第十四章 水电站水能计算
第四讲(水能计算及水电站在电力系统中的运行方式)
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。
水电机组水能利用率计算公式
水电机组水能利用率计算公式
水能利用率是指水电机组对流经机组的水能所实现的能量转换效率，
是衡量水电机组工作性能的重要指标之一、水能利用率的计算可根据以下
公式进行：
水能利用率=（发电机组输出电能）/（流经机组的水能）
其中，发电机组输出电能可以通过电量计进行测量，流经机组的水能
可以通过水流速度和水流量计进行测量。
在计算水能利用率时，首先需要确定流经机组的水能。
水能是指水流
动所具有的能量，在水电机组中主要来自于水流的动能。
水流动能的大小
主要取决于水流速度和水流量。
水流速度是指单位时间内水流通过的距离，可以通过测量水流通过的时间和流经机组的距离来计算。
水流量则是指单
位时间内流经机组的水的体积，可以通过流量计进行测量。
流经机组的水能可以通过以下公式计算：
流经机组的水能=（水流速度）^2×（水流量）×0.5×（水流密度）其中，水流密度是指水的密度，可以根据环境温度和压力来计算。
发电机组输出电能可以通过电量计进行测量，电量计可以记录发电机
组生成的电能的总量。
利用以上公式，可以计算出水能利用率。
水能利用率的计算结果一般
用百分比表示，即将计算出的结果乘以100，得到一个百分比值。
水能利用率的计算可以帮助评估水电机组的工作效率，优化机组运行
和设计，提高水能利用率，减少能源浪费，提高电网供电能力。
水电站水能计算
第四页，共61页。
7.1.1 水电站水能(shuǐ nénɡ)计算的内容、目的和 基本资料
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，
第十页，共61页。
7.1.2 水能利用(lìyòng)的原理及开发方式
1、坝式(蓄水(xù shuǐ) 式)水电站
第十一页，共61页。
7.1.2 水能利用(lìyòng)的原理及开发方式
2、引水(yǐnshuǐ) 式水电站
第十二页，共61页。
7.1.2 水能(shuǐ nénɡ)利用的原理及开发方式
3、混合式水电站
第十三页，共61页。
第二节内容(nèiróng)结构：
7.2 水电站的保证出力(chū lì)和发电量计算 7.2.1水电站的保证出力(chū lì)与保证电
能计算 1、无调节、日调节水电站的保证出力
(chū lì)与保证电能计算 2、年调节水电站的保证出力(chū lì)与
保证电能计算 3、多年调节水电站的保证出力(chū lì)
7
30.2
30.2
0
0
34.50 34.50 133.0 83.45 1.0 48.55 11730 856
8
3.5
16.2
-12.65
-12.65
21.85 28.18 129.0 82.70 1.0 45.30 5853 427
9
28.8
16.2
12.65
12.65
34.50 28.18 129.0 82.42 1.0 45.30 5853 427
水电站水能资源开发与计算
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
E1 rW (Z1 P1 / r a1v12 / 2g)
E2 rW (Z 2 P2 / r a2v22 / 2g)
E12 E1 E2 r(Z1 Z 2 )W rHW
(kg·m) N=9.81QH (kW) E=NT=9.81QHT (kW·h) E=NT=9.81QHT=9.81QHT/3600
=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
• 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）、
Байду номын сангаас 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。
水能计算及水电站主要参数选择
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、
水电站水能计算
（4）检修备用容量。如果系统容量中没有足够的空闲容量，难以安排机组检修，就要设置一定的 检修备用容量，但石板情况下，力求不设或者少设置此部分备用。
（5）重复容量。在寻常年份，都会有水量富余，若仅以必须容量工作会产生大量弃水。为了利用 次部分水量来发电，只需要增加一部分电机容量，而不增大坝等水工建筑物的投资，这部分容量 并非保证电力系统政策供电所必需的，故称为重复容量。在设置重复容量的电力系统中，系统 的总装机容量就是必需容量与重复容量之和。
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、多年平均发电量、装机容量； 2.确定水库的特征水位，正常蓄水位和死水位等； 3.选定机电设备，水轮机组等； 4.经济评价
p n 1 [E (n 1E n)/E n] 10 % 0 为第n年到第（n+1）
年的增长率。其中E为发电量，有此式可以推出；
E n 1 E n (1 p n 1 )和 P (nE n 1 /E 1 1 ) 1% 00
设计负荷水平年:电力负荷总是随着国民经济的发展而逐年增长的，在规划设计水电站时， 考虑电力系统远景负荷的发展水平，与此负荷水平相适应的年份称为电力负荷水平年。
年负荷图。
❖ 日负荷图
日负荷图反映的 是一天之内电力 负荷的变化过程 线。日负荷图有 三个特征数值： 日最大负荷、日 均负荷和日最小 负荷。
为便于利用日 负荷图进行动能 计算，常需要事 先绘制日电能累
计曲线。
水电站蓄能值计算公式
水电站蓄能值计算公式嘿，咱今天就来聊聊水电站蓄能值这个听起来有点复杂，但其实也没那么难理解的东西。
要说水电站蓄能值的计算公式，那就得先弄明白啥是水电站蓄能。
想象一下，水电站就像一个巨大的能量仓库，水从高处流下来推动水轮机发电，这时候它储存的能量就有了变化。
那水电站蓄能值到底咋算呢？一般来说，常用的公式是：E = mgh 。
这里的 E 就是蓄能值啦，m 是水的质量，g 是重力加速度，h 是水头高度。
举个例子哈，比如说有个水电站，它的水头高度是 100 米，水的流量是每秒 10 立方米。
那先算一下 1 秒钟流过的水的质量 m = 10×1000= 10000 千克。
重力加速度 g 咱们就取 9.8 米每秒平方。
然后用公式算E = 10000×9.8×100 = 9.8×10^6 焦耳。
这就是这 1 秒钟的蓄能值。
不过，实际情况可没这么简单哦。
因为水电站的运行会受到很多因素的影响，比如说水轮机的效率、管道的阻力、水库的水位变化等等。
我之前去参观过一个小型水电站，那场面可壮观了。
站在大坝上，看着那汹涌澎湃的水流，心里就感叹大自然的力量真是强大。
工作人员带着我们详细介绍了各种设备和运行原理，当讲到蓄能值计算的时候，指着那些仪表和数据，耐心地给我们解释每个参数的意义。
我就特别留意了那个记录水头高度的仪表，上面的数字不断变化，就好像在诉说着水电站的工作状态。
在计算蓄能值的时候，还得考虑不同季节、不同时间段的水流量变化。
比如在雨季，水流量大，蓄能值就高；而在旱季，水流量小，蓄能值相应就会降低。
另外，水电站的设计和规划也对蓄能值有着重要影响。
大坝的高度、水库的容量，这些都决定了能够储存多少能量。
总之，水电站蓄能值的计算是个综合考虑多种因素的过程，需要我们对水电站的运行有深入的了解，才能准确地计算出蓄能值，更好地利用水资源发电，为我们的生活提供源源不断的电力。
希望通过今天的介绍，能让您对水电站蓄能值计算公式有个初步的认识和了解。
水电站水能计算程序(长系列)
1.24262036 7148.91249 2744.63748 884.345109 313.8469743 1.2092551 7637.5002 2904.44681 925.933712 325.6288848 1.16925447 8071.78322 3044.79846 961.967895 335.718865 1.10893423 8476.35418 3174.21403 994.813981 344.8255991 1.04503592 8861.09894 3296.16856 1025.45138 353.2458154 0.98986268 9228.47106 3411.65579 1054.19668 361.0837074 0.94039066 9582.80099 3522.2002 1081.47944 368.4691869 0.89197426 9929.23775 3629.52049 1107.75859 375.5353825
0.41856307 1431.40199 669.969728 281.350585 131.6865395
0.49915077 1795.42036 820.689048 335.445126 153.3324159
0.57020873 2155.59428 966.682598 386.585933 173.3655994
0.14514521 -362.33577 -98.779007 -19.993524 -4.28613287 0.40628111 -692.6996 -188.12885 -37.917449 -8.09909288 0.60450265 -1000.9633 -270.91283 -54.392731 -11.5800359 0.70960735 -1290.319 -348.12089 -69.648111 -14.7834259 0.77444028 -1565.0905 -421.00587 -83.954681 -17.7707072 0.83102553 -1829.8983 -490.86251 -97.583 -20.6015291
水能计算及水电站在电力系统的运行方式
1、保证出力
2、多年平均发电量
3、水能计算的主要方法有哪些
4、电力系统日负荷图，年负荷土？日负荷图的特征和三个区域？
5、不同调节性能水电站的水能计算
6、水电站在电力系统中的运行方式
7、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；水电站下游水位流量关系曲线；设计枯水年入库径流资料；出力系数K取8.2；假设水头损失为定植，取△H=1.0m；无其他用水要求。
本例不计水量损失，故未列出水库面积曲线。
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。
水库水位容积曲线
下游水位流量关系曲线
设计枯水年入库径流资料。
水电机组水能利用率计算公式
水电机组水能利用率计算公式
水电机组的水能利用率是指水电站实际发电能力与水能理论发电能力的比值，是评价水电站运行效率的重要指标。
根据水电站的具体情况，可以采用不同的水能利用率计算公式。
下面是常用的几种计算公式及其详细介绍。
1.水能利用率（全年水位利用率）：
水能利用率=平均出力/装机容量
其中，平均出力为水电站一年内的电能输出平均值，装机容量为水电机组额定容量之和。
2.水能利用率（水能利用度）：
水能利用率=水电站发电量/水电站水资源总量
其中，水电站发电量为水电站一年内的电能输出总量，水电站水资源总量为水库或河流中的可利用水资源总量。
3.水能利用率（进口效率）：
水能利用率=发电量/浸没水能总量
其中，发电量为水电站的电能输出总量，浸没水能总量为河道中单位时间内通过水电站的水流总能量。
4.水能利用率（发电效率）：
水能利用率=水能转换成电能的总能量/水能总能量
其中，水能转换成电能的总能量为水电机组发电的总能量，水能总能量为水能资源的总能量。
5.水能利用率（水能发电效率）：
水能利用率=水能转化为电能的实际输出功率/水流过程中的水能总能量
其中，水能转化为电能的实际输出功率为水电机组的发电功率，水流过程中的水能总能量为水流动时所蕴含的总能量。
不同的水电站运行参数和计算目的决定了不同的水能利用率计算公式的选择。
在实际应用中，需要根据水电站的特点和需求，选择合适的公式进行计算和评价。
此外，水能利用率的提高是水电站技术改造和运行管理的重要目标之一、通过优化水电机组运行方式、提高设备效率、合理调度水库水位等措施，可以有效提高水能利用率，减少资源浪费，实现更加经济高效的水电发电。
水能计算
时段末水库蓄水量V末
时段初上游水位Z初 时段末上游水位Z末 月平均上游水位Z上 月平均下游水位Z下 水电站平均水头H 水电站效率η 月平均出力N 月发电量E 万kw 万度
（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9）
时段t 天然来水流量Q天 各种损失流量Q损 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 水库供水量－ΔW 弃水量W弃 时段初水库蓄水量V初
12 62 9 60 159
150 150 154 ＝115-20-150＝-55 亿m3
（10）
（11） （12） （13） （14） （15） （16） （17） （18）
时段末水库蓄水量V末
时段初上游水位Z初 时段末上游水位Z末 月平均上游水位Z上 月平均下游水位Z下 水电站平均水头H 水电站效率η 月平均出力N 月发电量E 万kw 万度 m
18.479
＝（180+179.56）/2＝179.78
（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9）
时段t 天然来水流量Q天 各种损失流量Q损 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 水库供水量－ΔW 弃水量W弃 时段初水库蓄水量V初
月 m3/s
9 115 20 100
10 85 12 92
11 70 10 125
（11） （12） （13） （14） （15） （16） （17） （18）
时段末水库蓄水量V末
时段初上游水位Z初 时段末上游水位Z末 月平均上游水位Z上 月平均下游水位Z下 水电站平均水头H 水电站效率η 月平均出力N 月发电量E 万kw 万度 m
23.755
水能计算成果
水能计算水能计算步骤：1）得到流域的水文资料，对其进行整理，最终得到水能计算成果表中的（2）（3）（5）（6）（7）（8）；2）用（2）列19年累计天数除以19得到年平均天数（4）列所示；3）由公式H=Hg -h损，即表中（6）列压力前池水位减去（7）列下游尾水位高再减去（8）列水头损失得到（9）列净水头高；4）由公式N=KQH得到（10）列的装机容量，即用（2）列的日平均流量乘（9）列净水头高再乘以出力系数K,本设计中是引水式小型水电站，所以本出K选8.2；5）用表中（10）列装机容量上下两行差得到（11）列出力差；6）由公式E=NT得到（12）列电量差，即用（11）列出力差乘以（4）年平均天数；7）由（12）列的电量差累计可以得到（13）列的年累计发电量；8）由（3）列年平均天数乘以24可以得到（14）列装机利用小时数。
由以上8个步骤可以得到下表中的水能计算成果表。
由（10）列装机容量和（14）列装机利用小时数画得下图装机利用小时数：图一装机利用小时数水能计算成果表由（2）日平均流量和（5）频率画得下图流量频率曲线：图二流量频率曲线由（10）列装机容量和（13）年累计发电量画得下图装机发电量曲线：图三装机发电量曲线由（2）列流量和（13）年累计发电量画得下图流量发电量曲线： 图三 流量发电量曲线装机容量的选择由本设计的要求可以知道本电站的年利用小时数位3000h 查图一装机年利用小时数曲线可以得到此时对应的装机容量为12900kw 。
N 机=N 水K ，此K 取0.95。
所以对应水轮机的效率为13500kw 。
此时可以选择以下方案供选择： 1.选2台容量为6750kw 的水轮机 2.选3台容量都为4500kw 的水轮机3.选2台容量为5400kw,一台为2700kw 的水轮机4.选4台3380kw 的水轮机。
水能计算的主要内容是什么什么是水电站的出力什么是
1.水能计算的主要内容是什么？
2.什么是水电站的出力？
3.什么是水电站的发电量？
4.什么是水电站的保证出力和多年平均年发电量？
5.等流量调节的水能计算步骤是什么？
6.已知出力的列表试算步骤是什么？
7.什么是电力系统，什么是电力用户？
8.电力生产的特点是什么？
9.什么是电力负荷？
10.什么是日负荷图？年负荷图？
11.日负荷图上三个特征值分别是什么？将日负荷图分成哪三部分？
12.两个特征指标值是什么？各有什么意义？
13.电力系统的装机容量由哪些部分组成？各部分的意义是什么？
14.季节容量为什么又叫重复容量？
15.水电站的技术特征是什么？
16.火电站的技术特征是什么？
17.日调节水电站水能计算的长系列法计算步骤是什么？
18.年调节水电站水能如何计算？
19.无调节、日调节、年调节、多年调节水电站的运行方式特点是什
么？
20.计算题：
（1）某水电站为坝式年调节水电站，设计保证率为80%。
水库以
发电为主，库区无其他部门引水。
设计枯水代表年供水期内出力计算相关数据如表所示。
求该水电站的保证出力（出力系数A=7.0）。
（2）某水电站为坝式年调节水电站，设计保证率为80%。
水库以发电为主，库区无其他部门引水。
设计枯水代表年内出力计算相关数据如表所示。
求该水电站的保证出力，供水期发电量，多年平均年发电量。
（出力系数A=7.0）。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
c、经过以上逐时段演算至供水期末时，若此时水位为死 水位，则计算结束；否则，重新假定出力N0，返回步骤a 进行 大循环计算。 实例
2)等流量调节方式水能计算方法 a、根据设计枯水年入库径流资料，用已知的兴利库容V兴 求调节流量，作为水电站的发电流量q； 供水期的调节流量 蓄水期的调节流量 b、利用入库流量与水电站发电流量作为来、用水资料， 按列表法进行枯水年或枯水年组水能计算。 已知q，求N=? N=AqH=Aq(Z上-Z下) (Q-q)△t=V2-V1 Q q △t V1
NP
P设 P t
4）水位变化不大的无调节水电站，可采用更简单的方法: 由设计保证率在日平均流量频率曲线（图14-8）上查取设 计发电流量QP；再由公式NP=AQPHP=AQP(Z上-Z下-H)计算水电站 的日平均保证出力。 2 代表年法 为了简化计算，可用代表年法进行水能计算。其步骤：
①选择3个设计代表年：设计枯水年(P设)、设计中水年(P 中=50%)。设计丰水年(P丰=1-P设)。
二 多年平均发电量的计算（E年）
1 概念
指水电站年发电量的多年平均值。 2 在水文资料丰富情况下
由前面的计算，可得到无(日)调节水电站的日平均出力历 时曲线。其下包面积，即为天然水量的多年平均发电量。由于 受机组出力的限制，天然流量无法完全利用。实际多年平均发 电量取决于电站的装机容量。 装机容量与多年平均发电
b、将N(i)（i =1,2,…,n）由大到小排序，计算经验频率 P(i)，绘制日(旬)平均出力频率曲线；见右下图。 c、由设计保证率P推求NP. 对于无调节水电站，设计 保证率常用P历时。 NP N
P设
P
2）简化算法
将历年日平均流量由大到小分组，统计其出现日数和累计 出现日数，再按分组流量的平均值来计算出力和推求保证出力 NP。计算公式如下：
益和供电可靠性。由河流来水量和负荷要求合理确定。 (一)按负荷要求确定
按负荷要求确定装机容量的基本依据是电力电量平衡。无
调节水电站的最优工作位置在基荷。此时才能充分利用水能资 源。如图14-12所示。
1
N装=N工+N备+N重
无调节水电站的最大工作容量等于它的保证出力。无调节
水电站不设置备用容量。则其装机容量为： N装=NP+N重 N NP
N
水电站的出力变化过程
t
E
t1
E
ti
ti+1
n
tn
(kw.h)
t（h）
tn
t1
Ndt N i t
i 1
其中，Ni为第i时段的平均出力。
二、我国各大河流域可能开发的水能资源
流域 长 江 黄 河 珠 江 海滦河 装机容量 (万KW) 19724 2800 2485 214 年发电量 亿kw.h 10275 1170 1125 52 占全国比重(%) 53.4 6.1 5.8 0.3
N Aq发H净 A(Q天 q损 )(Z上 Z下 H )
计算表格见表14-1。
N
日平均出力频率曲线 NP
P设
P
3）几个基本概念
Q
日平均流量频率曲线
① 日平均流量频率曲线
② 日平均出力频率曲线 ③ 日平均流量历时曲线 ④ 日平均出力历时曲线 P设 P QP
N
Q、N
日平均出力历时曲线 日平均流量历时曲线
2
基本资料
（1）水库特性曲线 水库面积曲线 水库库容曲线 （2）水文资料 坝址历年流量资料,设计丰水年、中水年和枯水年径流过 程 尾水水位流量关系曲线 历年降雨量和蒸发量资料 （3）电力系统负荷资料 年负荷 日负荷 （4）综合利用资料 灌溉、航运、发电、给水、上下游防洪资料
五、水能计算的主要方法 1 基本任务 确定水电站动能指标的计算，称为水能计算。 1)在规划设计阶段，为了选择水电站即水库的主要参数， 需假定若干个水库正常蓄水位方案，计算各方案的水电站的动 能指标，为最终确定电站规模提供依据。 2)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，计算水电站各时段的出力和发 电量。 2 计算方法 N=AqH=Aq(Z上-Z下) 式中，N——出力；q——发电流量。 上式计算方法有： 列表试算法 图解法
(1)日负荷图
a. 特征值
日最大负荷N`` 日平均负荷N 日最小负荷N`
N
峰荷
N
腰荷
基荷 b. 负荷图分区 腰荷 峰荷
基荷
t
(2)年负荷图
由月最大负荷曲线 和月平均负荷曲线组成。 N
月最大负荷曲线 月平均负荷曲线
E t
二、电力负荷容量组成
正常用电，必须满足两个条件：
电力(容量)平衡：机电设备容量(出力)不小于最大负荷 电量平衡：所发出的电能不小于用户需求电量 这里关心电力平衡。 容量又称装机E=N△t
V2 V1 Z2 Z1 Z下 Z下 H N=AqH
q+q弃
尾水水位流量关系曲线
实例1
实例2
4 图解法
(Q-q)△t=V2-V1 式中，V——时段△t中间的水库蓄水量。
v1 Q v q t 2 t 2
v q t 2
t (Q q) v v1 2
3 工程投资比较大，工期较长；
4 运行费用较低； 5 调度复杂。 二、水电站的工作方式
1 工作方式
电站在电力系统日、年负荷图上的位置，如峰荷、腰荷或 基荷。
N 水电站 火电站
N 水电站
径流式电站 枯水期
24
t
火电站
汛期 24
t
2 水电站工作方 式取决于：① 水电站 的调节性能；②来水的 丰、枯程度；③E日/N装 的比值，值越大，可任 基荷。
典型年选择原则：
a. 年水量接近原则
（年径流年内分配较稳定）
W年 ~ P
b. 枯水期水量接近原则 W枯 ~ P
（年径流年内分配不稳定）
②将3个设计代表年的日平均流量（3*365个）统一进行分 组，计算分组平均出力N(i)（i=1,2,…,n;n为组数）。计算同 表格14-1。 ③绘制日平均出力频率曲线，由设计保证率P设得保证出力 NP 。
§14.2
电力系统的负荷及其容量组成
一、电力系统与负荷图 1 电力系统（电网） 各电站之间及电站与用户之间用输电线路连接成的一个整 体。三大用户：工业用电、农业用电、生活用电。 2 电力负荷图 负荷：用户对电力的需求 电力负荷图：负荷随时间的变化过程
日负荷图：一日负荷变化过程线
年负荷图：一年负荷变化过程线
v1 Q v q t 2 t 2
N
N Aq(Z上 Z下 )
工作曲线绘制： 假定不同N、 H
q
q
v
水能计算工作曲线
v q t 2
图解: ①已知N ②已知q
v1 Q v q t 2 t 2 v q t 2
由工作曲线得到发电流量q; 由工作曲线得到出力N。
2 出力
实际计算出力时，必须用两个断面的平均流量。
单位时间内水能所做的功，称为水流功率。表示水流做功能力。在电力 工程中，把功率称为出力（或容量）。
3 电量 水电站在t(t1-t2)时段内所发出的电能，称为该时段的发电量，即
Et Ndt AQHt
t1
t2
(kw.h)
上式为水电站发电量的计算公式。
NP 2 N重的计算 24h
为了充分利用丰水期或丰水年的多余水量，需设置重复容
量(季节容量).一般用重复(季节)容量年利用小时数法确定N重.
N
N重
E重
N重 NP
8760
N重设
t
图中，h重
E重 N重
h重规
h重
为重复容量小时数，又称补充千瓦小时数，或
季节容量年利用小时数。
确定N装后，无调节水电站实际装机容量还要结合机组的机 型进行确定。
淮 河
东北诸河 东南沿海诸河 西南国际诸河 雅鲁藏布江及西藏其它河流
66
1371 1390 3768 5038
19
439 547 2099 2969
0.1
2.3 2.9 10.9 15.4
北方内陆及新疆诸河
全国
997
37853
539
19233
2.8
100.0
三、水电站的开发方式分类 由出力计算公式知：影响水能资源的基本因素是流量Q和落 差H。 无调节水电站 1 按径流调节程度分 日调节水电站 年调节水电站 多年调节水电站
（二）装机容量选择的简化方法
缺乏负荷资料情况下，常采用简化方法。 1、装机容量年利用小时数法
N
N3 N2 N1
1 概念
指不能对天然来水过程进行调节的水电站。水电站在任何 时刻的出力取决于河道中当时的天然流量和电站水头。
2 长序列法（适合于径流资料较长情况）
1）基本步骤：
a、以日(旬)为计算时段，逐日(旬)计算水电站的日(旬) 平均出力N(i)；
N (i) Aq发 H 净 A(Q天 q损 )(Z 上 Z下 H ) i 1,2,, n 365(n 36)
§14.1
水能计算的基本知识
一、水能计算的基本原理 1 水能 河流中流动着的水流蕴藏着一定的能量,称为水能。在 天然情况下，这些能量消耗于水流的内部摩擦，克服沿程河 床阻力，冲刷河床和夹带泥沙。采用一定的工程措施（如水 电站）可把水能变为电能。
图14-1
图14-2
2 p1 1v1 由水力学知： E ( Z ) W 1 1 2g 2 p 2 2 v2 E2 ( Z 2 ) W 2g
N 火电站 水电站 火电站 径流式电站 t
其它
24
§14.4