调节水电站最大工作容量的确定

水资源规划及利用沈阳农业大学水资源规划及利用课程组Integratedwaterresourcesplanning

第十二讲水电站及水库设计参数水电站水库正常蓄水位、死水位，对有防洪任务的水库，还包括防洪特征水位水电站的装机容量这些参数的选择不仅是一个单纯的技术问题，而且是一个涉及到政治、经济、社会、环境的综合问题。参数设计的好促进经济发展参数考虑不周破坏生态平衡、恶化生态环境第六章水电站及水库的主要参数选择参数的选择不仅具有技术上、经济上的意义，而且具有政治上的意义，应做好科学的综合论证。由于各参数之间相互影响，因此，参数的确定只能通过拟定不同方案，反复分析，用逐步逼近的方法求得参数的协调解。水电站及水库设计参数水电站水库正常蓄水位、死水位，对有防洪任务的水库，还包括防洪特征水位水电站的装机容量第六章水电站及水库的主要参数选择第一节第六章水电站及水库的主要参数选择本讲主要内容：水电站装机容量的选择第一节水电站装机容量的选择水电站装机容量

最大工作容量指设计水平年电力系统负荷最高（一般出现在冬季枯水季节）时水电站能担负的最大发电容量。水电站电力系统正常工作需要满足三个基本要求：（1）电力平衡（2）电量平衡（3）容量平衡电力平衡：指电站（水电站、火电站）的出力（工作容量）需随时满足系统的负荷要求，即水、火电站的最大工作容量之和，必须等于电力系统的最大负荷，两者必须保持平衡。N"水、工

+N"火、工

=P"系系统内所有水、火电站的最大工作容量（KW）系统设计水平年的最大负荷只有满足电力平衡，电力系统才能满足系统在瞬时负荷方面的要求。（1）电力平衡：（2）电量平衡：在各个时段，电力系统所需要的电能，是由系统中各个电站提供的。

电量平衡：在任何时段内系统所要求保证的供电量E系、保应等于水、火电站所能提供的保证电能之和，即：某一时段内系统所要求的保证电能该时段内水电站保证出力与相应时段小时数的乘积有燃料保证的火电站工作容量与相应时段小时数的乘积在水电站发电能力受到限制的时段，比如在枯水期，水电站只能提供保证电能。按照电量平衡原则，要求水电站在发电受限时段，和其他电站共同提供的电能，能够满足系统电能的要求。

容量平衡：根据电力系统的容量组成，须确定水、火电站在电力系统负荷图上的工作容量，设置备用容量和重复容量。检查有无空闲容量和受阻容量，使电站满足电力系统容量要求。电力系统的装机容量包括最大工作容量、备用容量以及重复容量

3大部分。

确定各部分装机容量的方法？（3）容量平衡：一、水电站最大工作容量的确定（一）无调节水电站最大工作容量的确定（二）日调节水电站最大工作容量的确定（三）年调节水电站最大工作容量的确定（四）多年调节水电站最大工作容量的确定最大工作容量最大工作容量等于保证出力无调节基荷一昼夜内天然流量及水头变化不大日平均流量日平均净水头（一）无调节水电站最大工作容量的确定A（二）日调节水电站最大工作容量的确定先求出保证出力：调节周期为一昼夜保证流量为设计枯水日平均流量水头为平均净水头（二）日调节水电站最大工作容量的确定再求出日保证电能：日保证电能量E保

、日

=24N保、日（kw·h)最后用图解法求最大工作容量：根据电力系统设计水平年日最大负荷图绘制日电能累积曲线用图解法确定N“水、工当水电站在系统中担任峰荷位置时，从a点向左取ab等于E保,日，再由b点向下作垂线交日电能累积曲线于c点，bc代表的值即为日调节水电站的最大工作容量N"水,工。由c点作水平线与日负荷图相交，可求出日调节水电站在系统中所担任的峰荷位置。当下游河道有航运要求或积水要求时，有一部分容量担任基荷。（三）年调节水电站最大工作容量的确定年调节水电站最大工作容量的确定与保证出力和保证电量有关。日调节设计枯水日的水流平均出力为保证出力年调节设计枯水年供水期的水流平均出力为保证出力所以，不能直接应用日电能累积曲线图解法。可采用试算法计算最大工作容量。试算法步骤：（1）假定最大工作容量N"水工，1N"水工，2N"水工，3

供水期各月的日最大负荷图绘制供水期各月的日电能累积曲线采用图解法（与日调节水电站图解法相似）供水期各月的日电能量E1,E2,E3如供水期由1-4月，9-12月组成，则分别计算各月的上述过程。（2）图解法得供水期各月的日电量E1,E2,E3

以12月为例：（3）求供水期各月的平均出力，即如12月份，求供水期保证电能：（4）计算供水期的保证出力如供水期由1-4月，9-12月组成，则（5）绘制N"水工与E保供曲线关系（6）由水电站计算的供水期保证电能查图，得N"水工E保供

=N保年

·T供第五章水能计算所讲内容（四）多年调节水电站最大工作容量的确定多年调节与年调节相同，它们的不同之处在于：年调节:设计枯水年供水期的保证电能多年调节:多年调节水电站的保证出力为符合水电站设计保证率要求的枯水年组平均出力，其保证电能按设计枯水系列中一年的发电量计。因此，多年调节水电站确定最大工作容量时，计算时段是枯水年，而不是年内供水期。二、电力系统各种备用容量的确定负荷备用容量检修备用容量事故备用容量负荷备用容量突荷在一昼夜任何时刻都有可能出现，若恰好出现在负荷尖峰时刻，则最大负荷的尖峰更高。应设置负荷备用容量如冶金厂巨型轧钢机在轧钢时或电气化铁路列车启动时都随时有可能出现突荷。调频电站担任系统负荷备用容量的电站当系统负荷波动的变幅不大时，可由某一电站担任调频任务。当系统负荷波动的变幅较大时，尤其电力系统范围较广、输电距离较远时，应由分布在不同地区的若干电站分别担任该地区的调频任务。当系统内缺乏水电站担任调频任务时，亦可由火电站担任。根据水利动能设计规范的规定，调整周波所需要的负荷备用容量可取系统最大负荷的5%左右，大型电力系统可采用较小值。周波是电能质量的重要指标之一，它偏离正常规定值会降低许多用电部门的产品质量。事故备用容量系统中任何一座电站的机组都有可能发生事故，如果由于事故停机导致系统内缺乏足够的工作容量，常会使国民经济遭受损失。应设置事故备用容量事故备用容量的大小，与机组容量、机组台数及事故率有关。可按公式推求备用容量，但由于大型系统内各种规格的机组情况十分复杂，且机组发生事故时对国民经济的影响难以估计.按实际运行经验确定所需事故备用容量根据水利动能设计规范，电力系统的事故备用容量可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。电力系统中的事故备用容量应分布在各座主要电站上，尽可能安排在正在运转的机组上。事故备用容量的分配：（1）火电站的高温高压汽轮机组，当其出力为额定容量的90％左右时，则这类火电站在运行时就带有10％左右的额定容量可作为事故备用容量。（2）水电站机组启动十分灵活，在几分钟内甚至数十秒钟内就可以从停机状态达到满负荷状态，因此在水电站上设置事故备用容量也是十分理想的（3）火电站也可以担任所谓冷备用的事故备用容量，先让某蓄水式水电站临时供电，同时启用火电站当火电站正常运行后在停止蓄水式水电站，同时火电站多发电量补偿蓄水式水电站消耗的水量这种方式特点：1.不在水电站上留有专门的事故备用库容2.火电站不用长期担任热备用容量而消耗燃料（4）考虑投资与年运行费用，尽量在水电站上设置。综上事故备用容量的确定与各电站容量的比重，电站机组可利用情况，系统负荷在各地区分布等有关。

检修备用容量系统中的各种机组设备，都要进行有计划的检修。短期检修：主要利用负荷低落的时间内进行养护性检查和预防性小修理长期大修：系统年负荷比较低落的时期，以便进行系统的检查、更换、整修。检修备用容量的确定，应根据电站实际情况进行技术经济论证，一般设在火电站上（有燃料保证）三、水电站重复容量的的确定概述水电站最大工作容量的确定是根据设计枯水年确定的，因此在汛期有弃水。为了增加水电站发电节省火电燃料需设置重复容量，在汛期代替火电。由于其与火电站容量重复，叫做重复库容。选定水电站重复容量的动能经济计算投资：设置重复容量的年费用节省：火电站燃料年费用节省≥投资经济计算重复容量的选定无调节水电站重复容量的选定日调节水电站重复容量的选定年调节水电站重复容量的选定无调节水电站重复容量选定：日平均出力持续曲线重复容量的动能经济计算h经济水电站重复容量N重多年的日平均流量持续曲线出力公式

无调节水电站日平均出力持续曲线无调节水电站日平均流量持续曲线日调节水电站重复容量选定日调节水电站重复容量选定与无调节水电站基本相同。

年调节水电站重复容量选定将弃水流量的年持续曲线换算为弃水出力年持续曲线由h经查出力年持续曲线得N重首先对所有水文年资料进行径流调节，统计各种弃水流量的多年平均的年持续时间

年调节水电站重复容量选定