第3章 水电站水能计算47节ppt课件.ppt

第四节水电站装机容量选择 装机容量是水电站的重要参数，它决定了水电站的规模和水利资源利用程度，也关系到水电站效益和投资的合理性。它要通过电力系统容量平衡喝电量平衡计算及技术经济比较而定。装机容量由工作容量，备用容量，重复容量组成。 1.工作容量的确定首先要知道电站的保证出力。其次要知道电站在电力系统中工作的位置。（如图所示） 确定水电站在电力系统中的工作位置涉及到很多问题，所以一般通过电力系统中的电力平衡计算而定。分成四种情况：无调节水电站工作容量的选择日调节水电站工作容量的选择年调节水电站工作容量的选择多年调节水电站工作容量的选择 无调节水电站工作容量的选择无调节水电站因为没有调节库容，天然径流不利用发电就会弃水，故只能任基（如下图），尽量发电。此时水电站工作容量N工=NP=kqpH 日调节水电站工作容量的选择这种水电站在电力系统中的位置一般以任峰，腰荷较有利。下面分几种情况进行讨论：1.当日调节水电站任峰荷时N工的计算。2.下游有综合利用要求时N工的计算。3.当设计水电站只任第二调峰时N工的计算。 1.当日调节水电站任峰荷时N工的计算。由水电站保证电能EP，查最打日负荷分析曲线，求出工作容量。（如下图） 下游有综合利用要求时N工的计算。如下游有航运要求时，须不间断地泄放最小通航流量q航，故由其所发出力N=kqpH只能在基荷工作。余下电能担任峰荷。E峰=EP-E航=EP-24N航N工=N工峰+N航 年调节水电站工作容量的选择这类电站一般担任峰荷和腰荷。因为调节性高，其负荷位置一般是在日调节水电站之上。一般在电力系统年负荷负荷较高的相应供水期做电力电量平衡，而一般的汛期电能总是能得到保证的。 步骤如下：（1）假设几个水电站工作容量方案N1工，N2工……。然后再电力系统年负荷图上划出相应的水平线，以确定水火电站的工作范围。（如下图） （2）对每个假定的工作容量，可在图中查得相应的不同月份水电站最大工作容量N工t （3）分别在供水期各月典型日负荷分析曲线上，用各月最大工作容量N工，查出任峰荷时的电能E日。于是，供水期所需总电能为：E供=30.4∑（σE日） （4）每个假定的方案都可用上面的方法求出供水期电能。从而绘制出不同工作容量与供水期电能的关系曲线。再由水电站保证电能E供查得相应水电站工作容量。（如下图） 多年调节水电站工作容量的选择：多年调节水电站计算方法和年调节一样，先绘制工作容量与相应全年电能关系曲线，再由水电站保证电能值查得相应的工作容量。 2.重复容量选择在洪水期，为了减小弃水，提高径流利用率，加大电站装机容量，以代替火电站电能，节约煤耗。设置重复容量是否经济合理，一方面看弃水量利用程度，另一方面同替代煤耗的经济性有关。 重复容量年补充利用小时数计算季节性电能增加并不和重复容量的增加成线形关系。所以要分析重复容量和年补充千瓦利用小时数（年季节性电能）关系。 步骤：1.必需容量以知。2.先假定各种重复容量值。3.由2可定出装机容量。4.通过水能调节计算求出多年平均电能。5.根据4可计算年电量差值。6.可由5除以2可得。 根据上面这张表，可以画出重复容量年持续曲线。（见下图）图中h经济为经济利用小时数，计算方法见下一张。 重复容量动能经济计算假设额外设置重复容量为△N重，平均每年工作为h经济小时，则每年生产电能为：△E=△N重h经济水电站总支出为：△N重K水（1+PT抵）火电站总支出为：α△N重h经济（K燃+uT抵）比较上面两式，只有当前者小于后者时，增加水电站重复容量才有利，即：h经济≥K水（1+PT抵）/α（K燃+uT抵） 第五节水电站水库调度图为了能合理进行水库调度，再安全可靠的基础上充分利用水资源，再运行期间需要一个运筹水库放水的客观标准。概念：再水库入流无长期预报的条件下，确定年内各时刻库水位来决策水库蓄泄过程，以确保设计要求的实现，这样的库水位过程线称为水库调度图。 组成：防破坏线，限制出力线，防弃水线，防洪调度线（包括防洪破降线）。这些线把调度图划分为好几个调度区。当水库水位（或蓄水量）落在某区内时，就按各区所规定的数量来放水。 一.防破坏线绘制方法作用：在设计保证率范围内，保证正常供水不遭受破坏。计算过程：从供水期末由死水位开始进行逆时序水量平衡计算。具体过程如下图上面的计算只是取一年的情况，如果对所有该保证的那些年，都用同样方法求各月水位过程线，就可以得到一组曲线。其中外包线即为防破坏线。 二.防洪调度线绘制方法作用：确保设计范围内的洪水能安全下泄，不因调度不当而遭受意外损失。绘制方法：1.由洪水发生最迟时刻tk在防破坏线上查得相应的a点，则a点以左的水平线即为水库汛期限制水位。 2.然后以a点作为起调水位，对设计洪水进行调洪演算，绘出水位过程线到正常蓄水位位置，此过程线即为防洪调度线。3.还可以加绘另一条防洪迫降线FG，它由汛期洪水最早开始日期tF开始，仿造防弃水线的绘制方法来逆推绘出。 三.防弃水线绘制方法作用：为防止弃水增发电能而设置防弃水线。绘制方法：选用年水量或汛期水量的保证率（1-P）的典型年过程线（P为水库设计保证率）按水电站预想出力所相应的流量，从tK时刻a点水位开始，逆时序做水量平衡计算，经过b点再反推到正常蓄水位c。同样从a点开始做顺时序水量平衡计算，直到正常蓄水位时的点d，作为防弃水调度线。 四.限制出力线绘制方法作用：使允许破坏的那些特枯年供水不至于完全中断，以免水电站突然大量降低供电。目的：提前限制供水，逐步减低其供水量。绘制方法：可用绘制防破坏线相同的那些来水年份，以顺时序按保证出力操作，并取下包线即可。 第六节无调节水电站水能计算对于无调节水电站，因无调节库容来调蓄径流，来多少水就放多少水，库水位保持不变，故坝前水位处在正常蓄水位，而引用流量就是天然径流，因此水能计算比较简单。具体步骤如下： 一.保证出力计算（1）根据水文资料绘制多年流量过程线。下游水位过程线Z下~t由图a只流量查下游水位~流量关系曲线而得。（2）绘制水头H~t过程线，H=Z上-Z下。（3）计算水流出力过程线，N~t，用出力公式N=kQH。（4）根据水流出力过程线，可绘制水流出力持续曲线。（按大小排列）（5）由TP=8760P查保证出力和重复容量计算曲线即得保证出力为NP，其中P为水电站设计保证率。 二.装机容量和多年平均电能计算（1）无调节水电站一般在电力系统基荷部分，因此工作容量N工=NP（保证出力）（2）无调节水电站显然不能任电力系统的各种备用容量。（3）重复容量的计算据前述。（4）装机容量N装=N工+N重（5）图3-29的装机容量水平线aa’以下所包围的面积为多年平均电能E。 第七节抽水蓄能电站简述概念：指利用单向或可逆式水泵在系统负荷低落把大量的水抽到高处储蓄起来，供以后电力系统负荷高峰时补充用电之需，这种装置称抽水蓄能电站，也叫水力蓄能电站。分类：季节性蓄能和昼夜间蓄能。 分析：从能量的角度来说，这种形式的电站显然是亏损的（蓄放之间的能量损耗）；但从经济的角度来说，它却是可以盈利的。（低进高出） 抽水蓄能电站的作用：平缓负荷变化，提高系统运行的可靠性，承担系统负荷备用和瞬时事故备用，改善电力系统调频调压条件。 为何采用抽水蓄能电站？抽水蓄能电站和其他类型水电站的比较：通过对其原理的分析，我们知道其他类型的水电站比抽水蓄能电站要经济的多。但电力系统中若水电站的比重较小而不足以担任全部的峰，腰荷或有调节水电站距负荷中心过远，不便运输时，抽水蓄能电站还是又必要的。 抽水蓄能电站和火电站的比较：两者同样都是有很大的能量损耗的，那么哪个更省？教科书上的一系列数据表明：抽水蓄能电站的运转费用比火电站任峰荷时低。 抽水蓄能电站发展状况1882年世界上第一个抽水蓄能电站建立于欧洲。美国已建4000万千瓦，约占水电站容量的50%日本已建1420万千瓦，约占水电站容量的47%我国规模还很小。 有关计算：蓄能电站发电时：E1=K1HW蓄能电站抽水时：W=K2E2/H合并两式可得：E1=K1K2E2或E1/E2=K1K2=K0得到K0后根据图中N火和K0关系曲线，即可确定火电站的位置和相应的蓄能电站的工作容量N蓄=N1-N火。