计算某流域水电站保证出力和多年平均发电量
水利水能第四次作业简答
1.何谓水电站的保证出力？年调节水电站保证出力的计算方法有哪两种？水电站在长期工作中，在一定供水时段内相应于设计保证率的时段平均出力。
计算方法：1.长系列法2.设计枯水年2.什么是水电站的多年平均发电量？简述利用设计中水年法求多年平均发电量的计算步骤。
多年平均发电量：水电站在多年工作时期内，平均每年所能产生的电能。
计算步骤：1.选择设计中水年。
2.计算设计中水年的各月净来水量。
3.计算设计中水年的各月用水量。
4.由出力公式各相应时段的平均出。
5.分为平均出力低于和超过装机容量两部分进行相应时段发电量，相加即为多年平均发电量。
3.简要叙述日负荷图、年负荷图的基本概念及其相应的指标值。
日负荷图：日负荷的变化曲线，年负荷图：年复合的变化曲线。
日负荷图：基荷指数，日最小负荷率，日最大负荷率率，季负荷率，年负荷率。
4.什么是日电能累积曲线？此曲线有哪些特点？日电能累积曲线：日电能累积曲线是日负荷图下对应的面积即电能累加所得到的曲线。
特性：1 在最小负荷 N 以下负荷无变化故是直线 2 在 N 以上负荷有变化故 cd 为向上凹曲线段d 点横坐标为一昼段gc 与d 点的垂线df 相交于e 点则e 点的纵坐标就表示平均负荷N5.已知水电站的工作容量N水及日电量E水日，利用作辅助线的方法求水电站在日负荷图上的工作位置。
1 在电力系统日负荷图上作日电能累计曲线2 作E 辅助曲线N 辅助曲线交于a 点3 从a 点作垂线交累计曲线于阴影范围就是位置6.已知日电能累积曲线及月负荷率，怎样把年最大负荷图转换为年平均负荷图。
由年最大负荷图查得某月的负荷值，即为该月某日的最大负荷，结合电能累积曲线可得到该日的电能，除以24即得月平均负荷，同理得出各月月平均负荷即可得到年平均负荷图。
7.分别从设计角度和运行的角度分析电力系统的装机容量组成。
设计角度：必需容量和重复容量，必需容量又包括最大工作容量和备用容量，备用容量又包括检修，负荷，事故备用运行角度：可用容量和受阻容量，可用容量又包括工作容量和待用容量，待用容量又分为备用容量和空闲容量。
03-第3章 水电站水能计算1-3节
= dv
（3-11） ）
） = ah 3 + bh 2 + ch （3-12）
则把关系式（ ）（ ）（12）代入（ ）即可以的出按时序t作水能调节计算之基本微分方程式 ）（11）（ 则把关系式（10）（ ）（ ）代入（9）即可以的出按时序 作水能调节计算之基本微分方程式 ： （3-13）h是自库底起算之库水位高程或落差；Ho是下游水位基准点距库底之高差如图： N (）h k[Q(t ) − dv / dt ][ H 0 − a0 q n + h(t )] Ho t) =
3
1− 2
1
2
E = HWγ = γQ∆tH
一般的电力计算中
由物理概念，单位时间内所做的功叫功率， 由物理概念，单位时间内所做的功叫功率，故水流的功率是 N
= E / ∆t = γQH
单位为kgf*m/s。 。 单位为
把功率叫出力，并用kW作为计算单位：1kW=102 kgf*m/s。通过变换可得： 作为计算单位： ，把功率叫出力，并用 作为计算单位 。通过变换可得：
γ
a1V12 − a2V22 + )Wγ 单位为kgf*m 2g
假设上下断面流速及其分布情形是相同的 且其平均压力也相等 相等， 假设上下断面流速及其分布情形是相同的，且其平均压力也相等，即：a1V1 = a2V2 , P = P2 。则刚才 相同 1 的式子可以表示成 ：E ）。 = ( Z − Z )Wγ = HWγ （3-4）。 在天然的河道情况下，这部分能量的消耗在水流的内部摩擦 夹带泥沙及克服沿程河床阻力等 内部摩擦， 在天然的河道情况下，这部分能量的消耗在水流的内部摩擦，夹带泥沙及克服沿程河床阻力等 方面，可以利用的部分往往很小 很小， 能量分散。 方面，可以利用的部分往往很小，且能量分散。 为了充分利用两断面能量，就要有一些水利设施如壅水坝、引水渠道、隧洞等， 落差集中， 为了充分利用两断面能量，就要有一些水利设施如壅水坝、引水渠道、隧洞等，使落差集中， 以减小沿程能量消耗，同时把水流的位能，动能转换成为水轮机的机械能， 以减小沿程能量消耗，同时把水流的位能，动能转换成为水轮机的机械能，通过发电机再转换成电 能。 由于水能利用取决于落差和流量两个因素 且受地形、经济条件等限制，所以水电站开发方式， 两个因素， 由于水能利用取决于落差和流量两个因素，且受地形、经济条件等限制，所以水电站开发方式， 落差 因地区而异。如水电站集中落差的方式来分类，则有蓄水式水电站 引水式水电站和混合式水电站3 蓄水式水电站， 因地区而异。如水电站集中落差的方式来分类，则有蓄水式水电站，引水式水电站和混合式水电站 类。 选择何种开发形式，取得多少能量，主要通过技术经济比较， 选择何种开发形式，取得多少能量，主要通过技术经济比较，而水能计算的目的是定出水电站 及发电量， 的一些基本技术生产指标（或称动能指标） 出力及发电量 的一些基本技术生产指标（或称动能指标）如出力及发电量，水电站的工作情况及这些动能指标与 参变数（正常蓄水位，死水位等）之间的关系，以供规划设计、方案选择之用。 参变数（正常蓄水位，死水位等）之间的关系，以供规划设计、方案选择之用。确定水电站动能指 标值的计算，称为水能计算，或叫水能调节计算，它是水利计算的一个专门部分。 标值的计算，称为水能计算，或叫水能调节计算，它是水利计算的一个专门部分。 水电站的出力计算可应用公式（ ）。设发电流量为Q（ ）。设发电流量为 ）。在 秒内 秒内， 水电站的出力计算可应用公式（3-4）。设发电流量为 （ m / s ）。在△t秒内，有水体 W=Q△t通过水轮机流入下游，则由公式（3-4）可得水量 下降 所做的功： 通过水轮机流入下游， 下降H所做的功 △ 通过水轮机流入下游 则由公式（ ）可得水量W下降 2、图中 H 额 为额定水头，它表示在该水头以上， 、 为额定水头，它表示在该水头以上， 机组可以可以发出额定出力（也称额定容量）。 可以发出额定出力 机组可以可以发出额定出力（也称额定容量）。 在额定水头以下，机组可以发出的最大出力随H 在额定水头以下，机组可以发出的最大出力随 之减小而减小。这是因为 之减小而减小。这是因为 3、水头越小，受阻容量越大，因此在运行时水 、水头越小，受阻容量越大， 头有一定范围，在次范围内水轮机效率较高， 头有一定范围，在次范围内水轮机效率较高，出 力受阻较小。 力受阻较小。这个范围一般以最小水头不小与最 大水头的60%~70%来控制。应该指出，各种型 来控制。 大水头的 来控制 应该指出， 号的水轮机有不同的运转综合特性曲线。 号的水轮机有不同的运转综合特性曲线。
水能计算及水电站主要参数选择
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
【例3-1】某水电站正常蓄水位高程为Z正=760m，死水位Z死 =720m 。水库水位与库容关系见表3-1，水库下游水位与流量 关系见表3-2。某年各月平均的天然来水量见表3-3，求水电 站各月平均出力及发电量。
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
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第三章 水能计算及水电站主要参数选择
6
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
水能计算的方法 ：
时历法
➢ 列表法：概念清晰，应用广泛，尤其适合于有复杂综合
利用任务的水库的水能计算。当方案较多、时间序列较 长时，不适用。
➢ 图解法：计算精度较差、工作量也不比列表法小； ➢ 电算法：从发展方向看，适宜用电算法进行水能计算。
即使方案很多，时间序列很长，也可迅速获得精确的计 算结果。
2.电力用户按其重要性可分为一级、二级和三级。
34
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
二、电力负荷图
电力负荷：在任何时间内，电力系统中各电站的处理过程和
发电量必须与用户对出力的要求和用电量相适应，这种对电力 系统提出的出力要求，常被称为电力负荷。
电力负荷图：电力系统中所有用户所需出力N（负荷）随时间t 的变化曲线。
22
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
3. 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，可以设计枯水年 组来计算。一般选用实际水文资料中最枯最不 利的连续枯水段作为设计枯水段。
23
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
二、水电站多年平均发电量的估算
多年平均年发电量：指水电站在多年工作时期
设计平水系列：指某一水文年段(一般由十几年 的水文系列组成)，该系列平均径流量约等于全部水 文系列的多年平均值，其径流分布符合一般水文规律。 对该系列进行径流调节，求出各年的发电量，其平均 值即为多年平均年发电量。
水利水能规划水能计算及水电站在电力系统中的运行方式讲义
Q（m3/s）
8000
7000
6000
5000
4000
3000 QP=2010 2000
1000 0 0
10 20 30 40 50
P=85%
60 70 80 90 100 P（％）
某无调节水电站日平均流量保证率曲线
水利水能规划水能计算及水电站在电力 系统中的运行方式
年调节水电站保证出力计算
【例3】某水电站为坝式年调节水电站，设计保
证率为80%。水库以发电为主，兴利库容V兴＝ 3152万m3，死库容V死＝1050万m3。，库区无其
它部门引水。设计枯水代表年月平均流量资料 如下表第(1)、(2)栏所示。试求该水电站的保
证出力 (其中出力系数A＝7)。
水利水能规划水能计算及水电站在电力 系统中的运行方式
水利水能规划水能计算及水电站在电力 系统中的运行方式
计工 算作 越量 来逐 越渐 精加 确大
水利水能规划水能计算及水电站在电力 系统中的运行方式
设计中水年法
基本步骤： 1）选择设计中水年，要求该年的年径流量及 其年内分配均接近于多年平均情况； 2）列出所选设计中水年各月（或旬、日）的 净来水流量； 3）根据国民经济各部门的用水要求，列出各 月（或旬、日）的用水流量； 4）对于年调节水电站，可按月进行径流调节 计算，对于季调节或日调节、无调节水电站，可按 旬进行径流调节计算，求出相应各时段的平均水头 H均及其平均出力N均；
年调节水电站的水能计算
年调节水电站保证出力：符合设计保证率要求的供水期平均出力。
计算方法：设计枯水年法，长系列法。
设计枯水年法： ➢①根据实测年径流系列统计计算成果与年径流频率曲线，按 已知的设计保证率求得年径流量； ➢②选年径流与设计年径流相近，年内分配不利的年份作为典 型年； ➢③用设计年径流量与典型年径流量之比表示的年内分配系数 推求设计枯水年的径流年内分配； ➢④最后根据给定的Z蓄、Z死及相应的兴利库容求出供水期的 调节流量，进而求出供水期的平均出力。
计算某流域水电站保证出力和多年平均发电量
水电站的保证出力和多年平均发电量是评估水电站发电能力的重要指标。
水电站的保证出力指的是在一定时期内，水电站能够保证连续运行的最小电力输出。
这个指标是在满足调度要求和水资源保护的前提下确定的。
保证出力主要受到水库蓄水量、水流入流量和水电站设计等因素的影响。
水电站的多年平均发电量是指在多年的运行中，水电站的年均发电量。
这个指标是评估水电站年均发电能力的重要依据，可以用来评判水电站的经济效益和资源利用情况。
为了计算水电站的保证出力和多年平均发电量，需要考虑以下几个关键因素：1.水库设计蓄水量：水库的设计蓄水量是保证出力和多年平均发电量的基础。
设计蓄水量通常需要满足灌溉、供水、发电和防洪等多种需求。
通过合理调度水库蓄水量和放水量，可以最大程度地提高水电站的保证出力和多年平均发电量。
2.水库调度曲线：水库调度曲线是水利部门根据水库流域的水资源情况和发电要求制定的一种调度管理方法。
通过调整水库的蓄水量和运行水位，可以实现最优的发电效益。
调度曲线的制定需要综合考虑水库的水电需求、水资源利用效率和生态环境保护等因素。
3.水电站装机容量和装机台数：水电站的装机容量和装机台数决定了水电站的发电能力。
在设计水电站时，需要根据流域的水资源情况和发电需求确定合适的装机容量和装机台数。
通常情况下，装机容量越大，水电站的保证出力和多年平均发电量就越高。
4.流域径流量：流域的径流量是水电站发电的基础。
国家水资源部门会对流域的径流量进行长期观测和统计，以便为水电站的设计和运行提供参考。
通过对流域径流量的分析，可以评估水电站的发电潜力和年均发电量。
综上所述，水电站的保证出力和多年平均发电量是评估水电站发电能力的重要指标。
对于水电站的设计和运行，需要综合考虑水库设计蓄水量、水库调度曲线、水电站装机容量和装机台数以及流域径流量等因素。
只有在合理调度和运营的基础上，水电站才能实现最大的发电效益和资源利用效率。
水电工程水利计算规范2000-07-01 实施
P56备案号：J15—2000中华人民共和国电力行业标准P DL／T5105—1999水电工程水利计算规范Specifications on water conservancycomputation of hydroelectric projects主编单位：国家电力公司西北勘测设计研究院批准部门：中华人民共和国国家经济贸易委员会批准文号：国经贸电力［2000］164号2000-02-24 发布2000-07-01 实施中华人民共和国国家经济贸易委员会发布前言为了统一水电工程水利计算应遵循的原则、工作范围、深度和技术要求，1993年能源部、水利部水利水电规划设计总院开始组织新编《水电工程水利计算规范》。
制定本规范的程序分为准备工作、征求意见稿、送审稿和报批稿四个阶段。
水利计算应贯彻综合利用水资源的原则，对各部门的用水要求统筹兼顾，合理安排。
水电工程水利计算的任务应包括水量平衡、径流调节、洪水调节和专门水力学计算，制定水库及水电站运行方式，配合选择工程规模及特征值，阐明运行特性和工程效益。
本标准由水电水利规划设计总院提出并归口。
本标准主编部门：西北勘测设计研究院。
参加编写单位为：华东勘测设计研究院、中南勘测设计研究院。
本标准主要起草人：王锐琛、薛介大、何承义、宋臻、胡葆英、彭才德、张克诚、钱钢粮、朱铁铮、唐友一本标准由国家电力公司水电水利规划设计总院负责解释。
目次前言1 范围2 引用标准3 术语4 基本资料5 洪水调节计算6 径流调节计算7 兼有其它用水任务的水利计算8 梯级水电站径流调节及跨流域补偿调节计算9 水库调度图的绘制10 抽水蓄能电站的水利计算11 潮汐电站的水利计算12 专门问题的水利计算条文说明1 范围本规范制定了水电工程水利计算的原则、工作范围、深度和技术要求，适用于大、中型水电工程可行性研究阶段。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
水利水能规划第五章 水能计算
第三节 电力系统负荷图
一. 电力系统
电站
变电站
线路
工业用电（均匀） 农业用电（季节变化） 市政用电（日内变化） 交通运输 等
电力系统由若干发电厂、变电站、输电线路及电力用户
等部分组成。
电力系统中电力电量平衡
二. 电力负荷图
电力负荷：任何时间内，电力系统中各电站的处理过 程和发电量必须与用户对出力的要求和用电量相适应，这 种对电力系统提出的出力要求，常被称为电力负荷。
与无调节类似，不同在于 z 上 采用日平均水位。 即，由
V V死 1 V兴 2
查z～V，求得。
2.蓄水式水电站
指长期调节水电站（年或多年调节）。
年调节水电站 有较大的 列表法： V兴——年内水量调节，调节周期 t=月或旬 t < T T=1年
特点：（1）Z上是变化的 （2）Q=Q调 应考虑水电站的调节方式 等流量调节、 定出力调节
E12 Ndt
t1 t2
或
E12 N i t
i 1
n
二.水能计算的基本方法
水能计算：求水电站出力N和发电量E的计算 方法：统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法和时历法（列表法——数值法：半图解法、图 解法） 与水电站调节类型有关
1.径流式水电站
——靠天然径流发电的水电站
（1）无调节水电站（如葛洲坝水电站）
绘制过程
将日负荷曲线以下的面积（表示电 量 ） 自 下 而 上 加 以 分 段 ， 便 得 △ E1 、 △E2 、△E3等分段电能量，令图横坐标代 表分段电能量△E的累积值，由此定出相 应的a点、b点。按此向上逐渐累积到负荷 的最高点，各交点的连线gabcd便是日电 能累积曲线。
特性： （1）在最小负荷N′ 以下，负 荷无变化，故是直线； （2）在N′ 以上，负荷有变化， 故cd为向上凹曲线段。d点 横坐标为一昼夜的电量；
西北农林《水利水能规划》课后习题
《水利水能规划》课后习题第一章水资源的开发利用作业1、什么是水资源的综合利用和可持续利用？2、水力发电的原理是什么？试推求水流出力基本公式。
3、河川水能资源的基本开发方式有哪几种？有何特点？4、防洪的工程措施和非工程措施有哪些？5、与水资源相关的水利部门有哪些？简述其用水特点。
如何解决各水利部门之间的矛盾？第二章水库兴利调节计算作业1.水库特征水位和特征库容有哪些，其含义是什么？2.设计保证率的涵义是什么？有哪几种表示方法？3.水库兴利调节计算的基本原理是什么？4.调节流量、兴利库容及设计保证率三者之间的关系怎样？5.水库运用过程如下图。
试就下列三种情况，确定兴利库容。
单位: 108m3(1 ) W1 = 1O, W2=3 , W3=6 , W4=2, W5=W6=0, V n=(2)wι=10, W2=5, W3=4, W4=5,W5=W6=6, V n=(3)wι=15, W2=7, w3=8, w4=9,W5=3, W6=8, V n=6.某水库一周之内的来、用水过程如表1所示，为满足用水过程，最小需多大的周调节库容，并求出各时段末水库兴利库容蓄水量。
(单位：108 m3)表1 某水库一周之内的来、用水过程星期星期星期星期星期星期星期时段—•二三四五0来水量30302015102510用水量202020202020207.某年调节水库设计代表年(P=75%)的各月来水量和综合用水量如表2。
计算的该年各月蒸发损失增量(水面蒸发与陆面蒸发差值)也列于表2,该水库区地质和水文地质条件属中等，渗漏损失以月平均蓄水量的1%计。
根据库区地形图量得水库面积曲线如表3。
根据泥沙淤积要求确定的该水库死库容为IOXIOZr?。
试求该水库的兴利库容和正常蓄水位。
8.已知某水库设计枯水年天然入库流量过程如表4。
水库兴利库容为50[(ID3∕S)月],多年平均入库流量为40m7s,求水库供水期调节流量和蓄水期可用流量。
第五章水能计算
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。
旬底
日末 时段
下一日的日前现货竞价交易 下一时段的实时平衡
确定日前现货各时段的中标电量 确定时段实时平衡电量
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。
1. 计算水电站动能指标
①保证出力：指与设计保证率一致的出力 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 ②多年平均年发电量
水电站水能计算
图7-8 设计枯水年调节(tiáojié)流量计算示意图
第二十二页，共61页。
（1）用等流量(liúliàng)法进行设计枯水年的水能计算 例7-2 ：以发电为主的某年调节水电站，设计保证率P=90%，水库
正常蓄水位为133.0m，死水位为110.0m，水库水位库容关系、下 游水位流量关系如表7-2。由分析计算得出坝址处的设计枯水年 流量过程(guòchéng)，如表7-3中①、②栏。初步计算暂不计水库 的水量损失，水头损失按1.0m计算。试用等流量法推求该水电站 的保证出力和保证电能。
第十九页，共61页。
设计(shèjì)枯水年
频率计算
实测(shícè)径 流序列
法
设计(shèjì)枯水 年径流
兴利调节计算
设计年径流量
年内分配
设计枯水年供水期调节流量
水能计算 等流量或等出力
供水期的平均出力，即为年调节水电站的保证出力
第二十页，共61页。
长序列(xùliè)法
逐年(zhúnián)进行兴利调
4
14.9
14.9
0
0
7.70
7.70 110.0 82.90 1.0 26.10 3111 227
5
41.5
35.0
6.50
6.50
14.20 10.95 114.2 83.65 1.0 29.55 8274 604
6
55.3
35.0
20.30
20.30
34.50 24.35 126.5 83.65 1.0 41.85 11718 855
水电站的保证出力和发电量计算，是水能计算的重要 环节、故通常又将保证出力和发电量计算称为水能计 算。
《工程水文及水利计算》课程标准
《工程水文及水利计算》课程标准一、前言（一）课程基本信息1.课程名称：《工程水文及水利计算》2.课程类别：专业平台课3.课程编码：4.适用专业：水利工程专业5.学时：60（二）课程性质《工程水文及水利计算》是高职高专水利工程专业的一门重要的理论+实践课程。
该门课程是以中小型水利水电枢纽工程的规划、设计、施工和管理运用阶段工程水文及水利计算工作任务为背景，系统分析水利水电工程建设过程需要掌握的工程水文基本知识和分析计算方法，为充分开发利用水资源，发挥工程效益提供合理的水文水利计算数据，属于工学结合、专业平台课。
本课程的功能是培养学生认识水文现象的一般规律及水文资料的资料的收集、整理、审查的方法，正确理解和掌握工程水文及水利计算有关的基本概念、基本原理和基本方法，使学生经过一定的实践锻炼，解决一般水利水电工程建设立项、可研、初设、施工和管理等工作过程中的相关设计、计算问题。
为学生学习专业课，毕业后参与水利水电工程及单体水工建筑物的初步设计、施工现场的技术、组织管理、工程运行管理等工作奠定基础。
本课程以“高等数学”、“水力学”和“测量学”等课程的基本知识，同时与“水利水电工程施工”、“水工建筑物”、“水电站”、“治河与防洪”和“农田水利学”等课程相衔接，共同打造学生的专业核心技能。
（三）课程标准的设计思路1.课程设置的依据本课程是根据教育部有关指导精神和意见，结合高职高专国家级重点建设专业水利工程专业“合格+特长”人才培养模式和课程体系的要求，在与校外企业专家共同制定的水利工程专业人才培养方案基础上设置的。
2.课程改革的基本理念《工程水文及水利计算》立足于实际能力的培养，主要针对中小型水利水电工程项目的立项、可研、初设、施工和管理运用等工作过程中所涉及的水文工作构建课程体系，以工作任务为导向，贯彻工程规范要求、突出工学结合（工作过程与学习过程、工作任务与学习任务、工作内容与学习内容的结合），因此对课程内容的选择标准作了根本性改革，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容和课程教学，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。
水电站保证出力的计算方法
１．２ 等出力法
在实际工作中对水电站的发电要求往往不是各月流量
相等， 而是出力相等或随负荷要求变化出力。等出力法计算
时 要 求 水 电 站 供 水 期 各 月 出 力 相 等 。此 种 计 算 方 法 需 假 设 一
出 力 值 Ｎ＇ ， 供 水 期 按 照 Ｎ＇ 发 电 ， 控 制 条 件 为 供 水 期 初 水 库
由保证出力的定义可知， 保证出力是和设计保证率相对 应的枯水期的平均出力。因此， 在正常蓄水位和死水位已知 的条件下， 保证出力的大小， 完全取决于枯水期（ 供水期） 的 净来水情况和水库调蓄能力的大小。
水电站保证出力计算时， 比较精确的算法是利用已有的 全部水文资料， 通过径流调节逐年逐时段计算枯水期的平均 出力， 然后将其按照从大到小的顺序排频 ， 绘制成出力～保证 率曲线， 该曲线中相应于设计保证率的供水期平均出力即为 水电站的保证出力。在规划设计阶段， 为避免长系列操作， 减 少计算工作量， 也可以选用某一定的典型年的流量过程进行
水能规划设计时采用的计算方法很多， 如等流量法和等 出力法［２］、快速水能 规 划 法［２］、基 本 曲 线 法［３， ４］、图 解 法［５］、简 化 等 流量法［６］等 。 快 速 水 能 规 划 法 是 通 过 水 库 来 水 的 指 数 概 化 模 型， 将常系列逐时段的水能计算化为一次调蓄计算并通过有 效的调配系数法调整概化误差以达精度要求的快速水能计
表 １ 等流量法与等出力法计算结果
月份
天然流量 Ｑ天／（ｍ３／ｓ）
发电流量 ｑ／（ｍ３／ｓ）
等流 等出 量法 力法
水头 Ｈ／ｍ
等流 等出 量法 力法
出力 Ｎ／ （１０４ｋＷ）
等流 等出 量法 力法
９
水利水能规划第五章 水能计算
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2.水电站出力
（1）水电站：能量转换装置——水能机械能电能
有区别
（2）水流出力水电站水电站出力 （水电站出力<水流出力）
（3）水能资源开发方式： 将分散的落差集中，形成水电站水头H
坝式水电站 引水式水电站 混合式水电站
用水库或调节池调节引用流量
径流式水电站 蓄水式水电站
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（4）水电站出力：
N 9.81QH 净 9.81QH 水轮机 传 发电机 反映水电站效率
N AQH
A 9.81 出力系数，A 6.0 ~ 8.5
H z上 z下 h h — 落差损失
（5）水电站发电量
E12
t2 Ndt
t1
或
n
E12 N i t i 1
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二.水能计算的基本方法
H z上 z下 h h — 落差损失
1.径流式水I 电m 站（日N 或a 无调o 节g ） e
（1）长系列法
由n年径流资料进行n年水能 N日
计算，得n365个 N日 ，按递减
m
排列由 p n 100%计算p，绘
N保
N日 ~ p
由p设′（历时设计保证率）查
曲线得 N保，
p设
p(%
N AQH
水能计算：求水电站出力N和发电量E的计算 方法：统计法和时历法（列表法——数值法：半图解法、图
解法） 与水电站调节类型有关
1.径流式水电站
——靠天然径流发电的水电站
（1）无调节水电站（如葛洲坝水电站）
N AQH AQ(z上 z下 h)
z上 z蓄 （不变）
Q
Q天 Q上引 当Q净 QT时
N供 ~ p
计算某流域水电站保证出力和多年平均发电量
计算某流域水电站保证出力和多年平均发电量1、确定设计保证率根据设计资料可知，湖北省电网中水电比重占57%，由《水利水电工程水利动能设计标准》可查得其对应的水电站设计保证率为95%~98%。
取95%为隔河岩水电站的设计保证率。
选取95%、50%、1-95%，在年水量频率曲线上分别确定设计枯水年、设计中水年和设计丰水年的年水量。
2、选取典型年根据年水量法选取典型年将表1-6所给的数据根据年年水量由大到小排序，并计算其对应的频率，计算结果如表所示。
表1序号频率(%) 年份年平均流量(m³/s)年水量〔亿m³〕1 3.4 54-552 6.9 58-593 10.3 75-764 13.8 73-745 17.2 63-646 20.7 71-727 24.1 69-708 27.6 67-689 31.0 64-6510 34.5 62-6311 37.9 68-69 41912 41.4 52-5313 44.8 77-7814 48.3 70-71 40115 51.7 74-7516 55.2 60-6117 58.6 76-7718 62.1 65-6619 65.5 57-5820 69.0 61-6221 72.4 56-5722 75.9 78-7923 79.3 59-6024 82.8 72-7325 86.2 51-5226 89.7 55-56 27027 93.1 53-5428 96.6 66-67绘制经验频率曲线，如下图。
在绘制的经验频率曲线上找出95%、50%、5%所对应的年水量值，查图可知设计枯水年的年水量为79亿m³，设计中水年年水量为115亿m³，设计丰水年年水量为180亿m³。
选取与设计年水量接近的年份作为设计典型年：³，放大倍比K枯=79/78.7=1.004;表2 流量〔m³/s〕³放大倍比K中=115/110.7=1.309;表3 流量〔m³/s〕³，放大倍比K丰=180/163.2=1.103;表4 流量〔m³/s〕一、计算保证出力1、计算调节流量①根据设计资料可知，Z消=40m，Z死=160m，则正常蓄水位Z正= Z=200m，根据表1-1库容曲线知，水库的兴利库容V兴³。
水利水电工程《水资源管理》试题及答案1
水资源管理试题 1一、单项选择题（每小题3分，共15分）在所列备选项中，选一项正确的或最好的作为答案，将选项号填人各题的括号中。
1．通常所说的水资源( )。
C．是指一个地区可以逐年恢复和更新并能被利用的淡水资源‘2．自然界中，整体性的在海洋和大陆之间进行的水的交换称为水的( )。
B．大循环3．水文变量( )。
D．属于连续型随机变量4．水库在正常运用情况下，为了满足设计的兴利要求，在设计枯水年（或设计枯水段）开始供水时必须蓄到的水位称为( )。
A．正常蓄水位5．按照《地表水环境质量标准》，( )类水域主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。
D．Ⅳ二、判断题（每小题3分，共15分）判断以下说法的正误，并在各题后的括号内进行标注（正确的标注√，错误的标注×）。
1．我国水旱灾害频繁，是世界上洪涝灾害最为严重的国家之一。
( √)2．浅层地下水又称为潜水。
( √)3．进行灌溉工程规划设计时，常同时采用实际年的来水年内分配和灌溉用水过程作为设计依据。
( √)4．为求得日调节水电站的多年平均发电量，需计算水电站多年平均发电出力N，此时可对设计丰水年逐日进行水能计算，求得各日平均出力，并取其平均值为N。
( )5．进行水资源调查评价时，某区域的地表水资源量包括区域的入境水量（自上游流入本区域的水量）。
( )三、问答题（每小题12分．共60分）1．如何理解水资源的战略地位？没有水就没有生命。
淡水资源是人类生存和发展不可缺少、不可替代的基础性资源，是经济社会发展的战略性资源。
2．在水文分析计算中，将径流的形成过程概括为产流和汇流两个阶段。
什么是产流和汇流？在水文分析计算中，将径流的形成过程概括为产流和汇流两个阶段。
从降雨降落到流域地面而产生径流，称为产流，包括流域地面径流产流和地下径流产流。
3．进行水库兴利调节计算时，常需考虑水库的水量损失。
什么是水库的水量损失？它主要包括哪几部分？降落到地面的雨水，从流域各处向流域出口断面汇集的过程称为汇流，包括地面径流汇流和地下径流汇流。
工程水文计算习题与答案
项目七 水电站水能计算一、概念题（一）填空题1．保证出力、多年平均年发电量; 装机容量、水库的正常蓄水位。
2． 集中落差和引取流量3．将所有用电户对电力系统要求的电力电量叠加起来，绘制出力与时间关系曲线，称为电 力负荷图，简称负荷图4．额定容量、容量、装机容毫5．在设计枯水年供水期发出的平均出力6. 最大工作容量和备用容量（二）判断题1.正确（三）问答题1 答:将一个地区内的若干座电站（包括水、火电站等），用高压输电线路联结成一个整体， 统一向各用电户供电，这个统一的电力生产与输配系统称为电力系统。
电力系统的作用，能 使各种不同性能的电站，互相取长补短，改善电能生产和供电质量，合理利用能源，提高供 电的可靠性。
所以大中型水、火电站等都是参加电力系统运行的。
电力系统中用电户的种类很多， 对供电的要求各不相同， 但可按用电户的性质分为四类: （1） 工业用电;（2）农业用电;(3)市政用电;(4)交通运输用电。
2 ．答： （1）最大工作容量为满足电力系统最大负荷的要求而设置的容量，称为最大工 作容量。
因为这部分容量是维持电力系统正常工作、按最大负荷而设置的，故用最大工作容 量这个名称。
（2）备用容量 N 备为保障电力系统的正常工作，应付负荷的突然变化和其它要 求所预备的容量，称为备用容量。
电力系统中的备用容量，可以设置在水电站，也可以设置 在火电站。
最大工作容量和备用容量，都是保证电力系统正常供电所必需的容量，所以 N″工与 N 备之和，称为系统的必需容量 N 必。
（3）重复容量 N 重为了利用水库汛期的弃水量多发 电，节省火电厂的煤耗，而在水电站增设的一部分容量称为重复容量 N 重。
因为重复容量 在 枯水季节不能替代火电厂工作，也就不能减少火电厂的装机，故称为重复容量。
电力系 统总 装机容量用公式表示为：N 装=N 必+N 重= N″工+N 负备+N 故备+N 检备+N 重3．答：水能计算主要是确定水电站的动能指标——保证出力和多年平均年发电量，及其相 应的主要参数——装机容量和水库的正常蓄水位。
水利资源计算 水电站水能计算
2020年6月1日12时57分
3、保证出力计算（典型年法）
选用设计枯水年的供水期进行水能计算，推求 保证出力(对于多年调节用设计枯水年组)。常用方 法有等出力法和等流量法两种。等出力法是指设计 时期内出力均相等，而等流量法是指设计时期内用 相同流量发电求出各时段出力，取其平均作为电站 的保证出力。
2020年6月1日12时57分
2、水力发电的方式
（一）坝式
1.概念：在天然河道中拦河筑坝，形成水库，以抬 高上游水位，集中河段落差，这种开发方式称为坝 式开发。
2. 坝式水电站的分类： 坝后式 ——厂房布置在坝的后面 河床式 ——厂房成为挡水建筑物一部分 蓄水式 ——形成水库来集中水能，水电 站能进行径流调节。 径流式 ——不形成水库供径流调节，水电 站只能引取天然流量发电。
保证出力是指水电站在多年运行期间为电力系统 提供具有一定保证率的电能，是电站在设计枯水段内 的平均出力，用Np表示，该设计枯水段内的电能叫 保证电能，Ep。
2020年6月1日12时57分
1、保证出力与消落深度的关系
Ep = E供 = E库 +E不
E库 = 0.00272V兴 H供 (Kw)
E不 = 0.00272W供 H 供(Kw)
2020年6月1日12时57分
Δ Δ
A Z上 ΔHA ΔH引
1. 水量损失
2. 水头损失
H净=Z上－Z下－ΔH引
3. 功率损失
Q
水电站效率η=η水×η传×η电
η水——水轮机的效率 η传——传动设备的效率 η电——发电机的效率
水利计算思考题
水利计算思考题思考题1、简述我国水资源的蕴藏概况、特点，合理利用水资源的原则，水电站的基本特点。
2、简述水力发电的特点？3、简述各种用水部门间的矛盾和协调。
4、河川径流的基本特性，调节计算所用的不同径流特性和计算方法之间的关系？5、何谓径流的时历特性？6、径流调节的含义是什么？各种径流调节类型的特点是什么？调节方式的初步判断？7、水库的面积特性和容积特性是如何绘制的，它有什么用途？8、水库的水量损失有哪些？是如何形成的？蒸发和渗漏损失如何计算？ 9、试以图形表示水库的各个特征水位和库容。
10、各种用水部门需水特性如何？它们之间有何关系？ 11、如何划分水利年？12、年调节计算的原理、计算方法是什么？13、枯水年径流调节计算的实质和任务，调节计算的基本方程式，计算方法的分类14、简述已知Qp求Vn和已知Vn求Qp及水库运用情况的列表计算法（不计损失的一次运用）的步骤。
15、按下列数据求Vn 月份来水用水 1 4 5 2 3 5 3 3 4 4 2 4 5 8 6 6 10 7 712 8 8 9 8 9 7 9 10 11 12 6 8 5 3 4 316、确定水库有效库容的原则、二次运用时如何确定Vn？17、何谓保证率、设计保证率？说明设计保证率的含义、表示方法及关系？ 18、如何选择设计枯水年（或年组）、平水年、丰水年？其用途何在？19、Qp、Vn、P关系如何？20、已知设计保证率情况下，如何求出某一已知库容的调节流量值、以及Vn、P关系线？ 21、已知Qp如何选择径流调节计算的设计枯水年？22、如何进行水库的水量平衡来合理分配保证率不同的各用水部门的用水量？23、水库的防洪任务？影响防洪库容的诸因素的分析（包括如何考虑短期水文预报）？24、试作图表示水库的调洪作用，安全泄流量以及泄洪方式各对防洪库容的影响如何？25、水能计算的目的和任务，水电站主要动力指标的意义和作用？ 26、水能计算的基本原理是什么？出力公式N=9.81Qhη是怎样推出来的？ 27、开发河流潜在水能的基本技术措施有哪些？ 28、比较坝式及引水式开发的特点及适应条件？29、河流梯级开发时，分级考虑哪些因素？31、径流调节的主要成果有哪些？如何表示（已知设计保证率），系统地总结一下获得这些成果的计算过程。
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计算某流域水电站保证出力和多年平均发电量1、确定设计保证率根据设计资料可知，湖北省电网中水电比重占57%，由《水利水电工程水利动能设计规范》可查得其对应的水电站设计保证率为95%~98%。
取95%为隔河岩水电站的设计保证率。
选取95%、50%、1-95%，在年水量频率曲线上分别确定设计枯水年、设计中水年和设计丰水年的年水量。
2、选取典型年根据年水量法选取典型年将表1-6所给的数据根据年年水量由大到小排序，并计算其对应的频率，计算结果如表所示。
表1序号频率(%) 年份年平均流量(m³/s)年水量（亿m³）1 3.4 54-55 602.3 190.082 6.9 58-59 517.2 163.233 10.3 75-76 497.2 156.914 13.8 73-74 487.8 153.955 17.2 63-64 482.4 152.246 20.7 71-72 475.4 150.037 24.1 69-70 449.3 141.88 27.6 67-68 447.2 141.139 31.0 64-65 429.6 135.5810 34.5 62-63 422.2 133.2411 37.9 68-69 419 132.2312 41.4 52-53 405.9 128.113 44.8 77-78 403.7 91.314 48.3 70-71 401 126.5515 51.7 74-75 361.5 114.0916 55.2 60-61 350.9 110.7417 58.6 76-77 335.2 105.7918 62.1 65-66 320.5 101.1519 65.5 57-58 303.4 95.7520 69.0 61-62 295.2 93.1621 72.4 56-57 290.3 91.6222 75.9 78-79 289.3 91.323 79.3 59-60 287.8 90.8324 82.8 72-73 282.1 89.0325 86.2 51-52 270.1 85.2426 89.7 55-56 270 85.2127 93.1 53-54 254.9 78.7128 96.6 66-67 249.4 77.61绘制经验频率曲线，如图所示。
在绘制的经验频率曲线上找出95%、50%、5%所对应的年水量值，查图可知设计枯水年的年水量为79亿m³，设计中水年年水量为115亿m³，设计丰水年年水量为180亿m³。
选取与设计年水量接近的年份作为设计典型年：选取66-67年作为设计枯水典型年，其年水量为78.7亿m³，放大倍比K枯=79/78.7=1.004;表2 流量（m³/s）选取60-61年作为设计中水典型年，其年水量为110.7亿m³放大倍比K中=115/110.7=1.309;表3 流量（m³/s）选取58-59年作为丰水典型年，其年水量为163.2亿m³，放大倍比K丰=180/163.2=1.103;表4 流量（m³/s）一、计算保证出力1、计算调节流量①根据设计资料可知，Z消=40m，Z死=160m，则正常蓄水位Z正= Z=200m，根据表1-1库容曲线知，水库的兴利库容V兴=34.0亿消+ Z死m³。
坝址处多年平均年水量W年=378.3×12×2.63×106=11.94×109m³库容系数β=V兴/W年=15×108/11.94×109=12.56%,介于8%-30%之间，可进行年调节。
当水库进行完全年调节时，Q设年=250.4m3/s W设年=79亿m³表5 流量（m³/s）流量小于250.4 m3/s的月份为枯水期，则枯水期为8月至次年2月，共7个月。
枯水期 T枯=7×2.63×106=18.41×106s枯水期总水量 W设枯=（128.9+97.6+188.6+180.1+80.5+55.2+195.8）×2.63×106=24.37亿m³完全年调节所需库容 V完= Q设年×T枯- W设枯=250.4×18.41×106-24.37×108=21.726亿m³由此可知，V兴，< V完,水库为年调节水库。
②按已知兴利库容确定调节流量假定8月至次年1月为枯水期，枯水期为6个月。
调节流量Q调=（W设供+ V兴）/T供=（128.9+97.6+188.6+180.1+80.5+55.2）×2.63×106÷（6×2.63×106）=261.87 m3/s由于Q调大于2月份的设计流量，故2月份也属于枯水期。
所以，假设枯水期从8月至次年2月，共7个月。
此时，Q调=（W设供+ V兴）/T供=（128.9+97.6+188.6+180.1+80.5+55.2+195.8）×2.63×106÷（7×2.63×106）=213.86 m3/s当Q调为213.86 m3/s时，枯水期正好为8月至次年2月，共7个月。
所以，Q调=213.86 m3/s2、确定发电水头根据坝址水位流量关系曲线，表1-2Q调=213.86 m3/s时，根据差分法，下游水位高程h1=78.5+（79-78.5）/(330-179)×(213.86-179)=78.6m上游水位高程为正常蓄水位 h2=200m水头 H= h2-h1=200-78.6=121.4m3、计算保证出力保证出力 N保=A Q调H (A取8.5)N保=8.5×213.86×121.4=220682.134 kw二、计算装机容量电站的装机容量是由最大工作容量、备用容量和重复容量三部分组成。
而备用容量一般采用电力系统最大负荷的某一百分比求得；电力系统的重复容量一般由火电站承担，水电站不考虑重复容量。
所以，要计算水电站的装机容量主要在于确定水电站的最大工作容量。
1、计算水电站最大工作容量年调节水电站的最大工作容量N‘’水、工主要取决于供水期内的保证电能E保、供。
E保、供= N保T供E保、供= 220682.134×7×730 = 1127685705 kw.h通过假定若干个水电站最大工作容量方案，可以推求出水电站最大工作容量N‘’水、工与其供水期内的保证电能E保、供之间的关系，并绘制出水电站最大工作容量N‘’水、工与其供水期内的保证电能E保、供之间的关系曲线。
现已知保证电能，在关系曲线上即可对应求出N‘’水、工。
推求N‘’水、工与E保、供之间的曲线关系为满足电力系统正常工作，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，即N‘’水、工 + N‘’火、工 = P‘’系假设1 假设火电站的最大工作容量为480万kw根据表1-4和表1-5表1-4 2010年湖北电网冬季日负荷表万kw表1-5 湖北电网2010年最大负荷表万kw由表1-4可知，2010年1月电网最大负荷为821万kw，与12月份相等，于是可用冬季日负荷表直接计算1月和12月的水电站日电能量。
用日负荷表减去火电站的最大工作容量480万kw即为水电站的日负荷。
其结果如下表：表6 2010年1月、12月水电站日负荷表万kw由表6知水电站的最大工作容量为341万kw。
则1月水电站的日电能量等于12月水电站日电能量：E1=E12=(129+122+103+78+115+142+193+234+267+283+274+225+210+2 25+234+225+257+316+341+332+303+289+213+142)×1=5252 万kw.h1月、12月的水电站的平均出力：N1=N12= E1/24=5252÷24=218.83 万KW同理E2= E11=5012 kw.h N2=N11=208.83 万kwE8= E9=4556 kw.h N8=N9=189.83 万kwE10=5024 kw.h N10=209.33 万kwE保、供=730×（218.83×2+208.83×2+189.83×2+209.33）=1054346.3 kw.h同理假设火电站的最大工作容量为470万kw时水电站最大工作容量 N工‘’=351 万kw供水期保证电能 E保、供=1105446.3 kw.h假设火电站的最大工作容量为460 万kw时水电站最大工作容量 N工‘’=361 万kw供水期保证电能 E保、供=1156546.3 kw.h根据以上三组水电站最大工作容量和供水期保证电能数据，绘出N‘’- E保、供曲线。
如图所示。
根据曲线图查得，E保、供=1127685705 kw.h，对应的最大工作容量为356.3 万kw。
2、计算水电站的备用容量电站的备用容量由负荷备用容量、事故备用容量和检修备用容量组成。
检修备用容量一般由火电站承担，所以水电站的备用容量计算中一般不考虑检修备用容量。
根据水利动能设计规范的规定,负荷备用容量可采用系统最大负荷的5%,事故备用容量可采用系统最大负荷的10%。
由资料可知，系统的最大负荷为821 万kw。
所以负荷备用容量 N负荷=821 × 5% =41.05 万kw事故备用容量 N事故= 821 × 10% =82.1 万kw3、计算水电站的装机容量N装= N工‘’ + N负荷 + N事故=356.3 + 41.05 +82.1=480万kw三、计算多年平均发电量选用三个点代表年法计算多年平均发电量。
选用枯水年、中水年、丰水年作为设计代表年，求出这三个代表年的年发电量，其均值即为水电站的多年平均发电量。
（1）枯水年年发电量的计算第⑴行为计算时段，以月为计算时段。
第⑵行为天然来水流量，视为该流量全部用于发电。
第⑶行为上游水位，视正常蓄水位为上游水位，均为200m。
第⑷行为下游水位，根据表1-2坝址水位流量曲线内插求得。
第⑸行为水电站平均水头，H=Z上- Z下（m）第⑹行为水电站效率η，η取0.85。
第⑺行为月平均出力，N水=9.81ηQ天H （kw）第⑻行为月发电量，E水=730N水（kw.h）由上表可知，水电站每月的月平均出力均小于水电站装机容量480万kw。
所以，枯水年水电站的年平均发电量E年=730∑E i（i=1，2….12）算得枯水年水电站的年平均发电量E枯=187092万kw.h（2）中水年年发电量的计算计算方法同枯水年中水年水电站年平均发电量E中=306906 万kw.h （3）丰水年年发电量的计算计算方法同枯水年丰水年水电站的年平均发电量E丰=451007万kw.h （4）求水电站多年平均发电量水电站多年平均发电量E年=[E枯+ E中+ E丰]/3最终求得水电站多年平均发电量E年=314889 万kw.h。