计算某流域水电站保证出力和多年平均发电量.docx

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计算某流域水电站保证出力和多年平均发电量

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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）

1

3.4

54-55

602.3

190.08

2

6.9

58-59

517.2

163.23

3

10.3

75-76

497.2

156.91

4

13.8

73-74

487.8

153.95

5

17.2

63-64

482.4

152.24

6

20.7

71-72

475.4

150.03

7

24.1

69-70

449.3

141.8

8

27.6

67-68

447.2

141.13

9

31.0

64-65

429.6

135.58

10

34.5

62-63

422.2

133.24

11

37.9

68-69

419

132.23

12

41.4

52-53

405.9

128.1

13

44.8

77-78

403.7

91.3

14

48.3

70-71

401

126.55

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

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

设计流量

274.9

660.6

524.1

295.6

128.9

97.6

188.6

180.1

80.5

55.2

195.8

320.3

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，

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/s

2、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m

77.75

78

78.5

79

80.1

81

82.1

83.6

84.55

相应流量m³/s

50

69

179

330

920

1590

2460

3680

4490

Q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

=121.4m

3、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

一、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

1

2

3

4

5

6

7

8

负荷

609

602

583

558

595

622

673

714

小时

9

10

11

12

13

14

15

16

负荷

747

763

754

705

690

705

714

705

小时

17

18

19

20

21

22

23

24

负荷

737

796

821

812

783

769

693

622

表1-5湖北电网2010年最大负荷表万kw

月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

负荷

821

811

802

792

781

773

781

792

792

802

811

821

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

1

2

3

4

5

6

7

8

负荷

129

122

103

78

115

142

193

234

小时

9

10

11

12

13

14

15

16

负荷

267

283

274

225

210

225

234

225

小时

17

18

19

20

21

22

23

24

负荷

257

316

341

332

303

289

213

142

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.h

1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kw

E8=E9=4556kw.hN8=N9=189.83万kw

E10=5024kw.hN10=209.33万kw

E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kw

3、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

二、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

⑴

4

5

6

7

8

9

天然来水流量Q天

m³/s

⑵

273.8

658

522

294.5

128.4

97.2

月平均上游水位Z上

M

⑶

200

200

200

200

200

200

月平均下游水位Z下

⑷

78.81

79.28

79.16

78.88

78.27

78.13

水电站平均水头H

⑸

121.19

120.72

120.84

121.12

121.73

121.87

水电站效率

⑹

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

月平均出力N水

万kw

⑺

27．67

66.24

52.60

29.74

13．03

9．88

月发电量E水

万kw.h

⑻

20198

48352

38396

21712

95142

72106

时段t

月

⑴

10

11

12

1

2

3

天然来水流量Q天

m³/s

⑵

187.9

179.4

80.2

55

195

319

月平均上游水位Z上

M

⑶

200

200

200

200

200

200

月平均下游水位Z下

⑷

78.53

78.5

78.05

77.88

78.55

78.96

水电站平均水头H

⑸

121.47

121.5

121.95

122.12

121.45

121.04

水电站效率η

⑹

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

月平均出力N水

万kw

⑺

19.04

18.18

81.55

62.80

22.14

36.10

月发电量E水

万kw.h

⑻

13893

13268

16311

12560

44287

72204

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）

第⑻行为月发电量，E水=730N水（kw.h）

由上表可知，水电站每月的月平均出力均小于水电站装机容量480万kw。

所以，枯水年水电站的年平均发电量E年=730∑Ei（i=1，2….12）

算得枯水年水电站的年平均发电量E枯=187092万kw.h

（2）中水年年发电量的计算

计算方法同枯水年

时段t

月

⑴

4

5

6

7

8

9

天然来水流量Q天

m³/s

⑵

296.4

414.4

825.1

846.7

151

421.9

月平均上游水位Z上

M

⑶

200

200

200

200

200

200

月平均下游水位Z下

⑷

78.89

79.16

79.92

79.99

78.37

79.17

水电站平均水头H

⑸

121.11

120.84

120.08

120.01

121.63

120.83

水电站效率

⑹

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

月平均出力N水

万kw

⑺

29.93

41.75

82.61

84.73

15.31

42.51

月发电量E水

万kw.h

⑻

20851

30482

60310

61852

11780

31031

时段t

月

⑴

10

11

12

1

2

3

天然来水流量Q天

m³/s

⑵

151

281.3

86.1

52.1

75.4

578

月平均上游水位Z上

M

⑶

200

200

200

200

200

200

月平均下游水位Z下

⑷

78.37

78.84

78.05

77.88

78.03

79.46

水电站平均水头H

⑸

121.63

121.16

121.92

122.22

121.97

120.54

水电站效率η

⑹

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

月平均出力N水

万kw

⑺

15.31

28.42

87.53

53.10

76.68

58.10

月发电量E水

万kw.h

⑻

11180

20746

63898

38761

55980

42410

中水年水电站年平均发电量E中=306906万kw.h

（3）丰水年年发电量的计算

计算方法同枯水年

时段t

月

⑴

4

5

6

7

8

9

天然来水流量Q天

m³/s

⑵

636.3

1057

694.8

1199

775.9

211.5

月平均上游水位Z上

M

⑶

200

200

200

200

200

200

月平均下游水位Z下

⑷

79.57

80.28

79.68

80.47

79.83

78.61

水电站平均水头H

⑸

120.43

119.72

120.32

120.32

120.17

121.39

水电站效率η

⑹

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

月平均出力N水

万kw

⑺

63.90

105.52

69.71

119.50

77.75

21.41

月发电量E水

万kw.h

⑻

46645

77029

50887

87238

56756

15628

时段t

月

⑴

10

11

12

1

2

3

天然来水流量Q天

m³/s

⑵

575.8

152

74.2

66.3

184

535

月平均上游水位Z上

M

⑶

200

200

200

200

200

200

月平均下游水位Z下

⑷

79.46

78.38

78.02

77.96

78.52

79.38

水电站平均水头H

⑸

120.54

121.62

121.98

122.04

121.48

120.62

水电站效率η

⑹

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

0.85

月平均出力N水

万kw

⑺

57.87

15.41

75.47

67.67

18.64

53.81

月发电量E水

kw.h

⑻

42249

11253

5509

4925

13606

39281

丰水年水电站的年平均发电量E丰=451007万kw.h

（4）求水电站多年平均发电量

水电站多年平均发电量E年=[E枯+E中+E丰]/3

最终求得水电站多年平均发电量E年=314889万kw.h