水利水能规划第五章 水能计算

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2.水电站出力
（1）水电站：能量转换装置——水能机械能电能
有区别
（2）水流出力水电站水电站出力 （水电站出力<水流出力）
（3）水能资源开发方式： 将分散的落差集中，形成水电站水头H
坝式水电站 引水式水电站 混合式水电站
用水库或调节池调节引用流量
径流式水电站 蓄水式水电站
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A 9.81 出力系数，A 6.0 ~ 8.5
H z上 z下 h h — 落差损失
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（2）典型年法 ：
改由3365，N日 绘制 N日 ~ p 曲线
（选择丰、平、枯三个典型年） （3）简化法 ：
绘制 Q日 ~ p 代替 N日 ~ p 由 p设′查曲线得Q保，则：
N保=AQ保H
代入（1） 1）绘工作曲线 2）水能计算 （顺时序计算） 由（3）式，已知 N,V1,Q净计算Q
【例】
No
某水电站I 的m 正常蓄水位a 高程为1g 80m，某e 年各月平均的天
然来水流量Q天、各种流量损失Q损、下游各部门用水流量Q用 和发电需要流量Q电,分别见表5-3第（2) ～(5）行。此外， 水库水位与库容的关系，见表5-1；水库下游水位与流量的
第五章 水能计算及水电站在电力系统 中的运行方式
目录 No
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1
水能计算的目的与内容
2
水电站保证出力与多年平均发电量计算
3
电力系统负荷图
4
水电站在电力系统中的运行方式
5
本章思考题及课外延伸
第I 一m 节 水N 能计a 算o 的g 目的与e 内容
水能计算目的
主要在于确定水电站的工作情况（例如出力、发电量 及其变化情况），是选择水电站的主要参数（例如水库的 正常蓄水位、死水位和水电站的装机容量等）及其在电力 系统中的运行方式等的重要手段。
主要内容 计算水电站的出力与发电量
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一.水利发电的基本原理
1.水流功率（出力）
伯努利方程：E12
(z1
p1 r
a1v12 2g
)
(
z2
p2 r
a2v22 ) 2g
z1
z2
H
单位重水体
水体重量： rQt 潜在水能： E12 rQtH 水流功率（出力）：N 9.81QH
水能资源蕴藏量：将河流分段，分段计算水流出力（Q0 多年平均流量），累加得到全河总水流出力。
水能计算：求水电站出力N和发电量E的计算 方法：统计法和时历法（列表法——数值法：半图解法、图
解法） 与水电站调节类型有关
1.径流式水电站
——靠天然径流发电的水电站
（1）无调节水电站（如葛洲坝水电站）
N AQH AQ(z上 z下 h)
z上 z蓄 （不变）
Q
Q天 Q上引 当Q净 QT时
Q Q调蓄 (Q弃发生）
供水期
Q调
W供水期 V兴 ， T供
Q Q调
不蓄不供期 Q Q净
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（2）定出力调节（半图解法）
已知各时段所需负荷（出力）N，反求Q和H（即V2） 半图解法——方法原理 （与调洪计算半图解法相似）
区别：将 q～V 换为 Q～N (即出力公式）
水量平衡式： (Q净 Q)t V2 V1 .................(1)
N供 ~ p
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（2）典型年法 ： 由 p设选设计枯水年，对此年供水期进行水能计算，得 设计枯水年的平均出力 ，则：N供
N保=AQ调H供
（3）简化法
：Q调，供
W供 V兴 T供
H供
（z来自百度文库上供 z 下
h）
z
上供：由V
V死
1 2
V兴
z下：Q调查z下 ~ Q
三峡电站初期的规划是26台70万千瓦的机组，也就是 装机容量为1820万千瓦，年发电量847亿度。后又在 右岸大坝“白石尖”山体内建设地下电站，建6台70 万千瓦的水轮发电机。在加上三峡电站自身的两台5万 千瓦的电源电站。总装机容量达到了2250万千瓦，年 发电量1000亿度。
有较大的 V兴——年内水量调节，调节周期 T=1年
列表法： t=月或旬 t < T
特点：（1）Z上是变化的 （2）Q=Q调 应考虑水电站的调节方式 等流量调节、 定出力调节
（1）等流量调节（列表法）
利用V兴，使水电站引用流量均匀，等流量
蓄水期
Q调蓄
W蓄水期 V兴 ， T蓄
若Q调蓄 QT时，Q QT
出力方程式： Q N AH .................................(2)
V
1 2
(V1
V2
)
V2 2V V1
（Q净
Q) t 2
V
V1
V1 t
Q净 2
V t
Q 2
Q
f
(N, V t
Q) 2
...................(3) .......................(4)
H z上 z下 h h — 落差损失
1.径流式水I 电m 站（日N 或a 无调o 节g ） e
（1）长系列法
由n年径流资料进行n年水能 N日
计算，得n365个 N日 ，按递减
m
排列由 p n 100%计算p，绘
N保
N日 ~ p
由p设′（历时设计保证率）查
曲线得 N保，
p设
p(%
N AQH
（4）水电站出力：
N 9.81QH 净 9.81QH 水轮机 传 发电机 反映水电站效率
N AQH
A 9.81 出力系数，A 6.0 ~ 8.5
H z上 z下 h h — 落差损失
（5）水电站发电量
E12
t2 Ndt
t1
或
n
E12 N i t i 1
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二.水能计算的基本方法
No
2 .蓄水式水I电m 站 age
年调节水电站： p设——年保证率
N保——水电站在多年工作期间，与设计保证率（ p设）相
应的供水期的平均出力。（因供水期用水用电均紧张）
（1）长系列法 ：
对n年资料进行逐年逐时段（月或旬）水能计算，可求
出n年（个）供水期的平均出力 ，绘制 N供
由 p设′ 查曲线
得N供N~保。p
关系，见表5-2。试求水电站各月平均出力及发电量。
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第二节I 水m 电站N 保证a 出o 力g 与多年e 平均发电量计算
N保、E年 是水电站的动能指标
一. 保证出力计算
N保——是水电站在长期工作中，相应于设计保证率的枯水期
的平均出力。
N AQH
A 9.81 出力系数，A 6.0 ~ 8.5
QT
(水电站过水能力）
当Q净 QT时
z下 f (Q)
（2）日调节水电站：将一日内日水量重新分配
N AQH AQ(z上 z下 h)
与无调节类似，不同在于 z上 采用日平均水位。
即，由
V
V死
1 2 V兴
查z～V，求得。
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2.蓄水式水电站
指长期调节水电站（年或多年调节）。
年调节水电站