水电站水能资源开发与计算
水利资源计算 水电站水能计算
=
V - V1
V1 + Q = V + q t 2 t 2
q N V + q t 2
出力
落差
发电流量
下游 水位
（104Kw) （m） （m3/s) （m）
6.4
49 157.4 191.86
52 148.3 191.80
55 140.2 191.75
58 132.9 191.70
61 126.4
6.6
＝γ·Q·t·H1-2=9807Q·t·H1-2
功率 出力(output) N
1 P1 Z1
V1
Δ Δ
2 P2 Z2
V2
1 2
河段的潜在水能
N1-2=
E1-2 T
g
=
WH T
1-
2
=γQH1-2
(牛顿·米/秒)
1千瓦=1000牛顿·米/秒， γ=1000×9.81N/m3
N1-2=9.81QH1-2（千瓦）——水流出力计算公式
有压引水式水电站 • 主要建筑物：低坝，有压隧洞，调
压室，压力水管，厂房，尾水渠。
2020年6月1日12时57分
（三）混合式水电站
1.概念：在一个河段上，用坝集中一部分落差 ，再通过有压引水道集中坝后河段的另一部分 落差。 2.开发条件：当河段上游坡降较缓且有筑坝建库 条件，下游坡降陡且有条件集中较大落差时，采 用混合式开发较经济。
2020年6月1日12时57分
3. 坝式开发的特点： ① 水头相对较小； ② 一般能形成蓄水库，电站引用流量大， 综合利用效益高； ③ 投资大，工期长，通常单位造价高，且 上游形成淹没区。
4. 坝式开发的适用条件： 适于流量大，坡降缓，且有筑坝建库条件 的河段。
第五章 水能计算及电站在电力系统中的运行方式
5.4 水电站在电力系统中的运行方式
运行方式
水电站在电力系统负荷图上的工作位置（不同时期）或 系统负荷在各电站间的最优分配问题。
目的
使各电站扬长避短，供电可靠、经济、资源充分利用 （原因——负荷不均匀、电站特性不同）
1. 水、火电站的工作特性
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。 负荷N：用户所需出力+厂用电+输电损失 水电站
一年内各日的平均负 荷值所连成的曲线
3.电力系统的容量组成
电力系统中所有电站的装 机 容 量 的 总 和 ——N 装 ， 是影响工程投资和效益的 重要指标。
电站装机容量： N装=N必+N重 =N工+N备+N重 =N工+N负+N事+N检+N重
思考题
教材P153：1，4，6，8
目录
5.1 水能计算的目的与内容 5.2 水能计算的基本方程和主要方法 5.3 电力系统及其容量组成 5.4 水电站在电力系统中的运行方式 5.5 无调节和日调节水电站的水能计算 5.6 年调节和多年调节水电站的水能计算
启动灵活，宜任峰荷 工作可靠性差（径流随机）
火电站
启动缓慢，宜任基荷 工作可靠性高 运行费用高，运行费U火与E成正比
运行费用低，电能成本低
U水=（1/2~1/7)U火 无原料费（用水），厂用电少， 运行费与发电量无关
燃料费用所占比重大，且污染
2. 水电站在电力系统中的运行方式
保证出力（考虑设计保证率）
衡量电站的 动能效益
多年平均发电量
目的：确定装机容量
（1）水电站的出力和发电量概念
出力：水电站在某一时刻输出的电功率称为电站在 该时刻的出力。
水电站水能计算程序
水电站水能计算程序1.物理参数输入：用户输入水电站所在地的水资源情况，包括河流水流量、水头高度、水位变化等。
同时还需要输入水电站的设计参数，如装机容量、效率等。
2.水流数据处理：根据用户输入的水流量和水位变化数据，对水流数据进行处理。
可以采用统计学方法对过去一段时间的水流数据进行分析，计算出平均水流量和极值水流量等。
3.水头计算：水头是水电站的重要参数，影响着水电站的发电效率。
根据用户输入的水位变化数据，计算出实时的水头值。
同时，还可以根据不同的水位变化情况，评估水头变化对发电效果的影响。
4.发电量计算：根据水头值、水流量和发电机组的设计效率等参数，计算出水电站的实际发电量。
可以根据用户输入的时间段和发电机组的工作状态，计算出发电量的变化趋势，为后续发电计划提供参考。
5.能力分析：通过对水电站的发电量进行分析，评估水电站的发电能力。
可以根据实际发电情况和设计参数，计算出水电站的利用率、负荷率等指标，评估水电站的运行效果。
6.压力计算：水电站在发电过程中需要克服水流对发电机组的压力，因此需要计算出水电站所承受的压力。
根据水位变化和水流量等参数，计算出水电站的压力值，并进行分析和比较。
7.故障预警：通过对水电站的水能进行长时间的监测和分析，可以对发电机组的运行状态进行监测，并实时判断是否存在潜在的故障风险。
通过设定合理的故障预警指标，可以及时采取措施避免发电机组的故障发生。
8.可行性分析：对于新建水电站的设计和规划，通过对水能计算程序的运行结果进行分析，评估水电站的可行性。
可以对不同的方案进行比较，选择最优的方案。
水能计算程序的开发需要基于专业的水力学和发电理论，并结合实际水电站的参数进行优化和调整。
通过合理利用水能计算程序，可以提高水电站的发电效率，降低运营成本，实现可持续发展。
建筑工程小水电站计算与介绍
建筑工程小水电站计算与介绍小水电站是一种利用水能发电的设施，主要适用于山区、丘陵地区，通过引水渠道将水引入机组，利用水的落差和流速来驱动水轮机旋转，从而带动发电机发电。
本文将从小水电站的计算以及介绍两个方面展开，详细介绍小水电站的设计与运行原理。
一、小水电站的计算1.水头计算：水头是指水的落差，也即是水从引水渠道进入机组时，高度的差值。
在小水电站的设计中，常通过调查和勘测来确定水头。
水头的计算还需要考虑水流速度、水流量和水轮机的效率等因素。
2.水流量计算：水流量是指单位时间内通过水轮机的水的体积。
小水电站的水流量计算通常基于流量公式：Q=A*V，其中Q为水流量，A为水流截面面积，V为水流速度。
水流截面面积可以通过渠道的断面测量得到，水流速度则可通过测流仪或其他流速测量设备来获得。
3.功率计算：小型水电站的功率计算相对简单，采用的公式为：P=Q*H*η，其中P为发电站的功率，Q为水流量，H为水头，η为水轮机的效率。
根据水流量、水头和水轮机效率的不同变化，可以得到小水电站在不同条件下的发电功率。
4.发电量计算：发电量是指小水电站在一定时间内所产生的电能总量。
发电量的计算公式为：E=P*t，其中E为发电量，P为发电功率，t为发电时间。
可以通过实际运行数据来计算发电量，也可以通过模拟计算得到。
二、小水电站的介绍1.水轮机：水轮机是小水电站的核心设备，负责转化水能为机械能，再由发电机转化为电能。
水轮机一般分为垂直轴水轮机和水平轴水轮机两种类型，具体选择可以根据水能资源和地形条件来确定。
2.引水系统：引水系统是把水从上游引入机组的设施，主要由引水渠道、闸门和水管组成。
引水系统的设计需要根据山区地形、水流情况以及水头等因素来决定，以确保水能充分利用并保证水轮机的稳定运行。
3.发电机组：发电机组是将水轮机的机械能转化为电能的设备，主要由发电机、变压器和配电系统组成。
发电机的选择需要根据小水电站的功率和电网要求来确定，通常选择同步发电机。
水电站发电运行方案的水能资源评估与开发
水电站发电运行方案的水能资源评估与开发水电站是一种利用水能进行发电的设施，对于水能资源的评估与开发对于水电站的发电效率和可持续发展至关重要。
本文将对水电站发电运行方案的水能资源评估与开发进行探讨，旨在提供科学有效的方法和策略，以提高水能的利用效率和发电量。
1. 水能资源评估1.1 水能资源潜力分析水能资源潜力是评估水电站发电能力的关键指标。
通过调查和收集相关数据，对水能资源进行潜力分析，包括水流量、水头高度、水文条件等。
利用这些数据，可以确定水能资源的利用潜力，为水电站的设计和规划提供依据。
1.2 水能资源变化趋势预测水能资源的变化趋势对于水电站的发电运行有着重要的影响。
通过分析历史数据和气候趋势，可以预测水能资源的变化趋势，包括水流量、水头高度等。
这样可以提前做好调整和应对措施，以确保水电站的正常运行。
2. 水能资源开发2.1 水电站布局设计水能资源开发的一项重要任务是进行水电站的布局设计。
根据水能资源评估结果和地理环境条件，综合考虑水电站的规模、位置和结构等因素，以最大程度地发挥水能资源的潜力，同时兼顾环境保护和生态平衡。
2.2 水电站装机容量确定水电站的装机容量是水能资源开发的核心问题。
根据水能资源评估结果和需求情况，确定合适的装机容量，以满足当地的用电需求，并尽量减少对自然环境的影响。
2.3 水电站调度运行规划水电站的调度运行规划是为了最优化水能资源的利用效率。
通过合理的调度方案，调节水流量、水头高度等参数，以达到最佳的发电效果。
同时，要兼顾环境保护和生态平衡，减少对河流生态系统的破坏。
3. 水能资源的可持续利用3.1 环境保护与生态恢复水能资源的开发应该与环境保护和生态恢复相结合。
在水电站的建设和运行过程中，要注意减少对河流生态系统的破坏，积极开展环境保护工作，并采取相应的措施进行生态恢复。
3.2 水能资源管理与节约利用水能资源的管理与节约利用是实现可持续发展的重要环节。
加强管理措施，提高水电站发电效率，减少能源的浪费，推动水能资源的合理利用。
水电站水能资源综合利用方案
水电站水能资源综合利用方案随着能源需求的增加和环境问题的日益突出，水能资源的综合利用对于可持续发展至关重要。
水电站作为一种常见的水能利用方式，其水能资源也需要得到最大程度的开发和利用。
本文将探讨水电站水能资源综合利用的方案，并提出可行性建议。
一、水电站水能资源利用的背景水电站的主要功能是利用水能发电，但在发电过程中常常会有一部分水能无法完全利用。
这些未被有效利用的水能资源可以通过综合利用的方式得到充分开发。
再者，水电站周围也常常存在一些农田灌溉以及人民生活用水等需求，这些需求也需要得到满足。
因此，水电站水能资源综合利用方案的制定至关重要。
二、为了最大程度地利用水电站的水能资源，以下是一些可行的方案：1. 多级引水发电系统通过在水电站上游建设多级引水发电系统，可以将原本无法利用的水能转化为电能。
多级引水发电系统利用了水能的高度差，通过多级引水管道或隧道来引导水流，使其产生差压，进而驱动涡轮机发电。
这种方式不仅能够有效利用水资源，还可以提高电站的发电效率。
2. 水库蓄能系统通过在水电站下游建设水库蓄能系统，可以将洪峰期的水能储存起来，待用电高峰期再释放出来进行发电。
水库蓄能系统通过调控水库水位，实现水能的储存和释放，以平衡电力需求和供给之间的差异，并减轻电网的压力。
这种方式可以在电力需求高峰期提供稳定的电力供应，同时也减少了排洪造成的水资源浪费。
3. 废水处理系统水电站发电过程中会产生一定量的废水，传统的处理方式往往只是简单地排放。
然而，这些废水中仍然存在着一定的水能潜力，可以通过废水处理系统来实现水能的二次利用。
废水处理系统利用先进的处理技术，将废水中的有用成分提取出来，再通过适当的方式进行利用，例如用于灌溉农田或回收利用。
4. 水能热能联供系统水电站在发电过程中会产生大量的余热，传统上往往通过冷却工程进行处理。
然而，这些余热可以通过水能热能联供系统来进行利用。
水能热能联供系统将余热与热能需求结合起来，经过适当的转换和传输，将余热用于供暖或工业生产中，实现水能资源的综合利用。
第一节 水力发电基本原理
一、 坝式水电站
❖ 用坝集中水头的水电站称为坝式水电站 ❖ 其特点有：
水头取决于坝高。 引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分，
综合利用效益高。 投资大，工期长。 ❖ 适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。 ❖ 类型：河床式、坝后式、坝内式、岸边式、地下式。
一、 坝式水电站
第二节 水能资源的开发方式及水电站的基本类型
水能资源的开发方式
❖ 由P = 9.81QHη可知，发电必须有流量和水头。
❖ 按水量来源来看，水电站的开发方式有：
常规水电站
抽水蓄能电站
潮汐电站
❖ 对于常规水电站
按集中水头的方式分： 按调节能力分成：
坝式
无调节水电站
引水式
有调节水电站
混合式 按流域开发级数分
❖ 引水建筑物是无压的:渠道或无压隧洞 ❖ 主要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠
(洞)，日调节池，压力前池，压力水管，厂房， 尾水渠。
2. 有压引水式电站
❖ 引水建筑物是有压的：压力隧洞(pressure tunnel)
❖ 主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压室（井）， 压力水管，厂房，尾水渠。
❖ 发电量：一定时段内水电站发出的电能总量，单 位为kW·h
t2
E Pdt t1
二、水力发电特点
优点：
① 不耗燃料，成本低廉 ② 水火互济，调峰灵活 ③ 综合利用，多方得益 ④ 取之不尽，用之不竭 ⑤ 环境优美，能源洁净
二、水力发电特点
缺点： ① 受自然条件限制； ② 一次性投资大，移民多，工期长； ③ 事故后果严重； ④ 大型工程对环境、生态影响较大。
一、水力发电的概念
❖ 水力发电:利用河流中蕴藏的水能来生产电能。 ❖ 在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通
水利资源计算水电站水能计算
水利资源计算水电站水能计算水电站水能计算是指根据水流量和水头的大小，计算水电站所能利用的水能。
水能是指水流具有的动能和重力势能，可以转化为机械能和电能。
水电站水能计算主要包括两个方面，一是水流量计算，二是水头计算。
水流量计算是指计算单位时间内通过水电站的水的流量。
水流量的计算常采用测流仪器进行实测或间接推算。
常用的方法有流速-断面法、闸门耐用法、容量法等。
流速-断面法是通过测量水流速度和流过断面的横截面积，计算出水流量。
测量时，通常采用流速仪器，如流速计或超声波流速仪。
流量计算公式为：Q=V×A，其中Q为单位时间内通过的水流量，V为水流速度，A为横截面积。
闸门耐用法是通过测量闸门的开启时间和闸门的开度，再结合实测的闸门流速，计算出单位时间内通过的水流量。
计算公式为：Q=K×h×B×T，其中Q为单位时间内通过的水流量，K为闸门流速系数，h为闸门水头，B为闸门的宽度，T为闸门的开启时间。
容量法是根据水库库容和泄洪量来计算水流量。
它首先要计算库容曲线，即根据水位-库容关系，确定各个水位对应的库容。
然后通过监测库容变化，来计算单位时间内的泄洪量。
计算公式为：Q=∆V/∆t，其中Q为单位时间内通过的水流量，∆V为单位时间内库容的变化量，∆t为时间。
水头计算是指计算水电站的水头，即水位能和水压能的总和。
水头的计算方式有两种，一种是通过水位差计算，一种是通过水压计算。
水位差计算是根据上游水位和下游水位的差值，计算水头。
计算公式为：H=H1-H2，其中H为水头，H1为上游水位，H2为下游水位。
水压计算是通过测量上游水位和下游水位之间的水压差，计算水头。
计算公式为：H=K×h，其中H为水头，K为水压系数，h为水压差。
水电站水能计算对于水电站的设计、建设和运行管理非常重要，它能够帮助确定水电站的装机容量和发电能力，并对水资源进行合理规划和利用。
通过准确计算水能，可以提高水电站的发电效率，降低能源消耗，保护环境，实现可持续发展。
水资源开发方式及水电站的基本类型
水资源开发方式及水电站的基本类型一、水能资源开发方式(一）坝式开发在河流峡谷处，拦河筑坝,坝前壅水，在坝址处集中落差形成水头. 优点：筑坝形成水库，可调节流量，电站引用流量大，电站规模也大，水能利用程度充分;缺点：水头受坝高限制,坝工程量大,形成水库会造成库区淹没，投资大，工期长。
适用：河道坡降较缓，流量较大，有筑坝建库条件的河段。
（二）引水式开发在河流坡降较陡的河段上游，通过人工建造的引水道引水到河段下游集中落差，再经压力管道，引水至厂房。
优点：形成水头较高，无水库，不会造成淹没，工程量小，单位造价较低；缺点:水量利用率及综合利用价值较低，装机规模相对前者较小. 适用：河道坡降较大、流量较小的山区河段.（三）混合式开发同时采用坝和引水道共同集中落差形成水头的开发方式。
(四)潮汐水能开发利用海洋涨、落潮形成的水位差引海水发电的方式.二、水电站的基本类型按水头大小：可分为高水头、中水头和低水头水电站.中国通常称水头大于70m为高水头水电站，低于30m为低水头水电站，30~70m为中水头水电站。
按装机容量大小:可分为大型、中型和小型水电站。
75万kW以上：为大(1)型;75万～25万kW为大(2）型；25万~2。
5万kW为中型;2。
5万～0。
05万kw为小(1）型;小于0.05万kW为小(2)型。
但统计上常将1.2万kW以下作为小水电站.按开发方式:可分为坝式水电站、引水式水电站和混合式水电站三种基本类型。
(一)、坝式水电站用坝集中水头的水电站称为坝式水电站。
1、坝后式水电站当水头较大时,厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后,由大坝挡水。
坝后式水电站一般修建在河流的中上游，因为河流中上游一般为山区峡谷地段，允许有一定程度的淹没，故可建高坝，此时集中的水头较大，库容较大，调节性能好。
图1—4 坝后式水电站示意图1-5万家寨水电站举世瞩目的三峡水电站也是坝后式水电站,其装机容量为2240万KW. 图1—6三峡水电站2、河床式电站一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸。
水电站水能计算
三、水能资源开发方式
4、其他开发方式
（二）抽水蓄能发电
抽水蓄能电站根据利用水量的情况可分为两大类：一类是纯抽水 蓄能电站；另一类是混合式抽水蓄能电站。
第四部分
河流水能资源的梯级开发
四、河流水能资源的梯级开发
1、河流综合利用规划
河流综合利用规划要综合地解决防洪、发电、灌溉、 航运、给水、养殖、生态环境等方面的需水问题。
第六部分
水能计算的基本方法
六、水能计算的基本方法
确定水电站动能指标的计算，称为水能计算。水能 计算的目的，在规划设计阶段，为了选择水电站及 水库的主要参数，需假定若干个水库正常蓄水位方 案，计算各方案的水电站动能指标，为最终确定电 站规模提供依据；在运行阶段，由于水电站及水库 的主要参数（正常蓄水位、死水位和装机容量）已 定，则需根据水电站及水库的实际运行情况，计算 水电站在各时段的出力和发电量，以便确定电力系 统中各电站的合理的运行方式。
其余月份为不蓄不供期，水电站按天然流量发电，即水电站引用流量等于入 库流量 。
六、水能计算的基本方法
2、按等流量调节方式的水能计算方法
三、水能资源开发方式
➢开发利用水能时要解决的基本问题是集中落差和 调节流量。 ➢水能开发方式或者叫水电站开发方式，就集中落 差的措施而言，有坝式、引水道式和混合式三种 基本方式
三、水能资源开发方式
1、坝式（蓄水式）水电站
坝式水电站按其建筑物的布置特点，又可分为河床式、坝后式、坝内式等类型
1.起重机 2.主机室 3.发电机 4.水轮机 5.蜗壳 6.尾水管 7.尾水平台 8.尾水导墙 9.泄洪闸门 11.溢流坝 12.主坝 13、闸墩
年平均发电量、装机容量及年利用小时数。
tn
第十四章 水电站水能计算
c、经过以上逐时段演算至供水期末时，若此时水位为死 水位，则计算结束；否则，重新假定出力N0，返回步骤a 进行 大循环计算。 实例
2)等流量调节方式水能计算方法 a、根据设计枯水年入库径流资料，用已知的兴利库容V兴 求调节流量，作为水电站的发电流量q； 供水期的调节流量 蓄水期的调节流量 b、利用入库流量与水电站发电流量作为来、用水资料， 按列表法进行枯水年或枯水年组水能计算。 已知q，求N=? N=AqH=Aq(Z上-Z下) (Q-q)△t=V2-V1 Q q △t V1
NP
P设 P t
4）水位变化不大的无调节水电站，可采用更简单的方法: 由设计保证率在日平均流量频率曲线（图14-8）上查取设 计发电流量QP；再由公式NP=AQPHP=AQP(Z上-Z下-H)计算水电站 的日平均保证出力。 2 代表年法 为了简化计算，可用代表年法进行水能计算。其步骤：
①选择3个设计代表年：设计枯水年(P设)、设计中水年(P 中=50%)。设计丰水年(P丰=1-P设)。
二 多年平均发电量的计算（E年）
1 概念
指水电站年发电量的多年平均值。 2 在水文资料丰富情况下
由前面的计算，可得到无(日)调节水电站的日平均出力历 时曲线。其下包面积，即为天然水量的多年平均发电量。由于 受机组出力的限制，天然流量无法完全利用。实际多年平均发 电量取决于电站的装机容量。 装机容量与多年平均发电
b、将N(i)（i =1,2,…,n）由大到小排序，计算经验频率 P(i)，绘制日(旬)平均出力频率曲线；见右下图。 c、由设计保证率P推求NP. 对于无调节水电站，设计 保证率常用P历时。 NP N
P设
P
2）简化算法
将历年日平均流量由大到小分组，统计其出现日数和累计 出现日数，再按分组流量的平均值来计算出力和推求保证出力 NP。计算公式如下：
水电站水能计算
（4）检修备用容量。如果系统容量中没有足够的空闲容量，难以安排机组检修，就要设置一定的 检修备用容量，但石板情况下，力求不设或者少设置此部分备用。
（5）重复容量。在寻常年份，都会有水量富余，若仅以必须容量工作会产生大量弃水。为了利用 次部分水量来发电，只需要增加一部分电机容量，而不增大坝等水工建筑物的投资，这部分容量 并非保证电力系统政策供电所必需的，故称为重复容量。在设置重复容量的电力系统中，系统 的总装机容量就是必需容量与重复容量之和。
工程规划阶段，一般是先要拟定几个正常蓄水位方案，针对每一个方案 去求装机容量、保证出力、多年平均发电量和有利的死水位等指标，这也是 水能计算的主要任务。
1.确定水电站的动能指标，主要是保证出力、多年平均发电量、装机容量； 2.确定水库的特征水位，正常蓄水位和死水位等； 3.选定机电设备，水轮机组等； 4.经济评价
p n 1 [E (n 1E n)/E n] 10 % 0 为第n年到第（n+1）
年的增长率。其中E为发电量，有此式可以推出；
E n 1 E n (1 p n 1 )和 P (nE n 1 /E 1 1 ) 1% 00
设计负荷水平年:电力负荷总是随着国民经济的发展而逐年增长的，在规划设计水电站时， 考虑电力系统远景负荷的发展水平，与此负荷水平相适应的年份称为电力负荷水平年。
年负荷图。
❖ 日负荷图
日负荷图反映的 是一天之内电力 负荷的变化过程 线。日负荷图有 三个特征数值： 日最大负荷、日 均负荷和日最小 负荷。
为便于利用日 负荷图进行动能 计算，常需要事 先绘制日电能累
计曲线。
水电站水能计算范文
水电站水能计算范文
水电站是一种以水能为动力的发电设施。
在水电站中，水能被转化为
机械能，再通过发电机转换为电能。
水能计算是水电站设计和运行中的一
个重要环节，它涉及到对水资源、水流量和水头等参数的准确测量和计算。
水能计算的目的是确定水电站的发电能力和发电效率，以及对水资源
的科学利用和管理。
在进行水能计算时，需要考虑以下几个方面的因素：
2.水流量：水流量是水能计算的基础参数。
水流量的测量和计算主要
通过水流量仪表进行，如流速仪、流量计等。
水流量的计算通常采用雷诺
方程或曼宁公式等流体力学公式，根据水流的流速和截面面积计算得出。
3.水头：水头是水能计算的另一个重要参数。
水头是指水位的高度差，通常用来表示水势能转化为机械能的能量。
水头的测量一般采用液位计、
压力传感器等。
水头的计算需要考虑水位的变化和水流的动能转换。
4.发电装置：发电装置是将水能转化为电能的设备。
发电装置主要包
括发电机、涡轮机、水轮机等。
发电装置的选型和设计需要根据水电站的
水能和水资源量进行。
发电装置的效率决定了水能转换的能力和发电量。
在进行水能计算时，还需要考虑其他因素的影响，如水温、水质等。
水温和水质的变化会对水流量和水头产生影响，从而影响水能的计算结果。
水能计算是水电站设计和运行中不可或缺的环节，它对确保水资源的
合理利用和发电站的正常运行起着重要的作用。
准确的水能计算可以为水
电站的选址、设计和运行提供科学依据，促进水电资源的高效利用和可持
续发展。
水电站水能计算范文
水电站水能计算范文水电站水能计算是指对水电站中的水能进行计算和评估，以确定其发电潜力和效益。
水能是指流经水电站的水流所具有的动能，通过将水能转化为电能，水电站可以发电并供应人们所需的电力。
水能计算主要包括水能资源评估、水电站装机容量选择、发电量计算以及效益评估等方面。
水能资源评估是水电站规划和设计的第一步，通过对水能资源的调查和评估，可以确定水电站的选址和规模。
水能资源主要包括水位、流量和水头三个要素。
水位是指水电站上游水库或河道的水位高度，流量是指单位时间内通过水电站的水量，水头是指水流从上游到下游所具有的垂直高度差。
水位、流量和水头是水能计算的基本参数，通过对这些参数进行测量和分析，可以确定水能资源的大小和分布情况。
在水电站装机容量选择中，需要考虑水能资源的条件和电力需求的情况。
装机容量是指水电站所具备的最大发电能力，它通常以兆瓦（MW）为单位。
装机容量的选择需要考虑水能资源的可利用程度和电力需求的变化情况。
一般来说，装机容量应当合理匹配水能资源的条件，既不能过小以致浪费水能资源，也不能过大以致缺乏有效利用。
发电量计算是水能计算的核心内容，它是根据水能资源和水电站的装机容量来评估水电站的发电能力和效益。
发电量计算一般分为规模利用系数法和能力利用系数法两种方法。
规模利用系数法是通过评估水电站的流量历时曲线和水位曲线来计算年发电量，它适用于规模较小的水电站。
能力利用系数法是通过考虑装机容量和电力需求的关系来计算发电量，它适用于规模较大的水电站。
效益评估是对水电站发电效益进行评估和分析，以确定水电站是否具备经济效益和社会效益。
效益评估一般包括经济效益和环境效益两个方面。
经济效益主要通过计算水电站的投资成本、发电成本和发电收益来评估，以确定水电站的盈利能力。
环境效益主要通过评估水电站的环境影响，包括生态破坏、水土流失和温室气体排放等方面，以确定水电站对环境的影响程度。
综上所述，水电站水能计算是对水能资源进行评估、装机容量选择、发电量计算和效益评估等方面的工作。
6-水资源规划与利用-第六章(水能利用)
第六章水能利用§6.1 水能计算原理及水电站开发方式§6.2水电站水能计算§6.3电力系统负荷及装机容量§6.4 水电站在电力系统中的运行方式§6.5 水电站装机容量选择§6.6 水库特征水位选择本章思考题及课外延伸一、水能计算的基本原理如图，河段首尾断面分别为断面1-1和断面2-2，取水平面0-0为基准面。
设断面流量为Q（m3/s），T（s）时段内流经断面的水体为W=QT（m3）12v1v212Z1Z2H12Q河流水面河底河段水能计算示意图6.1水能计算原理及水电站开发方式根据水力学中的能量方程，水体在断面1-1和断面2-2处的能量分别为：式中，、为断面的水面高程；、为断面的大气压强；为水的容重；、为断面流速的不均匀系数；、为断面的平均流速。
2111112P v E Z Wr r g α⎛⎫ ⎪=++ ⎪⎝⎭2222222P v E Z Wr r g α⎛⎫ ⎪=++ ⎪⎝⎭1Z 2Z 2P 2v 2α1P 1v 1αr水体在河段两断面的能量差为：在不太长的河段中，大气压强和近似相等，流速水头和也相差不大，则两断面的水流能量差近似为：式中，为断面1-1和断面2-2之间的水头差（也称落差）；t 为时间，单位为秒。
()22121122121212[]2P P v v E E E Z Z Wrr gαα--=-=-++g v 2222α()12121212E E E r Z Z W rQtH =-=-=12H 1P 2P g v 2211α在电力系统中，能量单位习惯上采用kW·h ，取水的容重为9807 N/m 3，1 kW·h=3.6×106J ，则在T 小时内两断面的水流能量差为：此即为该河段所蕴藏的水能资源。
单位时间内的水能称为水流功率，在电力系统中，称为水流出力。
水流出力计算式为：此式常被用来计算河流的水能资源蕴藏量。
第五章水能计算及水电站在电力系统中的运行方式
10 85 12 92 150 -77 — -2.023 — 0 23.755 21.732 179.56 178.78 179.17 117.00 62.17 0.85 7.78 5679
11 70 10 125 154 -94 — -2.469 — 0 21.732 19.263 178.78 171.72 178.25 117.25 61.00 0.85 7.83 5716
Байду номын сангаас
•
在进行水能计算时，除考虑水资源综合利用各部 门在各个时期所需的流量和水库水位变化等情况外 ，尚须考虑水电站的水头以及水轮发电机组效率等 的变化情况。 • 水电站的出力N的计算公式： N=9.81ηQH=AQH （5-1） • 式中： 在初步估算时，可根据水电站规模的大小采用下列 3/s）； Q —— 通过水电站水轮机的流量（ m 近似计算公式 H—— 水电站的净水头，为水电站上、下游水位 ⑴大型水电站（ N>25万kW ）， N=8.5QH（ kW ） 之差减去各种水头损失（ m ）； ⑵中型水电站（ N=2.5~25万 kW ）， η——水电站效率，它 <1, η机、发 N=（8~8.5） QH （等于水轮机效率 kW ） 电机效率η电及机组传动效率 η传的乘积。 ⑶小型水电站（ N<2.5万kW ）， N=（6.0~8.0） QH （kW） （5-2）
（二）无调节及日调节水电站保证出力计算 • 计算原理与年调节水电站保证出力的计算相 似，但须采用历时（日）保证率公式进行统计 ，可根据实测日平均流量值及相应水头，算出 各日平均出力值，然后按其大小次序排列，绘 制其保证率曲线，相应于设计保证率的日平均 出力，即为所求的保证出力值N保。 （三）多年调节水电站保证出力计算 • 计算方法与年调节水电站保证出力基本相同 ，可对实测长系列水文资料进行兴利调节与水 能计算来求得。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。
水能计算及水电站在电力系统中的运行方式
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
33
电 力 系 统 容 量 组 成 示 意 图
系统最大负荷 系统备 用容量
系统重 复容量
系统最大工作容量
系统必需容量
系统总装机容量
水电站装机容量
水电站 重复容量
火电站装机容量
水电站必需容量
从某一时刻的运行状态看： N装=N可+N阻=N工+N备+N空+N阻
6
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
？
7
假定N
?
各时段Q采用试算法
假定Qt
第一个时段： K Qt H t N 第二个时段： K Qt 1 H t 1 N …… 第n个时段： K Qt n H t n N
利用涨退潮时，水库面与海面 的落差发电；潮汐发电引用流 量很大，但水头低
抽水蓄能发电是一水体为蓄能介 质，充分发挥水力发电运行灵活 等优势，起调节作用，改善电力 系统运行条件的作用。 16
第二节 水电站的设计代表年和保证率
一、水电站的设计代表年
设 计 代 表 年 设计枯水年 设计平水年 设计丰水年
日电能，除以24小时后即得该日的日平均负荷，
乘以该月的月负荷率得该月的月平均负荷，将所 得的月平均负荷绘到年平均负荷图相应的月份处。 对每一月进行这样的转换，即得年平均负荷图。 三、设计水平年
29
三、电力系统的容量组成
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汛期兴利蓄水允许达到 的最高水位，设计条件 下水库防洪的起调水位。
死水位
水库在正常运用情况下， 允许消落到的最低水位。
调洪库容 防洪库容 兴总利库库容容
死库容
一、水库及其特性
3、水库的特征水位及其相应库容
水库规模最主要指标——总库容
总库容< 0.01亿 m3 ——小II 型水库
< 0.1亿 m3
E1 rW (Z1 P1 / r a1v12 / 2g)
E2 rW (Z 2 P2 / r a2v22 / 2g)
E12 E1 E2 r(Z1 Z 2 )W rHW
(kg·m) N=9.81QH (kW) E=NT=9.81QHT (kW·h) E=NT=9.81QHT=9.81QHT/3600
=0.0027WH (kW·h)
二、河流水能资源分析与估算
2、河川水能资源蕴藏量
构成水能资源的基本要素是流量和落差。
断面 河长L 高程 流量Q 断面间 落差 平均流量 出力N 累加 单位河长 号i (km) Z(m) (m3/s) 距l(km) H(m) Q(m3/s) (kW) ΣN(kW) 水流出力
• 对水体的影响
• 航运过闸、水温、水质、水面大、蒸发量大、水汽多、水雾多
• 对鱼类和生物的影响
• 洄游鱼类（鱼梯、鱼道；人工繁殖）、生态系统改变
• 对人群健康的影响
• 疾病（疟疾、血吸虫病等）、
Байду номын сангаас 第二部分
河流水能资源分析与估算
二、河流水能资源分析与估算
1、水能计算的基本公式
水能：河流中流动着的水流蕴藏着一定的能量。天然情况下，水能消耗 于水流的内部摩擦，克服沿程河床阻力，冲刷河床和挟带泥沙运行等方面。 采用一定的工程技术措施后，可以将水能变为电能。
低发电引水钢管进口13m。 73.11~：现在315m运行，装机41万kW（90） ，年发电量12亿kW·h（46）。潼关河床抬高
3m (328.09m-326.6m)
一、水库及其特性
6、对生态环境等方面的影响
• 对气候的影响
• 对降水、气温、风、雾 等气象因子的影响
• 对水文的影响
• 改变下游河道的流量过程：断流、地下水位下降、自净能力下 降、水位日变幅大、水质恶化等。
河床式水电站示意图
三、水能资源开发方式
坝后式水电站示意图
三、水能资源开发方式
2、引水式水电站
有压引水式和无压引水式
(a)有压引水式水电站
(b)有压引水式水电站 引水式水电站示意图
1 水库及其特性 2 河流水能资源分析与估算 3 水能资源开发方式 4 河流水能资源的梯级开发 5 水电站生产过程及动能指标 6 水能计算的基本方法 7 各类水电站水能计算
第一部分
水库及其特性
一、水库及其特性
• 1、水库
➢ 指在河道、山谷等处修建水坝等挡水建筑物形成蓄集水的 人工湖泊。
➢ 作用：兴利（发电、供水、航运、生态）、除害（防洪） ➢ 按河谷形状分：河道型水库、湖泊型水库
三、水能资源开发方式
➢开发利用水能时要解决的基本问题是集中落差和 调节流量。 ➢水能开发方式或者叫水电站开发方式，就集中落 差的措施而言，有坝式、引水道式和混合式三种 基本方式
三、水能资源开发方式
1、坝式（蓄水式）水电站
坝式水电站按其建筑物的布置特点，又可分为河床式、坝后式、坝内式等类型
1.起重机 2.主机室 3.发电机 4.水轮机 5.蜗壳 6.尾水管 7.尾水平台 8.尾水导墙 9.泄洪闸门 11.溢流坝 12.主坝 13、闸墩
1
0
260
0
2
56 218 12
56
42
6
2472 2472
44
3 88 201 18
32
17
15
2502 4974
78
4 110 192 23
22
9
20.5 1810 6784
82
5 146 178 30
36
14
26.5 3640 10432
101
6 188 169 36
42
9
33
2914 13337
69
二、河流水能资源分析与估算
2、河川水能资源蕴藏量
河流水能蕴藏图又叫河流的查藉曲线。它是我们研究河流开发的基本资 料，对拟定河流梯级开发和选择近期工程有重要的参考价值。由于受技术、 经济和环境等条件的限制，有些流量和落差是不能利用的，所以还要计算技 术和经济可开发水能资源。
第三部分
水能资源开发方式
3、水库的特征水位及其相应库容
楔形库容（动库容）
遭遇大坝校核标准洪水 时 临遭时遭，时遇，遇水达大 水下库到坝库游非的设正防常最计常洪运高标运保用水准用护坝位洪坝对前。水前象 临设时计达标到准的洪最水高时水，位坝。前 临时达到的最高水位。
正常运用条件下，兴利设 计允许能蓄到的最高水位。
校核洪水位 设计洪水位 防洪高水位 正常蓄水位
1、蓄水位350m，总库容360亿m3 2、装机90万kW，年发电量46亿kW·h。
土地盐碱化；威胁西安。
65～68改建：左岸增建两条泄洪排沙隧洞，改 建四根引水发电钢管。对潼关作用不大。
3、解除黄河下游的洪水威胁
69～73改建：打开原1～8号施工导流底孔，降
4、黄河清 5、初期灌溉2220万亩，远景7500万亩
——小I型水库
<1亿 m3
——中型水库
<10亿 m3
——大II型水库
大于10亿 m3
——大I水库
大坝高程＝校核洪水位（或设计洪水位）＋浪高+安全高
一、水库及其特性
4、水库的水量损失
➢蒸发损失：水面面积扩大，水面蒸发>陆面蒸发 ➢渗透损失：水库蓄水，水位抬高，水压力的增大 ，因而产生了水库的渗漏损失 ➢结冰损失（临时损失）：冰层滞留在库岸周边
一、水库及其特性
5、库区淹没、浸没和水库淤积
➢淹没：经常性淹没、临时性淹没
➢浸没：库水位抬高后引起库区周围地区地下水位 上升所带来的危害
➢水库淤积：降低水流挟沙能力，改变泥沙运动规 律，导致泥沙在库区逐渐沉淀淤积
自1960.9蓄水以来，由于泥沙淤积，潼关河床
三门峡水库：泥沙不能承受之重 抬高4.5m(323.4～328.09m)，渭河洪水；关中
一、水库及其特性
2、水库特性曲线
➢ 面积曲线：水库蓄水位与
库 水
相应水面面积的关系曲线 位
➢ 库容曲线：库水位与累积 Z
容积的关系曲线
➢ 尾水水位流量关系曲线
➢ 泄流能力曲线
1
2
△V
△V
Fi Fi1
水库容积V (106 m3) 水库容积特性和面积特性图 1－水库面积特性; 2－水库容积特性
一、水库及其特性