水利水能規(guī)劃第6章

第六章水電站及水庫的主要參數(shù)選擇目錄水電站裝機容量選擇1以發(fā)電為主的水庫特征水位的選擇2本章思索題及課外延伸33第一節(jié)水電站裝機容量選擇

電力系統(tǒng)中一切電站的裝機容量的總和：N裝——影響工程投資和效益水電站裝機容量：N水,裝=N〞水,工+N水,備+N重

N〞水,工——水電站最大任務容量。指設計程度年電力系統(tǒng)負荷最高〔普通在冬季枯水季節(jié)〕時，水電站能擔負的最大發(fā)電容量。N水,備——水電站備用容量。為了確保系統(tǒng)供電的可靠性和供電質量，當系統(tǒng)在最大負荷時發(fā)生負荷跳動，因此短時間超越了設計最大負荷時，或者機組發(fā)生偶爾停機事故時，或者進展停機檢修等情況，都需求預備額外的容量，稱水電站備用容量。N重——反復容量。利用部分棄水額外增發(fā)季節(jié)性電能，只添加額外容量，不添加投資。由于這部分容量并非保證電力系統(tǒng)正常任務所必需，故稱反復容量。本節(jié)分別引見N〞水,工

N水,備

N重

N〞水,工+N水,備=N水,必

必需容量

一.水電站最大任務容量N〞水,工選擇〔1〕選擇原那么1.原那么一：任務可靠在確定水電站的最大任務容量時，須進展電力系統(tǒng)的電力〔出力〕平衡和電量〔發(fā)電量〕平衡。系統(tǒng)電力平衡系統(tǒng)電量平衡系統(tǒng)容量平衡任務可靠的三個根本要求第一個根本要求：系統(tǒng)電力平衡——就是電站的出力〔任務容量〕須隨時滿足系統(tǒng)的負荷要求。N〞水,工+N〞火,工=P〞系

系統(tǒng)內一切水電站的最大任務容量〔kw〕系統(tǒng)內一切火電站的最大任務容量〔kw〕系統(tǒng)最大負荷〔kw〕對于規(guī)劃中擬建水電站，最大任務容量N〞水,規(guī)＝N〞水,工－N〞水,建第二個根本要求：系統(tǒng)電量平衡——普通選擇設計枯水年的來水過程，作為計算根底，要求一切電站的保證供電量等于任何時段內系統(tǒng)所要求保證的供電量

E水,保+E火,保=E系,保該時段水電站能保證的出力與相應時段小時數(shù)的乘積〔kwh〕該時段火電站有燃料保證的任務容量與相應時段小時數(shù)的乘積〔kwh〕系統(tǒng)所要求的保證供電量〔kwh〕第三個根本要求：系統(tǒng)容量平衡——確定一切電站各時段在電力系統(tǒng)年負荷圖上的任務容量、各種備用容量和反復容量，并檢查有無空閑容量和受阻容量。

2.原那么二：經(jīng)濟盡量添加N〞水,工緣由：水電站補充單位電量投資低，僅添加機電投資水電站在電力系統(tǒng)日負荷圖上的任務位置不同最大任務容量不同〔1〕擔任電力系統(tǒng)基荷N〞水,工=N〞水,?！脖ＷC出力〕〔2〕擔任電力系統(tǒng)腰荷N〞水,工=N〞水,保×24/10(設任務10小時/日)〔3〕擔任電力系統(tǒng)峰荷N〞水,工=N〞水,?！?4/t(設任務t小時/日)盡量改動水電站在系統(tǒng)負荷圖上的任務位置，使其擔任系統(tǒng)的峰荷?！矊τ谡{理水庫的水電站，設計枯水期擔任峰荷豐水期擔任基荷〕〔2〕無調理水電站N〞水,工確定無調理水電站的水庫，幾乎沒有任何調理才干，水電站任何時辰的出力變化，只決議于河流中天然流量的大小。因此，這種電站被稱為徑流式電站，普通只能擔任電力系統(tǒng)的基荷。

最大任務容量等于按歷時設計保證率所求出的保證出力

N〞水,工=N〞水,保=9.81ηQ設H設

設計枯水日的平均流量〔m3/s〕日平均凈水頭〔m〕

〔3〕日調理水電站N〞水,工確定：

仍先計算日調理水電站的保證出力：

N〞水,保=9.81ηQ設H設(kw)

設計枯水日的平均流量〔m3/s〕日平均凈水頭〔m〕

日保證電能量為：E水,保,日=24N〞水,?！瞜wh〕

分兩種情況討論：①作峰荷②部分基荷

①日調理水電站作峰荷

〔a〕根據(jù)電力系統(tǒng)設計程度年冬季典型日最大負荷圖，繪出其日電能累計曲線；〔b〕在日電能累計曲線上的a點向左量取ab，使其值等于E保，日；〔c〕再由b點向下作垂線交日電能累計曲線于c點，bc所代表的值即為日調理水電站的最大任務容量N〞水,工；〔d〕由c點作程度線與日負荷圖相交，即可求出日調理水電站在系統(tǒng)中所擔任的峰荷位置。

②擔任部分基荷

如下游航運、供水等要求瀉放一部分任務容量基荷

最大任務容量N〞水,工=N基+N峰

基荷任務容量峰荷任務容量

基荷任務容量N基=9.81ηQ基H設峰荷任務容量N峰——同上〔N峰=N保—N基〕具有綜合利用要求時，日調理水電站最大任務容量確實定?！?〕年調理水電站N〞水,工確定：符號概念：調理庫容V年調多年平均年來水量W年設計枯水年供水期T供天然來水量W供平均水頭H供水量調理，平均調理流量Q調：Q調=〔W供+V年調〕/T供保證出力：N保,供=9.81ηQ調H供保證電能：E保,供=N保,供T供

根據(jù)：供水期電力電量平衡E保,供=E水,供+E火,供N〞系=N〞水,工+N〞火,工〔冬季典型日負荷圖〕原那么：使E水,供=E保,供，盡量增大N〞水,工〔任峰荷〕方法：繪制N〞水,工——E水,供曲線，由E保,供=E水,供求得N〞水,工步驟：〔見下頁圖〕〔1〕選擇設計枯水年，繪制最大負荷N〞—t圖，并劃分供水期。在供水期內，水電站擔任峰荷或腰荷〔2〕為建立N〞水,工—E水,供之間關系，假定假設干個N〞水,工，計算對應的E水,供方法:〔a〕假定假設干個N〞水,工1，N〞水,工2，N〞水,工3，……〔圖3〕〔b〕作供水期各月份典型日負荷圖〔下頁圖為12月〕；再按日調理水電站擔任峰荷時求最大任務容量的方法，求出對應的E1，E2，E3，……〔c〕求各方案供水期保證電能〔d〕作出N〞水,工—E水,供曲線

〔3〕根據(jù)設計枯水年供水期內的保證電能E保,供，就可以在關系曲線上求出年調理水電站的N〞水,工。E保,供查曲線N〞水,工

〔4〕最后，定出水電站任務位置〔方法見下頁〕

日電能方法：①在最大任務容量N〞水,工圖上，作程度線，其上為N〞水,工，表示各月份的任務容量——稱系統(tǒng)出力平衡圖②在日平均負荷圖上，要經(jīng)過日電能計算：水、火電站之間的分界限并非是一根直線，因N×24×30.4加起來，為電能。所以，此圖又稱系統(tǒng)電能平衡圖〔5〕多年調理水電站N〞水,工確定：

原那么、方法與年調理一樣

年調理水電站區(qū)別多年調理水電站

計算設計枯水年供水期平均出力、保證電能

按此期間擔任峰荷求N〞水,工計算設計枯水系列年的平均出力、保證電能按枯水年全年擔任峰荷求N〞水,工二.系統(tǒng)備用容量N備確實定N系備=N系負備+N系事備+N系檢備1.負荷備用容量應付忽然添加的沖擊負荷。當這種突荷出現(xiàn)時，不致因系統(tǒng)容量缺乏而使周波降低到小于規(guī)定值，從而影響供電的質量。作為調頻電站

普通N系負備=(2～5)%N〞系〔N〞系——系統(tǒng)最大負荷〕二.系統(tǒng)備用容量N備確實定N系備=N系負備+N系事備+N系檢備1.負荷備用容量應付忽然添加的沖擊負荷。當這種突荷出現(xiàn)時，不致因系統(tǒng)容量缺乏而使周波降低到小于規(guī)定值，從而影響供電的質量。作為調頻電站

普通N系負備=(2～5)%N〞系〔N〞系——系統(tǒng)最大負荷〕調頻電站：擔任電力系統(tǒng)負荷備用容量的電站。多設在有調理〔尤其調理性能好、離負荷中心近〕水電站，而無調理水電站、火電站不負擔負荷備用。

調頻電站的選擇，應能保證電力系統(tǒng)周波穩(wěn)定、運轉性能經(jīng)濟為原那么。

2.事故備用容量

在電力系統(tǒng)中，當有機組發(fā)惹事故時，可以立刻頂替事故機組任務——事故備用容量

普通，N系事備=(8～10)%N〞系〔N〞系——系統(tǒng)最大負荷〕且不小于系統(tǒng)中最大單機容量。

在系統(tǒng)電站間分配N系事備確定：根據(jù)容量平衡圖〔1〕在系統(tǒng)日最大負荷曲線圖上，系統(tǒng)最大負荷N〞系程度線與負荷曲線之間的面積未被利用的空間容量可安排機組大修〔F檢〕

〔2〕假設F檢不能滿足要求，那么須另外添加檢修備用容量N檢備3.檢修備用容量檢修安排：火電機組：1年1次，30~45天，多水季節(jié)水電機組：2年1次，20~30，枯水、低負荷時三.水電站反復容量N重確實定由于河流水文情況的多變性，汛期流量往往比枯水期流量大許多倍，根據(jù)設計枯水年確定的水電站最大任務容量，尤其無調理水電站及調理性能較差的水電站，在汛期會產生大量棄水。

為了減少無益棄水，提高水量利用系數(shù)，可思索額外加大水電站的容量，使它在豐水期內多發(fā)電。這部分增大的容量，在設計枯水期內，由于河道中來水少而不能當作電力系統(tǒng)的任務容量以替代火電站容量任務，因此被稱作反復容量。它在系統(tǒng)中主要是發(fā)季節(jié)性電能，以節(jié)省火電站的燃料費用。在調理性能差的水電站，設置N重可以利用棄水發(fā)E季，節(jié)省火電煤耗，而獲得效益。

N重不能替代火電容量，故要額外添加水電站的投資和年運轉費。選擇N重隨著反復容量的逐漸增大，無益棄水量逐漸減少，因此可發(fā)的季節(jié)性電能并不能與反復容量呈正比例添加。——選定反復容量的動能經(jīng)濟計算

假設：N重——額外設置的反復容量；h經(jīng)濟——平均每年經(jīng)濟合理的任務小時數(shù)；那么消費的電能量E季=N重h經(jīng)濟可節(jié)省的火電站燃料年費用：aN重h經(jīng)濟f設置N重的年費用為：C=N重k水[(A/P,is,n)+P水]年本利攤還因子〔P89)k水—水電站補充千瓦造價〔元/kw〕；is—額定資金年收益率；n—反復容量設備的經(jīng)濟壽命；P水—水電站補充千瓦容量的年運轉費用率p水=2~3%a—系數(shù)，因水電廠發(fā)1kwh電量，可替代火電廠1.05kwh,故a=1.05f—火電廠發(fā)1kwh電量所需的燃料費[元/〔kwh)]——選定反復容量的動能經(jīng)濟計算

那么，在經(jīng)濟上設置N重的有利條件為：

aN重h經(jīng)濟fN重k水[(A/P,is,n)+P水]

即：h經(jīng)濟k水[(A/P,is,n)+P水]/a/f

節(jié)省耗費〔1〕無調理水電站反復容量的選定

在N〞水,工程度線之上，設置N重，

增發(fā)E季=N重h設

效益B=aE季f=aN重h設db

添加N重，讓h=h經(jīng)濟〔見上面計算公式〕

對應h經(jīng)濟的N，就是N重系數(shù)1.05燃料價錢單位電能耗費燃料重〔2〕日調理水電站反復容量的選定

原那么、方法與上根本一樣

日調理水電站：

在枯水期，普通總是擔任電力系統(tǒng)的峰荷。在汛期，當必需容量N必全部擔任基荷后，還有棄水時，才思索設置反復容量。

N必N重N裝h經(jīng)濟h必h設日調理水電站反復容量的選定〔3〕年調理水電站反復容量的選定

①對一切水文年資料進展徑流調理，作多年平均的年繼續(xù)時間~棄水流量曲線②換算為棄水出力年繼續(xù)曲線③再利用公式計算h經(jīng)濟④對應的N重

四.水電站裝機容量N水裝確實定步驟：〔1〕搜集根本資料〔2〕確定N〞水,工〔3〕確定N水,備〔4〕確定N重〔5〕選擇水電站裝機容量N水裝=N〞水,工+N水,備+N重同時參考制造廠家機組系列，定出：機型、臺數(shù)、出力〔6〕檢修安排〔7〕系統(tǒng)電力電量平衡①系統(tǒng)最大負荷年變化線②系統(tǒng)要求的可用容量控制線③系統(tǒng)裝機容量控制線①系統(tǒng)最大負荷年變化線，在此控制線下，各類電站安排的最大任務容量N〞系，工，要能滿足系統(tǒng)最大負荷要求；

②系統(tǒng)要求的可用容量控制線，在此控制線下，各類電站安排必需容量N〞系，必，要能滿足系統(tǒng)要求；

③系統(tǒng)裝機容量控制線，在此控制線下，系統(tǒng)裝機容量N系，工包括水、火電站全部裝機容量，要求到達電力系統(tǒng)的平安、經(jīng)濟、可靠的要求。

②與③之間的容量，表示系統(tǒng)各月的空閑容量和處在方案檢修中的容量，以及由于各種緣由而無法投入運轉的受阻容量。以下幾種情況要進展動能經(jīng)濟比較，研討預留機組的合理性：

〔1〕在水能資源缺乏而系統(tǒng)負荷增長較快的地域，要求本水電站承當遠景更多的尖峰負荷；

〔2〕遠景在河道上游將有調理性能較好的水庫投入任務，可以添加本電站保證出力等動能效益。

〔3〕在設計程度年的供電范圍內，如水電站的徑流利用程度不高，估計遠景電力系統(tǒng)的供電范圍擴展后，可以提供本電站的水量利用率。第二節(jié)以發(fā)電為主的水庫特征水位的選擇一.正常蓄水位的選擇Z蓄

正常蓄水位是指水庫在正常運用情況下，為滿足設計興利要求，在開場供水前應蓄到的最高水位。

多年調理水庫—在延續(xù)假設干豐水年后才干蓄到正常蓄水位；年調理水庫——在每年供水期前蓄到正常蓄水位；日調理水庫—每天在水電站調理峰荷以前蓄到正常蓄水位；無調理水電站——任何時候在正常蓄水位。1、與防洪的關系2、與發(fā)電的關系3、與供水的關系〔灌溉、城鎮(zhèn)供水〕4、與航運的關系正常蓄水位增高1、投資和年運轉費添加2、淹沒損失添加3、地質條件復雜正常蓄水位與各水利部門效益之間的關系

選擇Z蓄的方法〔1〕擬定比較方案在Z蓄上、下限范圍內擬定比較方案上限：庫區(qū)淹沒侵沒情況壩址地形地質條件開發(fā)利用規(guī)劃水庫水量損失勞力、設備、資金、建材、施工期限制下限：各部門正常任務的最低要求

〔2〕對各方案進展徑流調理和水能計算。

〔3〕對各方案進展水利水能計算、動能經(jīng)濟計算、投資與損失計算、經(jīng)濟評價、財務評價等。

〔4〕綜合評價，選擇方案。二.死水位的選擇Z死

死水位是指水庫在正常運用情況下，允許消落的最低水位?！财胀ㄇ闆r下，水庫水位在正常蓄水位與死水位之間變動〕

多年調理水庫——遇到設計枯水年系列時，才降至死水位；年調理水庫——遇到設計枯水年時，才降至死水位；

極限死水位：當遇到特殊枯水年份或發(fā)生特殊情況〔如水庫清底檢修、戰(zhàn)備、地震〕時，水庫運轉水位比設計死水位還低，稱為極限死水位。

備用庫容：設計死水位與極限死水位之間的庫容。

原那么：〔1〕滿足綜合利用正常任務的最低要求；〔2〕動能效益大或年費用最小

當Z蓄一定時，確定Z死消落深度h：