计算某流域水电站保证出力和多年平均发电量

计算某流域水电站保证出力和多年平均发电量1、确定设计保证率根据设计资料可知，湖北省电网中水电比重占57%，由《水利水电工程水利动能设计规范》可查得其对应的水电站设计保证率为95%~98%。取95%为隔河岩水电站的设计保证率。选取95%、50%、1-95%，在年水量频率曲线上分别确定设计枯水年、设计中水年和设计丰水年的年水量。2、选取典型年根据年水量法选取典型年将表1-6所给的数据根据年年水量由大到小排序，并计算其对应的频率，计算结果如表所示。表1序号频率(%)年份年平均流量(m³/s)年水量（亿m³）13.454-55602.3190.0826.958-59517.2163.23310.375-76497.2156.91413.873-74487.8153.95517.263-64482.4152.24620.771-72475.4150.03724.169-70449.3141.8827.667-68447.2141.13931.064-65429.6135.581034.562-63422.2133.241137.968-69419132.231241.452-53405.9128.11344.877-78403.791.31448.370-71401126.551551.774-75361.5114.091655.260-61350.9110.741758.676-77335.2105.791862.165-66320.5101.151965.557-58303.495.752069.061-62295.293.162172.456-57290.391.622275.978-79289.391.32379.359-60287.890.832482.872-73282.189.032586.251-52270.185.242689.755-5627085.212793.153-54254.978.712896.666-67249.477.61绘制经验频率曲线，如图所示。在绘制的经验频率曲线上找出95%、50%、5%所对应的年水量值，查图可知设计枯水年的年水量为79亿m³，设计中水年年水量为115亿m³，设计丰水年年水量为180亿m³。选取与设计年水量接近的年份作为设计典型年：选取66-67年作为设计枯水典型年，其年水量为78.7亿m³，放大倍比K枯=79/78.7=1.004;表2流量（m³/s）月份456789101112123天然流量273.8658522294.5128.497.2187.9179.480.255195319设计流量274.9660.6524.1295.6128.997.6188.6180.180.555.2195.8320.3选取60-61年作为设计中水典型年，其年水量为110.7亿m³放大倍比K中=115/110.7=1.309;表3流量（m³/s）月份456789101112123天然流量296.4414.4825.1864.7151421.9151281.386.152.175.4578设计流量307.9430.5857.3898.4156.9438.3156.9292.389.554.177.4600.5选取58-59年作为丰水典型年，其年水量为163.2亿m³，放大倍比K丰=180/163.2=1.103;表4流量（m³/s）月份456789101112123天然流量636.31057694.81199775.9211.5575.815274.266.3184535设计流量701.81165.8766.31322.5855.8233.3635.1167.681.873.1202.9590.1一、计算保证出力1、计算调节流量①根据设计资料可知，Z消=40m，Z死=160m，则正常蓄水位Z正=Z消+Z死=200m，根据表1-1库容曲线知，水库的兴利库容V兴=34.0亿m³。坝址处多年平均年水量W年=378.3×12×2.63×106=11.94×109m³库容系数β=V兴/W年=15×108/11.94×109=12.56%,介于8%-30%之间，可进行年调节。当水库进行完全年调节时，Q设年=250.4m3/sW设年=79亿m³表5流量（m³/s）月份456789101112123设计流量274.9660.6524.1295.6128.997.6188.6180.180.555.2195.8320.3流量小于250.4m3/s的月份为枯水期，则枯水期为8月至次年2月，共7个月。枯水期T枯=7×2.63×106=18.41×106s枯水期总水量W设枯=（128.9+97.6+188.6+180.1+80.5+55.2+195.8）×2.63×106=24.37亿m³完全年调节所需库容V完=Q设年×T枯-W设枯=250.4×18.41×106-24.37×108=21.726亿m³由此可知，V兴，V完,水库为年调节水库。②按已知兴利库容确定调节流量假定8月至次年1月为枯水期，枯水期为6个月。调节流量Q调=（W设供+V兴）/T供=（128.9+97.6+188.6+180.1+80.5+55.2）×2.63×106÷（6×2.63×106）=261.87m3/s由于Q调大于2月份的设计流量，故2月份也属于枯水期。所以，假设枯水期从8月至次年2月，共7个月。此时，Q调=（W设供+V兴）/T供=（128.9+97.6+188.6+180.1+80.5+55.2+195.8）×2.63×106÷（7×2.63×106）=213.86m3/s当Q调为213.86m3/s时，枯水期正好为8月至次年2月，共7个月。所以，Q调=213.86m3/s2、确定发电水头根据坝址水位流量关系曲线，表1-2水位高程m77.757878.57980.18182.183.684.55相应流量m³/s50691793309201590246036804490Q调=213.86m3/s时，根据差分法，下游水位高程h1=78.5+（79-78.5）/(330-179)×(213.86-179)=78.6m上游水位高程为正常蓄水位h2=200m水头H=h2-h1=200-78.6=121.4m3、计算保证出力保证出力N保=AQ调H(A取8.5)N保=8.5×213.86×121.4=220682.134kw二、计算装机容量电站的装机容量是由最大工作容量、备用容量和重复容量三部分组成。而备用容量一般采用电力系统最大负荷的某一百分比求得；电力系统的重复容量一般由火电站承担，水电站不考虑重复容量。所以，要计算水电站的装机容量主要在于确定水电站的最大工作容量。1、计算水电站最大工作容量年调节水电站的最大工作容量N‘’水、工主要取决于供水期内的保证电能E保、供。E保、供=N保T供E保、供=220682.134×7×730=1127685705kw.h通过假定若干个水电站最大工作容量方案，可以推求出水电站最大工作容量N‘’水、工与其供水期内的保证电能E保、供之间的关系，并绘制出水电站最大工作容量N‘’水、工与其供水期内的保证电能E保、供之间的关系曲线。现已知保证电能，在关系曲线上即可对应求出N‘’水、工。推求N‘’水、工与E保、供之间的曲线关系为满足电力系统正常工作，水、火电站的最大工作容量之和必须等于电力系统的最大负荷，即N‘’水、工+N‘’火、工=P‘’系假设1假设火电站的最大工作容量为480万kw根据表1-4和表1-5表1-42010年湖北电网冬季日负荷表万kw小时12345678负荷609602583558595622673714小时910111213141516负荷747763754705690705714705小时1718192021222324负荷737796821812783769693622表1-5湖北电网2010年最大负荷表万kw月份123456789101112负荷821811802792781773781792792802811821由表1-4可知，2010年1月电网最大负荷为821万kw，与12月份相等，于是可用冬季日负荷表直接计算1月和12月的水电站日电能量。用日负荷表减去火电站的最大工作容量480万kw即为水电站的日负荷。其结果如下表：表62010年1月、12月水电站日负荷表万kw小时12345678负荷12912210378115142193234小时910111213141516负荷267283274225210225234225小时1718192021222324负荷257316341332303289213142由表6知水电站的最大工作容量为341万kw。则1月水电站的日电能量等于12月水电站日电能量：E1=E12=(129+122+103+78+115+142+193+234+267+283+274+225+210+225+234+225+257+316+341+332+303+289+213+142)×1=5252万kw.h1月、12月的水电站的平均出力：N1=N12=E1/24=5252÷24=218.83万KW同理E2=E11=5012kw.hN2=N11=208.83万kwE8=E9=4556kw.hN8=N9=189.83万kwE10=5024kw.hN10=209.33万kwE保、供=730×（218.83×2+208.83×2+189.83×2+209.33）=1054346.3kw.h同理假设火电站的最大工作容量为470万kw时水电站最大工作容量N工‘’=351万kw供水期保证电能E保、供=1105446.3kw.h假设火电站的最大工作容量为460万kw时水电站最大工作容量N工‘’=361万kw供水期保证电能E保、供=1156546.3kw.h根据以上三组水电站最大工作容量和供水期保证电能数据，绘出N‘’-E保、供曲线。如图所示。根据曲线图查得，E保、供=1127685705kw.h，对应的最大工作容量为356.3万kw。2、计算水电站的备用容量电站的备用容量由负荷备用容量、事故备用容量和检修备用容量组成。检修备用容量一般由火电站承担，所以水电站的备用容量计算中一般不考虑检修备用容量。根据水利动能设计规范的规定,负荷备用容量可采用系统最大负荷的5%,事故备用容量可采用系统最大负荷的10%。由资料可知，系统的最大负荷为821万kw。所以负荷备用容量N负荷=821×5%=41.05万kw事故备用容量N事故=821×10%=82.1万kw3、计算水电站的装机容量N装=N工‘’+N负荷+N事故=356.3+41.05+82.1=480万kw三、计算多年平均发电量选用三个点代表年法计算多年平均发电量。选用枯水年、中水年、丰水年作为设计代表年，求出这三个代表年的年发电量，其均值即为水电站的多年平均发电量。（1）枯水年年发电量的计算时段t月⑴101112123天然来水流量Q天m³/s⑵187.9179.480.255195319月平均上游水位Z上M⑶200200200200200200月平均下游水位Z下⑷78.5378.578.0577.8878.5578.96水电站平均水头H⑸121.47121.5121.95122.12121.45121.04水电站效率η⑹0.850.850.850.850.850.85月平均出力N水万kw⑺19.0418.1881.5562.8022.1436.10月发电量E水万kw.h⑻138931326816311125604428772204第⑴行为计算时段，以月为计算时段。第⑵行为天然来水流量，视为该流量全部用于发电。第⑶行为上游水位，视正常蓄水位为上游水位，均为200m。第⑷行为下游水位，根据表1-2坝址水位流量曲线内插求得。第⑸行为水电站平均水头，H=Z上-Z下（m）第⑹行为水电站效率η，η取0.85。第⑺行为月平均出力，N水=9.81ηQ天H（kw）时段t月⑴456789天然来水流量Q天m³/s⑵273.8658522294.5128.497.2月