水利水能规划课程设计

第1页共23页《水利水能规划》课程设计河北工程大学第2页共23页水利水能规划课程设计目录1、绪论……………………………………………………………………………………………2、径流调节与水能计算…………………………………………………………………………2.1水库兴利调节计算……………………………………………………………………………2.2年调节水电站最大工作容量确定……………………………………………………………2.3结论3、计算表及附图…………………………………………………………………………………第3页共23页1、绪论（课程设计任务书）一、课程设计的目的使学生加深对水利水能规划课程基本理论的理解，更好地掌握水利水能规划的基本知识和分析计算方法；培养学生分析问题、解决问题的能力，以及运算、绘图及编写说明书的能力。二、基本要求以给定的有关基本资料为依据，应用水利水能规划的理论和方法，进行具体的分析计算，根据分析计算成果，编写设计说明书，并附上必要的图表。三、基本资料和数据（一）电力系统负荷资料1、年负荷图（年最大负荷的百分比）：季度冬春夏秋冬月份123456789101112最大负荷（%）98969492908890929496981002、设计负荷水平年的最大负荷为__100×104kw_3、典型日负荷图（最大负荷百分比）：时序（小时）12345678910111212月7472706872748088969288843、9月7068666466707478868480787月676563616367717582807775时序（小时）13141516171819202122232412月80828486909410098949082783、9月7680828486909492888680747月737779808286908884827770（二）计划兴建一座年调节水电站，其原始资料和已知条件为：1、坝址处设计代表年的径流资料（单位：米3/秒）月份456789101112123枯水年66018402430950570310150709080130400平水年1830214026301420840450180140130110120450丰水年21002730340023801040490260170801001905002、水库容积特性曲线水库水位（米）120130140145150155160165170173水库容积（108米3）1.53.56.99.111.815.119.424.731.537.8第4页共23页（1）选定水库正常蓄水方案___170米___。（2）选定水库死水位方案____140米___。3、年调节水电站下游水位流量关系曲线：水位（米）4.05.06.06.57.07.58.08.38.5流量（米3/秒）6020049073010701660254031903730水位零点的绝对高程方案__90米____。4．同一设计枯水年供水期无调节水电站（一）无调节水电站进口处设计枯水年流量资料月份三四五六七八九十十一十二一二年平均月平均流量(m3/s)23446914405494513222662091685876162367（二）无调节水电站枯水期上游水位保持315m不变月份Q天(m3/s)Z上(m)Z下(m)H'(m)N(104kw)十209315233.9481.0613.55十一168315233.8181.1910.91十二58315233.3181.693.79一76315233.4581.554.96二162315233.881.210.52（三）相关电站资料及说明1、设计水平年电力系统中火电站的必需容量N火装＝72.4万kw2、电力系统中无调节水电站装机容量N无装＝30万kw3、其他资料拟建年调节水电站单机额定容量为16万kw拟建年调节水电站重复容量N重为15.7万kw年调节水电站承担备用容量的1/3，火电站承担2/3无调节水电站枯水期各月平均出力拟建年调节水电站的效率为0.816h经济＝k水∙[（A/P,is,n）＋P水]／(a∙f)＝300×[(0.1×1.125)/(1.125－1)＋0.03]／(1.05×0.02)＝2002小时第5页共23页四、设计内容1、熟悉、分析有关资料，绘制相关曲线。2、应用时历列表法进行兴利调节计算。3、应用时历图解法进行兴利调节计算。4、绘制电力系统年负荷图、典型日负荷图及日电能累积曲线。5、根据电力电能平衡，确定拟建年调节水电站的最大工作容量、事故备用容量。6、确定拟建年调节水电站装机容量及电力系统总装机容量。7、对设计资料进行径流调节和水能计算，求水电站多年平均年发电量。五、成果要求1、设计说明书和计算书各一份2、相关曲线绘图六、时间分配1、布置设计任务与熟悉资料（1天）；2、分析计算，编写计算书（5天）；3、绘图（1天）；4、编写说明书（3天）；5、课程设计答辩（1天）。七、参考资料1、《工程水文学》2、《水利水电规划》3、《水文分析与计算》教材《水利水能规划》1.1基本资料分析在任务书中给出了电力系统设计负荷水平年的年负荷图，典型日负荷图，设计水电站的坝址处设计代表年的径流资料，水库容积特征曲线及年调节水电站下游水位流量关系曲线。根据给出的相关资料我们可以进行相关的蓄泄平衡计算进而计算出拟建水电站在其设计代表年的发电情况，根据电力系统的负荷资料月份N(104kw)月份N(104kw)月份N(104kw)月份N(104kw)月份N(104kw)十13.55十一10.91十二3.79一4.96二10.52第6页共23页可以进行水电站装机容量的计算，最终确定拟建水电站的装机容量及该水电站多年平均发电量E多年。1.2设计任务以给定的有关基本资料为依据，应用水利水能规划的理论和方法，对给定的资料进行具体分析计算设计一个以发电为主的年调节水电站，确定其装机容量及该水电站多年平均发电量E多年根据分析计算成果，编写设计说明书，并附上图表。1.3设计目的通过对给出资料的分析计算使学生加深对水利水能规划课程基本理论的理解，更好的掌握水利水能规划的基本知识和分析计算方法，培养学生分析问题解决问题的能力，以及运算绘图及编写说明书的能力，加强学生对所学知识的运用能力。1.4成果要求1.设计说明书和计算书各一份2.相关曲线绘图1.5参考资料1、《工程水文学》2、《水利水电规划》3、《水文分析与计算》4、《水利水能规划》2、径流调节与水能计算2.1水库兴利调节计算2.1.1应用时历列表法进行兴利调节计算一、年调节水电站下游水位流量关系曲线、库容曲线的绘制(一)年调节水电站水位库容关系1、选定正常蓄水位为170米，死水位为140米2、年调节水电站下游水位流量对应资料年调节水电站水位库容关系对应关系见表2-1表2-1水库容积特性曲线水库水位（米）120130140145150155160165170173水库容积（108米3）1.53.56.99.111.815.119.424.731.537.83、由表中的资料绘制水位库容曲线——年调节水电站Z~V关系曲线：见附图一（二）年调节水电站下游水位流量关系1、年调节水电站下游水位流量对应资料第7页共23页表2-2年调节水电站下游水位流量关系曲线：水位（米）4.05.06.06.57.07.58.08.38.5流量（米3/秒）6020049073010701660254031903730水位零点的绝对高程方案__90米____。2、由上表2-2资料绘制下游水位流量关系曲线——年调节水电站Z~Q关系曲线:见附图二二、用时历列表法进行设计枯水年供水期调节计算（一）计划新建的年调节水电站坝址断面设计枯水年资料见表2-3表2-3坝址处设计代表年的径流资料（单位：米3/秒）月份456789101112123年平均设计枯水年月平均流量（m³/s）66018402430950570310150709080130400640（二）调节流量和供水期起讫月计算已知设计任务为年调节水电站的调节流量和供水期起讫月计算，所以判别水库是否为完全年调节的步骤省略，现只需进行设计枯水年的供水期及调节流量的计算。计算过程如下：因为选定水库正常蓄水方案为170米，相应的库容为31.5×10^8m³,选定水库死水位方案为140米，相应库容为6.9×10^8m³,则V兴=V正-V死=(31.5-6.9)×10^8m³=24.6×10^8m³该调节流量一定比Q设年=640m³/s小。假设设计枯水年的供水期为9月到次年3月则Q调=（W供+V兴）/T供即Q调=（24.6×10^8+1230×2.63×10^6）/(7×2.63×10^6)≈309.3(m³/s)计算可得Q调小于当年9月份以及次年3月份的天然流量，所以当年9月份以及次年3月份不应该包含在供水期内，即实际供水期应为5个月，按此供水期再进行计算，得Q调=（24.6×10^8+520×2.63×10^6）/（5×2.63×10^6）=291.07(m³/s)该Q调小于当年9月份以及次年3月份的天然流量，大于供水期各月流量，小于非供水期各月流量，所以第8页共23页Q调=291.07(m³/s)，供水期为十月到次年二月。（二）年调节水电站设计枯水年供水期调节计算时段t月（1）10111212天然来水流量Q天m³/s（2）150709080130电站引用流量Q电（3）291.07291.07291.07291.07291.07水库供水流量-△Q（4）-141.07-221.07-201.07-211.07-161.07水库蓄水流量+△Q（5）—————水库供水量-△W亿m³（6）-3.71-5.81-5.29-5.55-4.24水库蓄水量+△W（7）—————弃水量W弃（8）00000时段初水库存水量V初（9）31.527.7921.9816.6911.14时段末水库存水量V末（10）27.7921.9816.6911.146.90时段初上游水位Z初m（11）170167.8162.6156.8148.9时段末上游水位Z末（12）167.8162.6156.8148.9140.4月平均上游水位Z上（13）168.9165.2159.7152.85144.65月平均下游水位Z下（14）95.495.495.495.495.4水头损失H损（15）00000水电站平均水头H（16）73.569.864.357.4549.25水电站效率η水（17）0.8160.8160.8160.8160.816月平均出力N水万kw（18）17.1316.2614.9813.3911.48保证出力N保万kw（19）14.65月发电量E水万kw·h（20）12501.6311872.3010936.809771.698376.95保证发电量E保万kw·h53459.37N保＝∑N／T供E保＝∑E月注：Q调=Q引用=291.07m³/s；Q供=Q引-Q天然；水库供水流量-△Q=ΔQ×2.63×10^6；时段初水库存水量10月份即正常蓄水位所对应的水量，后边则用初水位-供水量；时段末蓄水量=V初-ΔW；时段初上游水位下游水位根据水库水位和库容关系可得出；月平均上游水位=（Z初+Z末）/2；月平均下游水位通过下游水位流量关系可得出；平均水头=Z上-Z下；效率已给出；月平均出力N水=9,81ηQH;N保=∑N/T供=14.65；月发电量E水=730×N水；保证发电量E保=∑E月=53459.37。2.1.2应用时历图解法进行兴利调节计算第9页共23页一、水量差积曲线计算表2-4水量差积曲线计算表水量差积曲线计算表（△t=1）年月月平均流量（m³/s）Q月月水量[（m³/s）·月]W月（=Q月△t）水量差值[（m³/s）·月]W月-W定(=Q月△t-Q定△t)水量差积值[（m³/s）·月]∑（W月-W定）(1)(2)(3)(4)0枯水年4660660202051840184012001220624302430179030107950950310332085705