水利水能规划第6章

按此期间担任峰荷 求N〞水, 工
按枯水年全年担任峰荷 求N〞水, 工
二.系统备用容量N备的确定
N系备= N系负备+N系事备+ N系检备
1. 负荷备用容量
应付突然增加的冲击负荷。当这种突荷出现时，不 致因系统容量不足而使周波降低到小于规定值，从而影 响供电的质量。 作为调频电站 一般 N系负备=( 2～5 ) % N〞系 （ N〞系——系统最大负荷）
担任基荷）
（2）无调节水电站N〞水, 工确定
无调节水电站的水库，几乎没有任何调节能力，水电站 任何时刻的出力变化，只决定于河流中天然流量的大小。 因此，这种电站被称为径流式电站，一般只能担任电力系 统的基荷。
N
N’’水
工
水 电 站 0 24 t
最大工作容量等于按历时设计保证率所求出的保证出力 N〞水, 工= N 〞水, 保= 9.81η Q设 H设
工1
， N 〞水,
工2
，Байду номын сангаасN 〞水,
工3
， ……（图3）
（b）作供水期各月份典型日负荷图（下页图为12月）；再按日调节水电站 担任峰荷时求最大工作容量的方法，求出对应的E1， E2， E3，…… （c）求各方案供水期保证电能
（d）作出N 〞水,
工
— E水,
供
曲线
E日
30.4
E月
供水期求和
E月
等于
（2）如果F 检 不能满足要求，则须另外增 加检修备用容量N检备
三.水电站重复容量N重的确定
由于河流水文情况的多变性，汛期流量往往比枯水期 流量大许多倍，根据设计枯水年确定的水电站最大工作 容量，尤其无调节水电站及调节性能较差的水电站，在 汛期会产生大量弃水。 为了减少无益弃水，提高水量利用系数，可考虑额外 加大水电站的容量，使它在丰水期内多发电。这部分增 大的容量，在设计枯水期内，由于河道中来水少而不能 当作电力系统的工作容量以替代火电站容量工作，因而 被称作重复容量。它在系统中主要是发季节性电能，以 节省火电站的燃料费用。
第三个基本要求：系统容量平衡——确定所有电站各时段 在电力系统年负荷图上的工作容量、各种备用容量和重复 容量，并检查有无空闲容量和受阻容量。
2. 原则二：经济 尽量增加 N〞水, 工 原因：水电站补充单位电量投资低，仅增加机电投资
水电站在电力系统日负荷图上的工作位置不同 最大工作容量不同
（1）担任电力系统基荷 N〞水, 工= N 〞水, 保 （保证出力）
'' N 水，工 N 系事备 '' N系
3.
检修备用容量
检修安排：火电机组：1年1次，30~45天，多水季节 水电机组：2年1次，20~30，枯水、低负荷时
确定： 依据容量平衡图 （1）在系统日最大负荷曲线图上，系统最 大负荷N〞 系 水平线与负荷曲线之间的 面积 未被利用的空间容量
可安排机组大修（F检）
系统容量平衡
第一个基本要求：系统电力平衡——就是电站的出力（工 作容量）须随时满足系统的负荷要求。
N〞水, 工+ N 〞火, 工= P 〞系
系统内所有水电站的 最大工作容量 （kw） 系统内所有火电站的 最大工作容量 （kw） 系统最大负荷 （kw）
对于规划中拟建水电站， 最大工作容量
N〞水, 规＝ N 〞水, 工 － N 〞水, 建
N〞系 = N 〞水, 工 +N 〞火, 工 （冬季典型日负荷图）
步骤：（见下页图）
（1）选择设计枯水年，绘制最大负荷N〞— t 图，并划分供水期。
在供水期内，水电站担任峰荷或腰荷 （2）为建立N 〞水, 工—E水, 供 之间关系，假定若干个N〞水, 工 ，计算对应的E
水, 供
方法: （a）假定若干个N〞水,
E 水，供
（3）根据设计枯水年供水期内的保证电能E保, 供 ，就可以在
关系曲线上求出年调节水电站的N〞水, 工。
E保, 供
查曲线
N〞水, 工
（4）最后，定出水电站工作位置（方法见下页）
方法：① 在最大工作容量N〞水, 工 图上，作水平线，其上为N〞水, 月份的工作容量——称系统出力平衡图
② 在日平均负荷图上，要通过日电能计算：
N Ei 24
日电能
工
， 表示各
水、火电站之间的分界线并非是一根直 线，因N×24 ×30.4 加起来，为电能。 所以，此图又称 系统电能平衡图
（5）多年调节水电站N〞水, 工确定：
原则、方法与年调节相同
年调节水电站
计算设计枯水年供水期 平均出力、保证电能
区别
多年调节水电站
计算设计枯水系列年的 平均出力、保证电能
可节省的火电站燃料年费用：a
N重 h经济 f 设置 N重的年费用为： C= N重 k水[(A/P, is, n)+P水]
年本利摊还因子（P89)
k水—水电站补充千瓦造价（元/kw）； is—额定资金年收益率； n—重复容量设备的经济寿命； P水—水电站补充千瓦容量的年运行费用率 p水=2~3% a —系数，因水电厂发1kwh电量，可替代火电厂 1.05 kwh , 故a =1.05 f—火电厂发1kwh电量所需的燃料费 [元/（kwh)]
（a）根据电力系统设计水平年冬季典型日 最大负荷图，绘出其日电能累计曲线； （b）在日电能累计曲线上的a点向左量 取ab，使其值等于E保，日； （c）再由b点向下作垂线交日电能累计 曲线于c点，bc所代表的值即为日调节 水电站的最大工作容量N〞水, 工； （d）由c点作水平线与日负荷图相交，即 可求出日调节水电站在系统中所担任的 峰荷位置。
①系统最大负荷年变化线 ②系统要求的可用容量控制线 ③系统装机容量控制线
①系统最大负荷年变化线，在此控制线下，各类电站安排 的最大工作容量N〞系，工，要能满足系统最大负荷要求； ②系统要求的可用容量控制线，在此控制线下，各类电站安 排必须容量N〞系，必，要能满足系统要求； ③系统装机容量控制线，在此控制线下，系统装机容量N系，工 包括水、火电站全部装机容量，要求达到电力系统的安全、 经济、可靠的要求。 ②与③之间的容量，表示系统各月的空闲容量和处在计划检 修中的容量，以及由于各种原因而无法投入运行的受阻容量。
在调节性能差的水电站，设置N重可以利用弃水发E季，节 省火电煤耗，而获得效益。
选择N重
N重不能替代火 电容量，故要 额外增加水电 站的投资和年 运行费。
随着重复容量的 逐步增大，无益
弃水量逐渐减
少，因此可发的 季节性电能并不
能与重复容量呈
正比例增加。
——选定重复容量的动能经济计算
假设： N重——额外设置的重复容量； h经济——平均每年经济合理的工作小时数； 则 生产的电能量 E季 = N重 h经济
系数1.05 燃料价格 单位电能消耗燃料重
增加 N重， 让 h = h经济 （见上面计算公式）
对应h经济的 N，就是 N重
（2）日调节水电站重复容量 的选定
原则、方法与上基本相同 日调节水电站： 在枯水期，一般总是担任电力 系统的峰荷。 在汛期，当必需容量 N必全部担 任基荷后，还有弃水时，才考 虑设置重复容量。
设计枯水日的平均流量（m3/s） 日平均净水头（m）
（3）日调节水电站N〞水, 工确定：
仍先计算日调节水电站的保证出力：
N〞水, 保 = 9.81η Q设 H设
设计枯水日的平均流量（m3/s）
(kw)
日平均净水头（m）
日保证电能量为： E水, 保, 日=24 N 〞水, 保
（kw h）
① 日调节水电站作峰荷
——选定重复容量的动能经济计算
则，在经济上设置 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]
即： h经济 k水[(A/P, is, n)+P水]/a/f
节省
消耗
（1） 无调节水电站重复容量的选定
在N〞水, 工水平线之上，设置 N重， 增发 E季 = N重 h设 效益 B =a E季 f = a N重 h设 d b
二.系统备用容量N备的确定
N系备= N系负备+N系事备+ N系检备
1. 负荷备用容量
应付突然增加的冲击负荷。当这种突荷出现时，不 致因系统容量不足而使周波降低到小于规定值，从而影 响供电的质量。 作为调频电站 一般 N系负备=( 2～5 ) % N〞系 （ N〞系——系统最大负荷）
调频电站：担任电力系统负荷备用容量的电站。 多设在有调节（尤其调节性能好、离负荷中心近）水 电站，而无调节水电站、火电站不负担负荷备用。
第二个基本要求：系统电量平衡——一般选择设计枯水年 的来水过程，作为计算基础，要求所有电站的保证供电量 等于任何时段内系统所要求保证的供电量
E水,
该时段水电站能保证的出力 与相应时段小时数的乘积 （kwh）
保+
E火,
保=
E系,
保
该时段火电站有燃料保证的工作容 量与相应时段小时数的乘积 （kwh）
系统所要求的 保证供电量 （kwh）
N装
N重
N必
h经济 h必
h设
日调节水电站重复容量的选定
（3）年调节水电站重复容量的选定
① 对所有水文年资料进行径流调节，作多年平均的年持续 时间~弃水流量曲线 ② 换算为弃水出力年持续曲线 ③ 再利用公式计算h经济 ④ 对应的N重
四.水电站装机容量N水装的确定
步骤： （1）收集基本资料 （2）确定 N〞水, 工 （3）确定 N水, 备 （4）确定 N重 （5）选择水电站装机容量 N水装= N〞水, 工+ N水, 备+ N重 同时参考制造厂家机组系列，定出：机型、台数、出力 （6）检修安排 （7）系统电力电量平衡