第五章水能计算

第五章水能计算第一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五主要内容概述一电力系统的容量组成及各类电站的工作特性二水电站的保证出力和多年平均年发电量计算三运行方式四第三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五一、水能计算的目的与任务水能计算：是确定水电站的动能指标的计算，包括水电站的出力与发电量，以便选择水电站的主要参数及其在电力系统中的运行方式等的重要手段。第五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五主要任务计算水电站动能指标②多年平均年发电量日调节：日平均的出力年调节：供水期的平均出力多年调节：指枯水年的平均出力①保证出力：指与设计保证率一致的出力第六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五计算基本方法

①等流量调节法：已知来水、V兴，求Q调，再由上下水位差可算得出力。

②等出力调节法：法①只考虑了径流的调节，没考虑到水头的调节。供水期每月的Q调与H都不同，以保证N相同。第七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五二、水能计算在电力市场竞价上网中的作用我国区域电力市场华中华东东北南方第八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五1.单一购买者模式2.市场主体：四川省内的均价电厂3.竞价模式采用部分电量竞争的模式，即均价电厂计划上网电量的10%作为竞价电量，其余的90%作为合同电量；4.以日前现货市场的模式决定次日96点的竞价电量和价格5.按统一边际价格进行结算6.水火电合同电量置换

四川电网发电侧电力市场特点华中电力市场第九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五市场成员市场交易交易结算重点内容第十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五发电企业电网经营企业华中电力调度交易中心六省市电力调度机构区外购售电企业大用户市场成员市场主体市场运营机构1.市场成员第十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五参与市场竞价的主体包括：

六省(市)电力公司；装机容量在1OOMW及以上的统调水电厂和单机容量1OOMW及以上的非供热、非自备统调火电机组，不包括新能源、抽水蓄能电厂、燃油燃气电厂、国家下达跨区域统配发电计划电厂、电网经营企业保留的应急调峰、调频电厂。第十二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第十三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五截至2004年底，华中电网统调装机容量为7319万千瓦

华中电网统调总装机构成图42%58%水电装机占统调总装机比例火电装机占统调总装机比例第十四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五

华中电网统调竞价机组容量4948万千瓦，占全部统调装机容量的67.6％，其中水电1509万千瓦，火电3439万千瓦。华中电网统调竞价机组容量构成图30%70%水电火电第十五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第十六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五市场成员组织结构图各发电企业各发电企业华中电力调度交易中心

六省（市）电力公司提交各类交易要求售电数据提交各类交易要求购电数据反馈各类交易市场出清数据反馈各类交易市场出清数据第十七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五2.市场交易年度交易1月度交易2年度发电计划交易3日前交易4双边交易5第十八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五

华中电力市场采取两部制上网电价全电量竞争模式。容量电价由政府价格主管部门制定，电量电价由市场竞争形成。在统一平台上，华中电力调度交易中心组织市场交易。年度、月度和日前交易原则上以并网接入点为售电报价单位。年度发电计划构成图80155年度竞价电量月度竞价电量日前竞价电量第十九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五发电量交易类型时间进度市场交易流程图对下月合同电量进行滚动调整，分解到各日下一旬的发电权转让交易确定下一旬的成交电量，分解到各日对月度合同电量、月度中标电量进行日间滚动调整，分解到各日下一日的日前现货竞价交易确定日前现货各时段的中标电量下一时段的实时平衡确定时段实时平衡电量下年的年度竞价合同交易确定年度合同电量，分解到各月下月的月度竞价交易确定下月中标电量，分解到各日年底月底旬底日末时段第二十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五A.年度交易（1）各省（市）电网经营企业作为购电方，在每年第四季度申报次年1-6月份各月高峰、平段和低谷时段的购电量，在第二季度申报本年度7-12月份各月高峰、平段和低谷时段的购电量。同时，购电方还需申报向外省（市）购电的价格；（2）售电方根据市场公布的信息，自愿选择购电方，并申报年度各月份高峰、平段和低谷时段的售电量和价格；（3）综合考虑跨省（市）送电输电价格、输电网损等因素，将售电报价进行折算；（4）将折算后的售电报价，以购电省（市）为单位，分月份、分时段分别进行排序。对于跨省（市）竞价的售电方，如果折算后的售电报价，高于它所选择的购电方申报的向外省（市）购电的价格，则不能成交；（5）考虑网络约束后，确定各省（市）年度分月份、分时段的中标电量及中标价格，并向市场发布。第二十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五B.月度交易（1）购电方申报月度高峰、平段和低谷时段购电量，同时还需申报向外省（市）购电的价格；（2）售电方根据市场公布的信息，自愿选择购电方，并申报月度高峰、平段和低谷时段售电量和价格；（3）综合考虑跨省（市）送电输电价格、输电网损等因素，将售电报价进行折算；（4）将折算后的售电报价，以购电省（市）为单位，分时段分别进行排序。对于跨省（市）竞价的售电方，如果折算后的售电报价，高于它所选择的购电方申报的向外省（市）购电的价格，则不能成交；（5）考虑网络约束后，确定各省（市）月度分时段中标电量及中标价格，并向市场发布。月度交易完成后，考虑机组检修计划安排等因素，华中电力调度交易中心和各省（市）电力调度机构，共同将售电方在年度交易中分月份、分时段的中标电量和在月度交易中分时段的中标电量之和，分解到各省（市）典型日96点负荷曲线相应时段上，并形成省（市）联络线送受电计划。第二十二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五C.年度发电计划交易

参与竞价的市场主体向其它参与竟价的市场主体出让或受让部分或全部年度合同电量的交易称为年度发电计划交易。受让年度发电计划所发的电量，为该厂本年度合同电量之外的上网电量：出让年度发电计划的电量，为该厂本年度合同电量之内的上网电量。第二十三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五发电市场主体根据平等自愿的原则，在不推动上网电价上涨的前提下，按照市场规则，进行发电合同转让交易，由合同受让方代替出让方完成部分（或全部）合同电量。发电市场主体可向华中电力调度交易中心申报出让（或受让）合同电量及价格，华中电力调度交易中心定期向市场主体发布相关信息，出让和受让双方在统一平台上通过竞价完成转让交易。转让交易按节点电气距离最近优先和效益优先为原则进行，其结果要经过电网安全校核后确定。第二十四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五D.日前交易（1）华中电力调度交易中心根据各省（市）电力调度机构的申报，发布竞价日96个点的负荷需求；（2）售电方申报竞价日96个点的电力和价格；（3）综合考虑跨省（市）送电输电价格、输电网损等因素，将售电报价进行折算；（4）将折算后的售电报价统一排序，首先确定无约束下各售电方96个点的预中标电力及中标价格，形成无约束交易计划；（5）考虑网络安全约束，按市场规则中阻塞管理办法对无约束交易计划进行修正，重新形成各售电方96个点的中标电力及中标价格，向市场发布。日前交易完成后，华中电力调度交易中心和各省（市）电力调度机构，共同形成售电方在竞价日的日计划和省（市）联络线送受电日计划，并予以执行。第二十五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五3.交易结算A.结算方式电费分为电量电费和容量电费两部分，按照“日清月结”的方式进行电费清算和支付。根据国家规定的容量电价、当期统计考核的可用小时和可用容量，由华中电力调度交易中心统一核算全网竞争机组容量电费，以六省(市)电网经营企业全年购入的总竞争电量为权数，将全网竞争机组容量电费按照购入竞争电量的大小分摊到各省（市），并据此进行结算。竞争机组电费的结算，由华中电网有限公司、各省（市）电网经营企业和有关发电企业共同完成，华中电网有限公司负责跨省（市）容量电费及电量电费结算，省（市）电网经营企业负责省（市）内容量电费及电量电费的结算。其中电量电费按照“竞争电量优先、短期合同优先”的原则进行结算。第二十六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五B.结算价格

售电方在年度、月度和日前交易中的中标电量按实际报价结算。购电方在年度和月度交易中与本省（市）内机组交易的购电价格为省（市）内竞争机组的加权平均上网价格（以中标电量为权重）；在跨省（市）交易中的购电价格为中标机组的加权平均上网价格（以中标电量为权重）顺加跨省（市）送电输电价格及输电损耗；而在日前交易中的购电价格为全网中标机组的加权平均上网价格（以中标电量为权重）。跨省（市）交易的输电费和输电损耗由购电方承担。实时平衡中调整的发电量，按照机组年度交易中对应的售电价格结算。第二十七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五报什么电价电量年度、月度电价日前电价（96点）年度、月度电量日前电量（96点）第二十八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五报多少电力市场电厂供>求供<求电量电价固定成本+利税期货电价变动成本+利税现货电价（96点）日前（日流量预测）长期（年、月流量预测）水库优化调度长期电量日电量优化日交易电量第二十九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五年负荷历史代表年内分配月电量电价竞标日电量电价竞标收电费月流量滚动预测月负荷日负荷边际电价预测96点报价日流量预测年电量电价竞标年来水趋势预测月流量过程预测第三十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五二滩水电站电量优化决策支持系统第三十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五滚动优化计算菜单第三十二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五合约电量逐旬滚动优化第三十三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五合约电量滚动优化计算结果表第三十四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五优化结果图形显示第三十五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五水能计算的作用确定水电站动能指标竞价上网(竞价电量)年发电计划及水库电站运行方式保证出力+年发电量装机规模确定效益分析水库参数确定第三十六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五等流量调节计算等流量调节计算中假定水电站在蓄水期和供水期分别引用不同的流量，蓄、供水期的引用流量需通过试算求解。已知：来水、兴利库容；求：调节流量；公式：第三十七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五等出力调节计算已知：设计枯水年流量过程、正常蓄水位、死水位、k、△H；求：每个月的N（每月N相等）；计算方法：从供水期第一个月份，计算到供水期最末月份。检验条件：供水期最末月份水库水位=Z死？第三十八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五假定N第一个时段：第二个时段：第n个时段：……Z末Z死否假设的N即为所求是各时段Q采用试算法假定QtVt+1=Vt+Ft-Qt(Vt+1+Vt)/2H上H下HtQt’=N/AHtQtQt’是否第三十九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五负荷备用容量N负备事故备用容量N事备检修备用容量N检备备用容量N备为满足系统最大负荷要求而设置最大工作容量N’’工为利用季节性富余水量而设置重复容量N重必需容量N必N必+N重=N装N必是以设计枯水年的来水情况作为计算依据，遇到丰、中水年其汛期水量都会有富余。第二节电力系统的容量组成及各类电站的工作特性装机容量N装，指该电站上所有机组出力之和。电力系统的容量组成第四十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二节电力系统的容量组成及各类电站的工作特性工作容量：为满足负荷要求而设置的容量，承担负荷图上的正常负荷。负荷备用：除工作容量以外，要满足突然的负荷跳动所需要的容量。事故备用：为避免因机组发生故障影响系统正常供电而设置的容量。检修备用：为了进行停机检修而设置的容量。重复容量：为了利用季节性电量而设置的容量。2%-5%8%-10%？重复容量的设置是多余的么？第四十二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五电力系统容量组成示意图第二节电力系统的容量组成及各类电站的工作特性系统最大负荷系统最大工作容量系统必需容量系统重复容量系统备用容量系统总装机容量水电站装机容量火电站装机容量水电站重复容量水电站必需容量第四十三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二节电力系统的容量组成及各类电站的工作特性各类电站的技术特性1.水电站的出力和发电量随天然径流量和水库调节能力而有一定的变化，在丰水年份发电量多，遇到特殊枯水年份则发电量不足(一)水电站的技术特性2.水电站机组开机灵便、迅速，适应负荷的剧烈变化，适宜担任系统的调峰、调频和事故备用任务。火电站有最小出力限制，机组启动费时，加载过程慢。3.基于以上特性，水电站的工作位置比较灵活。第四十四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二节电力系统的容量组成及各类电站的工作特性4.建设地点要受水能资源、地形、地质等条件的限制。施工期场，基建投资大。水库淹没损失较大，移民安置工作复杂。5.水能是再生性能源，水电站发电不需要消耗燃料，单位电能成本比火电站的低。6.水电站在调度上更加复杂。第四十五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二节电力系统的容量组成及各类电站的工作特性(二)火电站的特点只要保证燃料供应，火电站就可以全年按额定出力工作。机组从冷状态启动到满负荷运行共需2~3小时。适宜担任电力系统的基荷，单位煤耗较小。建设不受地形条件限制，但修在负荷中心地区或煤矿附近更有利。发电必须消耗大量燃料，且厂用电及管理人员较多，故火电单位发电成本比水电站的高。第四十六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二节电力系统的容量组成及各类电站的工作特性(三)其他电站核电站抽水蓄能电站

燃气轮机电站

蓄能电站抽水蓄能电站发电抽水蓄能电站工作示意图第四十七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四十八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五水电站保证出力计算第三节水电站的保证出力和多年平均年发电量计算保证出力：指水电站在长期工作中符合水电站设计保证率要求的枯水期内的平均出力。为使电力系统安全、可靠地满足国民经济各部门的需要，要求水电站能够按照一定保证率，比较有把握地承担电能和负荷。第四十九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三节水电站的保证出力和多年平均年发电量计算是表示水电站能够有把握地承担多少电能的指标。

保证出力(单位kW、Mkw)，是一个时段的平均出力，表示水电站提供电能的能力，而不是承担电力系统瞬时负荷的能力。保证出力的控制时段是指水电站发电受到限制的时段。一般情况下，水电站发电受水量限制，控制时段就是枯水期或供水期如低水头径流式电站，丰水期可能因水头减小，发电受到限制又如有的水利枢纽可能因为综合利用的其他要求，使发电受到限制保证出力实际上是水电站正常工作的最小平均出力。第五十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三节水电站的保证出力和多年平均年发电量计算(一)无、日调节水电站保证出力计算法一：Q保P保P日平均流量下游水位水头损失第五十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三节水电站的保证出力和多年平均年发电量计算查图，相应于P保的日平均出力，即为N保先由Q计算NN保P保P日平均出力法二：第五十二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五方法：第三节水电站的保证出力和多年平均年发电量计算(二)年调节水电站保证出力计算等流量调节，等出力调节公式：已知：设计枯水年流量过程、Z蓄、Z死、△H、k；求：枯水期的平均出力；第五十三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三节水电站的保证出力和多年平均年发电量计算(三)多年调节水电站保证出力计算计算方法与上述年调节水电站保证出力的计算基本相同。简化计算时，可以设计枯水系列的平均出力作为保证出力值N保。第五十四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五水电站多年平均年发电量估算第三节水电站的保证出力和多年平均年发电量计算(一)全部水文系列法：(二)代表年法：适用初设阶段，工作量大对全部水文系列逐年计算发电量，最后求多年平均。设计丰水年、平水年、枯水年第五十五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第五十六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四节运行方式无调节水电站的运行(一)工作特性任何时刻的出力主要决定于河中天然流量的大小。分自然弃水与调峰弃水。

在枯水期应担任系统日负荷图的基荷。在丰水期，仍只适于担任系统的基荷。第五十七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四节运行方式只有当天然流量所产生的出力＞系统最小负荷时，水电站应担任系统的基荷和一部分腰荷，这时会发生弃水。无调节水电站在丰水期在日负荷图上的工作位置弃水所损失的能量第五十八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四节运行方式(二)在不同水文年的运行方式在设计枯水年枯水期，以最大工作容量运行，和其他电站联合供电以满足系统最大负荷要求。第五十九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四节运行方式丰水年，水电站可能全年均需要用全部装机容量在负荷图的基荷运行。全年均有弃水。在丰水期内即使以全部装机容量运行，仍不免弃水。无调节水电站设计枯水年在系统中的工作情况无调节水电站丰水年在系统中的工作情况第六十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四节运行方式日调节水电站的运行(一)工作特性除弃水期外，在任何一日内所能生产的能量＝该日天然来水量所能发出的电能量。效益在枯水期总担任峰荷，让火电站担任基荷。在一定保证出力下，日调节比无调节工作容量大，能更多地取代火电站容量。在丰水期，为充分发挥作用，随着Ｑ增加，逐步由峰荷转到基荷运行。第六十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四节运行方式(二)在不同季节的运行方式日调节水电站在设计枯水年的运行方式第六十二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四节运行方式日调节水电站工作位置的决定第六十三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四节运行方式年调节水电站的运行(一)工作特性按来水情况可分供水期蓄水期不蓄不供第六十四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四节运行方式(二)设计枯水年的运行方式年调节水库各时期的工作情况年调节水电站设计枯水年在年负荷图上的工作位置第六十五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四节运行方式(三)丰水年的运行方式丰水期开始后，水库蓄水期较短，水电站应尽早将其位置移至基荷部分。年调节水电站丰水年在年负荷图上的工作位置第六十六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四节运行方式多年调节水电站的运行多年调节水库总同时进行年调节和日调节。一般年份内只有供水期与蓄水期，水库水位Ｚ