第五章 水能计算及水电站在电力系统中的运行方式
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第四讲(水能计算及水电站在电力系统中的运行方式)
0.30%
生物质 0.0066
0.11%
1
2
4
三、电力系统及容量组成
电力负荷图 电力负荷：电力用户对电力系统提出的出力要求。
基荷：日最小负荷水平线以下的部分， 一天内不变； 峰荷：日平均负荷以上部分，各时刻变 动； 腰荷：峰、基之间的负荷。 日平均负荷率：γ=N/Nmax 日最小负荷率：β=Nmin/Nmax γ、β是反映日负荷图均衡程度的指 标，该值越小,越不均衡。 年负荷图：负荷在一年内的变化过程
2 2 ⎡ ⎤ p 2 a 2 v2 p1 a1v1 ) − ( z2 + ) − h w ⎥γW = E1 − E 2 = ⎢( z1 + + + γ 2g γ 2g ⎣ ⎦
条件：水流为恒定流，可以认为
p1 / γ = p2 / γ = 0,
则
a1v1 / 2 g = a2 v2 / 2 g
2
2
－
0 23.755 21.732 179.56 178.78 179.17 117.00 62.17 0.85 7.78 5679
－
0 21.732 19.263 178.78 171.72 178.25 117.25 61.00 0.85 7.83 5716
－
0 19.263 18.479 177.72 176.32 177.02 117.50 59.52 0.85 7.89 5760
三峡工程电能介绍
三峡水库将淹没陆 地面积632平方公 里，涉及重庆市、 湖北省的20个县 （市）。淹没区居 住的总人口为 84.41万人。考虑 到建设期间内的人 口增长和二次搬迁 等其它因素，三峡 水库移民安置的动 态总人口将达到 113万人。
生物质 0.0066
0.11%
1
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4
三、电力系统及容量组成
电力负荷图 电力负荷：电力用户对电力系统提出的出力要求。
基荷：日最小负荷水平线以下的部分， 一天内不变； 峰荷：日平均负荷以上部分，各时刻变 动； 腰荷：峰、基之间的负荷。 日平均负荷率：γ=N/Nmax 日最小负荷率：β=Nmin/Nmax γ、β是反映日负荷图均衡程度的指 标，该值越小,越不均衡。 年负荷图：负荷在一年内的变化过程
2 2 ⎡ ⎤ p 2 a 2 v2 p1 a1v1 ) − ( z2 + ) − h w ⎥γW = E1 − E 2 = ⎢( z1 + + + γ 2g γ 2g ⎣ ⎦
条件：水流为恒定流，可以认为
p1 / γ = p2 / γ = 0,
则
a1v1 / 2 g = a2 v2 / 2 g
2
2
－
0 23.755 21.732 179.56 178.78 179.17 117.00 62.17 0.85 7.78 5679
－
0 21.732 19.263 178.78 171.72 178.25 117.25 61.00 0.85 7.83 5716
－
0 19.263 18.479 177.72 176.32 177.02 117.50 59.52 0.85 7.89 5760
三峡工程电能介绍
三峡水库将淹没陆 地面积632平方公 里，涉及重庆市、 湖北省的20个县 （市）。淹没区居 住的总人口为 84.41万人。考虑 到建设期间内的人 口增长和二次搬迁 等其它因素，三峡 水库移民安置的动 态总人口将达到 113万人。
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。
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。
水利水能规划第五章 水能计算
N供 ~ p
No Image
（2）典型年法 ： 由 p设选设计枯水年，对此年供水期进行水能计算，得 设计枯水年的平均出力 ，则：N供
N保=AQ调H供
（3）简化法
：Q调，供
W供 V兴 T供
H供
（z 上供 z 下
h）
z
上供：由V
V死
1 2
V兴
z下：Q调查z下 ~ Q
三峡电站初期的规划是26台70万千瓦的机组，也就是 装机容量为1820万千瓦，年发电量847亿度。后又在 右岸大坝“白石尖”山体内建设地下电站，建6台70 万千瓦的水轮发电机。在加上三峡电站自身的两台5万 千瓦的电源电站。总装机容量达到了2250万千瓦，年 发电量1000亿度。
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
主要内容 计算水电站的出力与发电量
No Image
一.水利发电的基本原理
1.水流功率（出力）
伯努利方程：E12
(z1
p1 r
a1v12 2g
)
(
z2
p2 r
a2v22 ) 2g
z1
z2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
H
单位重水体
水体重量： rQt 潜在水能： E12 rQtH 水流功率（出力）：N 9.81QH
水能资源蕴藏量：将河流分段，分段计算水流出力（Q0 多年平均流量），累加得到全河总水流出力。
水能计算及水电站在电力系统中的运行方式共49页
水能计算及水电站在电力系统中的运行方 式
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第5章水电站水能计算
个方程式。如果与假定值不符，再重新假定（如表）。
列表试算法（定出力） K=8.3
时段 △t 月 天然 流量 Q
m3 / s
电站 出力 N
发电 流量 Q
水库 蓄放 流量 △Q
m3 / s
水库 初末 蓄水 量 V
m3 / s
水库 弃水 量 Q弃
m3 / s
水库 平均 蓄水 量 *月
m3 / s
上游 平均 水位 （m）
水电站多年平均发电量
是指多年工作期间水电站平均每年所生产的发电量，是水电 站动能效益的指标。在正常蓄水位和死水位已知的情况下， 可以用长系列或代表年法计算。
1.全部水文系列法 共有n年的水文资料，计算时段是t，可求n*t个时段的平均出力数值，按大 小排列，绘制时段出力保证率曲线。将保证率曲线的坐标换算成一年的持续小时 数，则任何保证率p相应的持续小时数为p*8760，根据拟定的装机容量得出多年 平均发电量。 多年平均发电量也可以根据下算式计算： E均=(∑Ei)/n 2.代表年法 E均=(E丰+E平+E枯)/3
（3）火电站启动费时，加荷缓慢，适宜承担基荷。
（二）水电站的工作特性 （1）水电站的重要特性之一，是其出力和发电量岁天然径流量情况而变化，水电站的出力和 发电量的变化势必引起电力系统其他电站出力、电站的变化。
（2）水电是清洁的可再生能源，发电成本较低，只有水电的10%-20%。
（3）水电站建设费用高。 （4）水电站主要设备水轮机具有启动快、增减负荷灵活、自动化程度高的特性。 （5）水电站在调度上的复杂性。主要由来水的不稳定性引起。 （6）水电站的建设地点受到水能资源、地形、地质等条件的限制。
全部水文系列法
第2节 电力系统负荷图
列表试算法（定出力） K=8.3
时段 △t 月 天然 流量 Q
m3 / s
电站 出力 N
发电 流量 Q
水库 蓄放 流量 △Q
m3 / s
水库 初末 蓄水 量 V
m3 / s
水库 弃水 量 Q弃
m3 / s
水库 平均 蓄水 量 *月
m3 / s
上游 平均 水位 （m）
水电站多年平均发电量
是指多年工作期间水电站平均每年所生产的发电量，是水电 站动能效益的指标。在正常蓄水位和死水位已知的情况下， 可以用长系列或代表年法计算。
1.全部水文系列法 共有n年的水文资料，计算时段是t，可求n*t个时段的平均出力数值，按大 小排列，绘制时段出力保证率曲线。将保证率曲线的坐标换算成一年的持续小时 数，则任何保证率p相应的持续小时数为p*8760，根据拟定的装机容量得出多年 平均发电量。 多年平均发电量也可以根据下算式计算： E均=(∑Ei)/n 2.代表年法 E均=(E丰+E平+E枯)/3
（3）火电站启动费时，加荷缓慢，适宜承担基荷。
（二）水电站的工作特性 （1）水电站的重要特性之一，是其出力和发电量岁天然径流量情况而变化，水电站的出力和 发电量的变化势必引起电力系统其他电站出力、电站的变化。
（2）水电是清洁的可再生能源，发电成本较低，只有水电的10%-20%。
（3）水电站建设费用高。 （4）水电站主要设备水轮机具有启动快、增减负荷灵活、自动化程度高的特性。 （5）水电站在调度上的复杂性。主要由来水的不稳定性引起。 （6）水电站的建设地点受到水能资源、地形、地质等条件的限制。
全部水文系列法
第2节 电力系统负荷图
水能计算及水电站主要参数选择
水电站的工作位置 比较灵活。
水电站在调度上更 加复杂。
二、火电站的工作特点
1.只要保证燃料供应，火电站就可以全年按额定出力工作， 不像水电站那样受天然来水的制约。受“技术最小出力”限 制。
2. 电能成本高，运行费包括燃料费、环保费等。
3. 工作有“惰性”，启动慢，调负荷慢，适宜担任电力系统 的基荷，单位煤耗较小。
厂用电为年发电量的1.0%
厂用电为年发电量的2.5%
可以储存水能，立即用来处理事故
36
基荷指数： P' / P
该指数越大，基荷占负荷图的比重越大， 表示用户的用电情况比较稳定。
日最小负荷率 P' / P' '
该指数越小，表示负荷图中高峰与低谷负 荷的差别越大，日负荷越不均匀。
日平均负荷率 P / P' '
该指数越大，表示日负荷变化越小。
37
日电能累积曲线
是日负荷图的出力值（kW）与其相应的电量（kW·h）之间
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
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
内，平均每年所能生产的电能量。它反映水电站 多年平均动能效益，是决定电站效益的重要指标。
4
水能计算的目的：确定水电站的保证出力、多年平均 发电量指标、水电站的工作情况。
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、
水电站在调度上更 加复杂。
二、火电站的工作特点
1.只要保证燃料供应，火电站就可以全年按额定出力工作， 不像水电站那样受天然来水的制约。受“技术最小出力”限 制。
2. 电能成本高，运行费包括燃料费、环保费等。
3. 工作有“惰性”，启动慢，调负荷慢，适宜担任电力系统 的基荷，单位煤耗较小。
厂用电为年发电量的1.0%
厂用电为年发电量的2.5%
可以储存水能，立即用来处理事故
36
基荷指数： P' / P
该指数越大，基荷占负荷图的比重越大， 表示用户的用电情况比较稳定。
日最小负荷率 P' / P' '
该指数越小，表示负荷图中高峰与低谷负 荷的差别越大，日负荷越不均匀。
日平均负荷率 P / P' '
该指数越大，表示日负荷变化越小。
37
日电能累积曲线
是日负荷图的出力值（kW）与其相应的电量（kW·h）之间
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
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
内，平均每年所能生产的电能量。它反映水电站 多年平均动能效益，是决定电站效益的重要指标。
4
水能计算的目的：确定水电站的保证出力、多年平均 发电量指标、水电站的工作情况。
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、
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。
水资源规划第5章 水电站运行方式 第1-2节
4 39
4.5
816
16 32
74.5
746
1×4=4
1×16=16
5 38
8.5
0×5=0
17 31
90.5
0×17=0
6 38
8.5
0×6=0
18
31
90.5
730
1×18=18
7 38
8.5
812
19
30
108.5
1×7=7
0×19=0
8 37
15.5
0×8=0
20
30
108.5
712
1×20=20
9 37
15.5
805
21
29
128.5
692
1×9=9
1×21=21
10 36
24.5
796
22
28
149.5
1×10=10
0×22=0
11 35
34.5
0×11=0
23
28
149.5
671
1×23=23
12 35
34.5
13 34 1×12=12 46.5
786 774
24
27 27×24=64 172.5
（1）日最小负荷率β，
，β值越小，表示
日高峰负荷与日低谷负荷的差别越大，日负荷越不均匀。
__
（2）日平均负荷率γ， ＝ N / N ' '，γ值越大，表示日
负荷变化越小。
（3）基荷指数α，
，α值越大，基荷占
负荷图的比重越大，表示用户的用电情况比较稳定。
我国电力系统的工业用电比重较大，γ值一般在0.8 左右，β值一般在0.6左右。国外电力系统由于市政用电 比重较大，β值较小，一般在0.5以下。
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。
水能计算及水电站在电力系统中的运行方式
▪ 目的：
在规划设计阶段，假定若干个水库正常蓄水位方案， 为最终确定电站规模提供依据；
在运行阶段，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 的合理运行方式。
2
一、水电站水能计算的内容、目的和基本资料
▪基本资料：
特性曲线——水库面积曲线和水库容积曲线； 水文资料——坝址断面的 、洪水及流域的降雨、蒸发等资料； 用水资料——发电、灌溉、航运、环境卫生等综合用水资料；
一、水电站水能计算的内容、目的和基本资料
▪ 内容：
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。
1
一、水电站水能计算的内容、目的和基本资料
（2） 水能计算原理推导
E1
(Z1
P1 r
1v12 2g
)W
E2
(Z2
P2 r
)W 2v22
2g
E12 E1 E2 (Z1 Z2 )W HW (kg.m)
N
E12 T
WH
T
QH(kg.m/ s)
图11-1 河段内蕴藏水能示意图
N＝9.81QH (kw)
9
二、水能利用的原理及开发方式
理论值 实际值
2.电力用户按其重要性可分为一级、二级和三级。
二、电力负荷图
日负荷图：负荷在一昼夜内的变化过程线。 年负荷图：负荷在一年内的变化过程线。
（一）日负荷图（图5-2） 特征值：最大负荷N〃 、平均负荷N、最 小负荷N′。
21
基荷指数： N ' / N
在规划设计阶段，假定若干个水库正常蓄水位方案， 为最终确定电站规模提供依据；
在运行阶段，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 的合理运行方式。
2
一、水电站水能计算的内容、目的和基本资料
▪基本资料：
特性曲线——水库面积曲线和水库容积曲线； 水文资料——坝址断面的 、洪水及流域的降雨、蒸发等资料； 用水资料——发电、灌溉、航运、环境卫生等综合用水资料；
一、水电站水能计算的内容、目的和基本资料
▪ 内容：
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。
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一、水电站水能计算的内容、目的和基本资料
（2） 水能计算原理推导
E1
(Z1
P1 r
1v12 2g
)W
E2
(Z2
P2 r
)W 2v22
2g
E12 E1 E2 (Z1 Z2 )W HW (kg.m)
N
E12 T
WH
T
QH(kg.m/ s)
图11-1 河段内蕴藏水能示意图
N＝9.81QH (kw)
9
二、水能利用的原理及开发方式
理论值 实际值
2.电力用户按其重要性可分为一级、二级和三级。
二、电力负荷图
日负荷图：负荷在一昼夜内的变化过程线。 年负荷图：负荷在一年内的变化过程线。
（一）日负荷图（图5-2） 特征值：最大负荷N〃 、平均负荷N、最 小负荷N′。
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基荷指数： N ' / N
水利水能规划第五章 水能计算
No Image
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
No Image
（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
No Image
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
第5章水电站水能计算-精选文档
第5章 水电站水能计算
第一节 水能计算的目的和主要内容
一、水能计算的目的 河流中蕴藏着巨大的能量，水电站就是利用河流水能生产电能的动力生产 企业，其产品为电能。水能计算的目的在于确定水电站的工作情况，比如出 力和发电量。 水库兴利调节计算的实质是解决来水、用水、设计保证率和水库库容之 间的关系，水能计算中将“库容”可以理解为水利工程的规模，“需水”变 成了需电，和径流调节不同的是水能计算更复杂一点，因为其中有了水头因 素。 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。
三、水能计算的基本方程和主要方法
（1）数值计算法。这是解微分方程的一种近似解，有欧拉法、梯形法、龙格—库塔法等（可以
参看有关书籍）。此种方法要多次迭代，计算工作量颇大，随着电子计算机广泛应用，它还是挺 有前途的。
Q q ） t V V V 1 2 （2）列表试算法。 （ 通过假定某个位置的q平均，逐步求解各
水电站多年平均发电量
是指多年工作期间水电站平均每年所生产的发电量，是水电 站动能效益的指标。在正常蓄水位和死水位已知的情况下， 可以用长系列或代表年法计算。
1.全部水文系列法 共有n年的水文资料，计算时段是t，可求n*t个时段的平均出力数值，按大 小排列，绘制时段出力保证率曲线。将保证率曲线的坐标换算成一年的持续小时 数，则任何保证率p相应的持续小时数为p*8760，根据拟定的装机容量得出多年 平均发电量。 多年平均发电量也可以根据下算式计算： E均=(∑Ei)/n 2.代表年法 E均=(E丰+E平+E枯)/3
个方程式。如果与假定值不符，再重新假定（如表）。
第一节 水能计算的目的和主要内容
一、水能计算的目的 河流中蕴藏着巨大的能量，水电站就是利用河流水能生产电能的动力生产 企业，其产品为电能。水能计算的目的在于确定水电站的工作情况，比如出 力和发电量。 水库兴利调节计算的实质是解决来水、用水、设计保证率和水库库容之 间的关系，水能计算中将“库容”可以理解为水利工程的规模，“需水”变 成了需电，和径流调节不同的是水能计算更复杂一点，因为其中有了水头因 素。 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。
三、水能计算的基本方程和主要方法
（1）数值计算法。这是解微分方程的一种近似解，有欧拉法、梯形法、龙格—库塔法等（可以
参看有关书籍）。此种方法要多次迭代，计算工作量颇大，随着电子计算机广泛应用，它还是挺 有前途的。
Q q ） t V V V 1 2 （2）列表试算法。 （ 通过假定某个位置的q平均，逐步求解各
水电站多年平均发电量
是指多年工作期间水电站平均每年所生产的发电量，是水电 站动能效益的指标。在正常蓄水位和死水位已知的情况下， 可以用长系列或代表年法计算。
1.全部水文系列法 共有n年的水文资料，计算时段是t，可求n*t个时段的平均出力数值，按大 小排列，绘制时段出力保证率曲线。将保证率曲线的坐标换算成一年的持续小时 数，则任何保证率p相应的持续小时数为p*8760，根据拟定的装机容量得出多年 平均发电量。 多年平均发电量也可以根据下算式计算： E均=(∑Ei)/n 2.代表年法 E均=(E丰+E平+E枯)/3
个方程式。如果与假定值不符，再重新假定（如表）。
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。
水能规划第五章
⑶无调节及日调节水电站保证出力计算 计算原理与年调节相似，只是设计保证率是采用历时 保证率计算，即用实测的全部日平均流量，计算并绘制保 证率曲线，从该曲线上查出相应于设计保证率的日平均流 量作为保证流量Q保，由Q保查当时相应的日平均上，下游 水位，其差值即为平均水头 H 然后由下式计算N保，
N保 9.81 水Q保 H
丰水期在日负荷 图上的工作位置
设计枯水年在系统 中的工作情况
丰水年在在系统 中的工作情况
⑵无调节水电站在不同水文年的运行方式 设计枯水年：枯水期以最大工作容量或更大些出力运 行和其他电站联合运行，洪水期即使以全部装机运行仍有 弃水。 丰水年：可能全年内天然水流出力均大于N装，因而水 电站全年均以装机容量运行，尚有弃水，汛期更多。
用电户分类： ⑴工业用电：占电力系统负荷的比重最大，一般在总 负荷的50%以上。在一昼夜内，随着工作班制度（一、二、 三班）和产品种类的不同，用电负荷在不同时间内有很大 变化。工业用电较稳定，年内变化小，冬夏季最高负荷差 别在10%左右。 ⑵农业用电：除大量的排灌用电和社办企业用电外， 还有田间耕作，收获、畜牧业、生活及公共事业用电，目 前，主要是排灌及收获用电，具有季节性，在此期间负荷 相对稳定，但在其它时间，日负荷变动较大。
⑵燃气轮机火电站的工作特性
①出力稳定：只要燃料充足，就不会使正常工作遭到 破坏。因此火电站的工作的保证率高于水电站的保证率。 ②成本高：火电厂的运行费用与发电量几乎成正比。 ③火电站工作的“惰性”大，不宜担任峰荷。当火电 厂担任峰荷时，由于锅炉的“惰性”而不能随着负荷的变 化迅速改变产生的蒸汽量。 ④火电站机组启动比较费时。所以火电站不宜时停时 开。
③检修备用容量N 检： 替代检修机组进行工作的容量。 必须容量N 必 ：最大工作容量和备用容量之和，是正 常供电必不可少的容量。 重复容量N 重 ：弃水多的水电站，在必须容量外加装 额外容量利用弃水生产额外电能以节省煤耗。 系统总装机容量N系装= N//系工+N系备+N系重 上述各种容量关系可用下式表示： N装=N必+N季（重） =N//工 +N备+ N季（重） =N//工 +N负备+ N事备+ N检备+N季（重）
第五章 水能计算及水电站在电力系统中的运行方式
证出力 (其中出力系数A＝7)。
采用代表年法计算保证出力，即对设计枯水年进行水能 计算，具体步骤如下：
水库按等流量调节，先假定供水期为10～2月，供水期5 个月的天然来水量为：
W供＝(2.00＋2.05＋0.85＋1.50＋2.8)×30.4×24×3600 ＝24l6×104m3
QP
W供 V兴 T供
➢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。
【例5-1】某水电站正常蓄水位高程为180m。水库水
位与库容关系见表5-1，水库下游水位与流量关系，
见表5-2。某年各月平均的天然来水量、各种流量损
设计中水年法
5)将各时段的平均出力乘以时段的小时数 ，即 得各时段的发电量，设n为平均出力低于装机容 量的时段数，m为平均出力等于或高于装机容量 的时段数，则水电站的多年平均年发电量为：
n
E 年 E中 t ( N i mN 装 ) (k Wh) i 1
上式中(m+n)为全年时段数，以日为时段，
异同：
日调节水电站的保证出力计算方法与无调节 水电站基本相同。区别仅在于无调节水电站 的上游水位固定不变，而日调节水电站的上 游水位则在正常蓄水位和最低水位之间有小 幅度变化，计算时采用其平均水位。
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。
失、下游各部门用水流量和发电需要流量，分别见
表5-3（2）～（5）栏。求水电站各月平均出力及发
电量。
表5-1 水库水位与容积关系
水位Z(m) 168 170 172 174 176 178 180 库容V(亿m3) 3.71 6.34 9.14 12.2 15.83 19.92 25.2
采用代表年法计算保证出力，即对设计枯水年进行水能 计算，具体步骤如下：
水库按等流量调节，先假定供水期为10～2月，供水期5 个月的天然来水量为：
W供＝(2.00＋2.05＋0.85＋1.50＋2.8)×30.4×24×3600 ＝24l6×104m3
QP
W供 V兴 T供
➢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。
【例5-1】某水电站正常蓄水位高程为180m。水库水
位与库容关系见表5-1，水库下游水位与流量关系，
见表5-2。某年各月平均的天然来水量、各种流量损
设计中水年法
5)将各时段的平均出力乘以时段的小时数 ，即 得各时段的发电量，设n为平均出力低于装机容 量的时段数，m为平均出力等于或高于装机容量 的时段数，则水电站的多年平均年发电量为：
n
E 年 E中 t ( N i mN 装 ) (k Wh) i 1
上式中(m+n)为全年时段数，以日为时段，
异同：
日调节水电站的保证出力计算方法与无调节 水电站基本相同。区别仅在于无调节水电站 的上游水位固定不变，而日调节水电站的上 游水位则在正常蓄水位和最低水位之间有小 幅度变化，计算时采用其平均水位。
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。
失、下游各部门用水流量和发电需要流量，分别见
表5-3（2）～（5）栏。求水电站各月平均出力及发
电量。
表5-1 水库水位与容积关系
水位Z(m) 168 170 172 174 176 178 180 库容V(亿m3) 3.71 6.34 9.14 12.2 15.83 19.92 25.2
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表5-2 水电站下游水位与流量关系
130 140
150
160 170 180
115.28 116.22 117.00 117.55 118.06 118.5
例题求解
表5-3 水电站出力及发电量计算（枯水期）
时段 t
天然来水流量 Q天
各损失流量及船闸用水等 Q损+Q船
下游综合利用需要流量Q用
发电需要流量 Q电 水库供水流量 ΔQ
11 70
10
125 154 -94 -2.469 21.732 19.263 178.78 171.72 178.25 117.25 61 0.85 7.83 5716
12 62
9
60 159 -106 -2.784 19.263 18.479 177.72 176.32 177.02 117.5 59.52 0.85 7.89 5760
9 115
20
100 150 -55 -1.445 25.2 23.755 180 179.56 179.78 117 62.78 0.85 7.85 5731
10 85
12
92 150 -77 -2.023 23.755 21.732 179.56 178.78 179.17 117 62.17 0.85 7.78 5679
证出力 (其中出力系数A＝7)。
采用代表年法计算保证出力，即对设计枯水年进行水能 计算，具体步骤如下：
水库按等流量调节，先假定供水期为10～2月，供水期5 个月的天然来水量为：
W供＝(2.00＋2.05＋0.85＋1.50＋2.8)×30.4×24×3600 ＝24l6×104m3
QP
W供 V兴 T供
注意：上游水位一般维持在正常蓄水位。
无调节水电站的水能计算
图1 日平均出力保证率曲线N～P 图2 日平均出力持续曲线N～T
由于一般无调节水电站的水头变化不大， 也可根据选定的设计保证率在日平均流量频率 曲线上查得日平均保证流量Qp后，用Np=AQpHp计 算日平均保证出力。
流量分组（m3/s）分组平均流量（m3/s） 出现次数 累积出现次数 频率（%）
说明：(1)上游水位取正常蓄水位； (2)水头损失为0.5m (3)出力系数K＝8.3。
水能计算过程与成果如表所示。
• 根据表中第(5)栏和(8)栏的计算数据，可点绘出该水 电站的水流出力保证率曲线和水流出力持续曲线。若该水 电站的设计保证率取85％，则从图中可查出该水电站的保 证出力为53kw。如该水电站的装机容量定为80kW，从图中 可计算出该水电站的多年平均年发电量为44.05亿kW．h。
无调节水电站保证出力:符合设计保证率要求的日平均出力。
基本步骤： 1）根据实测径流资料的日平均流量变动范围，
将流量划分为若干个流量等级； 2）统计各级流量出现的次数； 3）计算各级流量的平均值，查水位流量关系
曲线，求得相应的下游水位Z下； 4）计算各级流量相应的水电站净水头
H=Z上-Z下-△H； 5）计算电站的出力N=KQH。
1
6
16.2
日调节水电站的水能计算
日调节水电站库水位在日内是变化的，一日内
库水位至少在死水位和正常蓄水位之间波动一次，
故上游水位近似取其平均值，即Z上=（Z蓄+Z死）/2。 在丰水期日平均入库流量可能会超过水电站的最大
过流能力，这时上游水位为Z蓄。下游水位用日平均 流量从水电站下游水位流量关系曲线中查得。
4.1m3/s填入表中第(3)栏供水月份内。
现设3～8月为蓄水期，蓄水期亦按等流量调节，其调节流量为：
Q调
W蓄 V兴 T蓄
6.38m3 / s
此值与天然来水流量相比较，可知蓄水期定得合理。
然后逐月进行水量平衡计算，求出各月平均蓄水量，查
库容曲线得各月的平均库水位，再由各月调节流量查得下游
水位，算出每月平均水头和平均出力。供水期的平均出力即
异同：
日调节水电站的保证出力计算方法与无调节 水电站基本相同。区别仅在于无调节水电站 的上游水位固定不变，而日调节水电站的上 游水位则在正常蓄水位和最低水位之间有小 幅度变化，计算时采用其平均水位。
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。
为水电站保证出力。
NP
956
936
895
6
821
746考虑水量损失及水头损失，故结果稍偏大。
当求出供水期调节流量QP＝4.1m3/s以后，也可直接
计算NP。此时应先求供水期的平均库容 V＝（V死＋V兴/2）＝1050×104＋1/2×3152×104＝
2626×104m3。查库容曲线得供水期平均库水位Z上＝ 30.90m，Z下＝1.40m，忽略水头损失，则得 HP＝30.9－1.4=29.5m，由此可算出NP
水电站的主 要动能指标
保证出力N保 多年平均发电量E年，均
一、水电站保证出力计算
☺水电站的保证出力：指水电站在长期工作中，符 合水电站设计保证率要求的枯水期（供水期）的平 均出力。
无调节水电站保证出力计算 日调节水电站保证出力计算 年调节水电站的保证出力计算 多年调节水电站保证出力计算
无调节水电站的水能计算
（1）
（2）
（3） （4） （5）
5.2～5.49
5.35
1
1
2.7
4.9～5.19
5.05
1
2
5.4
4.6～4.89
4.75
0
2
5.4
4.3～4.59
4.45
1
3
8.1
4.0～4.29
4.15
1
4
10.8
3.7～3.99
3.85
0
4
10.8
3.4～3.69
3.55
1
5
13.5
3.1～3.39
3.25
水电站在t1至t2时段内的发电量为：
E t2 Ndt t1
实际计算中常采用：
(kW h)
t2
E Nt
t1
水电站在某 一时段t内 的平均出力
(kW h)
计算时段的 长短主要根 据水电站出 力变化情况 及计算精度
水能计算的方法 ：
➢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。
值即为多年平均年发电量。
径流利用系数，
全部水文系列法
E年 1 n
n 1
E年
表示发电用水 量与天然来水
量的比值
在完全缺乏资料的情况下，可粗估多年平均发电量：
E年 AQH净 8760kW • h
无调节水电站保证出力计算
【例题】某无调节水电站的正常蓄水位为469m。 已知该水电站水库库容曲线，下游水位流量关系 线，以及多年日平均径流系列资料。 （1）试通过水能计算求出该水电站的设计保证 率取85％时的保证出力。 （2）如该水电站的装机容量定为80kW，计算出 该水电站的多年平均年发电量。
第五章 水能计算及水电站在电力 系统中的运行方式
❖第一节 水能计算的目的与内容 ❖第二节 电力系统的负荷图 ❖第三节 电力系统的容量组成及各类电站的
工作特性 ❖第四节 水电站在电力系统中的运行方式
第一节 水能计算的目的与内容
✓水能计算的目的：确定水电站的出力和发电量及 它们随时间变化的规律。 ✓水电站的出力：指发电机组的出线端送出的功率。 ✓水电站的发电量：水电站出力与相应时间的乘积。
NP AQPHP 7 4.10 29.5 846.7kW
灌溉水库水电站的水能计算
1.灌溉和发电用水不结合 灌溉和发电用水不结合的水库，灌溉引水口 的位置多在大坝上游，电站建成河床式或坝后式。 Z死决定于灌溉引水高程，Z蓄决定与灌溉用水量。 灌溉引水后剩余的水量仍然很多，可结合发电的 最低要求增加部分库容满足发电最低要求。此时 结合发电要求确定Z蓄和Z死。
(m+n)＝365(日)， t=24小时；以月为时段 (m+n)=12(月)， t=730小时。
三个代表年法
E 1 3
E枯 E中 E丰
设计平水系列法
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
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。
失、下游各部门用水流量和发电需要流量，分别见
表5-3（2）～（5）栏。求水电站各月平均出力及发
电量。
表5-1 水库水位与容积关系
水位Z(m) 168 170 172 174 176 178 180 库容V(亿m3) 3.71 6.34 9.14 12.2 15.83 19.92 25.2
流量q(m3/s) 下游水位(m)
➢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。
【例5-1】某水电站正常蓄水位高程为180m。水库水
位与库容关系见表5-1，水库下游水位与流量关系，
见表5-2。某年各月平均的天然来水量、各种流量损
2416104 3152104 530.4 243600