水电站主要参数确定
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。
长距离引水径流式水电站装机容量及水轮机额定水头的确定
长距离引水径流式水电站装机容量及水轮机额定水头的确定李朝晖（吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林长春130021）【摘要】文章结合光明水电站二期工程引水电站初步设计，分析论述了在引水洞径已定的情况下，具有长距离引水系统的径流式水电站的特点，流量、水头的相互作用对电站装机容量的影响，以及水轮机额定水头的合理确定等问题。
【关键词】长距离引水系统径流式额定水头1 电站概况光明水电站二期工程位于吉林省安图县境内。
工程利用长引水隧洞将四、五道白河的水引至光明水电站一期工程，并在引水洞出口（引水电站）和光明水电站一期工程（增容电站）两处装机，尾水进入三道白河，使三道白河上的梯级电站受益，工程的主要任务是发电。
引水电站总装机2.3MW，单机容量分别为0.9MW机组2台，0.5MW机组1台。
本文根据引水电站的实际情况进行分析论证。
2 电站基本参数2.1水位上游正常蓄水位1030.00 m下游正常尾水位981.56 m最低尾水位980.51 m2.2 水头最大净水头49.50 m加权平均水头43.90 m最小净水头36.94 m2.3 流量多年平均流量 3.18 m3/s最大引用流量8.00 m3/s最小引用流量0.50 m3/s3 电站特点光明水电站二期工程引水电站的特点：①具有一个长距离的发电引水系统，压力引水洞总长10918.70m；②电站为径流式，无调解能力，流量随季节变化丰枯明显，详见“表-1电站径流资料”；表-1 电站径流资料注：表中流量包括0.5 m3/s环境流量，电站实际引用流量为在流量级基础上减去环境流量。
③本电站是利用增容电站引水洞发电的电站，最大引用流量受增容电站引水流量限制，工程整体规模决定了引水洞径。
4 电站特点对电站装机容量的影响由于具有一个长距离的发电引水系统，电站水头和引用流量的关系变化十分密切。
水头、流量两个水力参数的相互作用对装机容量产生巨大影响。
①水头、流量两个水力参数的相互作用电站净水头计算公式：H净= H静-△h（H净：电站净水头；H静：上下游水位差；△h：水头损失）△h=k Q2 （k：损失系数；Q：电站引用流量）根据上述公式可以看出：在发电引水洞径已定的情况下，随着电站引用流量的增加，压力引水系统的水力损失相应加大，在电站静水头（H静）变化幅度不大的情况下，净水头（H净）下相对明显；当流量增加到一定程度时，电站净水头（H 净）下降幅度加剧。
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。
若羌河水电站水轮机主要参数选择
水能经济若羌河水电站水轮机主要参数选择徐富龙【摘要】根据若羌河水电站工程特点，结合国内部分类似电站的水轮机选型设计，通过计算和分析初拟水轮机的主要技术参数，为水电站招标设计奠定良好的基础。
【关键词】水电站；水轮机；参数选择新疆水利水电勘测设计研究院 新疆乌鲁木齐 830000前言若羌河水电站位于新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌县境内，距若羌县城约36km。
工程任务为灌溉、防洪、供水，兼顾发电。
主要建筑物包括大坝、泄水建筑物、发电引水系统及电站厂房等。
本电站发电引水系统采用“一洞三机”布置型式。
厂房内安装三台卧轴混流式水轮发电机组。
电站装机容量2.6MW（2×1.0MW+1×0.6MW），年利用小时数3908h，年发电量1016万kW·h，保证出力0.28MW。
最大水头63.0m，加权水头55.25m，额定水头52.0m，最小水头36.0m。
1、水轮机主要参数选择本电站利用水库调节后的下泄水量发电，所以在汛期内水质较好，非汛期内水质较差，泥沙含量较大（多年平均悬移质含沙量4.98kg/ m3）。
因此在水轮机目标参数选择时，应选用空化性能优秀、稳定性能高的转轮，不追求过高的能量指标，适当降低转速的水轮机设计方案，以降低水轮机过流部件中的水流速度，减小泥沙对水轮机过流部件的损害。
1.1比转速及比速系数比转速n s是衡量水轮机综合性能的重要指标，n s直接反映了水轮机的设计制造水平及其能量、空蚀性能的优劣，比速系数K（K=n s×H r0.5）则反映了水轮机的技术发展水平。
一般来说，在水头相同的情况下，选用较高比转速的水轮机，可以提高机组转速、减小机组尺寸以降低机组造价。
但水轮机比转速的提高，往往受到水轮机效率、运行稳定性、空化、磨蚀性能以及强度等许多因素的制约。
通常采用经验或统计公式来表征比转速与水头的关系，并认为比速系数K值是代表比转速的特征参数。
根据国内外制造行业给出的经验公式计算出水轮机比转速为174.73～293.65m·kW，相应比速系数范围为1260～2051.49。
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
10
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。
金鸡滩水电站参数确定及机型选择
金鸡滩水电站参数确定及机型选择丁榕【摘要】金鸡滩水电站最大水头14.5m,最小水头3.5m,装机容量72MW.选用三台灯泡贯流式机组,单机容量为24MW,额定水头11m,额定转速107r/min.经过近3年的运行,水轮发电机组运行稳定,电能指标达到设计要求.本文简述金鸡滩水电站水轮发电机组机型、机组台数、额定水头、额定转速等主要参数的选择方法.【期刊名称】《水利规划与设计》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】3页(P72-74)【关键词】灯泡贯流式机组;机型;参数;金鸡滩水利枢纽【作者】丁榕【作者单位】广西南宁水利电力设计院,南宁,530001【正文语种】中文【中图分类】TV7471 工程概况广西隆安金鸡滩水利枢纽位于右江中下游段,坝址距隆安县城上游约8km,至南宁市96km。
为右江综合利用规划中的第六座梯级,是一座以发电、航运为主,兼有电灌、供水养殖和旅游等综合效益的水利枢纽工程。
金鸡滩坝址多年平均流量为472m3/s,正常蓄水位88.6m,死水位87.6m,水库调节库容为0.148亿m3,装机容量为72MW,厂内安装3台单机容量为24MW的灯泡贯流式机组,工程于2006年3月第一台机组发电,2007年3月全部建成投产。
2 水轮机台数的选择电站装机台数按二、三、四台分别进行论证。
当装机四台时,虽然调节特性较为灵活,但厂房长度较长,受枢纽坝址地形的限制,致使溢流前缘缩短,影响洪水泄流、增加上游淹没,且枢纽布置较困难,若溢流前缘不缩短,则增加开挖量及施工的难度,增加投资。
因此,厂房不宜装机四台;当装机两台时,厂房长度短,有利于枢纽布置,但单机容量大,相对低水头电站,转轮直径大,单机设备贵,制造工艺及安装相对困难,且厂房较宽,厂房土建及机组设备投资与装机三台相当;当装机三台时,机组运行工况较装机两台为优,尤其电站在低出力状况下单机容量小的机型运行稳定,有利于利用枯水期的水能,运行方式较装机两台灵活,且与上游鱼梁水电站 (三台灯泡贯流式机组)运行匹配合理;根据枢纽布置、投资及运行工况综合考虑,确定装机三台,电站装机规模为3×24.0MW,总装机规模为72.0MW。
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
百色水电站水轮机主要参数选择及运行稳定性分析
沙作 用 ， 库 投 入 运 行 后 ， 移 质 大 部 分 沉 积 在 库 水 悬 内 。建 库 后 过 机 泥 沙 状 况 将 大 为 好 转 但 仍 有 一 定 数
【 稿 日期 ］ ２ ０ ．７０ 收 ０ ２０ ． ８
比转 速 。 比 速 系 数 Ｋ 是 衡 量 水 轮 机 先 进 和
性、 经济性 的综 合技术指标 。在水头 、 出力一定情况
【 者简 介 ］ 唐新 发 （ ９ ７ ， ， 作 １ ６ 一） 男 广西全 州 人 ， 西水 利电 力勘 测设 计研 究 院工程 师 ， 事水 力机 械设 计研 究 工作 。 广 从
（ ） 最 大 水 头 ： 上 游 水 位 ２ ８ｍ、 台 机 组 １ 当 ２ 一 ４ ％额定 出 力 运 行 时 为 １ ７ ６ｍ， 一 台 机 组 额 定 ０ ０ ． 当
出力 运 行 时 （ 应 上 游 水 位 ２ ８ｍ） １ ６ ３ｍ； 相 ２ 为 ０ ．
２ 水轮 机 主要 参 数 选择
２ ２ 比转 速 和 比 速 系数 Ｋ ．
量 为 １０ｍ３ｓ电站 承 担 峰 荷 ， 天 调 峰时 间 约 ５ｈ ０ ／， 每 。
１ ３ 过机 泥 沙 ．
坝 址 以上 为 清 水 河 ， 洪 水 期 泥 沙 含 量 很 少 ， 非 多
年平 均 含 沙 量 ０ ６ ６ ｋ ／ 。百 色 水 库 有 较 大 的 沉 ． １ ｇ ｍ３
［ 关键 词 ］ 水 轮机 ； 主要 参 数 ； 行稳 定 性 ； 色水 电站 运 百 ［ 中图分 类号 ］ ＴＶ７ ４ ２ ； Ｍ３ ２ ３ ． １ Ｔ １ ［ 献 标识 码 ］ Ｂ 文 ［ 章编 号 ］ １ ０ —１ １ （ ｏ ２ Ｓ 文 ０ ３ ５ ０ ２ ０ ）０—０ ７ ０ ４—０ ３
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。
水能计算及水电站主要参数选择
水能计算及水电站主要参数选择水能计算是指对水能的利用进行量化和分析，以确定水电站的发电量和效益。
水电站的主要参数选择则是指根据水能、水源条件以及经济效益等因素，选择合适的水电站参数。
本文将从水能计算和水电站参数选择两个方面展开阐述。
首先，水能计算。
水能是指水流具有的动能和势能，是水电站发电的基础。
水能计算主要包括两个方面：水头计算和流量计算。
水头是指水流从高处流下时所具有的能量，一般采用水头高度来表示。
水头计算主要包括有效水头和净水头的计算。
有效水头是指水流经水电站水轮机之前的水头，净水头是指水轮机出水后的水头。
流量计算是指计算水电站通过水轮机流量的大小。
一般采用流量计算公式，利用流量计算公式可以计算出单位时间内的水流量，从而确定水电站的发电能力。
水能计算需要考虑水源的水流情况以及水电站的建设条件，以确保计算结果的准确性和可靠性。
其次，水电站主要参数选择。
水电站的主要参数包括装机容量、水头、流量以及出力等。
装机容量是指水电站所装设的水轮机的容量，是衡量水电站发电能力的重要指标。
装机容量的选择应结合水能资源、水源条件以及电网需求等因素进行综合考虑。
水头和流量是水电站的两个重要参数，水头的大小决定了水能的利用程度，流量的大小决定了水电站的发电能力。
水头和流量的选择应根据水源情况以及水电站的设计要求进行合理确定。
出力是指水电站的实际发电能力，是装机容量和利用小时数的乘积。
出力可以通过水能计算得到。
水电站参数的选择还需要考虑经济效益等因素，以确保水电站的投资回收和发电效益。
综上所述，水能计算和水电站主要参数选择是水能利用和水电站建设中的重要环节。
水能计算需要通过水头计算和流量计算来确定水电站的发电能力，以确保计算结果的准确性和可靠性。
水电站主要参数选择需要综合考虑水能资源、水源条件以及经济效益等因素，以选择合适的水电站参数，确保水电站的发电效益和经济效益。
水能计算和水电站参数选择的合理性和准确性对于水能利用和水电站建设具有重要意义。
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.
水电站(问答题标准答案版)
水电站复习思考题（1）复习思考题（水轮机部分）（一）1.水电站的功能是什么，有哪些主要类型？2.水电站的装机容量如何计算？3.水电站的主要参数有哪些（H、Q N N装、P设、N保），说明它们的含义？4.我国水能资源的特点是什么？5.水力发电有什么优越性？复习思考题（水轮机部分）（二）1.水轮机是如何分为两大类的？组成反击式水轮机的四大部件是什么？水轮机根据转轮内的水流运动和转轮转换水能形式的不同可分为反击式和冲击式水轮机两大类。
组成反击式水轮机的四大部件是：引水部件、导水部件、工作部件、泄水部件2.反击式和冲击式水轮机各是如何调节流量的？反击式水轮机：水流在转轮空间曲面形叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向。
冲击式水轮机：轮叶的约束下发生流速的大小和方向的改变，将其大部分的动能传递给轮叶，驱动转轮旋转。
3.什么是同步转速，同步转速与发电机的磁极对数有什么关系?尾水管的作用是什么?同步转速：电机转子转速与定子的旋转磁场转速相同（同步）。
同步转速与发电机的磁极对数无关。
尾水管的作用：①将通过水轮机的水流泄向下游；②转轮装置在下游水位之上时，能利用转轮出口与下游水位之间的势能H2;③回收利用转轮出口的大部分动能4.水轮机的型号如何规定？效率怎样计算?根据我国“水轮机型号编制规则”规定，水轮机的型号由三部分组成，每一部分用短横线“一”隔开。
第一部分由汉语拼音字母与阿拉伯数字组成，其中拼音字母表示水轮机型式。
第二部分由两个汉语拼音字母组成，分别表示水轮机主轴布置形式和引水室的特征；第三部分为水轮机转轮的标称直径以及其它必要的数据。
水轮机的效率：水轮机出力（输出功率）与水流出力（输入功率）之比。
？=P/Pw5.什么是比转速?表示当工作水头H=1m、发出功率N=1kw时，水轮机所具有的转速n称为水轮机的比转速。
复习思考题（水轮机部分）（三）1.解释水轮机效率的组成，三种效率之间的关系如何？什么是水轮机的最优工况？水力效率 n s、容积效率n v、机械效率n j。
鲁基厂水电站水轮机主要参数的选择
从 图 ｌ可 查 出 ， 鲁 基 厂 水 电 站 的 比 转 速 为 当 ２ ０ ・ Ｗ时 ， ４ｍ ｋ 其对 应 的单位转 速 为 ７ ． ｒｍ ｎ ８ ０／ ｉ。 从 图 ２ 中可 以 看 出 ， 基 厂 水 电 站 最 大 水 头 为 鲁
９ ． ７ 按推 荐 曲 线 选 取 ， 极 限 使 用 单 位 流 量 约 为 ２ ７ ｍ， 其
收 稿 日期 ：０ １ ０ ２ ； ２ １ — ２— ８ 修 回 日期 ：０ １ ０ ０ ２ １ — ５— ６
水电站来 说 ， 选择 在 ２ ０ ・ Ｗ 左右较 合理 ， ４ｍ ｋ 相应 水 轮机 比速 系数在 ２１０左 右 。 ６
作者简介： 高琳 （９ ２一） 男 ， 科 ， １７ ， 本 工程 师 ， 事 水 利 水 电设 计 工 作 。 从
表 １是 国内外 与鲁 基 厂水 电站水 头 接近 的 混流 式 水 轮机 比转 速及 比速 系数 。从 表 １可 以看 出国 内外 与 鲁 基厂水 电 站 水 头 接 近 的 混 流 式 水 轮 机 的 比转 速 在
２０～ ７ ｍ ・ Ｗ 之 间 ， ４ ２５ ｋ 比速 系数 都 在 ２２０～ ５ ３ ２５ ０
２ ０ｍｍ 。
表 ２是 国 内外 混流式水 轮机 比转 速 凡 及 比速 系数
Ｋ随额定水 头 变化 的统计公 式计 算值 。从 表 ２可 以
看出除利用克瓦纳厂的统计公式计算结果偏大外 ， 其余 统计 公式计 算 的比转 速都 在 ２０～２ ０ ・ Ｗ 之 间 ， ２ ７ｍ ｋ 比 速系 数 都 在 １９０— ０ ９ ２４ ０之间 。
但同时受 到空蚀 、 泥沙磨 损 、 稳定性 、 生产制 造水平 等因
道， 从减 轻泥沙 磨损 和提 高运 行 稳定 性 出发 ， 合 国 内 结
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
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。
34
(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。
35
（5）E估水组 E年j， j 1，2，m
j 1
18
（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
19
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。
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4.2 单个水电站装机容量选择的基本方法 水电站装机容量的组成为
最大工作容量
装机容量 N装机 必须容量 重复容量 事故备用
备用容量
负荷备用 检修备用
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
其中： 最大工作容量 水电站在电力系统负荷紧张的月份（负荷大而来水少）所承担的 工作容量； 重复容量 当水电站因水库调节能力较差，使汛期产生较多弃水时，在必须 容量外加装额外容量，以便利用部分弃水增发季节性电能。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
3、水电站正常蓄水位Z正蓄与经济指标的关系 在水电站的建设投资中，大坝的建筑投资K坝占有很大的比例，由于K坝
及N水装皆随Z正蓄的增加而有所增加，当Z正蓄增加到某高度后，大坝的体积
增加很快，其投资和年运行费都是猛增的。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
在同一电力系统中， N火装及E火都随Z正蓄的增加而减少。因此，火电站 的投资和年运行费都随Z正蓄的增加而减少。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
一般认为事故备用容量的大部分应采用热备方式，而且分布在系统内 的主要电站。
担任事故备用容量的水电站，在其水库中应有事故备用容积来保证 。决定容积大小时，应以备用容量在基荷连续工作10-15天为依据。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
3、检修备用容量N修备 为了提高设备使用寿命，减少机组的事故率，电力系统中的机组需要 进行定期检修，即计划检修。有计划的检修和事故检修不同，后者停机 后系统的可用容量可能不足，需由事故备用容量来补充。而计划检修则 完全可以利用系统中的空闲容量来进行。
另外， Z正蓄过高，因蒸发和渗漏损失过大，反而使发电量的增量∆E 水减少。
Z正蓄
Z正蓄
N水装
E水
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
2、水电站正常蓄水位Z正蓄与综合效益指标的关系 当水电站兼有防洪、灌溉、航运等综合利用任务时，各用水部门的效 益指标随着Z正蓄的增加而增加： 提高Z正蓄可增加库容，有利于水库削减洪峰，减小泄量； 提高Z正蓄可增加调节水量，扩大下游灌溉面积，而且有利于从水库引 水自流灌溉； 提高Z正蓄可改善上游的航运条件。同时有利于加大航运的下泄流量， 改善下游的航运条件。
随着的Z正蓄增加，同时增加了土地淹没面积和移民。水库的淹没损失 费用一般占水电站总投资的30-50%，而且有些损失是无法用货币计算的 。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
综上所述，在选择正常蓄水位Z正蓄时，既要看到增加效益指标有利的 一面，也要看到对经济指标不利的影响。
一般情况下，当Z正蓄达到某一高程后，随着Z正蓄增加，效益指标的增 值是递减的，但是水工建筑物的工程量和投资的增量却是递增的。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
二、水电站正常蓄水位Z正蓄与动能指标的关系分析
1、 Z正蓄与动能指标的关系
水电站正常蓄水位Z正蓄过低，不能充分发挥电站的效益。随着Z正蓄的 提高，水电站的水头和调节流量的增加，从而使水电站的出力、装机 容量N水装和多年平均发系统总容量的一定比重； (2)能迅速改变出力，并具有较宽阔的高效运行区。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
由于水电站具有运行灵活、开/停机时间短，以及经济性等优点，故 具有调节能力的水电站适宜担任系统的负荷备用任务，特别是要选靠 近负荷中心、具有大水库、大机组的坝后式水电站作为调频电站。
N 电 力 系 统 负 荷
E保
N水工
E2
E1
180
t (D )
E1
E2 E电量累计值
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
三、电力系统各种备用容量的确定
电力系统的总装机容量必须大于系统的最大负荷。其备用容量 由负荷备用、事故备用和检修备用组成。各种备用容量的确定方 法如下：
第四章 水电站主要参数的选择
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
重复容量的选择要进行经济比较，在水电站设臵重复容量必然会增 加水电站的投资，同时也带来发电效益的增加。
但是，两者的增加并不成正比。随着重复容量逐渐增大，季节性电 能的增加却愈来愈小。重复容量增加到一定程度后，就不经济了。因 此，必须进行投资和经济效益分析。
第四章 水电站主要参数的选择
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
2、库区淹没损失 如果库区的大片良田、重要城镇、工矿企业、重要交通线路、甚至名胜 古迹的淹没，使淹没损失过大或者安臵移民确有困难时，将限制的Z正蓄提 高。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
Z正蓄的上限涉及的因素较多，主要有： 1、坝址及库区的地形、地质条件 (1)河谷过宽、坝身太长，使工程量太大； (2)地质条件不良，增加两岸基础处理的困难； (3)缺乏足够数量合适的建筑材料； (4)库区有多断层，造成严重的渗漏损失； (5)库周出现垭口及单薄分水岭等。
N水装
E水
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
但当Z正蓄继续提高时，装机容量的增量∆N水装就逐渐减小。原因是：随 着Z正蓄的逐步提高，水库的调节性能越来越好，弃水量越来越少，水量 利用程度越来越高，直到水库能够进行多年调节。如再增加Z正蓄，往往 只增加水头，而调节流量增加很少，因此，增加的能量效益有限，装机 容量的增量∆N水装也就逐渐减少。
当流量大于设计枯水日的平均流量时，由水电站的重复容量发电 ，或者弃水。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
2、日调节水电站的N水工 日调节水电站每天的发电取决于昼夜河流中天然流量。因此，它 的保证流量为符合设计保证率的枯水日平均流量，保证出力N保和日 保证电量E保分别为
式中：H设为电站上游日平均水位与相应保证流量Q设 的下游水位之差 。
水电能源学
1、负荷备用容量N负备 电力系统中总有一部分用户的负荷变化是十分剧烈的，这种负荷 称为冲击负荷，它可能出现在一天内的任何时刻，甚至出现在负荷 的高峰时刻。因此，系统中必须有一部分备用容量N负备，保证系统 的功率平衡。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
负荷备用容量N负备的大小与电力系统负荷的组成及其特性有关， 通常为系统最大负荷的5-10%。 担任系统负荷备用任务的电站称为 调峰电站，对其要求是:
水电能源学
以下对日调节水电站重复容量的选择进行说明：
日调节水电站在枯水期内总是担任系统负荷的峰荷。在汛期，当必 须容量（即N水工+ N备用）担任基荷满载发电后还有弃水时，才考虑设 臵重复容量N重复。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
日调节水电站选择N重复的方法为： 将水电站的日平均流量持续曲线（即多年日平均流量历时曲线） 按 换算为日平均出力持续曲线，如图。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
以下分别讨论最大工作容量、备用容量和重复容量的选择原则和 方法： 一、水电站最大工作容量N水工的确定原则 目前我国电力系统的负荷主要由火电站和水电站共同承担，若水 电站多装机，则火电站就可少装机，所以水电站应装多少工作容量 必须和火电站进行动能经济比较。
第四章 水电站主要参数的选择
在蓄水期承担调频任务的蓄水式电站为了减少弃水，以全部容量担任 基荷，则应以其它电站担任调频电站。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
2、事故备用容量N事备 电力系统中的发电机组难免要发生某些故障而被迫停机。电力系 统中常设臵一定数量的备用容量，以顶替事故停机的机组发电，这 部分容量称为事故备用容量N事备。
年调节水电站的N水工取决于供水期能获得的保证电量E保，当水库 正常蓄水位和死水位已定时，E保也是一定值，可根据保证出力N保求 得。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
确定年调节水电站的N水工一般采用电力电量平衡法：
根据年调节水电站的保证出力N保计算设计枯水年供水期T供的保证 电量E供保，即
式中：Q和H设分别为供水期的发电流量和平均水头。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
N系的最大负荷水平线与年负荷曲线间的面积表示在不同时间内未 被使用的容量，该面积称为检修面积F检，水（火）电站机组可利用F 检来进行计划检修。
系 统 最 大 负 荷
6
12 时间（M）
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
四、水电站重复容量的选定 由于河流水文情况的多变性，调节性能较差的水电站每年供水期都 有不同程度的弃水，为了充分利用水能，可在水电站必须容量之外设 臵一定数量的附加容量。因而对系统而言为重复容量，它的作用主要 是发出季节性电能，以节省火电站的煤耗。
平均出力
N重复 N备用 N水工
h经济
h必须
8760 年持续时间（h）
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
4.3 水电站正常蓄水位及死水位选择
一、水电站正常蓄水位选择 正常蓄水位是指水库最高兴利水位，即在水库正常运用情况下，为 满足兴利设计要求，在开始供水时，水库应蓄到的最高水位。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
N水工的确定应遵循如下原则： 1、满足电力系统负荷与电能平衡要求
上式即为电力电量平衡方程。其中N系工为电力系统的最大工作容量 （最大负荷）。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
2、尽量增加N水工 一般情况下，水电站补充千瓦投资小于火电站装机千瓦投资，故 要使N水工尽量大，N火工尽可能小。为此，要让水电站尽可能承担系 统的峰荷。这样，一则可节省系统总投资，二则可提高汛期弃水的 利用率。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
N事备的大小与电力系统中各种设备发生事故的可能性以及各机组的 容量有关。从理论上讲，应分析系统中各机组发生事故的概率，用严格 计算来确定其大小。但在实践中，由于资料不齐全而难以计算，故只能 根据运行经验确定。