第三章 水电站水能计算
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。
03-第3章 水电站水能计算1-3节
= dv
（3-11） ）
） = ah 3 + bh 2 + ch （3-12）
则把关系式（ ）（ ）（12）代入（ ）即可以的出按时序t作水能调节计算之基本微分方程式 ）（11）（ 则把关系式（10）（ ）（ ）代入（9）即可以的出按时序 作水能调节计算之基本微分方程式 ： （3-13）h是自库底起算之库水位高程或落差；Ho是下游水位基准点距库底之高差如图： N (）h k[Q(t ) − dv / dt ][ H 0 − a0 q n + h(t )] Ho t) =
3
1− 2
1
2
E = HWγ = γQ∆tH
一般的电力计算中
由物理概念，单位时间内所做的功叫功率， 由物理概念，单位时间内所做的功叫功率，故水流的功率是 N
= E / ∆t = γQH
单位为kgf*m/s。 。 单位为
把功率叫出力，并用kW作为计算单位：1kW=102 kgf*m/s。通过变换可得： 作为计算单位： ，把功率叫出力，并用 作为计算单位 。通过变换可得：
γ
a1V12 − a2V22 + )Wγ 单位为kgf*m 2g
假设上下断面流速及其分布情形是相同的 且其平均压力也相等 相等， 假设上下断面流速及其分布情形是相同的，且其平均压力也相等，即：a1V1 = a2V2 , P = P2 。则刚才 相同 1 的式子可以表示成 ：E ）。 = ( Z − Z )Wγ = HWγ （3-4）。 在天然的河道情况下，这部分能量的消耗在水流的内部摩擦 夹带泥沙及克服沿程河床阻力等 内部摩擦， 在天然的河道情况下，这部分能量的消耗在水流的内部摩擦，夹带泥沙及克服沿程河床阻力等 方面，可以利用的部分往往很小 很小， 能量分散。 方面，可以利用的部分往往很小，且能量分散。 为了充分利用两断面能量，就要有一些水利设施如壅水坝、引水渠道、隧洞等， 落差集中， 为了充分利用两断面能量，就要有一些水利设施如壅水坝、引水渠道、隧洞等，使落差集中， 以减小沿程能量消耗，同时把水流的位能，动能转换成为水轮机的机械能， 以减小沿程能量消耗，同时把水流的位能，动能转换成为水轮机的机械能，通过发电机再转换成电 能。 由于水能利用取决于落差和流量两个因素 且受地形、经济条件等限制，所以水电站开发方式， 两个因素， 由于水能利用取决于落差和流量两个因素，且受地形、经济条件等限制，所以水电站开发方式， 落差 因地区而异。如水电站集中落差的方式来分类，则有蓄水式水电站 引水式水电站和混合式水电站3 蓄水式水电站， 因地区而异。如水电站集中落差的方式来分类，则有蓄水式水电站，引水式水电站和混合式水电站 类。 选择何种开发形式，取得多少能量，主要通过技术经济比较， 选择何种开发形式，取得多少能量，主要通过技术经济比较，而水能计算的目的是定出水电站 及发电量， 的一些基本技术生产指标（或称动能指标） 出力及发电量 的一些基本技术生产指标（或称动能指标）如出力及发电量，水电站的工作情况及这些动能指标与 参变数（正常蓄水位，死水位等）之间的关系，以供规划设计、方案选择之用。 参变数（正常蓄水位，死水位等）之间的关系，以供规划设计、方案选择之用。确定水电站动能指 标值的计算，称为水能计算，或叫水能调节计算，它是水利计算的一个专门部分。 标值的计算，称为水能计算，或叫水能调节计算，它是水利计算的一个专门部分。 水电站的出力计算可应用公式（ ）。设发电流量为Q（ ）。设发电流量为 ）。在 秒内 秒内， 水电站的出力计算可应用公式（3-4）。设发电流量为 （ m / s ）。在△t秒内，有水体 W=Q△t通过水轮机流入下游，则由公式（3-4）可得水量 下降 所做的功： 通过水轮机流入下游， 下降H所做的功 △ 通过水轮机流入下游 则由公式（ ）可得水量W下降 2、图中 H 额 为额定水头，它表示在该水头以上， 、 为额定水头，它表示在该水头以上， 机组可以可以发出额定出力（也称额定容量）。 可以发出额定出力 机组可以可以发出额定出力（也称额定容量）。 在额定水头以下，机组可以发出的最大出力随H 在额定水头以下，机组可以发出的最大出力随 之减小而减小。这是因为 之减小而减小。这是因为 3、水头越小，受阻容量越大，因此在运行时水 、水头越小，受阻容量越大， 头有一定范围，在次范围内水轮机效率较高， 头有一定范围，在次范围内水轮机效率较高，出 力受阻较小。 力受阻较小。这个范围一般以最小水头不小与最 大水头的60%~70%来控制。应该指出，各种型 来控制。 大水头的 来控制 应该指出， 号的水轮机有不同的运转综合特性曲线。 号的水轮机有不同的运转综合特性曲线。
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
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第三章 水能计算及水电站主要参数选择
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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。
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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。
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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。
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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。
水利资源计算水电站水能计算
水利资源计算水电站水能计算水电站水能计算是指根据水流量和水头的大小，计算水电站所能利用的水能。
水能是指水流具有的动能和重力势能，可以转化为机械能和电能。
水电站水能计算主要包括两个方面，一是水流量计算，二是水头计算。
水流量计算是指计算单位时间内通过水电站的水的流量。
水流量的计算常采用测流仪器进行实测或间接推算。
常用的方法有流速-断面法、闸门耐用法、容量法等。
流速-断面法是通过测量水流速度和流过断面的横截面积，计算出水流量。
测量时，通常采用流速仪器，如流速计或超声波流速仪。
流量计算公式为：Q=V×A，其中Q为单位时间内通过的水流量，V为水流速度，A为横截面积。
闸门耐用法是通过测量闸门的开启时间和闸门的开度，再结合实测的闸门流速，计算出单位时间内通过的水流量。
计算公式为：Q=K×h×B×T，其中Q为单位时间内通过的水流量，K为闸门流速系数，h为闸门水头，B为闸门的宽度，T为闸门的开启时间。
容量法是根据水库库容和泄洪量来计算水流量。
它首先要计算库容曲线，即根据水位-库容关系，确定各个水位对应的库容。
然后通过监测库容变化，来计算单位时间内的泄洪量。
计算公式为：Q=∆V/∆t，其中Q为单位时间内通过的水流量，∆V为单位时间内库容的变化量，∆t为时间。
水头计算是指计算水电站的水头，即水位能和水压能的总和。
水头的计算方式有两种，一种是通过水位差计算，一种是通过水压计算。
水位差计算是根据上游水位和下游水位的差值，计算水头。
计算公式为：H=H1-H2，其中H为水头，H1为上游水位，H2为下游水位。
水压计算是通过测量上游水位和下游水位之间的水压差，计算水头。
计算公式为：H=K×h，其中H为水头，K为水压系数，h为水压差。
水电站水能计算对于水电站的设计、建设和运行管理非常重要，它能够帮助确定水电站的装机容量和发电能力，并对水资源进行合理规划和利用。
通过准确计算水能，可以提高水电站的发电效率，降低能源消耗，保护环境，实现可持续发展。
第三章 水电站水能计算
水电站水能计算
第一节 水能计算的基本方程和主要方法 第二节 电力系统及其容量组成 第三节 水电站水库消落深度、保证出力 和多年平均发电量 第四节 水电站装机容量选择 第五节 水电站水库调度图 第六节 无调节水电站水能计算 第七节 抽水蓄能电站简述
2013年7月20日1时19分
第一节 水能计算的基本方程和主要方法
2 河段的潜在水能
E1—2 = E1 - E 2 = γ W ( Z 1 - Z 2 +
2013年7月20日1时19分
P1 - P2 γ
+
a 1V12 - a 2V22
2g
)
a 1V 2 - a 2V 2 1 2
2g
0
1
V1 V2
E1-2=γ·W·H1-2（牛顿· 米）
＝γ·Q·t·H1-2=9807Q·H1-2 t·
2、保证出力计算（长系列法） 对于每一个死水 位方案，都可通过长 系列操作，求出相应 的保证出力值(或保证 电能值)，并点绘出死 水位与保证电能关系 曲线。 当水电站受最大消落深度限制和其他用水部门 要求所允许的死水位在极点下面时，则EP和死水位 选在极点处，可提供的Ep为最大。当所允许死水位 在极点之上时，就选定该死水位和其相应的保证电 能。
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（三）混合式水电站
1.概念：在一个河段上，用坝集中一部分落差 ，再通过有压引水道集中坝后河段的另一部分 落差。
2.开发条件：当河段上游坡降较缓且有筑坝建 库条件，下游坡降陡且有条件集中较大落差时， 采用混合式开发较经济。 我国四川狮子滩、福建古田溪、东北镜泊湖 等属于混合式开发方式。
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第三节
水电站水库消落深度、保证出力 和多年平均电能计算
水流发电能力计算公式
水流发电能力计算公式水力发电是一种利用水流能量产生电力的可再生能源技术。
通过水力发电，我们可以有效地利用水流的动能来产生电能，为人类生活和工业生产提供清洁、可持续的能源。
在设计和建设水力发电站时，计算水流发电能力是非常重要的一步。
下面我们将介绍一些常用的水流发电能力计算公式，以帮助我们更好地理解和应用水力发电技术。
首先，我们需要了解一些基本的概念和参数。
在水力发电中，水流的动能可以转化为电能，其大小取决于水流的流速、流量和有效落差。
流速是指单位时间内水流通过的距离，通常用米/秒（m/s）来表示；流量是指单位时间内通过某一横截面的水量，通常用立方米/秒（m³/s）来表示；而有效落差是指水流从水库或水坝顶部到水轮机进口的垂直落差，通常用米（m）来表示。
这些参数都是计算水流发电能力的重要因素。
根据以上参数，我们可以利用以下公式来计算水流发电能力：1. 水流发电能力（kW）= 流量（m³/s）×有效落差（m）×重力加速度（m/s ²）×效率。
在这个公式中，重力加速度通常取9.81m/s²，而效率是指水轮机或涡轮的转换效率，通常取0.8-0.9之间。
通过这个公式，我们可以得到水流发电的理论能力，即单位时间内水流所含的动能可以转化为的电能。
2. 流速（m/s）= 流量（m³/s）/ 截面积（m²）。
在实际应用中，我们有时候也需要计算水流的流速。
通过上述公式，我们可以根据流量和横截面积来计算水流的流速，从而更好地了解水流的动力特点。
3. 流量（m³/s）= 水头（m）×断面积（m²）×流速（m/s）。
在某些情况下，我们可能已知水头、断面积和流速，需要计算流量。
通过这个公式，我们可以根据水头、断面积和流速来计算水流的流量，从而更好地评估水流的动能和发电潜力。
通过上述公式，我们可以更好地理解和应用水流发电能力的计算方法。
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。
水电站水能计算范文
水电站水能计算范文
水电站是一种以水能为动力的发电设施。
在水电站中，水能被转化为
机械能，再通过发电机转换为电能。
水能计算是水电站设计和运行中的一
个重要环节，它涉及到对水资源、水流量和水头等参数的准确测量和计算。
水能计算的目的是确定水电站的发电能力和发电效率，以及对水资源
的科学利用和管理。
在进行水能计算时，需要考虑以下几个方面的因素：
2.水流量：水流量是水能计算的基础参数。
水流量的测量和计算主要
通过水流量仪表进行，如流速仪、流量计等。
水流量的计算通常采用雷诺
方程或曼宁公式等流体力学公式，根据水流的流速和截面面积计算得出。
3.水头：水头是水能计算的另一个重要参数。
水头是指水位的高度差，通常用来表示水势能转化为机械能的能量。
水头的测量一般采用液位计、
压力传感器等。
水头的计算需要考虑水位的变化和水流的动能转换。
4.发电装置：发电装置是将水能转化为电能的设备。
发电装置主要包
括发电机、涡轮机、水轮机等。
发电装置的选型和设计需要根据水电站的
水能和水资源量进行。
发电装置的效率决定了水能转换的能力和发电量。
在进行水能计算时，还需要考虑其他因素的影响，如水温、水质等。
水温和水质的变化会对水流量和水头产生影响，从而影响水能的计算结果。
水能计算是水电站设计和运行中不可或缺的环节，它对确保水资源的
合理利用和发电站的正常运行起着重要的作用。
准确的水能计算可以为水
电站的选址、设计和运行提供科学依据，促进水电资源的高效利用和可持
续发展。
水电站水能计算范文
水电站水能计算范文水电站水能计算是指对水电站中的水能进行计算和评估，以确定其发电潜力和效益。
水能是指流经水电站的水流所具有的动能，通过将水能转化为电能，水电站可以发电并供应人们所需的电力。
水能计算主要包括水能资源评估、水电站装机容量选择、发电量计算以及效益评估等方面。
水能资源评估是水电站规划和设计的第一步，通过对水能资源的调查和评估，可以确定水电站的选址和规模。
水能资源主要包括水位、流量和水头三个要素。
水位是指水电站上游水库或河道的水位高度，流量是指单位时间内通过水电站的水量，水头是指水流从上游到下游所具有的垂直高度差。
水位、流量和水头是水能计算的基本参数，通过对这些参数进行测量和分析，可以确定水能资源的大小和分布情况。
在水电站装机容量选择中，需要考虑水能资源的条件和电力需求的情况。
装机容量是指水电站所具备的最大发电能力，它通常以兆瓦（MW）为单位。
装机容量的选择需要考虑水能资源的可利用程度和电力需求的变化情况。
一般来说，装机容量应当合理匹配水能资源的条件，既不能过小以致浪费水能资源，也不能过大以致缺乏有效利用。
发电量计算是水能计算的核心内容，它是根据水能资源和水电站的装机容量来评估水电站的发电能力和效益。
发电量计算一般分为规模利用系数法和能力利用系数法两种方法。
规模利用系数法是通过评估水电站的流量历时曲线和水位曲线来计算年发电量，它适用于规模较小的水电站。
能力利用系数法是通过考虑装机容量和电力需求的关系来计算发电量，它适用于规模较大的水电站。
效益评估是对水电站发电效益进行评估和分析，以确定水电站是否具备经济效益和社会效益。
效益评估一般包括经济效益和环境效益两个方面。
经济效益主要通过计算水电站的投资成本、发电成本和发电收益来评估，以确定水电站的盈利能力。
环境效益主要通过评估水电站的环境影响，包括生态破坏、水土流失和温室气体排放等方面，以确定水电站对环境的影响程度。
综上所述，水电站水能计算是对水能资源进行评估、装机容量选择、发电量计算和效益评估等方面的工作。
-第3章水电站水能计算4-7节
四.限制出力线绘制方法
• 作用：使允许破坏的那些特枯年供水不至
于完全中断，以免水电站突然大量降低供 电。 • 目的：提前限制供水，逐步减低其供水量。 • 绘制方法：可用绘制防破坏线相同的那些 来水年份，以顺时序按保证出力操作，并 取下包线即可。
第六节 无调节水电站水能计算
• 对于无调节水电站，因无调节库容来调蓄
• 根据上面这张表，可以画出重复容量年持
续曲线。（见下图） • 图中h经济为经济利用小时数，计算方法见下 一张。
重复容量动能经济计算
• 假设额外设置重复容量为△N重，平均每年
工作为h经济小时，则每年生产电能为： △E= △ N重h经济 水电站总支出为： △ N重K水（1+PT抵 ） 火电站总支出为：α△ N重h经济（K燃+uT抵） 比较上面两式，只有当前者小于后者时， 增加水电站重复容量才有利，即： h经济≥ K水（1+PT抵 ）/ α（K燃+uT抵）
多年调节水电站工作容量的选择： 多年调节水电站计算方法和年调节一样， 先绘制工作容量与相应全年电能关系曲线， 再由水电站保证电能值查得相应的工作容 量。
2.重复容量选择
• 在洪水期，为了减小弃水，提高径流利用
率，加大电站装机容量，以代替火电站电 能，节约煤耗。 • 设置重复容量是否经济合理，一方面看弃 水量利用程度，另一方面同替代煤耗的经 济性有关。
第七节 抽水蓄能电站简述
• 概念：指利用单向或可逆式水泵在系统负
荷低落把大量的水抽到高处储蓄起来，供 以后电力系统负荷高峰时补充用电之需， 这种装置称抽水蓄能电站，也叫水力蓄能 电站。 • 分类：季节性蓄能和昼夜间蓄能。
• 分析：从能量的角度来说，这种形式的电
站显然是亏损的（蓄放之间的能量损耗）； 但从经济的角度来说，它却是可以盈利的。 （低进高出）
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。
水电常用的计算公式
水电常用的计算公式水电是一种清洁、可再生的能源，被广泛应用于生活和工业生产中。
在水电站的设计和运行过程中，需要进行各种计算，以确保水电站的安全、高效运行。
本文将介绍水电常用的计算公式，包括水头、发电量、效率等方面的计算。
1. 水头计算公式。
水头是指水流通过水轮机时的有效落差高度，是确定水电站发电能力的重要参数。
水头的计算公式为：水头 = 水库水位高度下游水位高度水轮机进口高度损失水轮机出口高度损失。
其中，水库水位高度和下游水位高度可以通过水位计进行实时监测，水轮机进口和出口高度损失可以通过水轮机设计参数和实测数据进行确定。
2. 发电量计算公式。
发电量是水电站的核心产出，其计算公式为：发电量 = 水头×流量×重力加速度×发电机效率。
其中，流量可以通过流量计进行实时监测，重力加速度取常数值9.8m/s²，发电机效率可以通过实测数据进行确定。
3. 效率计算公式。
水电站的效率是衡量其发电性能的重要指标，其计算公式为：效率 = 发电量 / (流量×水头×重力加速度)。
通过效率的计算，可以评估水电站的发电性能，并进行相应的调整和改进。
4. 水轮机转速计算公式。
水轮机的转速是直接影响发电机的转速和电压的重要参数，其计算公式为：水轮机转速 = 120 ×发电机频率 / 水轮机叶轮叶片数。
其中，发电机频率一般为50Hz，水轮机叶轮叶片数可以通过水轮机设计参数进行确定。
5. 水轮机功率计算公式。
水轮机的功率是指水流通过水轮机时所能产生的功率，其计算公式为：水轮机功率 = 流量×水头×重力加速度×水轮机效率。
水轮机功率的计算可以帮助水电站确定水轮机的设计参数和性能要求。
6. 水库调度计算公式。
水库调度是指根据水库水位和流量情况，合理安排水库的蓄水和放水，以满足水电站的发电需求。
水库调度的计算公式包括水库入流计算、水库出流计算、水库水位预测等多个方面，需要综合考虑水文、水力、气象等多种因素。
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
水电站出力计算公式
水电站出力计算公式水电站出力计算是水电工程中非常重要的一个计算问题，它直接关系到水电站的发电能力和经济效益。
水电站的出力主要受到水流流量、水头高度和发电机组效率的影响。
首先，我们来看水电站出力计算的基本公式。
水电站的出力可以通过以下公式来计算：出力（KW）=流量（m³/s）×水头（m）×重力加速度（9.8m/s²）×效率其中，流量是指通过水电站的水流量，单位为立方米每秒；水头是指水电站水位的高度差，单位为米；重力加速度是指地球上物体受到的重力加速度，取常用值为9.8米每二次方秒；效率是指发电机组的发电效率，取值范围一般为0.8到0.95之间。
在实际计算中，首先需要确定水电站的流量。
流量可以通过测量水流速度和截面积来计算。
在实验室条件下，可以使用流速计直接测量流速，并结合截面积来计算流量。
在实际工程中，一般会通过设置流量测量设备来实时监测流量。
其次，确定水电站的水头高度也是非常关键的。
水头高度是指水电站的水位高度差，一般由水库的水位决定。
水头高度越大，代表水流的下落高度越大，从而使得水流的动能转化成机械能的能力越强，发电效果也会更好。
最后，发电机组的效率也是影响水电站出力的重要因素。
发电机组的效率可以通过试验方法来确定，一般会在实验室条件下进行。
在实际工程中，可以参考已有的发电机组效率数据进行计算。
对于水电站出力计算，还需要考虑一些其他因素，如水量变化、水质特点以及机械损失等。
因此，在实际计算中，还需要加入相应的修正系数来修正计算结果，以确保计算结果更加准确。
综上所述，水电站出力计算是一个复杂而重要的问题，在工程实践中有着广泛的应用。
只有准确计算出水电站的出力，才能更好地指导水电工程建设和运营管理，实现最大的经济效益和资源利用效率。
因此，我们需要充分理解出力计算公式和计算方法，结合工程实际进行计算，在计算过程中注意各种因素的影响，确保计算结果的准确性和可靠性。
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1、水能计算的基本概念
势能(potential energy) 动能(kinetic energy) 设T 秒时段内流过两段 面的水量为W m3 断面1-1处水流的总能量为: 水能
1 P1
2
Z1
Δ P2 Z2
1
P1 a 1 V1 2 ) E1= γ W ( Z 1 + γ + P2 a 2 V2 2 2g 断面2-2处水流的总能量为:E2 = γ W ( Z 2 + γ + 2 g )
河道坡降陡，流量较小或地形、地质条件不允许筑坝 的河段。
3
2013年7月20日1时19分
Δ
1—原河道； 2—明渠； 3—取水坝； 4—进水口； 5—前池； 6—压力水管； 7—水电站厂房。
1
7
水头H
Z下
2
Δ
4
Z上
5 6
无压引水式水电站及其主要建筑物
2013年7月20日1时19分
有压引水式水电站
• 引水建筑物是有压的：压力隧洞 • 主要建筑物：低坝，有压隧洞，调 压室，压力水管，厂房，尾水渠。
P1 - P2 0 γ
1 P1
2
Z1
P2 Z2
A
Z上
Δ HA
1. 水量损失 2. 水头损失
H净=Z上－Z下－ΔH引
3. 功率损失
水电站效率η=η水×η传×η电 η水——水轮机的效率 η传——传动设备的效率 η电——发电机的效率
Q
B
水电站的出力公式为：N=9.81ηQ电 H净（kw）
2013年7月20日1时19分
Δ
Δ
Δ H引
H净
Z下
水电站的出力公式为：N=9.81ηQ电 H净（kw）
令A=9.81η A——出力系数 水电站出力计算公式可表示为：
N= A Q电 H净（千瓦）
8.5 ， A 大型水电站（装机N＞25万千瓦）
8.0~8.5 ， 中型水电站（N=2.5~25万千瓦）
6.0~8.0 ， 小型水电站（N＜2.5万千瓦）
2013年7月20日1时19分
（三）混合式水电站
1.概念：在一个河段上，用坝集中一部分落差 ，再通过有压引水道集中坝后河段的另一部分 落差。
2.开发条件：当河段上游坡降较缓且有筑坝建 库条件，下游坡降陡且有条件集中较大落差时， 采用混合式开发较经济。 我国四川狮子滩、福建古田溪、东北镜泊湖 等属于混合式开发方式。
2013年7月20日1时19分
3、水能计算内容
水能计算任务是确定电站效益与工程规模之间的 关系。电站效益通常用保证出力和多年平均电能两指 标来衡量，而工程规模则以水库正常蓄水位和有效库 容、引水渠道尺寸及电站装机容量为指标。
水能计算或水能设计的主要内容是通过不同方案的 综合经济比较来选定合理的正常蓄水位，保证出力，装 机容量和多年平均电能。 本章介绍正常蓄水位已定条件下的水能计算方法。
i =1
12N
年
（3）年负荷率δ ：表示一年的发电量E年与最大 负荷Nmax相应的年发电量的比值：
=
2013年7月20日1时19分
E年
8760 N max
=h
8760
2、 系统的容量组成 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
系统最大负荷 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
N系装=N必+N重= N系工〞 +43;N事备+N检备+N重
2013年7月20日1时19分
负荷备用容量为最大负荷 的2％～5％。系统事故 备用容量一般可取系统最 大负荷的8％～10％，但 不应小于系统中最大单机 容量。
2 河段的潜在水能
E1—2 = E1 - E 2 = γ W ( Z 1 - Z 2 +
2013年7月20日1时19分
P1 - P2 γ
+
a 1V12 - a 2V22
2g
)
a 1V 2 - a 2V 2 1 2
2g
0
1
V1 V2
E1-2=γ·W·H1-2（牛顿· 米）
＝γ·Q·t·H1-2=9807Q·H1-2 t·
3、 水、火电站的工作特性
水电站的技术特性：
1）水电站的电力生产情况受河川径流随机性 的影响和制约； 2）具有综合利用任务的水电站，其工作方式 受其它部门用水的影响； 3）水能是再生性能源，水电站的年运行费用 与所生产的电能量无关，因此在丰水期内应尽可 能多发水电，少发火电，以节省系统的燃料消耗， 降低电量成本； 4）水电站机组开停灵便、迅速，适宜担任系 统的调峰、调频和事故备用等任务； 5）水电站的建设地点要受水能资源、地形、 地质等条件的限制。
水电站消落深度不应超过最大水头的30％～40％
2013年7月20日1时19分
2、保证出力计算（长系列法）
先拟定若干个死 水位，对每一个死水 位方案，求出水库各 年中供水期的平均出 力N，如有n年资料， 就可点绘N～P关系曲 线。由已定的电站保 证率P可查得相应的 保证出力Np。
2013年7月20日1时19分
2013年7月20日1时19分
第三节
水电站水库消落深度、保证出力 和多年平均电能计算
1、保证出力与消落深度的关系 在水库正常工作中，水库水位随来水和用水的变 化而升降。水库水位在设计枯水段内升降的最大幅度 称消落深度。在正常蓄水位和死水位已定的情形下， 它们的高差即是消落深度。 保证出力是指水电站在多年运行期间为电力系统 提供具有一定保证率的电能，是电站在设计枯水段内 的平均出力，用Np表示，该设计枯水段内的电能叫 保证电能，Ep。
2. 分类： 无压引水式水电站:沿岸修建坡度平缓的 明渠来集中落差。 有压引水式水电站:有压隧洞或管道集中 落差。
云南以礼河、金沙江梯级电站属于该类型。
2013年7月20日1时19分
3. 引水式开发的特点：
①水头较高； ②电站引用流量小，水量利用率差，综合利用效益低； ③无水库淹没损失，工程量小，单价一般较低。 4. 引水式开发的适用条件：
机组可逆，既可抽水，又可发电 厂用电为年发电量的1.0% 可以储存水能，立即用来处理事故
2013年7月20日1时19分
机组不可逆 厂用电为年发电量的2.5% 可以储存煤能，不能很快处 理事故
4、 水、火电站的工作方式
2013年7月20日1时19分
4、 水、火电站的工作方式
图3-9 水电站工作位置的确定
3
出力 N
4
水库蓄 发电 库水位 放流量 弃水 流量q Z上 Q-q
3 3
（m /s) （10 Kw) （m /s) （m /s)
（4） （5） （6） （7）
（m)
（8）
（m3/s) 月
（9）
94
247.6
5
6 7
254
248 145.3
160.5
221
284.5
9.5
188
187.5
164.0
66.5
2、保证出力计算（长系列法） 对于每一个死水 位方案，都可通过长 系列操作，求出相应 的保证出力值(或保证 电能值)，并点绘出死 水位与保证电能关系 曲线。 当水电站受最大消落深度限制和其他用水部门 要求所允许的死水位在极点下面时，则EP和死水位 选在极点处，可提供的Ep为最大。当所允许死水位 在极点之上时，就选定该死水位和其相应的保证电 能。
= N' / N''
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
g = N / N''
日负荷图
该指数越大，表示日负荷变化越小。
2013年7月20日1时19分
（二）年负荷图 日最大负荷年变化曲线（年最大负荷图） 日平均负荷年变化曲线（年平均负荷图）
水库 V q + 蓄水量 t 2 （m3/s)月 （m3/s) 64.0 142.7 75.0 149.1 89.5 159.6 105.5 172.0 125.0 188.2
4.2 半图解法
天然 时段 流量 Q
（m /s)
（1） （2）
3
水库 蓄水量 V
（m /s)月
（3）
3
V1 Q + t 2
2013年7月20日1时19分
2、水力发电的方式 （一）坝式 1.概念：在天然河道中拦河筑坝，形成水库，以抬 高上游水位，集中河段落差，这种开发方式称为坝 式开发。 2. 坝式水电站的分类： 坝后式 ——厂房布置在坝的后面 河床式 ——厂房成为挡水建筑物一部分 蓄水式 ——形成水库来集中水能，水电 站能进行径流调节。 径流式 ——不形成水库供径流调节，水电 站只能引取天然流量发电。
2013年7月20日1时19分
4、水能计算的基本方程和主要方法 4.1 列表试算法
N = kq(Z上 - Z下 )
(Q - q)t = v = V2 - V1
2013年7月20日1时19分
4.2 半图解法
(Q - q)t = V2 - V1
(Q - q ) t = V - V1 2
V1 Q V q + = + t 2 t 2 q N V q + t 2
2013年7月20日1时19分
1、保证出力与消落深度的关系
E p = E 供 = E 库 +E 不
E 库 = 0.00272V兴 H 供 (Kw) E不 = 0.00272W供 H 供 ( Kw)
①线:河流的中下游，库容小、 流量大的低水头水电站中。②线 :河流的中上游，流量小、库容 大、水头也大的混合式水电站中 。③线:河流中下游蓄水式水电 站中。取极值点的消落深度为最 优，(浙江新安江水电站)。