水资源规划第6章 水电站主要参数选择 第1节

（kW）
（6-6）
水电站可在峰荷部分工作的日平均出力为：
则参加峰荷工作的日电能为
相应峰荷工作容量N峰可采用前述相同方法求得（如图6-2）。
水电站的最大工作容量 作容量两部分组成，即
由基荷工作容量与峰荷工
（kW）
（6-7）
如果系统的尖峰负荷已由建成的某水电站担任，则拟建 的日调节水电站只能担任系统的腰荷。
N 水事＝
N "水工 N "水工 N "火工
N 系事
对于调节性能良好和靠近负荷中心的大型水电站，可以 多设置一些事故备用容量。
3．检修备用容量 系统中的各种机组设备，都要进行有计划的短期和长期 停机检修。
计划性停机检修完全可以安排在系统负荷的低落时期， 利用空闲容量进行检修。
短期检修：利用日负荷低落的时间进行养护性检查和预 防性小修理；
水利动能设计规范: 事故备用容量等于10％系统最 大工作容量，且不得小于系统中最大一台机组的容量。
事故备用容量如何在水电站与火电站之间合理分配， 可作下列技术经济分析：
（1）在高温高压机组火电站上设置一部分事故备用容 量是可行的、合理的。
（2）在有调节性能的水电站上设置事故备用容量是十 分理想的。
第六章 水电站及水库的主要参数选择
第六章 水电站及水库的主要参数选择
第一节 水电站装机容量选择 第二节 水电站水库正常蓄水位选择 第三节 水电站水库死水位的选择 第四节 水库防洪特征水位选择 第五节 水电站及水库主要参数选择的程序简介
第一节 水电站装机容量选择
装机容量的选择是一个重要的动能经济问题。 本节重点介绍电力电能平衡法选择装机容量的原理与 方法，在此基础上简要介绍以供水、灌溉为主的综合利用水 库的水电站装机容量选择应注意的问题和水电站群装机容量 选择以及装机容量选择的简化法。
（四）年调节水电站的重复容量
（1）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，然后将弃水流量的年 持续曲线，换算为弃水出力年持续曲线。
（2）根据h经济选定应设置的重复容量。
五、水电站装机容量的选择
上述水电站最大工作容量、备用容量与重复容量之 和，大致等于水电站的装机容量；
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①。 （2）系统要求的可用容量控制线②。 （3）系统装机容量控制线③。
规划阶段在绘制设计水平年的电力系统容量平衡图时， 至少应研究两个典型年度，即设计枯水年和设计中（平）水 年。
再参考制造厂家生产的机组系列，根据水电站的水 头与出力变化范围，大致定出机组的型式、台数、单位 容量等；
然后进行系统容量平衡，其目的主要检查初选的装 机容量及其机组，能否满足设计水平年系统对电站容量 及其他方面的要求。
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； （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，是否能安排所有的机组进行一 次计划检修。 （5）水库的综合利用要求是否能得到满足。
流量的大小，一般只能担任电力系统的基荷。根据上述系统
可靠性和经济性的要求，无调节水电站由于没有径流调节能
力，其最大工作容量即等于按历时设计保证率所求出的保证
出力。
N'' 水工
N保无
（kW）
（6-4）
（二）日调节水电站最大工作容量的确定
日调节水电站的保证出力为：
N保日=9.81Q设 H设
（kW）
相应日保证电能量为：
当水库的正常蓄水位与死水位方案拟定后，水电站的保证出 力或在某一时段内能保证提供的电能便被确定为某一固定值。 但在规划设计时，如果不断变动水电站在电力系统日负荷图中 的位置，相应水电站的最大工作容量却是不同的。
通常水电站补充千瓦投资比火电站补充千瓦投资小。
确定拟建水电站最大工作容量时，应尽可能使其担任 电力系统的峰荷，可相应地减少火电站的工作容量， 减少系统的总投资。
（1）根据其多年的日平均流量持续曲线 Q f (h) 及其 出力公式 N 9.81QH
换算得日平均出力持续曲线 N = f ( h )。
（2） 根据h经即可确定应设置的重复容量N重。
（三）日调节水电站重复容量的选定
在汛期内当必需容量N必（最大工作容量与备用容量之 和）全部担任基荷后还有弃水时才考虑设置重复容量。
根据水利动能设计规范的规定，调整周波所需要的负荷 备用容量负荷N负备可采用系统最大负荷的5％左右，大型电力 系统可采用较小值。
担任电力系统负荷备用容量的电站，通常被称为调频电 站。
靠近负荷中心、具有大水库、大机组的坝后式水电站， 应优先选作调频电站。
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，而当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。
水电站装机容量选择步骤如下：
（1）收集基本资料，其中包括水库径流调节和水能计 算成果，电力系统供电范围及其设计水平年的负荷资料， 系统中已建与拟建的水、火电站资料及其动能经济指标， 水工建筑物及机电设备等资料；
（2）确定水电站的最大工作容量 ； （3）确定水电站的备用容量，其中包括负荷备用容量、 事故备用容量 、检修备用容量 ；
与其他电站比较，水电站在电力系统中最适合于担任 系统的调峰、调频和事故备用等任务。
事故备用容量的使用时间较长，应为水电站准备一定数
量的事故备用库容V事备，约为事故备用容量N事备担任基荷连 续工作10～15天（T＝240～360小时）的用水量，即
（m3）
（6－10）
当算出的V事备大于该水库调节库容的5%时，则应专门 留出事故备用库容。
规划阶段:着重研究影响装机容量大小的因素并作出初 步的估算；
初步设计阶段:基本选定装机容量，并作出全面的分析 和论证；
技术设计阶段:主要是根据基本依据的变化情况及水轮 机制造厂提供的最终机组数据，对初步设计选定的装机容量 进行核定。
在确定水电站的最大工作容量时，须进行电力系统的电力 （出力）平衡和电量（发电量）平衡及系统容量平衡。
E保供，1=730 N1,i
i
（i＝1、2、3、4、9．10、11、12月） （6-9）
同理可求出第②、第③等方案所要求的供水期保证电能
（3）作出
～ N'' 水工
E保供关系曲线。然后根据所定出的水
电站设计枯水年供水期内的保证电能
E保供
从图上求出
N'' 水工
。
（4）最后，在电力系统日最大负荷年变化图（图6-7）上定 出水、火电站的工作位置。
当系统内缺乏水电站担任调频任务时，亦可由火电站担 任，只是不经济。
2．事故备用容量 在电力系统中尚需另装设一部分容量作为备用容量，
当有机组发生事故时它们能够立刻投入系统替代事故机 组工作，这种备用容量常称为事故备用容量。
事故备用容量的大小，与机组容量、机组台数及其 事故率有关。
一般根据实际运行经验确定系统所需的事故备用容 量。
（四）多年调节水电站最大工作容量的确定
确定多年调节水电站最大工作容量的原则和方法，基本 上与年调节水电站的情况相同。
（1）计算设计枯水系列年的平均出力（保证出力）及其 年保证电能；
（2）按水电站在枯水年全年担任峰荷的要求，将年保证 电能量在全年内加以合理分配。尽 可能大，而火电站最大工作容量尽可能小，以节省系统的总 投资。
（3）火电站也可以担任所谓冷备用的事故备用容量。采 取这种措施，可以不在水电站上留有专门的事故备用库容， 又可节省火电站因长期担任热备用容量而可能额外多消耗的 燃料。
（4）系统事故备用容量如何在水、火电站之间进行分配， 除考虑上述技术条件外，尚应使系统尽可能节省投资与年运 行费。
综上所述，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，一般可按水、火电站工作容 量的比例分配。
则在经济上设置∆N重的有利条件为
aN重h经济 f N重k水 A / P,i, n P
即 h经济 k水 A / P,i, n P / af
（6-14）
其中： f =d b
d－－单位重量燃料的到厂价格（元/kg）；
b－－火电厂单位电能消耗的燃料重量 [ kg／（kW·h）］。
（二）无调节水电站重复容量的选定
（2）对每个方案供水期各个月份水电站的日电能量Ei除 以h＝24小时，即得各个月份水电站的日平均出力值，可在 设计水平年电力系统日平均负荷年变化图上示出，如图6-5。
图6-5上的斜影线部分，乘以月负荷率 就是第①方案供水
期各月水电站的平均出力 Ni 值。其总面积代表第 ①方案所
要求的供水期保证电能 E保供，1 。
（4）确定水电站的重复容量； （5）进行电力电能平衡确定水电站装机容量。
二、水电站最大工作容量的确定
水电站最大工作容量的确定，与设计水平年电力系统的 负荷图、系统内已建成电站在负荷图上的工作位置以及拟建 水电站的天然来水情况、水库调节性能、经济指标等有关。
（一）无调节水电站最大工作容量的确定
无调节水电站任何时刻的出力变化，只决定于河中天然
系统检修备用容量，一般以设置在火电站上为宜（有燃 料保证）。
时间安排： 火电站： 一般在丰水期 水电站： 一般在枯水期 丰水期来临之前
需注意保持检修工作的连续性 多年调节水电站机组检修宜分散一些，但仍是连续的。 一般同一个水电站不同时检修两台机组。
四、水电站重复容量的选定