计算某流域水电站保证出力和多年平均发电量.docx

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计算某流域水电站保证出力和多年平均发电量

计算某流域水电站保证出力和多年平均发电量

1、确定设计保证率

根据设计资料可知,湖北省电网中水电比重占57%,由《水利水电工程水利动能设计标准》可查得其对应的水电站设计保证率为95%~98%。

取95%为隔河岩水电站的设计保证率。

选取95%、50%、1-95%,在年水量频率曲线上分别确定设计枯水年、设计中水年和设计丰水年的年水量。

2、选取典型年

根据年水量法选取典型年

将表1-6所给的数据根据年年水量由大到小排序,并计算其对应的频率,计算结果如表所示。

表1

序号

频率(%)

年份

年平均流量(m³/s)

年水量

〔亿m³〕

1

3.4

54-55

2

6.9

58-59

3

10.3

75-76

4

13.8

73-74

5

17.2

63-64

6

20.7

71-72

7

24.1

69-70

8

27.6

67-68

9

31.0

64-65

10

34.5

62-63

11

37.9

68-69

419

12

41.4

52-53

13

44.8

77-78

14

48.3

70-71

401

15

51.7

74-75

16

55.2

60-61

17

58.6

76-77

18

62.1

65-66

19

65.5

57-58

20

69.0

61-62

21

72.4

56-57

22

75.9

78-79

23

79.3

59-60

24

82.8

72-73

25

86.2

51-52

26

89.7

55-56

270

27

93.1

53-54

28

96.6

66-67

绘制经验频率曲线,如下图。

在绘制的经验频率曲线上找出95%、50%、5%所对应的年水量值,查图可知设计枯水年的年水量为79亿m³,设计中水年年水量为115亿m³,设计丰水年年水量为180亿m³。

选取与设计年水量接近的年份作为设计典型年:

³,放大倍比K枯=79/78.7=1.004;

表2流量〔m³/s〕

月份

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

天然流量

658

522

55

195

319

设计流量

³

放大倍比K中=115/110.7=1.309;

表3流量〔m³/s〕

月份

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

天然流量

151

151

578

设计流量

³,

放大倍比K丰=180/163.2=1.103;

表4流量〔m³/s〕

月份

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

天然流量

1057

1199

152

184

535

设计流量

一、计算保证出力

1、计算调节流量

①根据设计资料可知,Z消=40m,Z死=160m,则正常蓄水位Z正=Z消+Z死=200m,根据表1-1库容曲线知,水库的兴利库容V兴³。

坝址处多年平均年水量W年=378.3×12××106×109m³

库容系数β=V兴/W年=15×108×109=12.56%,介于8%-30%之间,可进行年调节。

当水库进行完全年调节时,

Q设年3/sW设年=79亿m³

表5流量〔m³/s〕

月份

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

设计流量

m3/s的月份为枯水期,则枯水期为8月至次年2月,共7个月。

枯水期T枯=7××106

×106s

枯水期总水量W设枯〕××106

³

完全年调节所需库容V完=Q设年×T枯-W设枯

××106×108

³

由此可知,V兴,

②按已知兴利库容确定调节流量

假定8月至次年1月为枯水期,枯水期为6个月。

调节流量Q调=〔W设供+V兴〕/T供

=〔〕××106÷〔6××106〕

=261.87m3/s

由于Q调大于2月份的设计流量,故2月份也属于枯水期。

所以,假设枯水期从8月至次年2月,共7个月。

此时,Q调=〔W设供+V兴〕/T供

=〔〕××106÷〔7××106〕

=213.86m3/s

当Q调为213.86m3/s时,枯水期正好为8月至次年2月,共7个月。

所以,Q调=213.86m3/s

2、确定发电水头

根据坝址水位流量关系曲线,

表1-2

水位高程m

78

79

81

相应流量m³/s

50

69

179

330

920

1590

2460

3680

4490

Q调=213.86m3/s时,根据差分法,

下游水位高程h1=78.5+〔79-78.5〕/(330-179)×(213.86-179)

上游水位高程为正常蓄水位h2=200m

水头H=h2-h1

 

3、计算保证出力

保证出力N保=AQ调H(A取8.5)

N保××

=220682.134kw

二、计算装机容量

电站的装机容量是由最大工作容量、备用容量和重复容量三部分组成。

而备用容量一般采用电力系统最大负荷的某一百分比求得;电力系统的重复容量一般由火电站承担,水电站不考虑重复容量。

所以,要计算水电站的装机容量主要在于确定水电站的最大工作容量。

1、计算水电站最大工作容量

年调节水电站的最大工作容量N‘’水、工主要取决于供水期内的保证电能E保、供。

E保、供=N保T供

E保、供×7×730=1127685705

通过假定假设干个水电站最大工作容量方案,可以推求出水电站最大工作容量

N‘’水、工与其供水期内的保证电能E保、供之间的关系,并绘制出水电站最大工作容量N‘’水、工与其供水期内的保证电能E保、供之间的关系曲线。

现已知保证电能,在关系曲线上即可对应求出N‘’水、工。

推求N‘’水、工与E保、供之间的曲线关系

为满足电力系统正常工作,水、火电站的最大工作容量之和必须等于电力系统的最大负荷,即N‘’水、工+N‘’火、工=P‘’系

假设1假设火电站的最大工作容量为480万kw

根据表1-4和表1-5

表1-42010年湖北电网冬季日负荷表万kw

小时

1

2

3

4

5

6

7

8

负荷

609

602

583

558

595

622

673

714

小时

9

10

11

12

13

14

15

16

负荷

747

763

754

705

690

705

714

705

小时

17

18

19

20

21

22

23

24

负荷

737

796

821

812

783

769

693

622

表1-5湖北电网2010年最大负荷表万kw

月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

负荷

821

811

802

792

781

773

781

792

792

802

811

821

由表1-4可知,2010年1月电网最大负荷为821万kw,与12月份相等,于是可用冬季日负荷表直接计算1月和12月的水电站日电能量。

用日负荷表减去火电站的最大工作容量480万kw即为水电站的日负荷。

其结果如下表:

表62010年1月、12月水电站日负荷表万kw

小时

1

2

3

4

5

6

7

8

负荷

129

122

103

78

115

142

193

234

小时

9

10

11

12

13

14

15

16

负荷

267

283

274

225

210

225

234

225

小时

17

18

19

20

21

22

23

24

负荷

257

316

341

332

303

289

213

142

由表6知水电站的最大工作容量为341万kw。

则1月水电站的日电能量等于12月水电站日电能量:

E1=E12=(129+122+103+78+115+142+193+234+267+283+274+225+210+225+234+225+257+316+341+332+303+289+213+142)×1

1月、12月的水电站的平均出力:

N1=N12=E1/24=5252÷24=218.83万KW

同理

E2=E11=5012kw.hN2=N11=208.83万kw

E8=E9=4556kw.hN8=N9=189.83万kw

E10=5024kw.hN10=209.33万kw

E保、供=730××××2+209.33〕

同理

假设火电站的最大工作容量为470万kw时

水电站最大工作容量N工‘’=351万kw

供水期保证电能E保、供

假设火电站的最大工作容量为460万kw时

水电站最大工作容量N工‘’=361万kw

供水期保证电能E保、供

根据以上三组水电站最大工作容量和供水期保证电能数据,绘出

N‘’-E保、供曲线。

如下图。

根据曲线图查得,E保、供=1127685705kw.h,对应的最大工作容量为356.3万kw。

2、计算水电站的备用容量

电站的备用容量由负荷备用容量、事故备用容量和检修备用容量组成。

检修备用容量一般由火电站承担,所以水电站的备用容量计算中一般不考虑检修备用容量。

根据水利动能设计标准的规定,负荷备用容量可采用系统最大负荷的5%,事故备用容量可采用系统最大负荷的10%。

由资料可知,系统的最大负荷为821万kw。

所以

负荷备用容量N负荷=821×5%=41.05万kw

事故备用容量N事故=821×10%=82.1万kw

3、计算水电站的装机容量

N装=N工‘’+N负荷+N事故

=480万kw

三、计算多年平均发电量

选用三个点代表年法计算多年平均发电量。

选用枯水年、中水年、丰水年作为设计代表年,求出这三个代表年的年发电量,其均值即为水电站的多年平均发电量。

〔1〕枯水年年发电量的计算

时段t

4

5

6

7

8

9

天然来水流量Q天

m³/s

658

522

月平均上游水位Z上

M

200

200

200

200

200

200

月平均下游水位Z下

水电站平均水头H

水电站效率

月平均出力N水

万kw

27.67

66.24

52.60

29.74

13.03

9.88

月发电量E水

20198

48352

38396

21712

95142

72106

 

时段t

10

11

12

1

2

3

天然来水流量Q天

m³/s

55

195

319

月平均上游水位Z上

M

200

200

200

200

200

200

月平均下游水位Z下

水电站平均水头H

水电站效率η

月平均出力N水

万kw

月发电量E水

13893

13268

16311

12560

44287

72204

第⑴行为计算时段,以月为计算时段。

第⑵行为天然来水流量,视为该流量全部用于发电。

第⑶行为上游水位,视正常蓄水位为上游水位,均为200m。

第⑷行为下游水位,根据表1-2坝址水位流量曲线内插求得。

第⑸行为水电站平均水头,H=Z上-Z下〔m〕

第⑹行为水电站效率η,η取0.85。

第⑺行为月平均出力,N水ηQ天H〔kw〕

第⑻行为月发电量,E水=730N水〔kw.h〕

由上表可知,水电站每月的月平均出力均小于水电站装机容量480万kw。

所以,枯水年水电站的年平均发电量E年=730∑Ei〔i=1,2….12〕

算得枯水年水电站的年平均发电量E枯

〔2〕中水年年发电量的计算

计算方法同枯水年

时段t

4

5

6

7

8

9

天然来水流量Q天

m³/s

151

月平均上游水位Z上

M

200

200

200

200

200

200

月平均下游水位Z下

水电站平均水头H

水电站效率

月平均出力N水

万kw

月发电量E水

20851

30482

60310

61852

11780

31031

时段t

10

11

12

1

2

3

天然来水流量Q天

m³/s

151

578

月平均上游水位Z上

M

200

200

200

200

200

200

月平均下游水位Z下

水电站平均水头H

3

水电站效率η

月平均出力N水

万kw

月发电量E水

11180

20746

63898

38761

55980

42410

中水年水电站年平均发电量E中=306906万

〔3〕丰水年年发电量的计算

计算方法同枯水年

时段t

4

5

6

7

8

9

天然来水流量Q天

m³/s

1057

1199

月平均上游水位Z上

M

200

200

200

200

200

200

月平均下游水位Z下

水电站平均水头H

水电站效率η

月平均出力N水

万kw

月发电量E水

46645

77029

50887

87238

56756

15628

时段t

10

11

12

1

2

3

天然来水流量Q天

m³/s

152

184

535

月平均上游水位Z上

M

200

200

200

200

200

200

月平均下游水位Z下

水电站平均水头H

水电站效率η

月平均出力N水

万kw

月发电量E水

42249

11253

5509

4925

13606

39281

丰水年水电站的年平均发电量E丰

〔4〕求水电站多年平均发电量

水电站多年平均发电量E年=[E枯+E中+E丰]/3

最终求得水电站多年平均发电量E年

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