【精品】第五章水电站及水库的主要参数选择

2020年6月24日8时50分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2020年6月24日8时50分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。2020年6月24日8时50分N装=N必+N重=N工〞+N备+N重一、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〞系=N〞水工+N〞火工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。第一节水电站装机容量的选择2020年6月24日8时50分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：设设水工HQNN81.9p2020年6月24日8时50分日调节水电站的最大工作容量的确定设设保日HQN81.9)(24hkWNE保日保日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。图5-1日调节水电站N//工的确定2020年6月24日8时50分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：设基基HQN81.9峰基水工NNN基保日峰NN24E图具有综合利用要求时，最大工作容量的确定2020年6月24日8时50分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。供年调供调TVWQ/)(供调保年HQN81.9供保年保供TNE2020年6月24日8时50分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。2020年6月24日8时50分（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。)12,11,10,9,4,3,2,1(730,11iNEii保，供每月的平均小时数第1方案供水期第i月份的月平均出力2020年6月24日8时50分（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。2020年6月24日8时50分（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。2020年6月24日8时50分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。2020年6月24日8时50分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。2020年6月24日8时50分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。电力系统中重复容量（季节容量）的确定2020年6月24日8时50分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数，简称年利用小时数，用h年表示。装年年NEh表示水电站机电设备利用率大小的指标2020年6月24日8时50分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。2020年6月24日8时50分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。水电站装机容量的确定2020年6月24日8时50分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倍比系数，C=1.5～4.5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。水电站装机容量的确定2020年6月24日8时50分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。水电站装机容量的确定2020年6月24日8时50分【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。代表年各月平均流量全年平均流量123456789101112丰水年0.901.051.354.203.605.203.154.352.401.801.300.652.50平水年0.600.561.101.602.305.003.002.051.701.751.050.501.77枯水年0.400.600.561.302.052.502.201.561.800.450.200.151.151）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。2020年6月24日8时50分流量分组分组平均流量出现次数累计出现次数频率（1）（2）（3）（4）（5）5.20～5.495.35112.74.90～5.195.05125.44.60～4.894.75025.44.30～4.594.45138.14.00～4.294.151410.83.70～3.993.850410.83.40～3.693.551513.53.10～3.393.251616.22.80～3.092.951718.92.50～2.792.651821.62.20～2.492.3531124.71.90～2.192.0521335.11.60～1.891.7551848.61.30～1.591.4542259.51.00～1.291.1532567.60.70～0.990.8512670.30.40～0.690.5583491.90.10～0.390.2523697.32020年6月24日8时50分分组平均流量水头H出力N=7.0QH出力差ΔN频率P保证历时t=8760P电量差ΔE=ΔN.t累积电量E装机年利用小时数h年=E/N5.3521786.4544.12.723710431228769929095.0521742.3544.15.447320861227726930684.7521698.2544.15.447320861225640732324.4521654.1544.18.171031292223554634174.1521610.0544.110.894641722220425536133.8521565.9544.110.894641722216253338213.5521521.8544.113.5118352153212081140643.2521477.7544.116.2141962583206865843302.9521433.6544.118.9165673014200607546262.6521389.5544.121.6189283444193306149622.3521345.4544.124.7216495420184961753542.0521301.3544.135.13075135597175419758211.7521257.2544.148.64257187750161860062921.4521213.1544.159.55212229858143085067131.1521169.0544.167.65922261150120099271040.8521124.9544.170.3615827158093984375220.552180.8544.191.9805035502466826282650.252136.7536.7597.3852331323831323885232020年6月24日8时50分根据表中的数据，绘制N装～E年和N装～h年关系曲线。010020030040050060070080090020003000400050006000700080009000h年(h）N装0100200300400500600700800900050100150200250E年(万kWh）N装根据该水电站的特性，选用装机年利用小时数为4500小时，并由N装～h年关系曲线查得装机容量为460kW。参考附近工厂机组生产情况，选用两台250kW的机