石大水文學(xué)及水利計算課件第11章 水電站的水能計算

第十一章水電站的水能計算一、概述二、水能資源開發(fā)方式三、水能計算的基本方法四、電力系統(tǒng)的負(fù)荷及容量組成主要內(nèi)容一、概述水能是一種可再生能源，是清潔能源，是綠色能源，是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源。水能或稱為水力發(fā)電，是運用水的勢能和動能轉(zhuǎn)換成電能來發(fā)電的方式。以水力發(fā)電的工廠稱為水力發(fā)電廠，簡稱水電廠，又稱水電站。

水能利用水車

水磨

水磨水電站水能資源廣義的水能資源包括：河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源；狹義的水能資源指河流的水能資源。是常規(guī)能源，一次能源。人們目前最易開發(fā)和利用的比較成熟的水能也是河流能源。水能主要用于水力發(fā)電，其優(yōu)點是成本低、可連續(xù)再生、無污染。缺點是分布受水文、氣候、地貌等自然條件的限制大。水容易受到污染，也容易被地形，氣候等多方面的因素所影響。水電站HEP(HydroelectricPower)isanenvironmentallyfriendlywaytogenerateelectricity.水能水力發(fā)電的原理水能水力發(fā)電的原理水輪機Receiveskineticenergyfromwater.Rotatesaswaterpushesblades.Gravitydriven.Axleattachedtogenerator.發(fā)電機Createselectricalcurrentusingthemechanicalenergyfromwater.BarelyfitinsidethisclassroomUpto10inapowerhouse.PowerHouseHousesallofthegenerators.Maintainedandregulateddaily.BattlesFRICTIONHowAHydropowerplantworks:Dam:controlstheflowofwaterandcreatesareservoirofwateraboveforenergyusewhenneededPenstock(壓力管道）:pipechannelingwaterfromthedamtotheturbinesTurbines:largebladesattachedtoacylinderthatmovewhenthewaterpushesagainstitGenerator:partsconnectedtotheturbinesthatcreatetheelectricitybymovinglargemagnetsInductor（電感）:changestheformofelectricitytoonethatcanbeusedTransmissionLines（輸電線）:transportenergytoplacesthatneeditHowitworksAdamisbuilttotrapwater,usuallyinavalleywherethereisanexistinglake.Waterisallowedtoflowthroughtunnelsintothedam,toturnturbinesandthusdrivegenerators.Noticethatthedamismuchthickeratthebottomthanatthetop,becausethepressureofthewaterincreaseswithdepth.

ApictureofhowitworksAdvantagesofHEPOncethedamisbuilt,theenergyisvirtuallyfreeWatercanbestoredabovethedamreadytocopewithpeaksindemandmuchmorereliablethanwind,solarorwavepowerNowasteorpollutionproducedElectricitycanbegeneratedconstantlyHydro-electricpowerstationscanincreasetofullpowerveryquicklyunlikeotherpowerstations水能優(yōu)點其優(yōu)點是成本低、可連續(xù)再生、無污染。

1．水力是可以再生的能源，能年復(fù)一年地循環(huán)使用，而煤碳。石油、天然氣都是消耗性的能源，逐年開采，剩余的越來越少，甚至完全枯竭。

2．水能用的是不花錢的燃料，發(fā)電成本低，積累多，投資回收快，大中型水電站一般3～5年就可收回全部投資。3．水能沒有污染，是一種干凈的能源。

4．水電站一般都有防洪、灌溉、航運、養(yǎng)殖、美化環(huán)境、旅游等綜合經(jīng)濟效益。5．水電投資跟火電投資差不多，施工工期也并不長，屬于短期近利工程。6．操作、管理人員少，一般不到火電的三分之一人員就足夠了。7．運營成本低，效率高；

8．可按需供電；

9．控制洪水泛濫；

10．提供灌溉用水；

11．改善河流航動；

12．有關(guān)工程同時改善該地區(qū)的交通、電力供供應(yīng)和經(jīng)濟，特別可以發(fā)展旅游業(yè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖。美國田納西河的綜合發(fā)展計劃，是首個大型的水利工程，帶動著整體的經(jīng)濟發(fā)展。DisadvantagesofHEPThedamsareveryexpensivetobuild,howevermanydamsarealsousedforfloodcontrolorirrigation,sobuildingcostscanbesharedBuildingalargedamwillfloodaverylargeareaupstream,causingproblemsforanimalsthatusedtolivethereFindingasuitablesitecanbedifficult-theimpactonresidentsandtheenvironmentmaybeunacceptable.

Waterqualityandquantitydownstreamcanbeaffected,whichcanhaveanimpactonplantlife.水能缺點不利方面有：水能分布受水文、氣候、地貌等自然條件的限制大。水容易受到污染，也容易被地形，氣候等多方面的因素所影響。

1．生態(tài)破壞：大壩以下水流侵蝕加劇，河流的變化及對動植物的影響等。不過，這些負(fù)面影響是可預(yù)見并減小的。如水庫效應(yīng)。

2．需筑壩移民等，基礎(chǔ)建設(shè)投資大,搬遷任務(wù)重.

3．降水季節(jié)變化大的地區(qū)，少雨季節(jié)發(fā)電量少甚至停發(fā)電

4．下游肥沃的沖積土減少國家可開發(fā)總出力108kw已開發(fā)容量108kw開發(fā)比%備注中國4.48122.32004年資料美國1.9430.8443.31986年資料加拿大1.5290.6642.91997年資料巴西2.130.5525.61997年資料俄羅斯2.690.6223.11986年資料印度0.840.2226.21997年資料日本0.350.3395.01986年資料法國0.220.2192.11986年資料挪威0.380.2658.41997年資料意大利0.190.1893.01986年資料西班牙0.290.1861.61997年資料世界各國水能開發(fā)情況經(jīng)濟越發(fā)達(dá)，水電開發(fā)利用率越高既充分利用水能，又保護(hù)環(huán)境中國水電開發(fā)水平遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家長江流域水能資源分布中國水能分布水能計算基本方程1122Hz2z1V1V2p1p2E=(Z1-Z2)Wr

=HWrN=E/T=9.81QHE：能量H：水頭W：水體體積r：容重，取1000二、水能開發(fā)利用方式1、壩式(蓄水式）水電站2、引水式水電站3、混合式水電站4、抽水蓄能電站

5、潮汐電站

1、壩式水電站1、壩式(蓄水式）水電站2、引水式水電站3、混合式水電站新安江水庫電站新安江水庫電站1、壩式水電站的特點1、壩式(蓄水式）水電站2、引水式水電站3、混合式水電站設(shè)具有一定庫容的水庫，對天然水流具有調(diào)節(jié)能力2、引水式水電站沒有水庫或水庫庫容很小,對天然水量無調(diào)節(jié)能力或調(diào)節(jié)能力很小。3、混合式水電站

由壩和引水道兩種建筑物共同形成發(fā)電水頭的水電站，即發(fā)電水頭一部分靠攔河壩壅高水位取得，另一部分靠引水道集中落差取得。

混合式水電站：充分利用河流有利的天然條件，在坡降平緩河段上筑壩形成水庫，以利徑流調(diào)節(jié)，在其下游坡降很陡或落差集中的河段采用引水方式得到大的水頭。這種水電站通常兼有壩式水電站和引水式水電站的優(yōu)點和工程特點。

沒有水庫或水庫庫容很小,對天然水量無調(diào)節(jié)能力或調(diào)節(jié)能力很小抽水蓄能電站利用電網(wǎng)中負(fù)荷低谷時多余的電力，將低處下水庫的水抽到高處上水庫存蓄，待電網(wǎng)負(fù)荷高峰時放水發(fā)電，尾水至下水庫，從而滿足電網(wǎng)調(diào)峰等電力負(fù)荷的需要。抽水蓄能電站抽水蓄能電站抽水蓄能電站潮汐電站利用海潮漲落所形成的潮汐能發(fā)電

著名水電廠

中國

三峽水電站：世界上最大的水電站

葛洲壩水電站

小浪底水電站美國

胡佛水壩

巴西

伊泰普水電站：南美洲最大的伊瓜蘇瀑布、世界上第二大水電站三峽水電站其他國家

敘利亞迪什林水電站

葛洲壩水利樞紐位于中國湖北省宜昌市境內(nèi)的長江三峽末端河段上，距上游的三峽水電站38公里。它是長江上第一座大型水電站，也是世界上最大的低水頭大流量、徑流式水電站。1971年5月開工興建，1972年12月停工，1974年10月復(fù)工，1988年12月全部竣工。壩型為閘壩，最大壩高47米，總庫容15.8億立方米?？傃b機容量271.5萬千瓦，其中二江水電站安裝2臺17萬千瓦和5臺12.5萬千瓦機組；大江水電站安裝14臺12.5萬千瓦機組。年均發(fā)電量140億千瓦時。第一臺17萬千瓦機組于1981年12月投入運行。胡佛水壩(HooverDam)是美國綜合開發(fā)科羅拉多河(Colorado)水資源的一項關(guān)鍵性工程，位于內(nèi)華達(dá)州和亞利桑那州交界之處的黑峽(BlackCanyon)，具有防洪、灌溉、發(fā)電、航運、供水等綜合效益。大壩系混凝土重力拱壩，壩高221.4m，大壩形成的水庫叫米德(Mead)湖，總庫容348.5億m3，水電站裝機容量原為134萬kW，現(xiàn)已擴容到208萬kW，計劃達(dá)到245.2萬kW。于1931年4月開始動工興建，1936年3月建成，1936年10月第一臺機組正式發(fā)電。伊泰普水電站位于巴西與巴拉圭之間的界河——巴拉那河（世界第五大河，年徑流量7250億立方米）上，伊瓜蘇市北12公里處，是目前世界第二大水電站，由巴西與巴拉圭共建，發(fā)電機組和發(fā)電量由兩國均分。目前共有20臺發(fā)電機組（每臺70萬千瓦），總裝機容量1400萬千瓦，年發(fā)電量900億度，其中2008年發(fā)電948.6億度。是當(dāng)今世界裝機容量第二大，發(fā)電量最大的水電站。水電站集景金沙江上第一拐中國第一座水電站——

石龍壩水電站

石龍壩水電站位于中國云南省昆明市郊的螳螂川上，是中國最早興建的水電站。電站一廠于1910年7月開工，1912年4月發(fā)電，最初裝機容量為480kW。

石龍壩水電站一廠是1908年(清光緒三十四年)由昆明商人王筱齋為首招募商股、集資籌建的。石龍壩水電站經(jīng)過三四十年新建、擴建和改建，到1949年，全廠總裝機容量為2920kW。

中華人民共和國成立后，對石龍壩水電站進(jìn)行了徹底改造：全廠總裝機容量達(dá)到6000kW。1954年新廠房建成，安裝第一臺瑞士產(chǎn)的機組投產(chǎn)；1958年7月1日第二臺中國產(chǎn)機組發(fā)電。改建后的電站利用落差31m，引用流量24m3／s，至今仍在運行。

二灘水電站

二灘水電站位于四川省攀枝花市境內(nèi)，是水電“富礦”雅礱江水電基地的第一期開發(fā)工程，是我國于20世紀(jì)末建成投產(chǎn)的裝機容量最大的水電站工程。

二灘水電站距成都市727km，距攀枝花市40余km。電站以發(fā)電為主，兼顧漂木等綜合利用效益?？傃b機容量330萬kW，保證出力100萬kW，年發(fā)電量170億kW·h，年利用小時5162h。是四川電網(wǎng)中的大型骨干工程。

二灘水電站映秀灣水電站映秀灣水電站是岷江上游的一座中型徑流引水式電站。位于四川省汶川縣境內(nèi)，是成都地區(qū)的主要電源之一。

電站裝機容量13.5萬kW，年發(fā)電量7.13億kWh。該工程由成都勘測設(shè)計院設(shè)計，基建工程兵00619部隊施工。1965年9月開工，1971年9月第一臺機組發(fā)電，1972年全部建成。

太平驛水電站位太平驛水電站位于四川省汶川縣境內(nèi)，系岷江上游河段（灌縣—汶川）規(guī)劃中的第二個梯級電站，距成都市約97km。電站裝機容量26萬kW（4×6.5），保證出力10.5萬kW，年平均發(fā)電量15.3億kW·h，供電四川省。

寶珠寺水電站位寶珠寺水電站位于四川省廣元市境內(nèi)的嘉陵江支流白龍江下游。

寶珠寺水電站以發(fā)電為主，兼有灌溉、防洪等綜合利用效益。當(dāng)正常蓄水位588m時，總裝機容量70萬kW，年發(fā)電量23億kW·h；水庫總庫容21.0億m3，具有不完全年調(diào)節(jié)性能。與系統(tǒng)內(nèi)映秀灣、漁子溪、龔嘴等水電站補償調(diào)節(jié)，可增加保證出力約8萬kW。工程于1989年開工，1996年投入運行。

銅街子水電站位銅街子水電站位于四川省樂山市境內(nèi)，是大渡河流域梯級開發(fā)下游最后一級電站。電站距上游龔嘴水電站33公里，距成昆鐵路軫溪車站17km，以發(fā)電為主，兼顧漂木和下游通航。裝機容量60萬kW，保證出力13萬kW，多年平均年發(fā)電量32.1億kW·h。主壩為混凝土重力壩，最大壩高79m。工程于1985年開工，1992年12月第1臺機組發(fā)電。電力納入四川電力系統(tǒng)。

龔咀水電站龔咀水電站位于大渡河中游，在樂山市上游90km，為大渡河流域干流開發(fā)中修建的第一座大水電站，也是二灘水電站投產(chǎn)前四川省已建的最大的水電站，在四川電力系統(tǒng)中起著骨干作用。

龔咀水電站一期裝機容量70萬kW，建有壩后右岸地面廠房4臺10萬kW的機組，左岸地下廠房3臺10萬kW的機組，保證出力18.3萬kW，多年平均發(fā)電量34.2億kWh。用4回220kV高壓輸電線聯(lián)入四川電力系統(tǒng)。龔咀水電站華能冷竹關(guān)水電站華能冷竹關(guān)水電站位于四川省甘孜州藏族自治州境內(nèi)，系大渡河一級支流瓦斯河流域梯級滾動綜合開發(fā)一期工程，也是流域內(nèi)第四級（最末一級）電站。電站閘首位于康定縣日地村，地下廠房位于瀘定縣冷竹關(guān)村，為低閘引水式電站。

冷竹關(guān)水電站總裝機容量為180MW（3×60MW），設(shè)計年發(fā)電量為9.89億kwh。華能冷竹關(guān)水電站位英古里水電站格魯吉亞共和國英古里河上英古里水電站的大壩，是世界上最高的拱壩。電站總裝機容量130萬kW。

工程于1965年開始施工，1969年完成左岸導(dǎo)流隧洞，同年英古里河截流。1967年壩基全面開挖。大壩分兩期施工，第一期大壩上游壩塊澆至171．5m，下游壩塊澆至140～160m，保證上游水位170m時第一臺機組提前發(fā)電。1978年11月初水庫蓄水至發(fā)電水位，第一臺機組聯(lián)網(wǎng)發(fā)電。1984年拱壩竣工。大古力水電站

大古力水電站位于美國西北部哥倫比亞河干流上。初期建有第一和第二廠房，裝機容量1974MW，年發(fā)電量146億kW·h。

70年代增建第三廠房，進(jìn)行擴建，使總裝機容量達(dá)到649.4萬kW，年發(fā)電量248億kW·h。計劃進(jìn)一步擴建，使最終規(guī)模達(dá)到910.4萬kW。主壩為混凝土重力壩，最大壩高168m。工程于1933年開工，1941年開始發(fā)電，初期工程于1951年完成。1967年開始擴建，1975年第一臺擴建機組發(fā)電，1979年完成。大古力水電站古里水電站古里水電站又名拉烏·利歐尼水電站，位于委內(nèi)瑞拉東部的卡羅尼(Caroni)河上，在首都加拉加斯東南約600km?？_尼河是南美洲第二大河奧里諾科河的支流，古里水電站壩址位于卡羅尼河河口以上95km處。年發(fā)電量510億kW·h。所發(fā)電力除供應(yīng)附近的圭亞那工業(yè)區(qū)外，送往首都加拉加斯，聯(lián)入國家電力系統(tǒng)。采用400kV超高壓和800kV特高壓輸電。大壩為混凝土重力壩，初期最大壩高110m，1984年加高到162m。還留有地位供進(jìn)一步擴建。

古里水電站努列克壩努列克壩位于塔吉克斯坦共和國境內(nèi)瓦赫什河中游的普列剎峽谷處，心墻土石壩，最大壩高300m，水庫總庫容105億m3，有效庫容45億m3，水庫面積98km2，最大水頭270m，裝機容量270萬kW，單機容量30萬kW，年發(fā)電量112億kW·h。1961年開工興建，1972年開始發(fā)電，1980年建成。該工程具有發(fā)電、灌溉和航運等綜合效益。

努列克壩丘吉爾瀑布水電站丘吉爾瀑布水電站位于加拿大拉布拉多半島紐芬蘭省哈密爾頓(Hamilton)河(又名丘吉爾河)上，裝機容量542.8萬kW，年發(fā)電量345億kW·h。大部分電力售給相鄰的魁北克省，用735kV特高壓輸電線路3回送至蒙特利爾，距離1300km。電站為引水式。通過2．1km的隧洞取得約300m的水頭。工程于1967年8月開工，1971年12月首批2臺機組發(fā)電，1974年9月建成，總工期7年零1個月。

丘吉爾瀑布水電站大屋抽水蓄能電站大屋抽水蓄能電站位于法國東南部格勒諾布爾市(距該市30km)附近阿爾卑斯山麓的歐爾河上，是一座混合式抽水蓄能電站?？傃b機容量185.4萬kW，年發(fā)電量14億kW·h，抽水需耗電17億kW·h。工程于1980年開始土建施工，1986年第一臺機組投產(chǎn)發(fā)電。工程主要用于發(fā)電。

大屋抽水蓄能電站阿斯旺水壩

阿斯旺水壩位于埃及境內(nèi)的尼羅(Nile)河干流上，在首都開羅以南約800km的阿斯旺城附近，是一座大型綜合利用水利樞紐工程，具有灌溉、發(fā)電、防洪、航運、旅游、水產(chǎn)等多種效益。 大壩為粘土心墻堆石壩，最大壩高111m，當(dāng)最高蓄水位183m時，水庫總庫容1689億m3，電站總裝機容量210萬kW，設(shè)計年發(fā)電量100億kW·h。

工程于1960年1月9日開工，1967年10月15日第一臺機組投入運行，1970年7月15日全部機組安裝完畢并投入運行，同年工程全部竣工。

阿斯旺水壩解決的主要問題：確定水電站的主要動能指標(biāo)主要動能指標(biāo)：符合設(shè)計保證率的保證出力與多年平均發(fā)電量三、水能計算的任務(wù)1.保證出力guaranteedoutput;firmoutput

水電站相應(yīng)于設(shè)計保證率的枯水時段的平均出力2.

多年平均發(fā)電量averageannualenergygeneration

按設(shè)計水文系列，并考慮裝機容量和機組預(yù)想水頭的限制，計算出各年發(fā)電量的平均值（1）保證出力的含義

保證出力是指水電站相應(yīng)于設(shè)計保證率的枯水時段的平均出力，可以簡寫為N保。

1）N保雖然是功率，但是它是時段的平均出力，因此，N保是表示水電站提供電能的能力的指標(biāo)，而不表示提供瞬時出力的能力。

2）由于河川徑流具有隨機性，使得一定時期內(nèi)水電站能夠提供的電能也是隨機的，并且相應(yīng)于一定頻率。N保相應(yīng)于設(shè)計保證率。3）N保實際上應(yīng)當(dāng)是水電站發(fā)電受限的時段的平均出力。在大多數(shù)情況下，水電站發(fā)電主要是受水量限制，所以說N保是相應(yīng)于設(shè)計保證率的枯水時段的平均出力。

4）設(shè)計保證率是在多年工作期間，用水部門正常工作得到保證的概率。因為N保相應(yīng)于設(shè)計保證率，所以，如果水電站的時段平均出力達(dá)到了N保，就屬于正常工作。換句話說，N保即為正常工作狀況下，最小的時段平均出力。

5）與水電站保證出力時段相應(yīng)的發(fā)電量稱為水電站的保證電能。保證電能可以簡寫為E保，E保直接表示了水電站提供電量的能力。主要任務(wù)：

(1)確定水電站的功能指標(biāo)：包括保證出力及多年平均發(fā)電量。

(2)確定水電站的主要參變量以及參變量與功能指標(biāo)之間的關(guān)系。參變量主要包括裝機容量、正?？嗨缓退浪坏?。

(3)對水電站的經(jīng)濟效益進(jìn)行計算和分析：在規(guī)劃設(shè)計階段，進(jìn)行多方案比較，確定既經(jīng)濟又合理的設(shè)計方案；在運行期間，確定水電站的最優(yōu)運行方式。水能計算所需的基本資料有：

(1)水庫特性曲線。包括水庫面積曲線和庫容曲線。

(2)水文資料。包括流域特征、壩址歷年流量系列、水電站尾水?dāng)嗝嫣幩涣髁筷P(guān)系曲線、歷年降雨量和蒸發(fā)量等資料。

(3)綜合利用資料。包括灌溉、航運、給水等方面的需水資料和上下游防洪任務(wù)，以及水電站供電范圍內(nèi)的電力負(fù)荷等資料。第二節(jié)電力系統(tǒng)的負(fù)荷及其容量組成一.電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)的示意圖電力系統(tǒng)現(xiàn)狀負(fù)荷電力系統(tǒng)常識對電力系統(tǒng)運行的要求電力系統(tǒng)的電壓標(biāo)準(zhǔn)

1.電力系統(tǒng)概述什么是電力系統(tǒng)？電能是由一次能源轉(zhuǎn)換而成，稱為二次能源。發(fā)電廠、變電所、電能用戶們用電力線路連接起來，發(fā)電廠熱能用戶之間稱為動力系統(tǒng)，作為動力系統(tǒng)的一部分，包括發(fā)電廠的發(fā)電機、升壓及降壓變電所、電力線路及用電設(shè)備成為電力系統(tǒng)。變電所及不同電壓等級的電力線路稱為電力網(wǎng)。

2.電力系統(tǒng)的示意圖3.電力系統(tǒng)現(xiàn)狀大容量機組：世界上投運最大的130萬KW，我國目前投運最大單機容量120萬KW?？缡‰娋W(wǎng)有幾個，東北系統(tǒng)、華北系統(tǒng)、華東系統(tǒng)、華中系統(tǒng)、西北系統(tǒng)、華南系統(tǒng)、省級電力系統(tǒng)有山東、海南、臺灣等。各系統(tǒng)之間以500KV變電所聯(lián)絡(luò)。2005年已經(jīng)投入使用的西北750KV輸電目前正在研究1000KV的輸電研究4.負(fù)荷用電設(shè)備從電力系統(tǒng)中取用的功率（有功或無功）稱為負(fù)荷。負(fù)荷帶有一定的規(guī)律，可以用曲線來描述，統(tǒng)稱負(fù)荷曲線。5.電力系統(tǒng)常識電能不能大量儲存。暫態(tài)過程非常迅速，電能以電磁波的形式傳播。速度30萬KM/S故障的發(fā)生和發(fā)展都是十分迅速的。電力和國民經(jīng)濟各部門間關(guān)系密切。6.對電力系統(tǒng)運行的要求保證用電可靠性根據(jù)可靠性不同，將復(fù)合分為三類一類負(fù)荷：停電造成人身事故設(shè)備損壞，產(chǎn)品損壞生產(chǎn)秩序長期不能恢復(fù)等。二類負(fù)荷：停電造成用戶大量減產(chǎn)，人民····

三類負(fù)荷：附屬車間，小城鎮(zhèn)，農(nóng)村···公用負(fù)荷等保證電能質(zhì)量電壓<±5%頻率<±0.2—0.5%諧波參見有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)保證運行的經(jīng)濟性使用少量的資源，發(fā)更多的電，300克/1KWH（低于該標(biāo)準(zhǔn)屬于正常，高于該標(biāo)準(zhǔn)屬于超過）7.電力系統(tǒng)的電壓標(biāo)準(zhǔn)

低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)高壓系統(tǒng)超高壓系統(tǒng)（正在研究中）低壓系統(tǒng)國內(nèi)主要是380V系統(tǒng)380V系統(tǒng)包括220V系統(tǒng)，關(guān)系是相電壓和線電壓之間的關(guān)系國外有110V系統(tǒng)，例如：日本等國家。低壓系統(tǒng)中在模擬屏等使用中線色用XX色表示。通常三相接線分別用不同的顏色表示：A---黃B---綠C---紅中壓系統(tǒng)中壓主要有以下幾個電壓等級：3KV（主要是電動機）6KV（主要是電機）10KV（配網(wǎng)）20KV（中國較少）35KV（傳輸）中壓系統(tǒng)中不同的電壓用顏色不同的表示。3KV----深綠6KV----深酞藍(lán)10KV----鐵紅20KV----鐵黃35KV----檸黃高壓系統(tǒng)（超）高壓主要有以下幾個電壓等級：

60KV110KV150KV220KV330KV500KV750KV（超高壓）1000KV（正在研究中）高壓系統(tǒng)中不同的電壓用顏色不同的表示。60KV

----桔黃110KV----朱紅150KV----天酞藍(lán)220KV----紫紅330KV----白500KV----淡黃750KV----1000KV----二、負(fù)荷曲線1什么是負(fù)荷曲線？電力負(fù)荷隨時間變化的曲線，反映了用戶用電的特點和規(guī)律。描述負(fù)荷變化趨勢的數(shù)學(xué)手段：可用來預(yù)測負(fù)荷變化趨勢。2負(fù)荷曲線用途確定系統(tǒng)運行方式安排供電計劃安排設(shè)備檢修計劃（1）按負(fù)荷性質(zhì)分有功負(fù)荷曲線無功負(fù)荷曲線（2)按負(fù)荷變動的時間分日負(fù)荷曲線(24h)年負(fù)荷曲線（8760h〕

3負(fù)荷分類4、日負(fù)荷曲線的繪制

24小時內(nèi)負(fù)荷隨時間的變化，隨季節(jié)、地區(qū)不同而變。繪制的方法

（1）以某個監(jiān)測點為參考點，在24h中各個時刻記錄有功功率表的讀數(shù)，逐點繪制而成折線形狀，稱折線形負(fù)荷曲線。

（2）通過接在供電線路上的電度表，每隔一定的時間間隔（一般為半小時）將其讀數(shù)記錄下來，求出0.5h的平均功率，再依次將這些點畫在坐標(biāo)上，把這些點連成階梯狀的是階梯形負(fù)荷曲線。日負(fù)荷曲線的繪制

負(fù)荷曲線通常都繪制在直角坐標(biāo)上，橫坐標(biāo)表示負(fù)荷變動時間，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷大?。üβ蔾W、kvar）。日有功負(fù)荷曲線依點連成的負(fù)荷曲線梯形負(fù)荷曲線

年負(fù)荷曲線又分為年運行負(fù)荷曲線和年持續(xù)負(fù)荷曲線。

年運行負(fù)荷曲線可根據(jù)全年日負(fù)荷曲線間接制成。反映一年內(nèi)逐月（或逐日）電力系統(tǒng)最大負(fù)荷的變化。年持續(xù)負(fù)荷曲線的繪制，是不分日月先后，僅按全年的負(fù)荷變化，按不同負(fù)荷值在年內(nèi)累計持續(xù)時間重新排列組成。5年負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線年負(fù)荷持續(xù)時間曲線，反映了全年負(fù)荷變動與對應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)時間（全年按8760h計）的關(guān)系。年每日最大負(fù)荷曲線，反映了全年當(dāng)中不同時段的電能消耗水平，是按全年每日的最大半小時平均負(fù)荷來繪制的。年最大負(fù)荷Pmax

年負(fù)荷持續(xù)時間曲線上的最大負(fù)荷，它是全年中負(fù)荷最大的工作班消耗電能最多的半小時平均負(fù)荷P30。通常用Pmax、Qmax和Smax分別表示年有功、無功和視在最大功率，因此，年最大負(fù)荷也就是半小時最大負(fù)荷P30年最大負(fù)荷利用小時Tmax假設(shè)負(fù)荷按最大負(fù)荷Pmax持續(xù)運行時，在此時間內(nèi)電力負(fù)荷所耗用的電能與電力負(fù)荷全年實際耗用的電能相同。6負(fù)荷曲線特征量最大負(fù)荷利用小時為

Tmax的大小表明了工廠消耗電能是否均勻。最大負(fù)荷利用小時越大，則負(fù)荷越平穩(wěn)。Tmax一般與工廠類型及生產(chǎn)班制有較大的關(guān)系，例如，一班制工廠Tmax=1800～2500h,兩班制工廠Tmax=3500～4500h,三班制工廠Tmax=5000～7000h。平均負(fù)荷Pav和年平均負(fù)荷

平均負(fù)荷就是負(fù)荷在一定時間t內(nèi)平均消耗的功率

年平均負(fù)荷就是全年工廠負(fù)荷消耗的總功率除全年總小時數(shù)。負(fù)荷系數(shù):

負(fù)荷系數(shù)又稱負(fù)荷率，它是用電負(fù)荷的平均負(fù)荷Pav,與其最大負(fù)荷Pmax的比值，即三、電力系統(tǒng)的容量組成水電站全部水輪發(fā)電機組額定容量（即發(fā)電機銘牌出力）之和，度量單位為千瓦(kW)。它是表示水電站建設(shè)規(guī)模和電力生產(chǎn)能力的主要指標(biāo)之一。

組成

水電站裝機容量大致可分成必需容量和重復(fù)容量兩大部分。必需容量（也稱有效容量）又可分為工作容量和備用容量（包括事故備用、負(fù)載備用和檢修備用等）。水電站根據(jù)在系統(tǒng)中所起作用的不同，具有上述全部容量或僅具有部分容量。

工作容量

直接承擔(dān)電力負(fù)荷的發(fā)電容量稱工作容量。在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)尖峰負(fù)荷的水電站，其工作容量可比保證出力大若干倍。最大工作容量為滿足系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要而設(shè)置的容量稱為最大工作容量。

備用容量

為確保電力系統(tǒng)正常安全運行，考慮不可預(yù)測的瞬時增加負(fù)荷、事故停機和計劃檢修等因素而裝置在水電站上的容量。

按用途不同分為三類：

①負(fù)荷備用容量：為擔(dān)負(fù)一天內(nèi)電力系統(tǒng)瞬時的負(fù)荷波動和計劃外負(fù)荷增長所需要的發(fā)電容量，它可起保持電力系統(tǒng)周波正常的功能，通常稱為調(diào)頻容量。

②事故備用容量：電力系統(tǒng)中部分機組因事故而被迫停機或輸電系統(tǒng)發(fā)生故障時，為保證正常供電在水電站上設(shè)置的發(fā)電容量。水電站機組起動和停機靈活方便，最適宜于擔(dān)任電力系統(tǒng)的事故備用容量。

③檢修備用容量：電力系統(tǒng)中部分機組進(jìn)行檢修時，為保證正常供電在水電站上設(shè)置的發(fā)電容量。只有在負(fù)荷降低時間內(nèi)不能將全部機組檢修完畢時，才需設(shè)置檢修備用容量。重復(fù)容量

在調(diào)節(jié)性能較差的水電站，為了節(jié)省電力系統(tǒng)中火電站的燃料消耗，多發(fā)季節(jié)性電能而增設(shè)的裝機容量。第三節(jié)無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)水電站水能計算

水電站的保證出力和發(fā)電量計算

水電站的保證出力與保證電能計算無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)水電站的保證出力與保證電能計算年調(diào)節(jié)水電站的保證出力與保證電能計算多年調(diào)節(jié)水電站的保證出力與保證電能計算水電站的多年平均年發(fā)電量計算1、無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)水電站水能計算方法

定義：因庫容較小不能調(diào)節(jié)天然徑流的水電站，稱為無調(diào)節(jié)水電站。如果庫存能夠按發(fā)電要求調(diào)節(jié)一日以內(nèi)的天然徑流，稱為日調(diào)節(jié)水電站。相同點：無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)水電站的出力計算，都以“日”為計算時段，故其保證出力N保為相應(yīng)于設(shè)計保證率的日平均出力。差異：日調(diào)節(jié)水電站的上下游水位，隨一日之內(nèi)的用水量不同而發(fā)生變化。例7-1某河床式水電站為無調(diào)節(jié)水電站，具有18年徑流資料，其系列的代表性較好，有關(guān)資料列入表7-1中，設(shè)計保證率P=80%。試推求該水電站的保證出力N保和日保證電能E保。

（1）分組；（7）出力；（2）求可能引用的發(fā)電流量；（8）累積出現(xiàn)次數(shù)；（3）上游水位；（9）累積頻率；（4）下游水位；（10）保證時間；（5）水頭損失；（11）求保證出力；（6）凈水頭；（12）求日保證電能1、無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)水電站水能計算方法日平均流量分組（m3/s）各組日平均流量中值m3/s引用及損失流量m3/s發(fā)電流量Q電m3/s上游水位Z上（m）下游水位Z下（m）水頭損失⊿Hm凈水頭H凈（m）出力NkW各組出現(xiàn)次數(shù)（日）累積出現(xiàn)次數(shù)（日）累積頻率P（%）保證時間(按年計)t=8760P（h）①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩111213>220>2204>216295.85276.381.118.37317405985989.1797220～1802004196295.85276.321.118.432890012572311.0964180～1401604156295.85276.231.118.5223110361108416.51445140～1201305125295.85276.101.118.6518650598168225.62243120～1001105105295.85276.021.118.7315730690237236.13162100～8090585295.85275.901.118.85128202260463270.5617680～6070664295.85275.801.118.9597001373600591.4800760～4050644295.85275.651.119.106720315632096.2842740～2030624295.85275.451.119.303710171649198.88655<20<206<14295.85275.301.119.4521807965701008760例題7-1解答1、無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)水電站水能計算方法2、年調(diào)節(jié)水電站水能計算定義：水庫的興利庫容能夠?qū)σ荒陜?nèi)的天然徑流進(jìn)行重新分配，將豐水期的余水量蓄起來提高枯水期的發(fā)電流量、這類水電站稱為年調(diào)節(jié)水電站。方法：

設(shè)計枯水年法和長序列法

方案比較階段一般采用設(shè)計枯水年法；對選定方案要求較詳細(xì)的水能計算可采用長系列法。

等流量法和等出力法設(shè)計枯水年法實測徑流序列設(shè)計枯水年徑流設(shè)計年徑流量年內(nèi)分配興利調(diào)節(jié)計算設(shè)計枯水年供水期調(diào)節(jié)流量供水期的平均出力，即為年調(diào)節(jié)水電站的保證出力等流量或等出力水能計算頻率計算長序列法實測徑流序列逐年進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計算各年供水期的平均出力繪制供水期平均出力保證率曲線年調(diào)節(jié)水電站保證出力各年供水期逐年進(jìn)行供水期水能計算頻率計算（1）用等流量法進(jìn)行設(shè)計枯水年的水能計算圖7-8設(shè)計枯水年調(diào)節(jié)流量計算示意圖供水期的調(diào)節(jié)流量QP供為QP供＝（W供＋V興）/T供蓄水期的調(diào)節(jié)流量QP蓄為QP蓄＝（W蓄－V興）/T蓄原理：例7-2：以發(fā)電為主的某年調(diào)節(jié)水電站，設(shè)計保證率P=90%，水庫正常蓄水位為133.0m，死水位為110.0m，水庫水位庫容關(guān)系、下游水位流量關(guān)系如表7-2。由分析計算得出壩址處的設(shè)計枯水年流量過程，如表7-3中①、②欄。初步計算暫不計水庫的水量損失，水頭損失按1.0m計算。試用等流量法推求該水電站的保證出力和保證電能。（1）用等流量法進(jìn)行設(shè)計枯水年的水能計算時間(月)天然流量Q天（m3/s）引用流量Q引（m3/s）水庫蓄水(+)或供水(-)棄水流量Q棄m3/s時段末蓄水量V末(（m3/s）.月）平均蓄水量(（m3/s）.月）上游平均水位Z上（m）下游平均水位Z下（m）水頭損失⊿H（m）平均凈水頭（m）平均出力N（kW）月發(fā)電量E（萬kW·h）⊿Q（m3/s）⊿W（m3/s）①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩11121314319.819.8007.707.70110.082.901.026.104134302414.914.9007.707.70110.082.901.026.103111227541.535.06.506.5014.2010.95114.283.651.029.558274604655.335.020.3020.3034.5024.35126.583.651.041.8511718855730.230.20034.5034.50133.083.451.048.551173085683.516.2-12.65-12.6521.8528.18129.082.701.045.305853427928.816.212.6512.6534.5028.18129.082.421.045.305853427109.812.1-2.26-2.2632.2433.37132.382.421.048.884716344118.712.1-3.36-3.3628.8830.56130.882.421.047.384571334125.912.1-6.16-6.1622.7225.80127.882.421.044.38428231313.812.1-8.26-8.2614.4618.59122.282.421.038.78374127325.312.1-6.76-6.767.7011.08114.582.421.031.082999219∑227.5227.5005181表7-3某年調(diào)節(jié)水電站等流量水能計算（不計水量損失，P=90%）例7-3：根據(jù)例7-2資料，按等出力試算法求該水電站的保證出力N保及保證電能E保。（2）用等出力法進(jìn)行設(shè)計枯水年的水能計算時間(月)已知出力NkW天然流量Q天m3/s引用流量Q引m3/s水庫蓄水(+)或供水(-)棄水流量Q棄m3/s時段末蓄水量Q末m3/s平均蓄水量m3/s上游平均水位Z上（m）下游平均水位Z下（m）水頭損失⊿Hm平均凈水頭m校核出力NkW⊿Qm3/s⊿Wm3/s①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩11121314934.5(10)(4000)(9.8)(10.10)(-0.3)(-0.3)(34.2)(34.35)(133.02)(82.25)(1.0)(49.77)(4021)1011400040009.88.710.0510.17-0.25-1.47-0.25-1.4734.2532.7834.3833.52133.05132.4682.2482.261.01.049.8149.20400540031240005.910.59-4.69-4.6928.0930.44130.4582.271.047.18399712400040003.85.311.6514.18-7.85-8.88-7.85-8.8820.2411.3624.1715.8126.32118.882.3882.551.01.042.9435.2540023999934.51011425042509.88.710.6910.92-0.89-2.22-0.89-2.2233.6131.3934.0632.5133.0132.082.3082.341.01.049.7048.66425042511242505.911.58-5.68-5.6825.7128.55129.282.361.045.84424714250