水电站装机容量

题目：《无调节水电站装机容量的选择》第一章设计水电站的开发任务及设计要求 表3-5出力频率计算表出力（kW)出力（万kW)次数频率（%）362742.836.2719.09317885.4431.79218.18208715.5220.87327.27180620.818.06436.36167063.216.71545.45121197.612.12654.5510471810.47763.64788887.89872.7354063.365.41981.8234537.283.451090.91第四章保证出力的确定水利水电工程的规划设计，常常需要知道大于或等于某一特征值的频率是多少，也就是要提供一定频率的水文数值，这就需要绘制频率曲线。由实测资料所绘制的频率曲线称为经验频率曲线，而由数学方程式所表示的频率曲线称为理论频率曲线。选择哪一种频率曲线作为理论频率曲线，主要取决于其与经验频率点据的配合情况。4.1海森格纸的绘制在x轴和P轴都是等分分格的坐标纸上，P（）=G（x，，…，）曲线是S形的，不便于配线和外延，因此，设计了一种专门的坐标纸，它的概率坐标不是等分的，而是能使（累积）频率曲线画在上面成为直线，这种坐标纸常称为概率格纸。水文上常用的是正态概率格纸（又称海森机率格纸），正态分布函数画在上面成为直线。绘制海森格纸运用到Excel中的公式NORMSINV(P%)，列出每一条网格线的坐标，如下表第一列（表中只选取了一部分），且每个坐标列两次。计算出概率对应的正态分布的分为点——第二列，然后将分为点每项加上︱-3.71902︳，计算得第三列，第四列(如表4-1)，为0和出力最大值。表4-1：频率PP标准正态分布分数位X轴Y轴0.01-3.719020.0000.0000.01-3.719020.00050.0000.02-3.540080.17950.0000.02-3.540080.1790.0000.03-3.431610.2870.0000.03-3.431610.28750.0000.04-3.352790.36650.000…………99.983.5400847.25950.00099.983.5400847.2590.00099.993.7190167.4380.00099.993.7190167.43850.000利用表4-1的第三列和第四列制表，利用图表向导里的无数据折线散点图绘制表格。绘制好表格对横坐标进行调整。先清除横坐标，再选取一系列的坐标点，纵坐标为0。这样这些点都在横轴上，通过控制只显示点的横坐标来代替横轴。如表：表4-2：频率PP标准正态分布分数位X轴Y轴0.01-3.719020.00000.05-3.290530.42800.1-3.090230.62900.2-2.878160.8410…………951.6448545.3640982.0537495.7730992.3263486.045099.52.5758296.295099.82.8781626.597099.93.0902326.809099.953.2905277.010099.993.7190167.4380将上表中第三和第四列的点通过数据源的形式加入到表格中。过程：右击表——数据源——系列——添加，在名称栏输入“横坐标”，X值和Y值分别为对应的上述表中的第三列和第四列的坐标，再右击所做的表格，数据系列格式——数据标志，选中“X值”的控制钮，单击确定。显示横坐标，再将横坐标的每个标注改为对应的频率值，这样海森格纸就绘制成功了。绘制经验频率曲线表4-3：Pm实测分位点实测横轴出力0.091-1.3346222872.38439771336.270.182-0.907769532.8112504731.790.273-0.6037648383.11525516220.870.364-0.3477872043.37123279618.060.455-0.1130385413.60598145916.710.5450.1130385413.83205854112.120.6360.3477872044.06680720410.470.7270.6037648384.3227848387.890.8180.907769534.626789535.410.9091.3346222875.0536422873.45第二列由函数NORMSINV()得到，第三列由第二列加上|-3.71902|得到。利用制作横坐标的方法加入散点。绘制P-Ⅲ曲线绘制P-Ⅲ曲线所用的公式为：。（1）其中，为样本平均值；为方差；为离差系数；，（2）为偏态系数，为的若干倍；为各流量出现的概率。：利用AVERAGE()函数计算；：利用STDEV()函数计算；：；：=b（b为实数，一般为2.5，2，1.5等），计算结果如下：平均值方差偏态离势16.30410.897480.6681.0021.67计算出不同Pm所对应的理论出力值，如表：表4-4：Pm理论值1理论值20.09132.1837345532.163539780.18225.7307127924.780760620.27321.5940240920.329246030.36418.3976866317.076460390.45515.6903037614.472795550.54513.2795730412.290953830.63610.9742960110.343920360.7278.6823847518.56461210.8186.2482935196.8743401470.9093.326705675.168821519然后以实测横轴分别和上表中理论值1与理论值2为数据通过“数据源”的方式插入到海森格纸中，方法与插入横坐标的方法类似。统计参数对理论频率曲线形状的影响越大，说明随机变量相对于均值越离散，因而频率曲线将越偏离K=1的水平线。随着的增大，频率曲线的偏离程度也随之增大，显得越来越陡。愈大时，频率曲线的中部愈向左偏，且上段愈陡，下段愈缓。当取=0.668时上部偏下太多，增大值，发现下部向下偏离，如果增大，则中向左偏很大。经过过反复调试。决定选取=0.75，=2=1.5。表4-5：Pm实测分为点理论值0.0912.38439771333.649840.1822.8112504725.841920.2733.11525516221.060760.3643.37123279617.515910.4553.60598145914.635220.5453.83205854112.180780.6364.0668072049.9476550.7274.3227848387.8570420.8184.626789535.8050440.9095.0536422873.623795相关分析对于相关的密切程度,通常以相关系数r来表示。若=1,则均方误=0，表示所有对应值、均落于回归线上，只有函数关系才能如此。因此，=1表示函数关系。若=0，则=。此时误差S达最大值，说明y的变化与x毫无直线关系，即这两种变量可能没有关系。若0＜＜1，当r越接近1时，S越小。即r愈接近1，点据愈靠近回归直线，、间的关系愈密切。r为正值时，表示正相关；r为负值时，表示负相关。运用到的公式：（3）当选取=0.75，=2=1.5时，进行相关分析：计算得r=0.9908；当选取=0.668，=2=1.336时，进行相关分析：计算得r=0.9903；当选取=0.85，=2=1.7时进行相关分析：计算得r=0.9905。相比之下当=0.75，=2=1.5时r更接近1，另外从图中（附图1）可看出：在频率为90%时，也就是尾部，此理论频率曲线与经验频率曲线的重合度更高。综上所述，可知设计保证率为90%，则由图中可知（附图1）保证出力为3.85万kW。保证电能：万kW·h。第五章装机容量选择5.1最大工作容量的确定5.1.1水电站的最大工作容量无调节水电站一般只能担任电力系统的基荷。根据系统的可靠性和经济性要求，无调节水电站的最大工作容量应等于按历时设计保证率所求的保证出力，即=式中：为无调节水电站的保证出力。无调节水电站最大工作容量为3.85万kW。5.1.2火电站的最大工作容量由所给资料分析，每个月份的最大负荷已知，水电站的每个月份的最大工作容量已经确定出，可由此得到火电站的每个月的最大工作容量。下表为确定的火电站最大工作容量。表5-1火电站的最大工作容量月份最大负荷无调节火电站1982.5195.492953.4891.523945.8388.1749212.0379.9759018.0671.9468820.6367.377904.2385.778932.3590.659942.491.610962.4793.5311982.6595.35121002.6397.37得出火电站最大工作容量为97.37万kW。5.2备用容量与重复容量的选择5.2.1备用容量为了使电力系统正常工作，并保证其具有足够的供电可靠性，系统中各电站除了最大工作容量外，尚须具有一定的备用容量。水电站的备用容量需要考虑自身的规模大小、调节性能等技术经济特性与系统规模、负荷特性、电源组成等因素有关。（1）负荷备用容量当有突荷出现时，电力系统必须准备一部分备用容量，不致因系统容量不足而使周波降低到小于规定值，从而影响供电的质量。根据《水利水电工程动能设计规范》的规定，调整周波所需要的系统负荷备用容量，可采用系统最大负荷的2%—5%，大系统用较小比例值，小系统用较大比例值。该系统最大负荷为100万kW，取3%，则负荷备用容量为3万kW。由于本系统为火主系统，而水电站调节性能较好，可作为系统的主要调频电站，其承担的负荷备用容量拟按考虑，因此，取=2万kW。火电站的负荷备用容量为=1万kW。（2）事故备用容量系统事故备用容量在水、火电站之间的分配，应根据各电站容量的比重、电站机组可利用的情况、系统负荷在各地区的分布等因素确定。根据《水利水电工程动能设计规范》的规定，电力系统事故备用容量采用系统最大负荷的10%左右，且不得小于系统中最大一台机组的容量。因此可取事故备用容量是10万kW。水电站所分担的系统事故备用容量拟按计算，故取=0.2万kW。火电站的事故备用容量为=9.8万kW。（3）检修备用容量由于火电站有燃料保证，故检修备用容量设置在火电站上。于是，水电站所承担的备用容量为=2.2万kW，火电站所承担的备用容量为=10.8万kW。5.2.2重复容量为选定无调节水电站的重复容量，首先，根据水电站径流资料，计算绘制其多年的日平均流量持续曲线；再利用水电站出力公式，换算得日平均出力持续曲线。然后，利用式：（4）式中：为水电站补充千瓦造价，元/kW。为额定资金年收益率；n为重复容量设备的经济寿命，n=25年；为水电站补充千瓦容量的年运行费用率；为火电厂单位发电量所需的燃料费。为选定水电站的重复容量，根据水电站径流资料，计算绘制其多年的日平均流量持续曲线，如图5-2：（2）根据，换算得到日平均出力曲线，如图5-3：在图中由查的水电站装机容量，据此即可定出水电站重复容量。=3237。水电站增加千瓦投资为820元/kW，水电站增加千瓦容量的年费用率为3%，额定投资效益系数12%，火电站单位电能消耗的燃料为0.4kg/kW·h，燃料到场价格为95元/吨，查得=18.38万KW，所以=14.53万kW。第六章电力电能平衡分析在上一章中分别求得水电站最大工作容量、备用容量和重复容量，即可得到水电站装机容量的初选值，即。由上一章可得水电站的最大工作容量为3.85万kW，备用容量为2.2万kW，重复容量为14.53万kW，所以水电站机组的装机容量确定为21万KW。最终选定的水电站装机容量，必须满足设计水平年电力系统电力（容量）平衡和电量平衡的要求，为此需进行容量平衡分析。6.1电力电量的平衡分析：在进行系统容量平衡时，主要检查下列问题：（1）系统负荷是否能被各种电站所承担，在那些时间内由于何种原因使电站容量受阻而影响系统正常供电；（2）在全年各个时段内，是否都留有足够的负荷备用容量担任系统的调频任务，是否已在水、火电站之间进行合理分配；（3）在全年各个时段内，是否都留有足够的事故备用容量，如何在水、火电站之间进行合理分配，水电站水库有无足够备用蓄水量保证事故用水；（4）在年负荷低落时期，是否能使系统内所有机组按计划进行检修，要注意在汛期内适当多安排火电机组检修，而使水电机组尽量多利用弃水量，增发季节性电能；（5）水库的综合利用要求是否能得到满足，例如在灌溉季节，水电站下泄流量是否能满足下游地区灌溉要求，是否能满足下游航运要求的水深等，如有矛盾，应分清主次，合理安排。表6-1是水电站的电力电能平衡分析，表6-2是火电站的电力电能分析：表6-1水电站电力电能平衡计算表最大工作容量备用容量重复容量可用容量检修容量空闲容量受阻容量装机容量1月2.512.204.7106.5169.774212月3.482.205.6806.1289.192213月3.852.214.5320.5800.1680.252214月3.852.214.5320.5800.1680.252215月3.852.214.5320.5800.1680.252216月3.852.214.5320.5800.1680.252217月3.852.214.5320.5800.1680.252218月2.352.204.5506.589.87219月2.42.204.606.569.842110月2.472.204.6706.5329.7982111月2.652.204.8506.469.692112月2.632.204.8306.4689.70221表6-2火电站电力电能平衡计算表最大工作容量备用容量重复容量可用容量检修容量空闲容量受阻容量装机容量1月95.4910.80106.2901.4842.2261102月91.5210.80102.3203.0724.6081103月90.1510.80100.9553.625.431104月88.1510.8098.9554.426.631105月86.1510.8096.9555.227.831106月84.1510.8094.9556.029.031107月86.1510.8096.9555.227.831108月90.6510.80101.4503.425.131109月91.610.80102.403.044.5611010月93.5310.80104.3302.2683.40211011月95.3510.80106.1501.542.3111012月97.3710.80108.1700.7321.098110通过该表所列数据，可更清楚地看出系统总体的容量平衡要求是否得到满足，包括：各月的系统工作容量是否与所有电站工作容量之和相等；系统备用容量是否已全部由各电站所承担；各电站所有机组是否已按计划安排检修等。此外，容量平衡表还反映了系统中各电站的容量平衡情况，如各电站每一时段的工作容量、备用容量、空闲容量、检修容量和受阻容量等各部分容量之和是否等于其装机容量。6.2电力电能平衡图的绘制在电力系统容量平衡图上有三条基本控制线：（1）系统最大负荷年变化线A，在此控制线下，各类电站安排的最大工作容量，要能满足系统最大负荷要求。（2）系统要求的可用容量控制线，在此控制线以下，各类电站安排必需容量，其中包括最大工作容量、负荷备用容量和事故备用容量。均要求能满足系统要求。（3）系统装机容量控制线，在此水平线以下，系统装机容量包括水、火电站全部装机容量，要求能达到电力系统的安全、经济、可靠的要求。在水平线与阶梯线之间，表示系统各月的空闲容量和处在计划检修中的容量，以及由于各种原因无法投入运行的受阻容量。系统电力电能平衡图综上分析：水电站与火电站的负荷分配合理，满足电力电能平衡。6.3无调节水电站的运行方式通常，在枯水期，天然流量较小，其在一天内甚至在整个枯水期内的变化也不大。因此，无调节水电站在枯水期仅担任系统日负荷图的基荷。到了丰水期，天然流量增大，无调节水电站仍只担任系统的基荷。只有当天然流量经过电站所产生的出力大于系统的最小负荷时，水电站才担任系统的基荷和一部分腰荷，这时甚至还会发生弃水。第七章水电站多年平均年发电量多年平均年发电量是指水电站在多年工作时期内，平均每年所能生产的电能量，它反映水电站的多年平均动能效益，也是水电站一个重要的动能指标。根据定义，水电站多年平均年发电量，应通过对整个水文资料系列逐时段