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
=(128.9+97.6+188.6+180.1+80.5+55.2)×2.63×106÷(6×2.63×106)
=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
=(128.9+97.6+188.6+180.1+80.5+55.2+195.8)×2.63×106÷(7×2.63×106)
=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
77.75
78
78.5
79
80.1
81
82.1
83.6
84.55
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)
=78.6m
上游水位高程为正常蓄水位h2=200m
水头H=h2-h1
=200-78.6
=121.4m
3、计算保证出力
保证出力N保=AQ调H(A取8.5)
N保=8.5×213.86×121.4
=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=220682.134×7×730=1127685705kw.h
通过假定若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
=5252万kw.h
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×(218.83×2+208.83×2+189.83×2+209.33)
=1054346.3kw.h
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=1105446.3kw.h
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=1156546.3kw.h
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。
如图所示。
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。
根据水利动能设计规范的规定,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
=356.3+41.05+82.1
=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
月
⑴
4
5
6
7
8
9
天然来水流量Q天
m³/s
⑵
273.8
658
522
294.5
128.4
97.2
月平均上游水位Z上
M
⑶
200
200
200
200
200
200
月平均下游水位Z下
⑷
78.81
79.28
79.16
78.88
78.27
78.13
水电站平均水头H
⑸
121.19
120.72
120.84
121.12
121.73
121.87
水电站效率
⑹
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
月平均出力N水
万kw
⑺
27.67
66.24
52.60
29.74
13.03
9.88
月发电量E水
万kw.h
⑻
20198
48352
38396
21712
95142
72106
时段t
月
⑴
10
11
12
1
2
3
天然来水流量Q天
m³/s
⑵
187.9
179.4
80.2
55
195
319
月平均上游水位Z上
M
⑶
200
200
200
200
200
200
月平均下游水位Z下
⑷
78.53
78.5
78.05
77.88
78.55
78.96
水电站平均水头H
⑸
121.47
121.5
121.95
122.12
121.45
121.04
水电站效率η
⑹
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
月平均出力N水
万kw
⑺
19.04
18.18
81.55
62.80
22.14
36.10
月发电量E水
万kw.h
⑻
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=9.81ηQ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=187092万kw.h
(2)中水年年发电量的计算
计算方法同枯水年
时段t
月
⑴
4
5
6
7
8
9
天然来水流量Q天
m³/s
⑵
296.4
414.4
825.1
846.7
151
421.9
月平均上游水位Z上
M
⑶
200
200
200
200
200
200
月平均下游水位Z下
⑷
78.89
79.16
79.92
79.99
78.37
79.17
水电站平均水头H
⑸
121.11
120.84
120.08
120.01
121.63
120.83
水电站效率
⑹
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
月平均出力N水
万kw
⑺
29.93
41.75
82.61
84.73
15.31
42.51
月发电量E水
万kw.h
⑻
20851
30482
60310
61852
11780
31031
时段t
月
⑴
10
11
12
1
2
3
天然来水流量Q天
m³/s
⑵
151
281.3
86.1
52.1
75.4
578
月平均上游水位Z上
M
⑶
200
200
200
200
200
200
月平均下游水位Z下
⑷
78.37
78.84
78.05
77.88
78.03
79.46
水电站平均水头H
⑸
121.63
121.16
121.92
122.22
121.97
120.54
水电站效率η
⑹
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
月平均出力N水
万kw
⑺
15.31
28.42
87.53
53.10
76.68
58.10
月发电量E水
万kw.h
⑻
11180
20746
63898
38761
55980
42410
中水年水电站年平均发电量E中=306906万kw.h
(3)丰水年年发电量的计算
计算方法同枯水年
时段t
月
⑴
4
5
6
7
8
9
天然来水流量Q天
m³/s
⑵
636.3
1057
694.8
1199
775.9
211.5
月平均上游水位Z上
M
⑶
200
200
200
200
200
200
月平均下游水位Z下
⑷
79.57
80.28
79.68
80.47
79.83
78.61
水电站平均水头H
⑸
120.43
119.72
120.32
120.32
120.17
121.39
水电站效率η
⑹
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
月平均出力N水
万kw
⑺
63.90
105.52
69.71
119.50
77.75
21.41
月发电量E水
万kw.h
⑻
46645
77029
50887
87238
56756
15628
时段t
月
⑴
10
11
12
1
2
3
天然来水流量Q天
m³/s
⑵
575.8
152
74.2
66.3
184
535
月平均上游水位Z上
M
⑶
200
200
200
200
200
200
月平均下游水位Z下
⑷
79.46
78.38
78.02
77.96
78.52
79.38
水电站平均水头H
⑸
120.54
121.62
121.98
122.04
121.48
120.62
水电站效率η
⑹
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
月平均出力N水
万kw
⑺
57.87
15.41
75.47
67.67
18.64
53.81
月发电量E水
kw.h
⑻
42249
11253
5509
4925
13606
39281
丰水年水电站的年平均发电量E丰=451007万kw.h
(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=314889万kw.h