第七章水库群的水利水能计算

第七章水库群水利水能计算

本章内容

第一节概述

第二节电力补偿调节计算

第三节水库群的蓄放水次序

第一节概述第二节电力补偿调节计算1.水电站群径流电力补偿调节概念2.径流电力补偿调节计算-----时历法3.补偿调节的效益计算及分析1.水电站群径流电力补偿调节概念

位于不同流域地区的几个水库或水电站,由于水文径流特征和水库调节性能不同,当水库或水电站群联合工作时,常可起到互相补偿的作用,大大有利于水力资源利用效益的提高.径流补偿:

不同河流间或同一河流各支流间的水文情况有同步和不同步两种.利用两河丰、枯水期的起迄时间不完全一致、最枯水时间相互错开的特点,把它们联系起来,共同满足用水或用电的需要,相互补充水量,提高两河的保证流量.水文补偿:利用水文条件的差别来进行的补偿.库容补偿:利用水库库容差异所进行的径流补偿.

如:年调节水库和多年调节水库联合运行时,设年调节水库工作情况不变,则多年调节水库的工作情况要考虑年调节水库的工作情况.在丰水年适当多蓄水,枯水年多放水,在一年之内,丰水期多蓄水,枯水期多放水.以提高总的枯水流量.水电能源系统补偿调节计算解决的问题:1.水电站群通过联网后的水文补偿和库容调节补偿,其总的保证出力能提高多少,即增加多少补偿效益.2.各水电站通过补偿后的工作出力过程如何,即合理地在各电站间分配出力.水电能源系统补偿调节的计算方法:常规方法(时历法)和优化方法.2.径流电力补偿调节计算----时历法补偿调节的主要目的:

提高水电站群总的保证出力,并使其年内甚至多年的出力过程尽量均匀,以增加其替代火电容量的效益.时历法计算的特点:

逐个把条件差的被补偿电站的出力过程,通过补偿电站的依次补偿,来提高和拉平总出力过程.划分补偿电站与被补偿电站的原则:1.库容大小、径流量多少及水头高低,是划分补偿与被补偿电站的主要标准.2.各水库综合利用要求限制条件的繁简程度、梯级水电站所处的上下位置,也有影响.第一类补偿电站:

调节性能好,库容系数、多年平均径流Q0和电站装机容量大的,综合利用要求比较简单的电站.第二类补偿电站:

库容、水量和水头较大的电站.第三类被补偿电站:

库容小、无调节或日调节的水电站,及一些小电站.统一设计枯水段的选择:

一般按出力占系统比重较大的几个主要补偿电站所在河流的代表性枯水年组,作为全系统统一的设计枯水段.

当计算精度要求较高时,采用长系列径流资料进行补偿操作.补偿调节计算:1.将被补偿电站,根据其已知的有效库容和设计枯水段的天然来水过程,按单库自身最有利运行方式进行水能调节计算,推求出力过程.2.将所有被补偿电站的出力过程,同时段相加得总出力过程,作为被补偿的对象.3.按补偿电站的补偿能力从小到大的次序,对被补偿电站总出力过程进行补偿.4.补偿计算过程中,假定各时段不同补偿后的总出力,进行试算.计算步骤:1.按照补偿电站的径流过程,大致确定补偿水库的各供水段T1和各蓄水段T2.2.在各段中假定一拟发的总出力P’,求得补偿电站所需的逐月出力值.3.根据补偿电站的有效库容及该时段的设计天然来水量,进行调节计算至T1时段末.4.判断水库存水是否刚刚用完放空.若假定的拟发出力P’太大,则水库提前泄空;若偏小,则时段末水库尚存有剩余水量.需重新假定P’,使水库在T1末刚刚放空,此时P’即为所求.5.以同样的试算法进行第二时段,即T2蓄水段的补偿调节计算.此时拟发出力也应满足使补偿电站水库从库空到库满;6.进入下一调节周期的计算.假定P’时,为避免多次试算,可近似估算补偿电站可发的总补偿出力:∑P=9.81A(∑Q±Vn/T1)H’

正号为供水段,蓄水段取负号

H’为平均水头,由死库容VL+Vn/2查上游库水位,与由调节流量查下游水位之差而得.将近似计算的∑P值,在被补偿电站总出力过程线上,求P’线,使∑Pi与∑P相等.

当第一个补偿电站的调节计算完成后,再进行第二个补偿电站的计算,如此逐个进行补偿调节计算,最后即求得系统水电站群补偿后的总出力过程和各个电站的出力过程.1.在此统一设计枯水段内,最低的总出力值,即为水电站群补偿后的总保证出力.2.若补偿调节计算是按长系列进行,则可将各时段的总出力,从大到小依次排队,作经验频率曲线,相应于规定的设计保证率的出力值,即为所求之保证出力.3.补偿调节的效益计算及分析补偿调节效益:

设各水电站单独运转时的保证出力总和,按同频率相加者为∑(Pf),经补偿调节后的总保证出力为Pf∑

两者之差:△P=Pf∑-∑(Pf)△P由两部分组成:1.水文补偿效益:△P’=∑Pt-∑(Pf)∑Pt----各电站单独运转时出力过程同时段叠加,按大小次序排队,得总出力频率曲线后,求得的相应于设计保证率的出力值.2.库容补偿效益:△P’’=△P-△P’=Pf∑-∑Ptab虚线----两水电站均单独运转,且无电网相联时的总保证出力∑(Pf)ae线-----两电站联网进行联合运转,但不进行库容补偿.ce’线-----联合而又补偿调节1.当径流间有负相关r=-1时,联合运转增加的效益最大,此时补偿调节作用不大.2.进行补偿调节,比联合运转所能增加的出力,以r=1时为最大,且当二库的调节性能相差愈大时则补偿调节的效果也愈显著.第三节水库群的蓄放水次序1.并联水电站水库群蓄放水次序2.串联水电站水库群蓄放水次序一.并联水电站水库群蓄放水次序年调节蓄水式水电站发电水量:1.水库调蓄水量蓄水电能(电能值由兴利库容决定)2.不蓄水量不蓄电能(电能值由不蓄水量、水头决定)研究水库群蓄放水次序的主要目的:水库群联合运行时,让水电站的不蓄水量在尽可能大的水头下发电,使系统总发电量最大.设有甲、乙两个并联的年调节水电站联合运行总不蓄出力:∑N不蓄i=N不蓄、甲i+N不蓄、乙i当不满足系统负荷N系i时,水库需放水补充出力:N库i=N系i

–∑N不蓄i

设补充出力由水电站甲承担,则水库流量:Q甲i=dV甲i/dt=F甲idH甲i/dt=N库i/AH甲i(1)dV甲i---某时段dt内水库甲消落的库容F甲i---某时段内水库甲的库面积dH甲i---某时段内水库甲消落的深度

A---出力系数(设两电站采用相同数值)当补充出力由乙承担时,所需流量:Q乙i=dV乙i/dt=F乙idH乙i/dt=N库i/AH乙i(2)由(1)、(2)得:dH乙i=(F甲iH甲i/F乙iH乙i)dH甲i(3)(3)表示了两水库在i时段内的水库面积、水头和水库消落水层三者间的关系.两水库的不蓄电能损失值:dE不蓄、甲

=W不蓄、甲dH甲iA水、甲/367.1dE不蓄、乙

=W不蓄、乙dH乙iA水、乙/367.1W不蓄、甲、W不蓄、乙-----分别为甲、乙水库在i时段以后来的供水期不蓄水量;A水、甲、A水、乙-----分别为水电站甲、乙的发电效率联合运行电站群,总发电量最大,则应使总的不蓄电能损失最小,以此确定水库的放水次序.当A水、甲

=A水、乙时,若W不蓄、甲dH甲I<W不蓄、乙dH乙I则水电站甲先放水补充出力.反之,则应由乙电站先放水.将(3)代入上式得水电站先放水为有利的条件:W不蓄、甲/F甲iH甲I<W不蓄、乙/F乙iH乙i

令W不蓄/FH=K,据 K值判别水电站水库的放水次序.注意:1.水库供水,库面下降,改变F、H值,因此各计算时段以后(至供水期末)的W不蓄值也不同,因此K值是变化的.应逐时段判别调整.2.当两库K值相等时,应同时供水发电,电力分配值由试算决定.蓄水期蓄水次序问题蓄水期蓄水次序判别式:K’

=W’不蓄/FHW’不蓄----自该计算时段到汛末的天然来水量减去水库在汛期尚待存蓄的库容K’值大的先蓄有利.注意:1.考虑并联水库群蓄水时序时,应结合水库调度进行.库容相对较小,有较多弃水的