水资源规划及利用课程设计-2014

1《水资源规划及利用课程设计》任务书一、设计目的1、水能计算目的：进行径流调节计算，确定保证出力和多年平均发电量等动能指标，为选择水电站的装机容量等主要参数及确定其在电力系统中的运行方式等提供依据；2、掌握保证出力计算和多年平均发电量计算的基本原理、方法、步骤及各自的特点；3、了解工程设计所需径流调节计算要解决的课题；4、掌握电站财务评价计算的基本原理、方法、步骤；5、培养学生分析问题、解决问题的能力。二、设计基本资料（1）设计水平年和设计保证率雾渡河一级电站规模小，工期短，根据《小水电水能设计规程》（SL76-2009）相关规定及黄柏河西支流域规划梯级电站开发建设进展情况，拟定雾渡河一级电站设计水平年为2020年。雾渡河一级电站装机规模小，仅3000KW，在系统中所占比重很小，在湖北省电力系统电源构成中，有调节能力的水电站占系统容量在50%以上，根据《小水电水能设计规程》（SL76-2009），水电站设计保证率取用85%。（2）径流特性及设计代表年雾渡河一级电站坝址位于小河口，下距雾渡河水文站约10公里。雾渡河水文站为当然的水文参证站，具有1972-2005年共34年系列的实测水文资料，并根据降雨量径流相关（相关系数为=0.91），延长了1960-1971年共12年的径流系列，计算采用的径流系列为46年,雾渡河水文站多年平均流量3.47m3/s）。以雾渡河水文站为参证站，用水文比拟法按流域面积进行径流移植，并采用流域多年平均降雨量修正，求得雾渡河一级电站坝址多年平均流量2.61m3/s，年径流量8216.9万m3。雾渡河一级电站，水能计算按日平均流量计算，丰，平，枯三个典型年按P丰=15%，P平=50%，P枯=85%选定，丰水年为1980年，平水年为1977年，枯水年1995年，三个代表年的逐日流量成果详见附录。（3）厂址水位～流量关系曲线参见附录。（4）水能计算参数①出力系数根据水轮机额定效率91%和发电机效率在97.5%的情况下，出力系数采用A=8.3。②设计净水头经计算电站总水头损失为5.5米，在正常蓄水位为546.0米，正常尾水位444.7米的情况下，则电站设计净水头为95.8米。③生态需水量根据《建设项目水资源论证导则（试行）》（SL/E322-2005）条文说明5.4.5的规定，生态需水量原则上按多年平均流量的10%～20%确定。本电站至下一级电站之间无特别重要的用水对象，故生态需水量按坝址多年平均流量2.61m3/s的10%计算，即发电流量为入库流量扣除0.261m3/s。雾渡河镇远景（2015年）人口为3191人，日用水量为558m3，折合日流量为0.0065m3/s，可满足其需要。（5）径流调节计算原则本工程为引水式电站，以丰、平、枯代表年的日流量为单位进行调节计算，以每日的来水量下泄所需的生态水量后进行径流调节计算。（6）财务评价基本数据①资产情况：雾渡河一级水电站工程静态总投资1872.00万元，工程静态投资的70%由银行贷款，共1310.40万元，自有资本金按静态30%为561.60万元。根据施工组织设计和投资计划安排，工程建设期24个月，运行期25年。电站工程计划第一年完成静态投资842.44万元，除去资本金，尚需贷款280.84万元。第二年完成余下投资1029.56万元，资金全部靠贷款。贷款年利率6.84%。项目在建设期末，即达到设计生产能力。计算期时间基点选在建设期的第一年初。②电量情况：多年平均发电量取本课程设计的水能计算结果，水电站厂用电率取1.5%。③成本费用情况：年运行费是指建设项目每年支出的运行管理费，包括工资、福利费、水费、修理费及其他费用，其中工资按电站定员人数乘年平均工资计算。电站定员16人，年平均工资按当地电站平均工资8000元计算，综合折旧率3.5%提取折旧费，其他运行费见附表5。④利税情况：财务基准收益率采用7%；社会折现率采用8%；增值税的计税基数为发电销售收入，税率17%，城市建设维护费和教育费附加分别取增值税的1%和3%。所得税率为33%。三、设计任务及步骤分别对设计洪水标准、校核洪水标准，按照上述拟定的泄洪建筑物的类型、尺寸和水库运用方式，分别采用列表试算法和半图解法推求水库下泄流量过程，以及相应的库容、水位变化过程。具体步骤：1、根据水文计算选定的丰，平，枯三个典型年的日平均流量，分组统计计算其日平均流量频率曲线。2、按分组流量的平均值进行水能调节计算，列表如下：入库流量生态流量发电流量频率历时平均历时水流出力水流出力差值分级电量累计电量利用小时m3/sm3/sm3/s%hhkwkw104kw·h104kw·hh1234567891011表中；入库流量（1）由水文计算提供；（m3/s）生态流量（2）为坝址多年平均流量的10%，0.26m3/s；2发电流量（3）=（1）-（2）；（m3/s）频率（4）由水文计算提供；%历时（5）=（4）*8760；（h）平均历时（6）为相邻两历时的均值；（h）水流出力（7）=8.3*（3）*H净；（kw）水流出力差值（8）为相邻两水流出力差值；（kw）分级电量（9）=（6）*（8）；（104kw.h）累计电量（10）=（9）；（104kw.h）利用小时（11）=（10）/（7）（h）3、根据水能计算结果，采用两种不同方法计算水电站日平均保证出力Np：a)、绘制水电站日平均发电流量频率曲线和日平均出力频率曲线，根据选定的设计保证率P，在日平均出力频率曲线上查得水电站日平均保证出力Np；b)、根据选定的设计保证率P在日平均流量频率曲线上查得日平均保证流量，再用出力公式Np=AQpHp计算水电站日平均保证出力Np；4、根据计算表中N和p%可点绘出力频率曲线N～P%；根据N和E可点绘出力～年电量关系曲线N～E；根据N和H可点绘出力～利用小时数关系曲线N～H。根据选定的装机容量或装机利用小时数确定多年平均发电量（装机容量、装机利用小时数自行确定）。5、根据计算的多年平均发电量，采用给定的基础财务评价数据，对水电站进行财务评价计算，计算雾渡河一级电站的财务内部收益率。四、时间安排和要求1、设计时间为1周；2、成果要求：设计说明书编写要求条理清楚、附图绘制标准。水能计算要求采用手工计算或EXCEL电子表格计算，熟悉过程后可编程计算，如采用编程计算需提供程序清单及相应说明。财务计算要求采用手工计算或EXCEL电子表格计算设计成果请独立完成，如有雷同则二者皆取消成绩，另提交成果时抽查质询。五、参考书：1、《小水电水能设计规程》(SL76-2009)2、《水资源规划及利用》附录：一、厂址水位～流量关系曲线：由实测1：1000的坝址地形图，量取纵横断面资料，由曼宁公式Q=n1AR2/3/J1/2最算，n值采用0.032～0.04。附表1雾渡河厂址水位～流量关系曲线高程（m）444.4445.0446.0447.0448.8449.0449.6流量（m3/s）0.0211.45106.2281.3528.0841.91061.4二、设计代表年逐日平均流量成果附表2雾渡河一级电站坝址处p=15%（1980年）设计逐日平均流量单位：m3/s月、日1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月10.700.620.831.580.905.912.4623.903.781.341.000.8920.700.560.801.320.872.319.6218.763.221.370.950.8530.690.570.891.140.851.265.7811.392.991.350.980.8040.690.541.060.970.720.9526.9357.883.021.611.010.7650.690.540.941.810.650.9812.5821.885.082.361.000.7660.650.541.102.780.6234.756.589.635.782.050.940.7870.650.521.191.831.747.894.426.059.131.571.030.7680.630.521.081.501.223.507.374.6111.971.420.910.7390.650.531.031.220.862.596.363.7813.241.830.840.74100.620.570.951.050.724.145.163.337.652.330.870.72110.600.590.921.030.703.164.493.265.272.780.810.72120.570.570.880.990.652.815.013.284.312.500.780.71130.570.570.880.950.622.015.002.593.582.120.780.69140.550.630.851.070.711.533.972.093.161.640.740.69150.540.590.870.940.661.233.001.932.881.640.800.71160.560.630.840.880.714.912.701.992.612.400.850.72170.560.630.810.800.7029.1017.471.912.371.890.790.72180.560.620.830.660.5915.3817.273.032.301.570.750.72190.560.680.810.590.7230.1350.412.852.181.430.770.70200.550.870.840.620.6716.1527.922.331.991.330.810.68210.560.731.980.610.537.1911.7532.311.831.340.780.72220.530.672.500.590.434.356.7622.412.021.790.790.75230.530.742.170.640.395.544.5812.382.491.520.800.69240.530.812.071.850.6168.553.6511.432.241.451.790.66250.520.811.852.400.9427.082.9516.831.851.301.280.66260.550.952.501.990.6210.872.939.231.721.150.990.63270.570.863.051.780.466.162.436.231.631.090.920.65280.660.762.871.390.354.402.0918.951.441.050.920.633290.720.762.281.240.243.471.9611.261.401.041.020.64300.651.851.010.283.275.686.781.401.030.930.58310.631.747.435.974.940.970.59附表3雾渡河一级电站坝址处p=50%（1977年）设计逐日平均流量单位：m3/s月、日1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月10.800.720.711.7121.901.931.476.851.040.684.640.8120.720.730.711.5013.341.371.234.181.190.672.370.8530.700.730.741.5145.941.001.362.741.190.551.770.8340.720.750.671.6529.310.961.302.120.890.491.460.7750.670.710.631.8916.800.751.312.010.909.471.400.7660.740.710.633.649.630.801.181.721.306.091.840.7270.680.720.6310.796.330.911.161.473.572.603.100.7180.770.600.5912.519.391.291.971.282.061.712.9