库的弃水Q弃随之减少，但水电站的平均水头H也随之降低。39第四章 水电站主要参数的选择水电能源学 水电站供水期的电能E年供系由水库蓄水发电的蓄水电能E蓄和天然来水发电的不蓄电能E不蓄组成：1、Z死的降低使水电站供水期的平均H减少，而天然来水不变，故E不蓄随Z死的降低而降低，如下图的曲线（1）；曲线（1）40第四章 水电站主要参数的选择水电能源学2、Z死的降低使V调增大，虽然H减少，但其影响总是小于V调增加的影响，所以h消愈大，E蓄也愈大，只是增量愈来愈小，如下图的曲线（2）；曲线（2）曲线（1）41第四章 水电站主要参数的选择水电能源学3、由于E年供=E蓄+E不蓄，随着h消的增加，E年供先是增加，但增加到某一极限值后，反而减少，故Z死的变化过程必然有最大值E年供，如下图中的曲线（3）。由于供水期天然来水一般很小，在E年供中E蓄起着主导作用。曲线（2）曲线（1）曲线（3）42第四章 水电站主要参数的选择水电能源学4、蓄水期天然