水電站裝機(jī)容量

題目：《無(wú)調(diào)節(jié)水電站裝機(jī)容量的選擇》第一章設(shè)計(jì)水電站的開(kāi)發(fā)任務(wù)及設(shè)計(jì)要求 表3-5出力頻率計(jì)算表出力（kW)出力（萬(wàn)kW)次數(shù)頻率（%）362742.836.2719.09317885.4431.79218.18208715.5220.87327.27180620.818.06436.36167063.216.71545.45121197.612.12654.5510471810.47763.64788887.89872.7354063.365.41981.8234537.283.451090.91第四章保證出力的確定水利水電工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)，常常需要知道大于或等于某一特征值的頻率是多少，也就是要提供一定頻率的水文數(shù)值，這就需要繪制頻率曲線。由實(shí)測(cè)資料所繪制的頻率曲線稱為經(jīng)驗(yàn)頻率曲線，而由數(shù)學(xué)方程式所表示的頻率曲線稱為理論頻率曲線。選擇哪一種頻率曲線作為理論頻率曲線，主要取決于其與經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)的配合情況。4.1海森格紙的繪制在x軸和P軸都是等分分格的坐標(biāo)紙上，P（）=G（x，，…，）曲線是S形的，不便于配線和外延，因此，設(shè)計(jì)了一種專門(mén)的坐標(biāo)紙，它的概率坐標(biāo)不是等分的，而是能使（累積）頻率曲線畫(huà)在上面成為直線，這種坐標(biāo)紙常稱為概率格紙。水文上常用的是正態(tài)概率格紙（又稱海森機(jī)率格紙），正態(tài)分布函數(shù)畫(huà)在上面成為直線。繪制海森格紙運(yùn)用到Excel中的公式NORMSINV(P%)，列出每一條網(wǎng)格線的坐標(biāo)，如下表第一列（表中只選取了一部分），且每個(gè)坐標(biāo)列兩次。計(jì)算出概率對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布的分為點(diǎn)——第二列，然后將分為點(diǎn)每項(xiàng)加上︱-3.71902︳，計(jì)算得第三列，第四列(如表4-1)，為0和出力最大值。表4-1：頻率PP標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布分?jǐn)?shù)位X軸Y軸0.01-3.719020.0000.0000.01-3.719020.00050.0000.02-3.540080.17950.0000.02-3.540080.1790.0000.03-3.431610.2870.0000.03-3.431610.28750.0000.04-3.352790.36650.000…………99.983.5400847.25950.00099.983.5400847.2590.00099.993.7190167.4380.00099.993.7190167.43850.000利用表4-1的第三列和第四列制表，利用圖表向?qū)Ю锏臒o(wú)數(shù)據(jù)折線散點(diǎn)圖繪制表格。繪制好表格對(duì)橫坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。先清除橫坐標(biāo)，再選取一系列的坐標(biāo)點(diǎn)，縱坐標(biāo)為0。這樣這些點(diǎn)都在橫軸上，通過(guò)控制只顯示點(diǎn)的橫坐標(biāo)來(lái)代替橫軸。如表：表4-2：頻率PP標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布分?jǐn)?shù)位X軸Y軸0.01-3.719020.00000.05-3.290530.42800.1-3.090230.62900.2-2.878160.8410…………951.6448545.3640982.0537495.7730992.3263486.045099.52.5758296.295099.82.8781626.597099.93.0902326.809099.953.2905277.010099.993.7190167.4380將上表中第三和第四列的點(diǎn)通過(guò)數(shù)據(jù)源的形式加入到表格中。過(guò)程：右擊表——數(shù)據(jù)源——系列——添加，在名稱欄輸入“橫坐標(biāo)”，X值和Y值分別為對(duì)應(yīng)的上述表中的第三列和第四列的坐標(biāo)，再右擊所做的表格，數(shù)據(jù)系列格式——數(shù)據(jù)標(biāo)志，選中“X值”的控制鈕，單擊確定。顯示橫坐標(biāo)，再將橫坐標(biāo)的每個(gè)標(biāo)注改為對(duì)應(yīng)的頻率值，這樣海森格紙就繪制成功了。繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線表4-3：Pm實(shí)測(cè)分位點(diǎn)實(shí)測(cè)橫軸出力0.091-1.3346222872.38439771336.270.182-0.907769532.8112504731.790.273-0.6037648383.11525516220.870.364-0.3477872043.37123279618.060.455-0.1130385413.60598145916.710.5450.1130385413.83205854112.120.6360.3477872044.06680720410.470.7270.6037648384.3227848387.890.8180.907769534.626789535.410.9091.3346222875.0536422873.45第二列由函數(shù)NORMSINV()得到，第三列由第二列加上|-3.71902|得到。利用制作橫坐標(biāo)的方法加入散點(diǎn)。繪制P-Ⅲ曲線繪制P-Ⅲ曲線所用的公式為：。（1）其中，為樣本平均值；為方差；為離差系數(shù)；，（2）為偏態(tài)系數(shù)，為的若干倍；為各流量出現(xiàn)的概率。：利用AVERAGE()函數(shù)計(jì)算；：利用STDEV()函數(shù)計(jì)算；：；：=b（b為實(shí)數(shù)，一般為2.5，2，1.5等），計(jì)算結(jié)果如下：平均值方差偏態(tài)離勢(shì)16.30410.897480.6681.0021.67計(jì)算出不同Pm所對(duì)應(yīng)的理論出力值，如表：表4-4：Pm理論值1理論值20.09132.1837345532.163539780.18225.7307127924.780760620.27321.5940240920.329246030.36418.3976866317.076460390.45515.6903037614.472795550.54513.2795730412.290953830.63610.9742960110.343920360.7278.6823847518.56461210.8186.2482935196.8743401470.9093.326705675.168821519然后以實(shí)測(cè)橫軸分別和上表中理論值1與理論值2為數(shù)據(jù)通過(guò)“數(shù)據(jù)源”的方式插入到海森格紙中，方法與插入橫坐標(biāo)的方法類似。統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)理論頻率曲線形狀的影響越大，說(shuō)明隨機(jī)變量相對(duì)于均值越離散，因而頻率曲線將越偏離K=1的水平線。隨著的增大，頻率曲線的偏離程度也隨之增大，顯得越來(lái)越陡。愈大時(shí)，頻率曲線的中部愈向左偏，且上段愈陡，下段愈緩。當(dāng)取=0.668時(shí)上部偏下太多，增大值，發(fā)現(xiàn)下部向下偏離，如果增大，則中向左偏很大。經(jīng)過(guò)過(guò)反復(fù)調(diào)試。決定選取=0.75，=2=1.5。表4-5：Pm實(shí)測(cè)分為點(diǎn)理論值0.0912.38439771333.649840.1822.8112504725.841920.2733.11525516221.060760.3643.37123279617.515910.4553.60598145914.635220.5453.83205854112.180780.6364.0668072049.9476550.7274.3227848387.8570420.8184.626789535.8050440.9095.0536422873.623795相關(guān)分析對(duì)于相關(guān)的密切程度,通常以相關(guān)系數(shù)r來(lái)表示。若=1,則均方誤=0，表示所有對(duì)應(yīng)值、均落于回歸線上，只有函數(shù)關(guān)系才能如此。因此，=1表示函數(shù)關(guān)系。若=0，則=。此時(shí)誤差S達(dá)最大值，說(shuō)明y的變化與x毫無(wú)直線關(guān)系，即這兩種變量可能沒(méi)有關(guān)系。若0＜＜1，當(dāng)r越接近1時(shí)，S越小。即r愈接近1，點(diǎn)據(jù)愈靠近回歸直線，、間的關(guān)系愈密切。r為正值時(shí)，表示正相關(guān)；r為負(fù)值時(shí)，表示負(fù)相關(guān)。運(yùn)用到的公式：（3）當(dāng)選取=0.75，=2=1.5時(shí)，進(jìn)行相關(guān)分析：計(jì)算得r=0.9908；當(dāng)選取=0.668，=2=1.336時(shí)，進(jìn)行相關(guān)分析：計(jì)算得r=0.9903；當(dāng)選取=0.85，=2=1.7時(shí)進(jìn)行相關(guān)分析：計(jì)算得r=0.9905。相比之下當(dāng)=0.75，=2=1.5時(shí)r更接近1，另外從圖中（附圖1）可看出：在頻率為90%時(shí)，也就是尾部，此理論頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線的重合度更高。綜上所述，可知設(shè)計(jì)保證率為90%，則由圖中可知（附圖1）保證出力為3.85萬(wàn)kW。保證電能：萬(wàn)kW·h。第五章裝機(jī)容量選擇5.1最大工作容量的確定5.1.1水電站的最大工作容量無(wú)調(diào)節(jié)水電站一般只能擔(dān)任電力系統(tǒng)的基荷。根據(jù)系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求，無(wú)調(diào)節(jié)水電站的最大工作容量應(yīng)等于按歷時(shí)設(shè)計(jì)保證率所求的保證出力，即=式中：為無(wú)調(diào)節(jié)水電站的保證出力。無(wú)調(diào)節(jié)水電站最大工作容量為3.85萬(wàn)kW。5.1.2火電站的最大工作容量由所給資料分析，每個(gè)月份的最大負(fù)荷已知，水電站的每個(gè)月份的最大工作容量已經(jīng)確定出，可由此得到火電站的每個(gè)月的最大工作容量。下表為確定的火電站最大工作容量。表5-1火電站的最大工作容量月份最大負(fù)荷無(wú)調(diào)節(jié)火電站1982.5195.492953.4891.523945.8388.1749212.0379.9759018.0671.9468820.6367.377904.2385.778932.3590.659942.491.610962.4793.5311982.6595.35121002.6397.37得出火電站最大工作容量為97.37萬(wàn)kW。5.2備用容量與重復(fù)容量的選擇5.2.1備用容量為了使電力系統(tǒng)正常工作，并保證其具有足夠的供電可靠性，系統(tǒng)中各電站除了最大工作容量外，尚須具有一定的備用容量。水電站的備用容量需要考慮自身的規(guī)模大小、調(diào)節(jié)性能等技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性與系統(tǒng)規(guī)模、負(fù)荷特性、電源組成等因素有關(guān)。（1）負(fù)荷備用容量當(dāng)有突荷出現(xiàn)時(shí)，電力系統(tǒng)必須準(zhǔn)備一部分備用容量，不致因系統(tǒng)容量不足而使周波降低到小于規(guī)定值，從而影響供電的質(zhì)量。根據(jù)《水利水電工程動(dòng)能設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，調(diào)整周波所需要的系統(tǒng)負(fù)荷備用容量，可采用系統(tǒng)最大負(fù)荷的2%—5%，大系統(tǒng)用較小比例值，小系統(tǒng)用較大比例值。該系統(tǒng)最大負(fù)荷為100萬(wàn)kW，取3%，則負(fù)荷備用容量為3萬(wàn)kW。由于本系統(tǒng)為火主系統(tǒng)，而水電站調(diào)節(jié)性能較好，可作為系統(tǒng)的主要調(diào)頻電站，其承擔(dān)的負(fù)荷備用容量擬按考慮，因此，取=2萬(wàn)kW。火電站的負(fù)荷備用容量為=1萬(wàn)kW。（2）事故備用容量系統(tǒng)事故備用容量在水、火電站之間的分配，應(yīng)根據(jù)各電站容量的比重、電站機(jī)組可利用的情況、系統(tǒng)負(fù)荷在各地區(qū)的分布等因素確定。根據(jù)《水利水電工程動(dòng)能設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，電力系統(tǒng)事故備用容量采用系統(tǒng)最大負(fù)荷的10%左右，且不得小于系統(tǒng)中最大一臺(tái)機(jī)組的容量。因此可取事故備用容量是10萬(wàn)kW。水電站所分擔(dān)的系統(tǒng)事故備用容量擬按計(jì)算，故取=0.2萬(wàn)kW。火電站的事故備用容量為=9.8萬(wàn)kW。（3）檢修備用容量由于火電站有燃料保證，故檢修備用容量設(shè)置在火電站上。于是，水電站所承擔(dān)的備用容量為=2.2萬(wàn)kW，火電站所承擔(dān)的備用容量為=10.8萬(wàn)kW。5.2.2重復(fù)容量為選定無(wú)調(diào)節(jié)水電站的重復(fù)容量，首先，根據(jù)水電站徑流資料，計(jì)算繪制其多年的日平均流量持續(xù)曲線；再利用水電站出力公式，換算得日平均出力持續(xù)曲線。然后，利用式：（4）式中：為水電站補(bǔ)充千瓦造價(jià)，元/kW。為額定資金年收益率；n為重復(fù)容量設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命，n=25年；為水電站補(bǔ)充千瓦容量的年運(yùn)行費(fèi)用率；為火電廠單位發(fā)電量所需的燃料費(fèi)。為選定水電站的重復(fù)容量，根據(jù)水電站徑流資料，計(jì)算繪制其多年的日平均流量持續(xù)曲線，如圖5-2：（2）根據(jù)，換算得到日平均出力曲線，如圖5-3：在圖中由查的水電站裝機(jī)容量，據(jù)此即可定出水電站重復(fù)容量。=3237。水電站增加千瓦投資為820元/kW，水電站增加千瓦容量的年費(fèi)用率為3%，額定投資效益系數(shù)12%，火電站單位電能消耗的燃料為0.4kg/kW·h，燃料到場(chǎng)價(jià)格為95元/噸，查得=18.38萬(wàn)KW，所以=14.53萬(wàn)kW。第六章電力電能平衡分析在上一章中分別求得水電站最大工作容量、備用容量和重復(fù)容量，即可得到水電站裝機(jī)容量的初選值，即。由上一章可得水電站的最大工作容量為3.85萬(wàn)kW，備用容量為2.2萬(wàn)kW，重復(fù)容量為14.53萬(wàn)kW，所以水電站機(jī)組的裝機(jī)容量確定為21萬(wàn)KW。最終選定的水電站裝機(jī)容量，必須滿足設(shè)計(jì)水平年電力系統(tǒng)電力（容量）平衡和電量平衡的要求，為此需進(jìn)行容量平衡分析。6.1電力電量的平衡分析：在進(jìn)行系統(tǒng)容量平衡時(shí)，主要檢查下列問(wèn)題：（1）系統(tǒng)負(fù)荷是否能被各種電站所承擔(dān)，在那些時(shí)間內(nèi)由于何種原因使電站容量受阻而影響系統(tǒng)正常供電；（2）在全年各個(gè)時(shí)段內(nèi)，是否都留有足夠的負(fù)荷備用容量擔(dān)任系統(tǒng)的調(diào)頻任務(wù)，是否已在水、火電站之間進(jìn)行合理分配；（3）在全年各個(gè)時(shí)段內(nèi)，是否都留有足夠的事故備用容量，如何在水、火電站之間進(jìn)行合理分配，水電站水庫(kù)有無(wú)足夠備用蓄水量保證事故用水；（4）在年負(fù)荷低落時(shí)期，是否能使系統(tǒng)內(nèi)所有機(jī)組按計(jì)劃進(jìn)行檢修，要注意在汛期內(nèi)適當(dāng)多安排火電機(jī)組檢修，而使水電機(jī)組盡量多利用棄水量，增發(fā)季節(jié)性電能；（5）水庫(kù)的綜合利用要求是否能得到滿足，例如在灌溉季節(jié)，水電站下泄流量是否能滿足下游地區(qū)灌溉要求，是否能滿足下游航運(yùn)要求的水深等，如有矛盾，應(yīng)分清主次，合理安排。表6-1是水電站的電力電能平衡分析，表6-2是火電站的電力電能分析：表6-1水電站電力電能平衡計(jì)算表最大工作容量備用容量重復(fù)容量可用容量檢修容量空閑容量受阻容量裝機(jī)容量1月2.512.204.7106.5169.774212月3.482.205.6806.1289.192213月3.852.214.5320.5800.1680.252214月3.852.214.5320.5800.1680.252215月3.852.214.5320.5800.1680.252216月3.852.214.5320.5800.1680.252217月3.852.214.5320.5800.1680.252218月2.352.204.5506.589.87219月2.42.204.606.569.842110月2.472.204.6706.5329.7982111月2.652.204.8506.469.692112月2.632.204.8306.4689.70221表6-2火電站電力電能平衡計(jì)算表最大工作容量備用容量重復(fù)容量可用容量檢修容量空閑容量受阻容量裝機(jī)容量1月95.4910.80106.2901.4842.2261102月91.5210.80102.3203.0724.6081103月90.1510.80100.9553.625.431104月88.1510.8098.9554.426.631105月86.1510.8096.9555.227.831106月84.1510.8094.9556.029.031107月86.1510.8096.9555.227.831108月90.6510.80101.4503.425.131109月91.610.80102.403.044.5611010月93.5310.80104.3302.2683.40211011月95.3510.80106.1501.542.3111012月97.3710.80108.1700.7321.098110通過(guò)該表所列數(shù)據(jù)，可更清楚地看出系統(tǒng)總體的容量平衡要求是否得到滿足，包括：各月的系統(tǒng)工作容量是否與所有電站工作容量之和相等；系統(tǒng)備用容量是否已全部由各電站所承擔(dān)；各電站所有機(jī)組是否已按計(jì)劃安排檢修等。此外，容量平衡表還反映了系統(tǒng)中各電站的容量平衡情況，如各電站每一時(shí)段的工作容量、備用容量、空閑容量、檢修容量和受阻容量等各部分容量之和是否等于其裝機(jī)容量。6.2電力電能平衡圖的繪制在電力系統(tǒng)容量平衡圖上有三條基本控制線：（1）系統(tǒng)最大負(fù)荷年變化線A，在此控制線下，各類電站安排的最大工作容量，要能滿足系統(tǒng)最大負(fù)荷要求。（2）系統(tǒng)要求的可用容量控制線，在此控制線以下，各類電站安排必需容量，其中包括最大工作容量、負(fù)荷備用容量和事故備用容量。均要求能滿足系統(tǒng)要求。（3）系統(tǒng)裝機(jī)容量控制線，在此水平線以下，系統(tǒng)裝機(jī)容量包括水、火電站全部裝機(jī)容量，要求能達(dá)到電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的要求。在水平線與階梯線之間，表示系統(tǒng)各月的空閑容量和處在計(jì)劃?rùn)z修中的容量，以及由于各種原因無(wú)法投入運(yùn)行的受阻容量。系統(tǒng)電力電能平衡圖綜上分析：水電站與火電站的負(fù)荷分配合理，滿足電力電能平衡。6.3無(wú)調(diào)節(jié)水電站的運(yùn)行方式通常，在枯水期，天然流量較小，其在一天內(nèi)甚至在整個(gè)枯水期內(nèi)的變化也不大。因此，無(wú)調(diào)節(jié)水電站在枯水期僅擔(dān)任系統(tǒng)日負(fù)荷圖的基荷。到了豐水期，天然流量增大，無(wú)調(diào)節(jié)水電站仍只擔(dān)任系統(tǒng)的基荷。只有當(dāng)天然流量經(jīng)過(guò)電站所產(chǎn)生的出力大于系統(tǒng)的最小負(fù)荷時(shí)，水電站才擔(dān)任系統(tǒng)的基荷和一部分腰荷，這時(shí)甚至還會(huì)發(fā)生棄水。第七章水電站多年平均年發(fā)電量多年平均年發(fā)電量是指水電站在多年工作時(shí)期內(nèi)，平均每年所能生產(chǎn)的電能量，它反映水電站的多年平均動(dòng)能效益，也是水電站一個(gè)重要的動(dòng)能指標(biāo)。根據(jù)定義，水電站多年平均年發(fā)電量，應(yīng)通過(guò)對(duì)整個(gè)水文資料系列逐時(shí)段