【精品】第五章水电站及水库的主要参数选择

2015年5月21日1时39分
第一节 水电站装机容量的选择 一、水电站最大工作容量的确定
水电站最大工作容量：指设计水平年电力系 统负荷最高（一般出现在冬季枯水季节）时水电 站能担负的最大发电容量。 从可靠性方面，必须满足电力系统的电力、电 量平衡要求，即： N〞 = N〞 +N〞 系 水工 火工
电设备利用率 大小的指标
h年
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E年 N装
水电站装机容量的确定
水电站的多年平均年 发电量与装机容量存在着 密切关系,先假定若干个 装机容量方案，算出每个 方案的的平均年发电量， 再利用上式计算各方案的 年利用小时数，即可绘制 N装～h年的关系曲线。
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电力系统备用容量的确定
负荷备用容量（水）：根据《水利水电工程水 利动能设计规范(SDJ11-77)》,一般采用系统最大 负荷的5%左右，大型电力系统可采用较小值； 事故备用容量（水、火）：一般采用系统最大 负荷的10%左右，但不得小于系统中最大一台机 组的容量； 检修备用容量（火）：水电站每台机组平均年 计划检修时间为10~15天，火电站15~30天。
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电力系统中重复容量（季节容量）的确定
季节容量年利用小时数确 定季节容量N季时，首先应根据 季节用户的特点，初步拟定设 计水电站季节容量N季，并按日 平均出力历时曲线计算出相应 的季节电能E季。然后计算季节 容量年利用小时数h季计= E季/N季， 其判别式为h季计≥h季规。根据上 述方法，求出季节容量(重复容 量)后，即可初步确定水电站的 装机容量。
E系保= E水保+E火保
从经济性方面，应使系统的计算支出最小。
原则：以水电站提供的保证电能为前提，使水 电站的工作容量尽可能大。
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N装=N必+N重= N工〞 +N备+N重
无调节水电站的最大工作容量的确定 无调节水电站的最大工作容量等于 按设计保证率所求出的保证出力。 若设计枯水日的平均流量为Q设，相 应的日平均净水头为H设，则无调节水电 站的保证出力为：
10
1.80 1.75 0.45
11
1.30 1.05 0.20
12
0.65 0.50 0.15
全年平 均流量
2.50 1.77 1.15
1）保证出力的计算 根据站址处3个代表年的月平均流量资料，以0.3m3／s为间隔进 行分组，计算各组流量的频率(保证率)，列入表第(5)栏。以表 中第(2)栏和第(5)栏数据绘成流量频率曲线(见图)。由水电站 设计保证率P＝65%，查得保证流量QP＝1.15m3/s。
2.7 5.4 5.4 8.1 10.8 10.8 13.5 16.2 18.9 21.6 24.7 35.1 48.6 59.5 67.6 70.3 91.9 97.3
237 473 473 710 946 946 1183 1419 1656 1892 2164 3075 4257 5212 5922 6158 8050 8523
N
" 水工
N p 9.81 Q设 H 设
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日调节水电站的最大工作容量的确定
日调节水电站可以 利用其调节日内径流的 能力，使水电站的出力 适应日内负荷变化的要 求，考虑可靠性和经济 性原则，以保证电能为 控制条件，让水电站承 担系统峰荷，使水电站 最大工作容量尽可能大。
E峰 24N保日 N基 N "水工 N基 N峰
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图
具有综合利用要求时， 最大工作容量的确定
年调节水电站的最大工作容量的确定 主要取决于设计供水期内的保证电能，为了满 足可靠性要求，水电站在供水期承担的电能应等于 保证电能；为了满足经济性要求，应使水电站最大 工作容量尽可能大，供水期水电站应尽可能在峰荷 工作，所确定的水火电站工作容量之和应等于系统 的最大负荷，避免出现不必要的重复工作容量。
Q调 (W供 V 年调 ) / T供 N保年 9.81 Q调 H 供
E保供 N保年T供
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年调节水电站的最大工作容量的确定
（1）在水库供水期，应尽量使拟建水电站担任系统的峰荷或腰 荷。水电站最大工作容量↑，则火电站的就↓，从而节省系统 对电站的总投资。假设至少三个最大工作容量方案，定出各方 案相应的日电能量。
10431 20861 20861 31292 41722 41722 52153 62583 73014 83444 95420 135597 187750 229858 261150 271580 355024 313238
各月平均流量 代表年
1
丰水年 平水年 枯水年 0.90 0.60 0.40
2
1.05 0.56 0.60
3
1.35 1.10 0.56
4
4.20 1.60 1.30
5
3.60 2.30 2.05
6
5.20 5.00 2.50
7
3.15 3.00 2.20
8
4.35 2.05 1.56
9
2.40 1.70 1.80
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年调节水电站的最大工作容量的确定的总结 1.确定年调节水电站的保证出力和保证电能； 2.作设计水平年电力系统的年最大负荷图； 3.假定若干个(≥3)N〞水工方案； 4.在系统的年最大负荷图上按水平线划分水、 火电站的工作位置,相应得到各方案各月的最大 工作容量N"水工ij; 5.作供水期各月典型日负荷图及相应的日电能 累积曲线，求得N"水工ij对应的日电能，进而利用 年平均负荷图求出供水期的电能； 6.作N"水工与相应的E供保的关系线，由E供保可查 得设计的最大工作容量。
N保日 9.81 Q设 H 设
E保日 24N保日(kW h)
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图5-1 日调节水电站N//工的确定
日调节水电站的最大工作容量的确定
如果水电站下游河道有 航运要求或有供水任务，则 水电站必须有一部分工作容 量担任系统的基荷，保证在 一昼夜内下游河道具有一定 的航运水深或供水流量。设 下游航运或供水要求水电站 在一昼夜内泄出均匀流量Q基， 则水电站必须担任的基荷工 作容量为： N基 9.81 Q基 H设
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（2）对每个方案供水期各个月份水电站的日电能量 除以24小时，即得各个月份水电站的日平均出力。
每月的平 均小时数
E保，供1 730 N 1,i
i
(i 1,2,3,4,9,10,11 ,12)
第1方案供水 期第i月份的 月平均出力
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（3）作出水电站各个最大工作容量方案与其相应 的供水期保证电能的关系曲线。然后根据所定出 的水电站设计枯水年供水期的保证电能，即可从 图下图中求出年调节水电站的最大工作容量。
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（4）在电力系统日最大负荷年变化图上定出水、火 电站的工作位置。两者的交线为水平线，并由此作出 系统出力平衡图。
第五章 水电站主要参数的选择
第一节 水电站装机容量的选择 第二节 水电站水库蓄水位的选择 第三节 水电站水库死水位的选择
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水电站的设计参数主要指水电站的正常 蓄水位、死水位和水电站的装机容量，对 有防洪任务的水库，还包括防洪特征水位。 参数选择的意义 参数选择的一般程序：对大型水电站首 先选定正常蓄水位，其次选定死水位，最 后确定装机容量。
21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21
786.45 44.1 742.35 44.1 698.25 44.1 654.15 44.1 610.05 44.1 565.95 44.1 521.85 44.1 477.75 44.1 433.65 44.1 389.55 44.1 345.45 44.1 301.35 44.1 257.25 44.1 213.15 44.1 169.05 44.1 124.95 44.1 80.85 44.1 36.75 36.75
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水电站装机容量的确定
2.保证出力倍比法：根据已知水电站的经验统 计，不同特点的水电站，其保证出力与装机容量之 间具有较合理的比例关系，即
N装=CNp 原则：水力资源丰富， 水量年内分配较均匀 的地区，C取较小值， 反之取大值；季节性 用电多的地区，C取 较大值，反之取较小 值。
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流量 分组 （1）
5.20～5.49
4.90～5.19 4.60～4.89 4.30～4.59 4.00～4.29 3.70～3.99 3.40～3.69
3.10～3.39
2.80～3.09 2.50～2.79 2.20～2.49 1.90～2.19 1.60～1.89 1.30～1.59 1.00～1.29 0.70～0.99 0.40～0.69 0.10～0.39
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【例】某地区为了解决照明及农副产品加工用电问题，拟修
建一座无调节水电站，确定上游水位Z上＝66m，下游水位(变 化很小，视作常数) Z下＝45m。根据水文资料条件，计算时段 以月为单位。水电站处各设计代表年的月平均流量见下表。选 定设计保证率为65%。试作该水电站的水能计算。
水电站装机容量的确定
关键在于如何确定水电站的设计年利用小时数， 它的大小与地区的水力资源情况、系统负荷特性、 系统内水、火电站比重、水库调节性能、水电站的 运行方式及综合利用情况等因素有关，对于小型水 电站，在2000～6000小时之间根据实际情况分析选 定。
水力资源丰富地区与水力资源缺乏地区相比，其h年设取较 高值； 有调节水库的水电站比无调节水电站的h年设低，且调节性 能越好，h年设越低； 当电力系统内水电站较多且部分水电站调节性能较好时， 则新设计的水电站可担负较均匀的负荷，其h年设取较高值； 供工业用电较供农副产品加工和照明用电的h年设高些； 以灌溉为主的水库，而水电站又仅用灌溉期水量发电时， h年设可以较低。
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分组平均 出现 累计出现 频率 流量 次数 次数 （2） （3） （4） （5） 5.35 1 1 2.7 5.05 1 2 5.4 4.75 0 2 5.4 4.45 1 3 8.1 4.15 1 4 10.8 3.85 0 4 10.8 3.55 1 5 13.5 3.25 1 6 16.2 2.95 1 7 18.9 2.65 1 8 21.6 2.35 3 11 24.7 2.05 2 13 35.1 1.75 5 18 48.6 1.45 4 22 59.5 1.15 3 25 67.6 0.85 1 26 70.3 0.55 8 34 91.9 0.25 2 36 97.3
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水电站装机容量的确定
(一)按负荷要求确定装机容量 按负荷要求确定装机容量的基本依据是电力电 量平衡，即供需平衡。设计新水电站时，应满足电 力系统在设计水平年对该电站在容量(电力)、电能 (电量)方面的要求。 (二)装机容量选择的简化方法 1.装机容量年利用小时数法：水电站的多年平 均发电量除以装机容量，即为装机容量年利用小时 表示水电站机 数，简称年利用小时数，用 h年表示。
分组平均 流量
水头 H
出力 N=7.0QHBiblioteka 出力差 ΔN频率P
保证历时 t=8760P
电量差 Δ E=Δ N.t
累积电量E
装机年利用小 时数h年=E/N
5.35 5.05 4.75 4.45 4.15 3.85 3.55 3.25 2.95 2.65 2.35 2.05 1.75 1.45 1.15 0.85 0.55 0.25
倍比系数， C=1.5～4.5
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水电站装机容量的确定
3.套用定型机组：小型水电站的机组设备 应根据生产和供应情况，套用现成产品，确定 水电站装机容量。机组机型应根据水能计算成 果、枢纽或厂房布置，并考虑机组安装台数来 确定。为保证水电站检修方便，通常机组不应 少于两台，为保证运行灵活可靠，管理方便， 小型水电站机组台数不宜超过4台。 机组机型及台数确定后，应核定多年平均 年发电量和年利用小时数。