水电站水能计算共61页
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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。
计算说明书━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━工程名称:工程1计算类型:无调节或日调节水电站水能计算一、计算原理1.计算方法和公式按照《小水电水能设计规程》(SL 76-2009)附录C及《水能设计》(上册)第一章第五节所述方法进行计算,主要步骤如下:(1)将全部径流系列的日平均流量资料从小到大划分成几十个流量阶梯,为统计方便,划分流量时可取整数值。
通常在小流量段出现的流量数较多,故流量分级的数值范围可以小些,反之,大流量的流量分级数值范围可以大些。
(2)流量分级数值范围划定后,将历年逐月日平均流量按划定的流量范围统计出现的次数,列表形式如规范表C.0.2。
(3)按规范表C.0.3列表进行水能计算。
(4)大多沙河流上,汛期常降低水位排沙,这种情况需按冲沙期与非冲沙期分别进行计算,然后再进行全年的综合能量计算。
(5)计算结果包括加权平均水头,绘制流量保证率曲线、出力保证率曲线及出力和电量关系曲线等。
注意:上游水位对于无调节水电站为正常蓄水位;对于日调节水电站为正常蓄水位与死水位的平均值。
2.规程规范(1)、《小水电水能设计规程》(SL 76-2009)3.参考文献(1)、《水能设计》(上册),电力工业部成都勘测设计院主编,电力工业出版社二、基本数据出力系数 A:8.2冲沙期:6-9(月)非冲沙期上游水位:474(m)冲沙期上游水位:469(m)水头损失:1(m)设计保证率:75(%)历年日平均流量出现次数统计表冲沙期次数(次) 全年次数(次) NO. 流量等级(m3/s) 平均流量(m3/s) 非冲沙期次数(次)1 326-350 338 22 222 351-375 363 153 1533 376-400 388 467 4674 401-425 413 836 8365 426-450 438 675 6756 451-500 475.5 1148 11487 501-600 550.5 1203 12038 601-700 650.5 760 4 7649 701-850 775.5 797 2 79910 851-1000 925.5 642 5 64711 1001-1250 1125.5 748 80 82812 1251-1500 1375.5 538 176 71413 1501-1750 1625.5 405 331 73614 1751-2000 1875.5 298 433 73115 2001-2250 2125.5 225 498 72316 2251-2500 2375.5 122 472 59417 2501-3000 2750.5 149 941 109018 3001-4000 3500.5 53 1173 122619 4001-5000 4500.5 2 394 39620 5001-7000 6000.5 0 126 12621 7001-7020 7010.5 0 1 1合9243 4636 13879 计下游水位流量关系曲线NO. 流量(m3/s) 下游水位(m)1 338 433.342 363 433.423 388 433.524 413 433.65 438 433.686 475.5 433.87 550.5 4348 650.5 434.269 775.5 434.4810 925.5 434.8411 1125.5 435.1612 1375.5 435.5213 1625.5 435.8614 1875.5 436.215 2125.5 436.516 2375.5 436.817 2750.5 437.218 3500.5 437.9619 4500.5 438.9420 6000.5 440.2621 7010.5 441.04三、计算结果无调节或日调节水电站非冲沙期水能指标计算表上游水位下游水位净水头出力出力差值出现次数累积次数保证率持续时间电能s) Zsi(m) Zxi(m)Hi(m) Ni(kW) ΔNi(kW) ni Sni Pi(%) ti(h) Ei(万kW.h)(3) (4)(5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12)=(7)×(11)474 433.41 39.59 109720.77 22 9243 100.00 5832474 433.48 39.52 117621.73 7900.96 153 9221 99.76 5825 4602.357 474 433.55 39.45 125500.33 7878.60 467 9068 98.11 5769 4545.835 474 433.62 39.38 133357.25 7856.92 836 8601 93.05 5574 4379.645 474 433.69 39.31 141193.11 7835.86 675 7765 84.01 5163 4045.792 474 433.78 39.22 152908.62 11715.51 1148 7090 76.71 4686 5490.455 474 433.96 39.04 176207.92 23299.30 1203 5942 64.29 4111 9579.184 474 434.19 38.81 207016.87 30808.95 760 4739 51.27 3369 10381.580 474 434.45 38.55 245145.49 38128.62 797 3979 43.05 2750 10486.789 474 434.74 38.26 290381.94 45236.45 642 3182 34.43 2259 10219.667 474 435.09 37.91 349889.76 59507.82 748 2540 27.48 1805 10742.280 474 435.49 37.51 423086.94 73197.18 538 1792 19.39 1366 10003.624 474 435.86 37.14 495073.50 71986.56 405 1254 13.57 960 6917.607 474 436.20 36.80 565939.89 70866.39 298 849 9.19 663 4701.692 474 436.52 36.48 635758.06 69818.18 225 551 5.96 441 3083.693 474 436.83 36.17 704587.10 68829.04 122 326 3.53 276 1904.346 474 437.26 35.74 806082.64 101495.54 149 204 2.21 167 1697.061 474 438.05 34.95 1003258.41 197175.76 53 55 0.60 81 1611.120 474 438.99 34.01 1255251.31 251992.91 2 2 0.02 17 453.146注1:第(2)栏Q i在表中自上而下,按数值由小到大排列;注2:第(5)栏的数值等于本行第(3)栏的数值与第(4)栏的数值之差再减去水头损失,H i=Z si-Z xi-ΔH;注3:第(7)栏的数值等于本行第(6)栏的数值与上一行第(6)栏的数值之差,ΔN i=N i-N i-1;注4:第(9)栏的数值为来自本表第(8)栏的数值之最末一行向上逐渐累积,即S ni=S ni+1+n i;注5:第(10)栏的P i=S ni/S n1;注6:第(11)栏的t i=8760(或t1)×(P i+P i-1)/200,当i≥2时;注7:第(13)栏的第一行数值SE1=N1×t1;注8:第(13)栏其它行SE i=SE i-1+E i;无调节或日调节水电站冲沙期(6-9月)水能指标计算表上游水位下游水位净水头出力出力差值出现次数累积次数保证率持续时间电能s)Zsi(m) Zxi(m)Hi(m) Ni(kW) ΔNi(kW) ni Sni Pi(%) ti(h) Ei(万kW.h)(3) (4)(5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12)=(7)×(11)469 434.19 33.81 180346.37 4 4636 100.00 2928469 434.45 33.55 213350.00 33003.62 2 4632 99.91 2926 9659.292 469 434.74 33.26 252436.44 39086.45 5 4630 99.87 2924 11432.169 469 435.09 32.91 303744.26 51307.82 80 4625 99.76 2922 14995.385 469 435.49 32.51 366691.44 62947.18 176 4545 98.04 2895 18228.177 469 435.86 32.14 428428.00 61736.56 331 4369 94.24 2814 17378.516469 436.20 31.80 489044.39 60616.39 433 4038 87.10 2654 16092.694 469 436.52 31.48 548612.57 59568.18 498 3605 77.76 2413 14377.250 469 436.83 31.17 607191.60 58579.04 472 3107 67.02 2119 12416.289 469 437.26 30.74 693312.14 86120.54 941 2635 56.84 1813 15615.921 469 438.05 29.95 859737.91 166425.77 1173 1694 36.54 1367 22751.278 469 438.99 29.01 1070730.82 210992.91 394 521 11.24 699 14758.399 469 440.23 27.77 1366514.90 295784.08 126 127 2.74 204 6052.676 469 440.98 27.02 1553070.08 186555.18 1 1 0.02 40 754.076无调节或日调节水电站多年综合水能指标计算表出力出力差值出现次数累积次数保证率持续时间电能累积电能Ni(kW) ΔNi(kW) ni Sni Pi(%) ti(h) Ei(万kW.h) SEi(万kW.h) 109720.77 22 13879 100.00 8760 96115.394 117621.73 7900.96 153 13857 99.84 8753 6915.757 103031.151 125500.33 7878.60 467 13704 98.74 8697 6852.674 109883.825 133357.25 7856.92 836 13237 95.37 8502 6680.085 116563.911 141193.11 7835.86 675 12401 89.35 8090 6339.960 122903.870 152908.62 11715.51 1148 11726 84.49 7614 8920.319 131824.190 176207.92 23299.30 1203 10578 76.22 7038 16399.913 148224.103 180346.37 4138.46 4 9375 67.55 6296 2605.928 150830.031 207016.87 26670.50 760 9371 67.52 5915 15778.136 166608.167 213350.00 6333.12 2 8611 62.04 5674 3593.949 170202.116 245145.49 31795.50 797 8609 62.03 5434 17278.846 187480.961 252436.44 7290.95 5 7812 56.29 5182 3778.328 191259.289 290381.94 37945.50 642 7807 56.25 4929 18703.782 209963.071 303744.26 13362.32 80 7165 51.62 4724 6313.608 216276.680 349889.76 46145.50 748 7085 51.05 4497 20752.009 237028.689 366691.44 16801.68 176 6337 45.66 4235 7116.818 244145.506 423086.94 56395.50 538 6161 44.39 3944 22243.386 266388.892 428428.00 5341.06 331 5623 40.51 3718 1986.260 268375.152 489044.39 60616.39 433 5292 38.13 3444 20879.963 289255.116 495073.50 6029.11 405 4859 35.01 3203 1931.426 291186.541 548612.57 53539.07 498 4454 32.09 2939 15735.347 306921.889 565939.89 17327.32 298 3956 28.50 2654 4598.788 311520.676 607191.60 41251.71 472 3658 26.36 2402 9912.217 321432.894 635758.06 28566.46 225 3186 22.96 2159 6169.961 327602.854 693312.14 57554.08 941 2961 21.33 1939 11164.911 338767.765 704587.10 11274.96 122 2020 14.55 1571 1772.341 340540.106 806082.64 101495.54 149 1898 13.68 1236 12549.526 353089.633 859737.91 53655.27 1173 1749 12.60 1150 6175.385 359265.018 1003258.41 143520.50 53 576 4.15 733 10530.593 369795.611 1070730.82 67472.41 394 523 3.77 346 2340.129 372135.740 1255251.31 184520.50 2 129 0.93 205 3796.716 375932.456 1366514.90 111263.58 126 127 0.92 80 898.895 376831.3511553070.08 186555.18 1 1 0.01 40 753.587 377584.938流量保证率关系表冲沙期次数(次) 全年次数(次) 累积次数Sn 保证率P(%) 平均流量(m3/s) 非冲沙期次数(次)338 22 22 13879 100.00363 153 153 13857 99.84388 467 467 13704 98.74413 836 836 13237 95.37438 675 675 12401 89.35 475.5 1148 1148 11726 84.49 550.5 1203 1203 10578 76.22 650.5 760 4 764 9375 67.55 775.5 797 2 799 8611 62.04 925.5 642 5 647 7812 56.29 1125.5 748 80 828 7165 51.62 1375.5 538 176 714 6337 45.66 1625.5 405 331 736 5623 40.51 1875.5 298 433 731 4887 35.21 2125.5 225 498 723 4156 29.94 2375.5 122 472 594 3433 24.74 2750.5 149 941 1090 2839 20.46 3500.5 53 1173 1226 1749 12.60 4500.5 2 394 396 523 3.77 6000.5 0 126 126 127 0.92 7010.5 0 1 1 1 0.01加权平均水头:H权=ΣH i n i/Σn=498509.069/13879=35.918(m)保证流量Qp=564.528(m3/s)保证出力Np=176788.438(kW)装机容量为200000时,年发电量为162457.000(万kW·h)四、图形结果────────────────────────────────────────────────────────计算软件:SGGH-Tools 2011 计算者:校核者:计算日期:2012-4-14。
水能计算水能计算步骤:1)得到流域的水文资料,对其进行整理,最终得到水能计算成果表中的(2)(3)(5)(6)(7)(8);2)用(2)列19年累计天数除以19得到年平均天数(4)列所示;3)由公式H=Hg -h损,即表中(6)列压力前池水位减去(7)列下游尾水位高再减去(8)列水头损失得到(9)列净水头高;4)由公式N=KQH得到(10)列的装机容量,即用(2)列的日平均流量乘(9)列净水头高再乘以出力系数K,本设计中是引水式小型水电站,所以本出K选8.2;5)用表中(10)列装机容量上下两行差得到(11)列出力差;6)由公式E=NT得到(12)列电量差,即用(11)列出力差乘以(4)年平均天数;7)由(12)列的电量差累计可以得到(13)列的年累计发电量;8)由(3)列年平均天数乘以24可以得到(14)列装机利用小时数。
由以上8个步骤可以得到下表中的水能计算成果表。
由(10)列装机容量和(14)列装机利用小时数画得下图装机利用小时数:图一装机利用小时数水能计算成果表由(2)日平均流量和(5)频率画得下图流量频率曲线:图二流量频率曲线由(10)列装机容量和(13)年累计发电量画得下图装机发电量曲线:图三装机发电量曲线由(2)列流量和(13)年累计发电量画得下图流量发电量曲线: 图三 流量发电量曲线装机容量的选择由本设计的要求可以知道本电站的年利用小时数位3000h 查图一装机年利用小时数曲线可以得到此时对应的装机容量为12900kw 。
N 机=N 水K ,此K 取0.95。
所以对应水轮机的效率为13500kw 。
此时可以选择以下方案供选择: 1.选2台容量为6750kw 的水轮机 2.选3台容量都为4500kw 的水轮机3.选2台容量为5400kw,一台为2700kw 的水轮机4.选4台3380kw 的水轮机。