第七章水庫(kù)群的水利水能計(jì)算

第七章水庫(kù)群水利水能計(jì)算

本章內(nèi)容

第一節(jié)概述

第二節(jié)電力補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算

第三節(jié)水庫(kù)群的蓄放水次序

第一節(jié)概述第二節(jié)電力補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算1.水電站群徑流電力補(bǔ)償調(diào)節(jié)概念2.徑流電力補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算-----時(shí)歷法3.補(bǔ)償調(diào)節(jié)的效益計(jì)算及分析1.水電站群徑流電力補(bǔ)償調(diào)節(jié)概念

位于不同流域地區(qū)的幾個(gè)水庫(kù)或水電站,由于水文徑流特征和水庫(kù)調(diào)節(jié)性能不同,當(dāng)水庫(kù)或水電站群聯(lián)合工作時(shí),?？善鸬交ハ嘌a(bǔ)償?shù)淖饔?大大有利于水力資源利用效益的提高.徑流補(bǔ)償:

不同河流間或同一河流各支流間的水文情況有同步和不同步兩種.利用兩河豐、枯水期的起迄時(shí)間不完全一致、最枯水時(shí)間相互錯(cuò)開(kāi)的特點(diǎn),把它們聯(lián)系起來(lái),共同滿(mǎn)足用水或用電的需要,相互補(bǔ)充水量,提高兩河的保證流量.水文補(bǔ)償:利用水文條件的差別來(lái)進(jìn)行的補(bǔ)償.庫(kù)容補(bǔ)償:利用水庫(kù)庫(kù)容差異所進(jìn)行的徑流補(bǔ)償.

如:年調(diào)節(jié)水庫(kù)和多年調(diào)節(jié)水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行時(shí),設(shè)年調(diào)節(jié)水庫(kù)工作情況不變,則多年調(diào)節(jié)水庫(kù)的工作情況要考慮年調(diào)節(jié)水庫(kù)的工作情況.在豐水年適當(dāng)多蓄水,枯水年多放水,在一年之內(nèi),豐水期多蓄水,枯水期多放水.以提高總的枯水流量.水電能源系統(tǒng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算解決的問(wèn)題:1.水電站群通過(guò)聯(lián)網(wǎng)后的水文補(bǔ)償和庫(kù)容調(diào)節(jié)補(bǔ)償,其總的保證出力能提高多少,即增加多少補(bǔ)償效益.2.各水電站通過(guò)補(bǔ)償后的工作出力過(guò)程如何,即合理地在各電站間分配出力.水電能源系統(tǒng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)的計(jì)算方法:常規(guī)方法(時(shí)歷法)和優(yōu)化方法.2.徑流電力補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算----時(shí)歷法補(bǔ)償調(diào)節(jié)的主要目的:

提高水電站群總的保證出力,并使其年內(nèi)甚至多年的出力過(guò)程盡量均勻,以增加其替代火電容量的效益.時(shí)歷法計(jì)算的特點(diǎn):

逐個(gè)把條件差的被補(bǔ)償電站的出力過(guò)程,通過(guò)補(bǔ)償電站的依次補(bǔ)償,來(lái)提高和拉平總出力過(guò)程.劃分補(bǔ)償電站與被補(bǔ)償電站的原則:1.庫(kù)容大小、徑流量多少及水頭高低,是劃分補(bǔ)償與被補(bǔ)償電站的主要標(biāo)準(zhǔn).2.各水庫(kù)綜合利用要求限制條件的繁簡(jiǎn)程度、梯級(jí)水電站所處的上下位置,也有影響.第一類(lèi)補(bǔ)償電站:

調(diào)節(jié)性能好,庫(kù)容系數(shù)、多年平均徑流Q0和電站裝機(jī)容量大的,綜合利用要求比較簡(jiǎn)單的電站.第二類(lèi)補(bǔ)償電站:

庫(kù)容、水量和水頭較大的電站.第三類(lèi)被補(bǔ)償電站:

庫(kù)容小、無(wú)調(diào)節(jié)或日調(diào)節(jié)的水電站,及一些小電站.統(tǒng)一設(shè)計(jì)枯水段的選擇:

一般按出力占系統(tǒng)比重較大的幾個(gè)主要補(bǔ)償電站所在河流的代表性枯水年組,作為全系統(tǒng)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)枯水段.

當(dāng)計(jì)算精度要求較高時(shí),采用長(zhǎng)系列徑流資料進(jìn)行補(bǔ)償操作.補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算:1.將被補(bǔ)償電站,根據(jù)其已知的有效庫(kù)容和設(shè)計(jì)枯水段的天然來(lái)水過(guò)程,按單庫(kù)自身最有利運(yùn)行方式進(jìn)行水能調(diào)節(jié)計(jì)算,推求出力過(guò)程.2.將所有被補(bǔ)償電站的出力過(guò)程,同時(shí)段相加得總出力過(guò)程,作為被補(bǔ)償?shù)膶?duì)象.3.按補(bǔ)償電站的補(bǔ)償能力從小到大的次序,對(duì)被補(bǔ)償電站總出力過(guò)程進(jìn)行補(bǔ)償.4.補(bǔ)償計(jì)算過(guò)程中,假定各時(shí)段不同補(bǔ)償后的總出力,進(jìn)行試算.計(jì)算步驟:1.按照補(bǔ)償電站的徑流過(guò)程,大致確定補(bǔ)償水庫(kù)的各供水段T1和各蓄水段T2.2.在各段中假定一擬發(fā)的總出力P’,求得補(bǔ)償電站所需的逐月出力值.3.根據(jù)補(bǔ)償電站的有效庫(kù)容及該時(shí)段的設(shè)計(jì)天然來(lái)水量,進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算至T1時(shí)段末.4.判斷水庫(kù)存水是否剛剛用完放空.若假定的擬發(fā)出力P’太大,則水庫(kù)提前泄空;若偏小,則時(shí)段末水庫(kù)尚存有剩余水量.需重新假定P’,使水庫(kù)在T1末剛剛放空,此時(shí)P’即為所求.5.以同樣的試算法進(jìn)行第二時(shí)段,即T2蓄水段的補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算.此時(shí)擬發(fā)出力也應(yīng)滿(mǎn)足使補(bǔ)償電站水庫(kù)從庫(kù)空到庫(kù)滿(mǎn);6.進(jìn)入下一調(diào)節(jié)周期的計(jì)算.假定P’時(shí),為避免多次試算,可近似估算補(bǔ)償電站可發(fā)的總補(bǔ)償出力:∑P=9.81A(∑Q±Vn/T1)H’

正號(hào)為供水段,蓄水段取負(fù)號(hào)

H’為平均水頭,由死庫(kù)容VL+Vn/2查上游庫(kù)水位,與由調(diào)節(jié)流量查下游水位之差而得.將近似計(jì)算的∑P值,在被補(bǔ)償電站總出力過(guò)程線(xiàn)上,求P’線(xiàn),使∑Pi與∑P相等.

當(dāng)?shù)谝粋€(gè)補(bǔ)償電站的調(diào)節(jié)計(jì)算完成后,再進(jìn)行第二個(gè)補(bǔ)償電站的計(jì)算,如此逐個(gè)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算,最后即求得系統(tǒng)水電站群補(bǔ)償后的總出力過(guò)程和各個(gè)電站的出力過(guò)程.1.在此統(tǒng)一設(shè)計(jì)枯水段內(nèi),最低的總出力值,即為水電站群補(bǔ)償后的總保證出力.2.若補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算是按長(zhǎng)系列進(jìn)行,則可將各時(shí)段的總出力,從大到小依次排隊(duì),作經(jīng)驗(yàn)頻率曲線(xiàn),相應(yīng)于規(guī)定的設(shè)計(jì)保證率的出力值,即為所求之保證出力.3.補(bǔ)償調(diào)節(jié)的效益計(jì)算及分析補(bǔ)償調(diào)節(jié)效益:

設(shè)各水電站單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的保證出力總和,按同頻率相加者為∑(Pf),經(jīng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)后的總保證出力為Pf∑

兩者之差:△P=Pf∑-∑(Pf)△P由兩部分組成:1.水文補(bǔ)償效益:△P’=∑Pt-∑(Pf)∑Pt----各電站單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出力過(guò)程同時(shí)段疊加,按大小次序排隊(duì),得總出力頻率曲線(xiàn)后,求得的相應(yīng)于設(shè)計(jì)保證率的出力值.2.庫(kù)容補(bǔ)償效益:△P’’=△P-△P’=Pf∑-∑Ptab虛線(xiàn)----兩水電站均單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn),且無(wú)電網(wǎng)相聯(lián)時(shí)的總保證出力∑(Pf)ae線(xiàn)-----兩電站聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn),但不進(jìn)行庫(kù)容補(bǔ)償.ce’線(xiàn)-----聯(lián)合而又補(bǔ)償調(diào)節(jié)1.當(dāng)徑流間有負(fù)相關(guān)r=-1時(shí),聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)增加的效益最大,此時(shí)補(bǔ)償調(diào)節(jié)作用不大.2.進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié),比聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)所能增加的出力,以r=1時(shí)為最大,且當(dāng)二庫(kù)的調(diào)節(jié)性能相差愈大時(shí)則補(bǔ)償調(diào)節(jié)的效果也愈顯著.第三節(jié)水庫(kù)群的蓄放水次序1.并聯(lián)水電站水庫(kù)群蓄放水次序2.串聯(lián)水電站水庫(kù)群蓄放水次序一.并聯(lián)水電站水庫(kù)群蓄放水次序年調(diào)節(jié)蓄水式水電站發(fā)電水量:1.水庫(kù)調(diào)蓄水量蓄水電能(電能值由興利庫(kù)容決定)2.不蓄水量不蓄電能(電能值由不蓄水量、水頭決定)研究水庫(kù)群蓄放水次序的主要目的:水庫(kù)群聯(lián)合運(yùn)行時(shí),讓水電站的不蓄水量在盡可能大的水頭下發(fā)電,使系統(tǒng)總發(fā)電量最大.設(shè)有甲、乙兩個(gè)并聯(lián)的年調(diào)節(jié)水電站聯(lián)合運(yùn)行總不蓄出力:∑N不蓄i=N不蓄、甲i+N不蓄、乙i當(dāng)不滿(mǎn)足系統(tǒng)負(fù)荷N系i時(shí),水庫(kù)需放水補(bǔ)充出力:N庫(kù)i=N系i

–∑N不蓄i

設(shè)補(bǔ)充出力由水電站甲承擔(dān),則水庫(kù)流量:Q甲i=dV甲i/dt=F甲idH甲i/dt=N庫(kù)i/AH甲i(1)dV甲i---某時(shí)段dt內(nèi)水庫(kù)甲消落的庫(kù)容F甲i---某時(shí)段內(nèi)水庫(kù)甲的庫(kù)面積dH甲i---某時(shí)段內(nèi)水庫(kù)甲消落的深度

A---出力系數(shù)(設(shè)兩電站采用相同數(shù)值)當(dāng)補(bǔ)充出力由乙承擔(dān)時(shí),所需流量:Q乙i=dV乙i/dt=F乙idH乙i/dt=N庫(kù)i/AH乙i(2)由(1)、(2)得:dH乙i=(F甲iH甲i/F乙iH乙i)dH甲i(3)(3)表示了兩水庫(kù)在i時(shí)段內(nèi)的水庫(kù)面積、水頭和水庫(kù)消落水層三者間的關(guān)系.兩水庫(kù)的不蓄電能損失值:dE不蓄、甲

=W不蓄、甲dH甲iA水、甲/367.1dE不蓄、乙

=W不蓄、乙dH乙iA水、乙/367.1W不蓄、甲、W不蓄、乙-----分別為甲、乙水庫(kù)在i時(shí)段以后來(lái)的供水期不蓄水量;A水、甲、A水、乙-----分別為水電站甲、乙的發(fā)電效率聯(lián)合運(yùn)行電站群,總發(fā)電量最大,則應(yīng)使總的不蓄電能損失最小,以此確定水庫(kù)的放水次序.當(dāng)A水、甲

=A水、乙時(shí),若W不蓄、甲dH甲I<W不蓄、乙dH乙I則水電站甲先放水補(bǔ)充出力.反之,則應(yīng)由乙電站先放水.將(3)代入上式得水電站先放水為有利的條件:W不蓄、甲/F甲iH甲I<W不蓄、乙/F乙iH乙i

令W不蓄/FH=K,據(jù) K值判別水電站水庫(kù)的放水次序.注意:1.水庫(kù)供水,庫(kù)面下降,改變F、H值,因此各計(jì)算時(shí)段以后(至供水期末)的W不蓄值也不同,因此K值是變化的.應(yīng)逐時(shí)段判別調(diào)整.2.當(dāng)兩庫(kù)K值相等時(shí),應(yīng)同時(shí)供水發(fā)電,電力分配值由試算決定.蓄水期蓄水次序問(wèn)題蓄水期蓄水次序判別式:K’

=W’不蓄/FHW’不蓄----自該計(jì)算時(shí)段到汛末的天然來(lái)水量減去水庫(kù)在汛期尚待存蓄的庫(kù)容K’值大的先蓄有利.注意:1.考慮并聯(lián)水庫(kù)群蓄水時(shí)序時(shí),應(yīng)結(jié)合水庫(kù)調(diào)度進(jìn)行.庫(kù)容相對(duì)較小,有較多棄水的