第五章水电站及水库的主要参数选择
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。
第五章 水能计算及水电站运行方式
章节重点（1）水力发电的基本原理根据伯努利方程：得出单位水体的水能，所以，对于水体重量，其潜在的水能为：其水流功率（出力）为：所谓水电站出力，是指发电机组的出线端送出的功率。
水电站是能量转换的装置，它将水能转换为机械能，然后又机械能转换为电能。
通常情况下，水电站出力小于水流出力。
水电站出力可用下面公式计算：水电站发电量：（2）水能计算的基本方法水能计算是为求水电站出力N和发电量E而进行的计算。
水能计算的方法包括：统计法和时历法（列表法——数值法：半图解法、图解法）。
方法的选择与水电站调节类型有关。
（3）水电站保证出力及其计算，是指水电站在长期工作中符合水电站设计保证率要求水电站保证出力N保的枯水期（供水期）内的平均出力。
其计算方法根据水电站类型不同而异。
（4）多年平均发电量及其计算多年平均发电量E年是指水电站在多年工作期间，平均每年所能生产的电能量，它反映水电站的多年平均动能效益，是水电站发电效益的一个重要的稳定指标。
多年平均发电量的常用简化算法如下：E年的大小与N装及水电站运行方式有关，在未选定N装前，暂不考虑N<N装，Q<Q T的限制，按N=AQH来计算水流出力，即采用无限装机法；选定N装后，计算。
按N<N装（5）电力负荷图将电力系统中不同用电户对电力系统的要求叠加起来，得到系统中所有用户所需出力N（负荷）随时间t的变化曲线，即为电力负荷图。
（6）电力系统的容量组成电站的装机容量是指所有机组铭牌出力之和。
电力系统的装机容量便是所有电站装机容量的总和，即：N系, 装=N’’系, 工+ N系, 备+ N重其中：N’’——系统最大工作容量。
指设计水平年电力系统负荷最高（一般在系工冬季枯水季节）时，所有电站能担负的最大发电容量。
N系, 备——系统备用容量。
为了确保系统供电的可靠性和供电质量，当系统在最大负荷时发生负荷跳动，因而短时间超过了设计最大负荷时，或者机组发生偶然停机事故时，或者进行停机检修等情况，都需要准备额外的容量，称为系统备用容量。
《水电工程设计》第05章 水工隧洞及调压设施设计
第五章水工隧洞及调压设施设计目录第一节概述一、水工隧洞的分类二、水工隧洞的特点第二节隧洞布置和洞型选择一、布置的重要性二、洞线选择三、洞身形状和尺寸四、进出口布置五、质量监督要点第三节水力设计一、水力学计算二、高速水流的防蚀及抗泥沙磨损设计三、消能防冲设计四、质量监督要点第四节隧洞结构设计一、一般原则二、作用于隧洞的荷载三、不衬砌隧洞四、喷锚支护五、钢筋混凝土衬砌六、钢筋混凝土岔管设计七、有压隧洞的防裂、限裂设计八、灌浆、防渗和排水（一）灌浆（二）防洪和排水九、观测设计十、质量监督要点第五节水电站有压引水系统中的调压设施一、概述二、水锤及调节保证计算三、减压阀四、调压室五、质量监督要点第六节水电站无压引水系统中的调压设施一、压力前池的组成建筑物二、压力前池的布置三、引水渠道（有压隧洞）非恒定流计算四、质量监督要点第一节概述一、水工隧洞的分类在地基内或基岩中通过开挖而形成的空间称为地下洞室。
如地下洞室的长度远较其横断面为大，延伸到相当距离，形成两端都有出口(通至地面或通至其他建筑物)的地下通道，则称为隧洞(仅一端有出口的称为坑道)。
过水的隧洞称为水工隧洞。
不是通过地下开挖而成的地下通道(例如埋管)不能称为隧洞，因为它虽可能与隧洞有相同的用途，但两者的结构特点差别很大，不能混为一谈。
水工隧洞可按不同原则分类。
按其用途，水工隧洞可以分为：发电隧洞——根据隧洞与水电站相对位置又可分为引水隧洞和尾水隧洞；灌溉隧洞——为灌溉供水的隧洞；供水隧洞——供给生活用水，工业用水的隧洞；导流隧洞——施工期将河道水流引至下游河床的隧洞，目的是保证施工地段正常作业。
导流隧洞亦称施工导流隧洞，是临时性建筑物；排水隧洞——用作降低地下水位的隧洞，放空水库用的隧洞，尾矿坝排水隧洞均属此类；泄洪隧洞——宣泄洪水的隧洞；航运隧洞——用于通航的隧洞；漂木隧洞——用于流放木材的隧洞；排沙隧洞——定期排放水库淤砂的隧洞；多用途隧洞——一条隧洞兼有多种用途，如发电及泄洪，灌溉及供水，导流及泄洪等；按隧洞过水流态可分为有压隧洞和无压隧洞，在同一条隧洞中允许有不同流态，如上游为有压隧洞，下游为无压隧洞；按对围岩加固方式可分为不衬砌隧洞，喷锚衬砌隧洞，混凝土或钢筋混凝土衬砌隧洞；按流速大小可分为低流速隧洞和高流速隧洞。
一、名词解释（每题3分，共30分）
东北农业大学网络教育学院水资源规划及利用网上作业题绪论、水资源的综合利用一、名词解释1、水资源2、水能资源3、水利4、水资源的综合利用5、水流出力6、安全泄量7、作物的灌溉制度8、灌水定额9、灌溉定额二、填空1、水资源大体上包括、、、等。
2、水利发电是利用生产电能的水利部门。
3、河川水能资源的基本开发方式主要有、、三种。
4、灌水方法按照向田间输水的方式不同可分为、、和等。
三、问答题1、水资源的特点有哪些？2、水力发电的基本原理是什么？3、兴利调节计算解决的三类课题分别是什么?第二章兴利调节一、名词解释1、径流调节2、水库面积特性3、水库容积特性4、水库特征水位5、水库特征库容6、死水位7、死库容8、正常蓄水位9、兴利库容10、防洪限制水位11、防洪高水位12、防洪库容13、设计洪水位14、拦洪库容15、校核洪水位16、调洪库容17、调节周期18、工作保证率19、年保证率20、历时保证率21、等流量调节22、调节系数23设计保证率24、库容系数25、水库消落深度二、填空1、水库的水量损失主要包括损失和损失。
2、水库兴利调节按调节周期可分为、、和四种。
3、设计代表年通常有、、三种典型年。
4、水库操作方式有和两种类型。
三、问答题1、水库的总库容和有效库容分别怎样确定？2、按调节周期分的四种兴利调节的调节周期分别是多少？3、年工作保证率和历时工作保证率之间怎样换算？4、兴利调节计算解决的三类课题分别是什么?5、水库在一年内蓄水、供水两次时，水库的兴利库容如何确定？6、水量差积曲线的主要特征是什么？7、分析V兴、Q调和P设三者的关系，并说明理由8、水量累积曲线的主要特征是什么？9、请写出代表期法用差积曲线求年调节水库兴利库容的步骤？10、已知某年调节水库的兴利库容，请写出代表期法用差积曲线求该年调节水库不计水量损失时调节流量的步骤？四、计算题1、已知某水电站的设计苦水年的坝址天然流量资料及各部门综合用水流量如下：3坝址处的多年平均径流量为1100.5×106m 3。
水力学及水能计算试题含答案
水力学及水能计算试题含答案一、单选题（共20题，每题1分，共20分）1、入库洪水过程线较坝址洪水过程线（）A、峰值变小、推后出现B、峰值相同、同时出现C、峰值变大、提前出现D、峰值变小、提前出现正确答案：C2、防洪限制水位是指( )。
A、汛期，水库兴利允许达到的最高水位B、遇任何频率洪水时，水库正常运用前达到的最高水位C、遇大坝设计标准洪水时，水库正常运用达到的最高水位D、遇下游防护对象设计标准洪水时，水库正常运用达到的最高水位正确答案：A3、某闭合流域多年平均降水量为950mm，多年平均径流深为450mm，则多年平均年蒸发量为（）。
A、450mmB、1400mmC、500mmD、950mm正确答案：C4、我国计算日平均水位的日分界为（）。
A、0～24B、12～12C、08～08D、20～20正确答案：A5、当一日内水位变化不大时，计算日平均水位应采用（）。
A、加权平均B、几何平均法C、算术平均法D、面积包围法正确答案：C6、校核洪水位以下的库容称（）。
A、防洪库容B、总库容C、共用库容D、兴利库容正确答案：C7、水位是指河流或其他水体的( )相对于某一固定基面的高程。
A、中部B、水下某点C、自由水面D、底面正确答案：C8、典型洪水同频率放大的次序是（）。
A、峰、长历时洪量、短历时洪量B、短历时洪量、长历时洪量、峰C、短历时洪量、峰、长历时洪量D、峰、短历时洪量、长历时洪量正确答案：D9、P=95%的枯水年，其重现期T等于（）年。
A、95B、20C、5D、50正确答案：B10、对放大后的设计洪水进行修匀是依据（）A、过程线与典型洪水相似B、过程线光滑C、水量平衡D、典型洪水过程线的变化趋势正确答案：C11、水库在设计枯水年份不完全调节（季调节）的运用条件是（）。
A、W来>W用B、W来<W用C、W来=W用D、W来≥W用正确答案：A12、水电站水库（）是水电站参数中最重要也是影响最大的一个参数。
第六章水电站及水库的主要参数选择
E系 、 保 ＝E水 、 保 ＋E火 、 保
E水，保——该时段水电站能保证的出力与相应时段小时数的乘积 该时段水电站能保证的出力与相应时段小时数的乘积 E火、保——火电站有燃料保证的工作容量与相应时段小时数乘积 火电站有燃料保证的工作容量与相应时段小时数乘积
设计枯水年的来水过程 一般选择符合设计保证率要求的设计枯水年的来水过程， 一般选择符合设计保证率要求的设计枯水年的来水过程， 作为电力系统进行电量平衡的基础。 作为电力系统进行电量平衡的基础。
三、水电站重复容量的选定
无调节水电站及调节性能差的水电站，在汛期内会产生大量弃水。 无调节水电站及调节性能差的水电站，在汛期内会产生大量弃水。为 此，可额外加大水电站的容量，使其在丰水期内多发电。 可额外加大水电站的容量，使其在丰水期内多发电。 A. 重复容量的设置的动能经济分析。 重复容量的设置的动能经济分析。 N重的年费用： 重的年费用： 重的年费用 C= ∆ N重k水[(A/P,is,n)+p水] 的有利条件为： 经济上设置 ∆ N重的有利条件为： a ∆N重h经济f≧∆ N重k水[(A/P,is,n)+p水] ≧ （1） ） 即： h经济≧k水[(A/P,is,n)+p水]/(af) 其中： 水 其中： k水——水电站补充千瓦造价 水电站补充千瓦造价 [A/P,is,n]——年资金回收因子（年本利摊还因子） 年资金回收因子（ 年资金回收因子 年本利摊还因子） is——额定资金年收益率 额定资金年收益率 n——重复容量设备经济寿命 n=25年 重复容量设备经济寿命, 重复容量设备经济寿命 年 P水——水电站补充千万容量的年运行费用率，p水＝2～3％ 水电站补充千万容量的年运行费用率， 水电站补充千万容量的年运行费用率 ～ ％ a——水火替代系数，a=1.05 水火替代系数， 水火替代系数 f——火电厂发 火电厂发1kw.h电量所需燃料费 火电厂发 电量所需燃料费
第五章水能计算及水电站在电力系统中的运行方式
-172.8
-4.54
7.86
10.13
719.8
626.1
92.73
18.39
第三节 电力系统及其容量组成
一、电力系统及其户
1、电力系统
电力系统或电网：在各电站之间及电站与用户之间用 输电线连结成的一个整体。
2、电力用户
⑴工业用电： ⑵农业用电： ⑶市政用电： ⑷交通运输用电：
二、电力系统负荷图
⑴定流量操作：设各时段的调节流量为已知值。 ⑵定出力操作：专对发电调节而言，即按照预 定的出力值调节径流。
定出力操作有两种方式：
第一种：是供水期初V兴蓄满，算至供水期末； 蓄水期初V兴放空，算至蓄水期末。结果表明按定 出力运行，水库在各种来水情况下实际蓄放水过程。
第二种：是自供水期末V兴放空为起算点，自 蓄水期末V兴蓄满为起算点分别逆时序算至起点。 结果表明水电站按定出力运行且保证V兴在供水期 末正好放空，蓄水期末蓄满的条件下，各种来水年 份各月水库须具有的蓄水量。
1、电力系统的容量组成
⑴电力系统总装机容量 N系装=N火装+N水装+N核装+N抽装+N潮装
⑵电力系统的工作容量、备用容量及重复容量 最大工作容量N//工：担任系统最大负荷的容量，电网为 满足最大负荷的需要而装设，等于最大 年负荷图上的最大负荷值。 备用容量N 备 ：当其它工作机组发生故障、停机检修时 备用的容量。 ①负荷备用容量N负备： ②事故备用容量N事备： ③检修备用容量N检：
统起调相作用。
第四节 水电站在电力系统中的运行方式
一、无调节水电站在电力系统中的运行方式
⑴无调节水电站的一般工作特性 运行特征：任何时刻的电站出力主要决定于河中天然 流量的大小，枯水期天然流量变化不大， 故应担任日负荷图的基荷部分，洪水期流 量增加仍宜担任基荷，只有当天然出力大 于系统最小负荷N′时，才担任基荷和部 分腰荷，且有弃水。
水能规划复习重点
第一章水资源综合利用1、水力发电的基本原理及计算公式：水力发电就是利用天然水能生产电能的水利部门。
水流在重力作用下不断向下游运动，其重力势能会转化为动能来发电。
水流出力：单位时间内的水能 N1-2=9.81QH1-2（kw）某一河段蕴藏的水能资源：E1-2=N1-2·T（kw·h）8P2、河川水能资源的估算：利用水流出力的累加值估算某一河流的水能资源量见9P表1-13、集中水能的方式：集中水能的方法：集中落差、引取流量水电站集中水能的方式有坝式，引水式，混合式同“4”4、水资源的开发方式：坝式：坝后式、河床式；引水式：有压引水式、无压引水式；混合式5、水源的获得方案：水源主要有：1、蓄洪补贴 2、引取水量较丰的河湖水 3、汲取地下水为了配合以上水源，需要修建相应工程：1、蓄水工程 2、自流灌溉引水渠首工程 3、提水灌溉工程 4、渠系 5、长藤结瓜水利系统6、各种灌溉方法及其优缺点：地面灌溉：优点：投资省，技术简单；缺点：用水量大，容易引起地表土壤板结；地下灌溉：优点：土壤湿润均匀，避免板结，节约用水量；缺点：资金及田间工程量大；喷灌：优点：可以灵活掌握洒水量，降低灌水定额，省水、增产；缺点：投资高，需要消耗劳动力，灌水质量受风速影响大；滴灌：优点：省水、省工、省地、省肥；缺点：投资高，滴头容易堵塞7、灌溉制度：某种作物在全生育期内规定的灌水次数、灌水时间、灌水定额、灌溉定额。
其中，灌水定额指某一次灌水时每亩田的用水量；灌溉定额是指全生育期历次灌水定额之和。
8、灌溉用水量的计算：见P169、防洪和治涝的工程措施：1、水土保持2、筑堤防洪与防汛抢险3、疏浚与整治河道4、分洪、滞洪与蓄洪第二章兴利调节1、水库的特征水位和特征库容：死水位(Z死) 死库容(V死)正常蓄水位（Z蓄）兴利库容（V兴）防洪限制水位(Z限)防洪高水位(Z防)防洪库容(V防)设计洪水位(Z射洪)拦洪库容(V拦)校核洪水位(Z校洪)调洪库容(V调洪)总库容(V总)有效库容(V效)2、水库的水量损失：包括蒸发损失、渗漏损失，冰冻地区还可能有结冰损失渗漏损失可分三类：(1)坝身及水工建筑物止水不严处(2)通过坝基及绕坝两翼处(3)坝底、库边流向较低渗水层处3、水库蒸发损失的计算：见P 294、水库泥沙淤积形态：横向淤积形态可分为全断面淤积、主槽淤积、沿湿周均匀淤积；纵向淤积形态可分为三角洲淤积、带状淤积、锥体淤积5、年保证率与历时保证率的计算和大小： 水利水电部门正常工作的保证程度，称为工作保证率。
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
第五讲(水电站及水库的主要参数选择)
方案比较
2、淹没
876m至878m之间无重要淹没设施和对象，所以淹没 损失不是比选正常蓄水位的主要控制指标。
3、动能指标
各方案动能指标发电量及保护出力、枯期电量随着 正常蓄水位提高略有增加，各方案单位电能投资 基本相同。
综合分析
876m方案调节库容最小，满足综合利用用水程度 较差。 878m比877m方案增加1800万m3,增加枯期电 量，经济指标略优，但回水对映秀湾电站影响水 头0.7m。综合选择877m方案。
（二）、以发电为主的水库特征水位的选择
1、水库正常蓄水位的选择 以上三峡工程为例：
（二）、以发电为主的水库特征水位的选择
三峡工程水库正常蓄水位的选择
分别对正常蓄水位一百五十米、一百六十米、一百七十米、 一百八十米，以及“两级开发”和“一级开发、分期蓄水”等 六个方案进行了全面的技术和经济论证。
紫坪铺比较方案动能经济指标表
项目
保证出力 枯水电量 多年平均发电量 单位千瓦投资（静态） 单位电能投资 经济内部收益率 差值 兴利库容 装机容量 保证出力 年发电量 投资差 增加千瓦投资 增加电能投资 亿m3 万KW 万KW 亿KW.h 万元 元/KW 元/KW.h 0.17 1 0.2 0.2 3381 3381 1.691 0.18 1 0.1 0.1 3331 3331 1.851
案例：紫坪铺水库
（一）防洪标准
都江堰外江又称金马河。 自青城桥至新津县城， 全长78km。两岸71个 乡，29座城镇，人口71 万，属于四川经济最发 达的地区。防洪标准10 年一遇提高至100年为紫 坪铺水库的防洪任务。
案例：紫坪铺水库
紫坪铺水库100年一遇 (5740m3/s)以下洪水限 制泄流后，其泄量与白沙 河100年一遇洪水组合 （2137m3/s），其流量 减去黑沙河和内江引水 后，小于金马河青城大桥 处10年一遇洪峰流量 (3710m3/s)，则水库限 制泄量2393m3/s.
水资源学I-《水利水能规划》课程设计任务书2012
水资源学I《水利水能规划》课程设计任务书水电站水库特征参数选择艾学山编武汉大学水利水电学院二○一二年六月《水利水能规划》课程设计水电站水库特征参数选择一、设计目的通过水电站水库死水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位、保证出力计算和装机容量的选择，掌握水电站水库调洪计算、水能计算和装机容量选择的基本方法。
二、设计任务在某河流上，拟建一水电站水库，因而要进行水库特征参数选择，其具体任务是：1. 选择水库死水位；2. 给定兴利库容，确定正常蓄水位。
3. 给定防洪限制水位，进行洪水调节计算，选择防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位。
4. 水能计算，得出保证出力和保证电能。
5. 确定水电站装机容量，计算多年平均年发电量。
三、设计提纲（一）水文资料的搜集和审查熟悉流域的自然地理情况，广泛搜集有关水文资料（见基本资料）。
经初步审查，径流等实测资料可用于本次设计。
绘制水库水位容积曲线和水电站下游水位流量关系曲线。
（二）确定水库死水位1.根据泥沙资料计算水库的淤积体积和水库相应的淤积高程。
2.综合各方面情况确定水库死水位。
（三）确定正常蓄水位根据给定的兴利库容，确定正常蓄水位。
（四）确定防洪特征水位1．选择洪水过程线，按同频率放大法推求下游防洪标准洪水（20％）、水库设计标准洪水（1％）和校核标准洪水（0.02％）过程线；2．给定下游防洪安全泄量，根据下游防洪标准洪水，进行水库防洪计算，推求防洪高水位及防洪库容，并求得下泄流量过程线及水库水位变化过程线；3．给定下游防洪安全泄量，防洪高水位，根据水库设计洪水，进行下游有防洪任务时的水库调洪计算，推求设计洪水位及拦洪库容；4．给定下游防洪安全泄量，防洪高水位，设计洪水位，根据水库校核洪水，进行下游有防洪任务时的水库调洪计算，推求校核洪水位及调洪库容。
（五）计算水电站的保证出力和保证电能。
选择设计枯水年、设计中水年和设计丰水年，按等流量调节方式计算无限装机情况下设计枯水年的出力过程和发电量过程，其枯水期的平均出力就是保证出力，相应的电能就是保证电能；（六）确定水电站的装机容量，计算多年平均年发电量。
《水资源规划及利用》课程笔记
《水资源规划及利用》课程笔记第一章水与人类文明1.1 水的星球- 地球表面约71%被水覆盖，其中97.5%为海水，2.5%为淡水。
- 地球上的水资源主要分布在海洋、河流、湖泊、冰川、地下水等地方。
- 海洋是地球上最大的水体，占地球水资源总量的97%。
1.2 水的解读- 水是由两个氢原子和一个氧原子组成的化合物，化学式为H2O。
- 水具有固态、液态和气态三种状态，是自然界中唯一具有这些状态的物质。
- 水具有高比热容、高热膨胀系数和良好的溶解性等特点，对调节气候、维持生态平衡具有重要意义。
- 水的密度在4℃时最大，这一特性对水生生物的生存具有重要意义。
1.3 水文循环- 水文循环是指地球上水分在不同形态和空间位置之间不断循环的过程，包括蒸发、降水、入渗、地表径流和地下水流等环节。
- 蒸发是指水从地表和水体表面转化为水蒸气进入大气的过程。
- 降水是指大气中的水蒸气凝结成水滴或冰晶并降落到地面的过程，包括雨、雪、雾、露等形式。
- 入渗是指降水或地表水进入土壤并被土壤吸收的过程。
- 地表径流是指降水或融雪后，在地表流动并最终汇入河流、湖泊或海洋的过程。
- 地下水流是指地下水在地下的岩石或土壤空隙中流动的过程。
1.4 水之利害- 水资源对人类社会的利益包括提供饮用水、农业灌溉、工业用水、发电等。
- 水资源对人类社会的潜在危害包括洪涝灾害、水资源短缺、水污染等问题。
- 洪涝灾害是由于降雨过多、河流泛滥等原因导致的水灾，对人类生活和财产安全造成威胁。
- 水资源短缺是由于人口增长、城市化、工农业发展等原因导致的水资源供需矛盾，影响人类的正常生活和经济发展。
- 水污染是由于人类活动导致的水质恶化，对人类健康和生态环境造成危害。
第二章面临的水问题2.1 洪涝灾害频繁成因与危害- 洪涝灾害是指由于降雨过多、河流泛滥等原因导致的水灾，对人类生活和财产安全造成威胁。
- 洪涝灾害的成因包括气候变化、地形地貌、水文条件、人类活动等。
第六章水电站及水库的主要参数选择
• 由图6-4日电能累积曲 线上可定出相应于水电 站三个最大工作容 量方 案N″水工，1、N″水工，2、 N″水工，3的日电能量E1、 E2、E3。各个方案的其 他月份水电站的峰荷工 作量也均可从图6-3上分 别定出，从而求出各方 案其他月份相应的日电 能量。
• （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 得各月水电站的日 平均出力 N 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（P.129） 。
•如果水电站下游河 设下游航运或供 •如果系统的尖 • 这时水电站可在峰 道有航运要求或有 水 要 求 水 电 站 在 峰负荷已由建成 荷部 分 工作 的 日平 供水任务，则水电 一 昼夜内泄出 均 均出力为： N 的某水电站担任， 平均 站必须有一部分工 3/s 匀 流 量 Q （ m =N 保、日 -基N 基 ，则 则拟建的日调节 峰 作容量担任系统的 ） ，峰 则荷工 水电 站 必 参加 作 的日 基荷，保证在一昼 水电站只能担任 电能为 E的 =24N 须 担 任 基荷 工 平均 峰 峰 夜内下游河道具有 系统的腰荷。这 ，相 应 峰荷 工 作量 作容量为 一定的航运水深或 时可采用上述相 N 可采用前述相同 峰 供水流量。在此情 • 似方法在图 N基=9.81ηQ基 H 6-2 方法求得（如图 6-2 况下，日调节水电 （ Kw ） 平均 设 上求出日调节水 ），此时 站的最大工作容量 （6-7 ） • N ″ =N +N 电站在系统中所 水、工 基 峰 的求法如下（如图 担任的腰荷位臵。 6-2 ，P.127）：
二、电力系统各种备用容量的确定
1、负荷备用容量 •• 担任电力系统负荷备用容量的电站，通常被称为调 电力系统日负荷一般有两个高峰和两个低谷，无论 频电站。调频电站的选择，应能保证电力系统周波稳 日负荷在上升或下降阶段，都有锯齿状的负荷波动， 定、运行性能经济为原则，所以靠近负荷中心，具有 这是由于系统中总有一些用电户的负荷变化是十分猛 大水库、大机组的坝后式水电站，应优先选作调频电 烈而急促的。电力系统必须随时准备一部分备用电量， 站。对于引水式水电站，应选择引水道较短的电站作 当突荷出现时，不致因系统容量不足而使周波降低到 为调频电站。对于电站下游有通航等综合利用要求的 小于规定值，从而影响供电质量，这部分备用容量称 水电站，在选作调频水电站时，应考虑由于下游流量 负荷备用容量N负备，周波是电能质量的重要指标之一， 和水位发生剧烈变化对航运等引起的不利影响。当系 它偏离正常规定值会降低许多用电部门的产品质量。 统负荷波动的变幅不大时，可由某一电站担任调频任 根据水利动能设计规范的规定，调整周波所需的负荷 务，而当负荷波动的变幅较大时，尤其电力系统范围 备用容量，可采用系统最大负荷的5%左右，大型电 较广、输电距离较远时，应由分布在不同地区的若干 力系统可采用较小值。 电站分别担任该地区的调频任务。
水电站主要参数选择
(1) 任何时刻不能准确地预测电力系统将会出现的瞬时最 大峰荷。 ——负荷备用 (2) 系统中的发电设备，难免会发生事故，并难于预测。 由于事故停机，系统工作容量减少，负荷需求就不可能得 到保证，故需要事故备用容量。——事故备用 (3) 仅有最大工作容量很难使所有的机组都能在一年或两 年之内得到计划停机检修的机会。——检修备用
8
1、无调节水电站最大工作容量的确定
工作特性：无调节能力，只能担任系统基荷，24h出力。 日保证电能：E日保。
N 工 E日保 / 24 N 保 N保 9.81Q设H 设
设计枯水年日的平均流量
9
2、日调节水电站最大工作容量的确定
N保 9.81Q设H设
E日保 24 N保
电站工作在峰荷 下游有航运任务
年调节3000—4500 h；多年调节2500—3500 h。
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(2)径流利用系数η：指多年平均的年利用水量与年径流 量的比值。
W0 WS W0
100
0 0
η值很低，表明水力资源利用程度差，应查明，是否装机 过小。
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（5）E估水组 E年j， j 1，2，m
j 1
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（6）给定多组水平行，则可绘制N//工~E枯水组曲线； （7）计算多年调节水电站供水期的保证电能E保
E保 N保 m 365 24 (kW h)
（8）根据E保，则可查N//工~E枯水组曲线，得相应的N//工
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3 电力系统备用容量的确定
—须—通径过流动式能电经站济上计游算有确较定好最的有调利节的水N库重。 ——下游用水要求增长。 （4）提高水能资源利用率。
水电站引水建筑物(第五章)
❖ 3、水电站引水渠道的设计要满足哪些基本要求?渠 道线路如何选择?其断面设计应注意哪些问题?
❖ 4、什么是自动调节渠道?什么是非自动调、水电站引水渠道水力计算的特点和任务是什么?
❖ 6.试简要阐明渠道动能经济计算的基本原则?
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思考题之三
1、压力前池的作用?压力前池的组成?压力前池 的布置方式?
2、压力前池的特征水位有哪些?如何确定?前池 的各部分尺寸如何拟定?
3、日调节池的功用和布置? 4.引水隧洞的优缺点是什么？
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思考题
❖ 1、压力水管的功用、特点是什么?压力水 管的类型有几种?各适用什么条件?
❖ 2、压力水管的线路选择布置原则是什么? ❖ 3.压力水管的供水方式、引进方式、敷设
方式有哪几种?各自的优缺点和适用条件是 什么?
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LET‘S HAVE A BREAK ！
课间休息
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思考题之一
❖ 1、坝式水电站水利枢纽和引水式水电站水利枢纽 各有哪些主要特点?
❖ 2、坝后式和河床式水电站枢纽的特点是什么?其组 成建筑物有哪些?
❖ 3、无压引水式和有压引水式水电站枢纽的特点是 什么?其组成建筑物有哪些?
❖ 4、水电站有哪些组成建筑物，本课程主要介绍哪 些内容?
❖ 5、试简述水电站进水口的功用和要求。
❖ 6.水电站无压进水口的布置有哪两种基本形式？其 36 适用条件是什么?
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第一节 水电站装机容量的选择 第二节 水电站水库蓄水位的选择 第三节 水电站水库死水位的选择
2020年8月14日6时31分
➢水电站的设计参数主要指水电站的正常 蓄水位、死水位和水电站的装机容量，对 有防洪任务的水库，还包括防洪特征水位。 ➢参数选择的意义 ➢参数选择的一般程序：对大型水电站首 先选定正常蓄水位，其次选定死水位，最 后确定装机容量。
2020年8月14日6时31分
（2）对每个方案供水期各个月份水电站的日电能量 除以24小时，即得各个月份水电站的日平均出力。
每月的平 均小时数
E保，供1 730 N 1,i
i
(i 1,2,3,4,9,10,11,12)
第1方案供水 期第i月份的 月平均出力
2020年8月14日6时31分
（3）作出水电站各个最大工作容量方案与其相应 的供水期保证电能的关系曲线。然后根据所定出 的水电站设计枯水年供水期的保证电能，即可从 图下图中求出年调节水电站的最大工作容量。
2020年8月14日6时31分
电力系统备用容量的确定
负荷备用容量（水）：根据《水利水电工程水 利动能设计规范(SDJ11-77)》,一般采用系统最大 负荷的5%左右，大型电力系统可采用较小值； 事故备用容量（水、火）：一般采用系统最大 负荷的10%左右，但不得小于系统中最大一台机 组的容量； 检修备用容量（火）：水电站每台机组平均年 计划检修时间为10~15天，火电站15~30天。
2020年8月14日6时31分
电力系统中重复容量（季节容量）的确定
季节容量年利用小时数确 定季节容量N季时，首先应根据 季节用户的特点，初步拟定设 计水电站季节容量N季，并按日 平均出力历时曲线计算出相应 的季节电能E季。然后计算季节 容量年利用小时数h季计= E季/N季， 其判别式为h季计≥h季规。根据上 述方法，求出季节容量(重复容 量)后，即可初步确定水电站的 装机容量。
2020年8月14日6时31分
（4）在电力系统日最大负荷年变化图上定出水、火 电站的工作位置。两者的交线为水平线，并由此作出 系统出力平衡图。
2020年8月14日6时31分
年调节水电站的最大工作容量的确定的总结
1.确定年调节水电站的保证出力和保证电能； 2.作设计水平年电力系统的年最大负荷图； 3.假定若干个(≥3)N〞水工方案； 4.在系统的年最大负荷图上按水平线划分水、 火电站的工作位置,相应得到各方案各月的最大 工作容量N"水工ij; 5.作供水期各月典型日负荷图及相应的日电能 累积曲线，求得N"水工ij对应的日电能，进而利用 年平均负荷图求出供水期的电能； 6.作N"水工与相应的E供保的关系线，由E供保可查 得设计的最大工作容量。
均发电量除以装机容量，即为装机容量年利用小时
数，简表 电称示设水备年电利利站用机率用小时数，用h年表示。
大小的指标
h年
E年 N装
2020年8月14日6时31分
水电站装机容量的确定
水电站的多年平均年 发电量与装机容量存在着 密切关系,先假定若干个 装机容量方案，算出每个 方案的的平均年发电量， 再利用上式计算各方案的 年利用小时数，即可绘制 N装～h年的关系曲线。
N基 9.81Q基 H设
E峰 24 N保日 N基
N
" 水工
N基
N峰
2020年8月14日6时31分
图 具有综合利用要求时， 最大工作容量的确定
年调节水电站的最大工作容量的确定
主要取决于设计供水期内的保证电能，为了满 足可靠性要求，水电站在供水期承担的电能应等于 保证电能；为了满足经济性要求，应使水电站最大 工作容量尽可能大，供水期水电站应尽可能在峰荷 工作，所确定的水火电站工作容量之和应等于系统 的最大负荷，避免出现不必要的重复工作容量。
原则：以水电站提供的保证电能为前提，使水 电站的工作容量尽可能大。
2020年8月14日6时31分
N装=N必+N重= N工〞 +N备+N重
无调节水电站的最大工作容量的确定
无调节水电站的最大工作容量等于 按设计保证率所求出的保证出力。
若设计枯水日的平均流量为Q设，相 应的日平均净水头为H设，则无调节水电 站的保证出力为：
N
" 水工
Np
9.81
Q设 H 设
2020年8月14日6时31分
日调节水电站的最大工作容量的确定
日调节水电站可以
利用其调节日内径流的 能力，使水电站的出力 适应日内负荷变化的要 求，考虑可靠性和经济 性原则，以保证电能为 控制条件，让水电站承 担系统峰荷，使水电站 最大工作容量尽可能大。
N保日 9.81Q设 H 设
2020年8月14日6时31分
第一节 水电站装机容量的选择 一、水电站最大工作容量的确定
水电站最大工作容量：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。 从可靠性方面，必须满足电力系统的电力、电 量平衡要求，即： N〞系= N〞水工+N〞火工
E系保= E水保+E火保 从经济性方面，应使系统的计算支出最小。
E保日 24 N保日(kW h)
2020年8月14日6时31分
图5-1 日调节水电站N//工的确定ห้องสมุดไป่ตู้
日调节水电站的最大工作容量的确定
如果水电站下游河道有 航运要求或有供水任务，则 水电站必须有一部分工作容 量担任系统的基荷，保证在 一昼夜内下游河道具有一定 的航运水深或供水流量。设 下游航运或供水要求水电站 在一昼夜内泄出均匀流量Q基， 则水电站必须担任的基荷工 作容量为：
2020年8月14日6时31分
水电站装机容量的确定
(一)按负荷要求确定装机容量 按负荷要求确定装机容量的基本依据是电力电 量平衡，即供需平衡。设计新水电站时，应满足电 力系统在设计水平年对该电站在容量(电力)、电能 (电量)方面的要求。
(二)装机容量选择的简化方法
1.装机容量年利用小时数法：水电站的多年平
2020年8月14日6时31分
Q调 (W供 V 年调) /T供
N保年 9.81Q调 H 供 E保供 N保年T供
年调节水电站的最大工作容量的确定
（1）在水库供水期，应尽量使拟建水电站担任系统的峰荷或腰 荷。水电站最大工作容量↑，则火电站的就↓，从而节省系统 对电站的总投资。假设至少三个最大工作容量方案，定出各方 案相应的日电能量。