水电站水能计算

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• 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)、
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。
2、河段开发方案的比较
一个河段究竟采用何种开发方式,决定于当地地形、 地质、水文和技术经济条件,并应通过不同开发方 式的多种方案的技术经济比较来选择。
四、河流水能资源的梯级开发
四、河流水能资源的梯级开发
3、河流梯级开发方案和近期工程的选择
对全河流由上而下拟定一个河段接一个河段的水利枢纽系列, 呈阶梯状的分布形式,叫做河流的梯级开发。一条河流上一连 串的水电站系列称为梯级水电站,并由上而下定出级名。各级 水电站集中水头的方式可以是坝式、引水式或混合式,应通过 梯级开发方案的拟定和比较来选择。
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
表1 水位容积曲线
表2 下游水位流量关系曲线
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
解: (1)计算兴利库容 由已知 Z蓄=760m,死水位Z死=720m,查库容曲线表5-2 得出V蓄=21.4亿m3与V 死=7.9亿m3 ,则兴利库容V兴=21.4-7.9=13.5亿m3 。 (2)确定供水期及其引用流量 先假定供水期12月至4月共五个月,即,则12月至4月的天然来水量W供=457 (m3/s·月)。水电站引用流量为 Q引′ =(W供+ V兴)/T供=(457+513)/5=194(m3/s), 与计算表中第(2)栏的天然流量对照,因为Q< Q引′,因此12月至4月为供水期。 将194 m3/s列入表中第(3)栏(12月至4月)。 (3)确定蓄水期及其引用流量 类似地用蓄水期公式试算,得蓄水期为6月至8月,其引用流量为Q引″=( W蓄V兴)/T蓄= (2264-513)/3=584(m3/s),将584 m3/s列入计算表第(3)栏(6月至8 月)。
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
1
0
260
0
2
56 218 12
56
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6
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44
3 88 201 18
32
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2502 4974
78
4 110 192 23
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20.5 1810 6784
82
5 146 178 30
36
14
26.5 3640 10432
101
6 188 169 36
42Biblioteka Baidu
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
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
汛限水位
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
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
——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
主要内容 1 2 3 4 5 6 7
水库及其特性 河流水能资源分析与估算 水能资源开发方式 河流水能资源的梯级开发 水电站生产过程及动能指标 水能计算的基本方法 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
我国已先后多次对大江大河进行过梯级开发方案的规划,例如黄 河规划了47个梯级电站,中游三门峡水利枢纽作为第一期工程, 上游选择刘家峡水利枢纽首先开发,目前已建成的有龙羊峡、李 家峡、公伯峡、苏只、刘家峡、盐锅峡、八盘峡、小峡、大峡、 青铜峡、三门峡、小浪底等10几座大中型水电站,在建的还有拉 西瓦、康扬、积石峡、炳灵峡等大型工程。
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。
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。
按等流量调节方式 按规定出力调节方式
六、水能计算的基本方法
1、径流调节的基本原理
径流调节的基本原理是水库的水量平衡。 W末 W初 W入 W出
V W W入 W出 W末 W初
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
[例1]设某年调节水电站的正常蓄水位Z蓄=760m,死水位Z死=720m, 计算所依据的资料有:水库水位容积曲线(见表1);水电站下游 水位流量关系曲线(见表2);设计枯水年入库径流资料[见表3中 第 ( 2 ) 栏 ] ; 出 力 系 数 K 取 8.2 ; 假 设 水 头 损 失 为 定 值 , 取 ΔH=1.0m;无其他用水要求。本例不计水量损失,故表1未列出水 库面积曲线;现按等流量调节方式,计算设计枯水年水电站的出 力和发电量,以及供水期平均出力。
年平均发电量、装机容量及年利用小时数。
tn
N
E N(t)dt
t1
n
E Nit i 1
E Δt
t1
ti ti-1
tn
t(h)
符合水电站设计保证率要求的一定临界期的平均出力称为保证出 力,由它决定水电站承担电力系统基荷的工作容量,为可靠性指 标或容量效益指标。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,为经济性指标,或电量效益指 标。这两项指标都是水电站的重要动能指标。
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。
=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
E1 rW (Z1 P1 / r a1v12 / 2g)
E2 rW (Z 2 P2 / r a2v2 2 / 2g)
E12 E1 E2 r(Z1 Z2 )W rHW
(kg·m) N=9.81QH (kW) E=NT=9.81QHT (kW·h) E=NT=9.81QHT=9.81QHT/3600
分级的一般原则是:尽量减少级数,每级集中尽可能大的水头; 拟定各级水库的正常蓄水位时,应尽量使上下梯级之间相互衔 接,以充分利用河流的落差;各级水库位置和库容的安排应与 它控制的来水有较好的配合;避免过多的水库淹没。
四、河流水能资源的梯级开发
在拟定的河流梯级开发方案中,有一个先后开发的次序,不可能 也不必要同时修建。梯级开发方案中被选中首先开发的一个或一 批水利枢纽就叫近期工程。选择的近期工程应能满足当前迫切要 解决的综合利用要求,且技术经济指标较优越、具备一定的施工 条件等。
再者,能量损失 ,η=η水机η传动η电机 N=9.81ηQH净 N=K QH净
根据水电站规模的大小,一般对大型水电站取K=8.5;中型水电 站K=8.0 8.5;小型水电站K=6.0 7.5。
五、水电站生产过程及动能指标
2、主要动能指标及其含义
水电站主要动能指标是指符合设计保证率的保证出力、多
第五部分
水电站生产过程及动能指标
五、水电站生产过程及动能指标
1、水力发电原理
五、水电站生产过程及动能指标
1、水力发电原理
由式N=9.81QH计算出的水流出力,只表示天然水流所具有的 理论出力。水电站在实际运行时,这个出力要大打折扣。
首先,水量损失 ,有弃水
其次,水头损失 △H ,H净= H毛 -△H
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
三、水能资源开发方式
3、混合式水电站
混 合 式 水 电 站 示 意 图
三、水能资源开发方式
4、其他开发方式
(一)潮汐发电
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
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
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
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