水利水能规划课程设计计算书.docx

1、水利水能规划课程设计计算书编号（学号）：2009474107西藏大学农牧学院 水利水能规划 课程设计封面题目：水利水能规划课程设计姓 名：吴佩鹏专 业：水利水电工程班 级：2009级本科班学 号：2009474107所在学院：水利土木工程学院指导教师：吕琳莉完成日期：2012年11月23日第一章 水利水能规划课程设计任务书一、设计目的1进一步巩固、加深、系统化所学课程的基本理论；2加深运算、绘图、编写计算说明书等基本技能的训练；3培养分析问题和解决问题的能力。二、设计任务和要求（一）熟悉、分析有关资料并绘制有关曲线（二）对设计枯水年进行径流调节，求调节流量、保证出力及保证电能（三）绘制年负荷图

2、及电能累计曲线（四）根据电力平衡，确定年调节水电站的最大工作容量（五）考虑并确定水电站可能承担的备用容量，求发出必需容量时水轮机的最大过水能力（六）计算水电站的弃水流量，弃水出力，进行电力系统的经济计算，按经济利用小时数确定重复容量（七）确定设计水电站的总装机容量值（八）对丰水年、平水年及枯水年进行径流调节，求多年平均年发电量（九）编写计算说明书，并编上必要的图表绘图要求：（1）系统日最大负荷图；（2）年调节水电站下游水位流量关系曲线；（3）年调节水电站水库库容关系曲线；（4）系统各月平均日负荷图及电能累计曲线；（5）年调节水电站弃水出力持续曲线。三、基本资料及数据1、电力系统负荷资料及已有火

3、电站容量资料A、年负荷（年最大负荷的百分比）（单位：万KW）季度冬春夏秋冬月份123456789101112最大负荷96.0493.192.1290.1688.286.2488.291.1492.1294.0896.04982、设计负荷水平年的最大负荷为98万KW。3、典型日负荷图（单位：万KW）月份小时123456789101112172.9970.7667.6266.1864.7464.2065.6667.8567.6269.0670.5074.48270.1167.9667.6266.1864.7462.2863.7065.8267.6269.0670.5071.54370.1167.9

4、667.6266.1864.7460.3761.7463.8067.6269.0670.5071.54470.1167.9668.6067.1465.6858.4559.7861.7768.6070.0671.5271.54572.9970.7669.5868.1066.6260.3761.7463.8069.5871.0672.5474.48674.9172.6271.5470.0268.5064.2065.6667.8571.5473.0674.5876.44774.9172.6276.4474.8173.1968.0369.5871.9076.4478.0779.6976.44883.5

5、581.0080.3678.6576.9471.8773.5075.9580.3682.0783.7885.26992.2089.3888.2086.3284.4578.5780.3683.0488.2090.0891.9594.081083.5581.0092.1290.1688.2076.6678.4081.0192.1294.0896.0485.261186.4483.7988.2086.3284.4573.7875.4677.9888.2090.0891.9588.201278.7576.3479.3877.6976.0071.8773.5075.9579.3881.0782.7680

6、.361378.7567.3482.3280.5778.8269.9571.5473.9282.3284.0785.8280.361486.4483.7985.2683.4581.6373.7875.4677.9885.2687.0788.8988.201592.2089.3888.2086.3284.4575.7077.4280.0088.2090.0891.9594.081686.4483.7983.3081.5379.7676.6678.4081.0183.3085.0786.8488.201784.5281.9379.3877.6976.0078.5780.3683.0479.3881

7、.0782.7686.241893.1690.3179.3877.6976.0082.4184.2887.0979.3881.0782.7695.061996.0493.1085.2683.4581.6386.2488.2091.1485.2687.0788.8998.002092.2089.3892.1290.1688.2084.3286.2489.1192.1294.0896.0494.082184.5281.9388.2086.3284.4580.4982.3285.0688.2090.0891.9586.242280.6778.2083.3081.5379.7678.5780.3683

8、.0483.3085.0786.8482.322377.7975.4179.3877.6976.0073.7875.4677.9879.3881.0782.7679.382474.9172.6271.5470.0268.5067.0888.6070.8971.5473.0674.5876.444、系统中已有火电站的装机容量为31.5万千瓦，其机组为2台5万千瓦，2台2.5万千瓦，6台2万千瓦，及9台0.5万千瓦。四、计划兴建一座年调节水电站，其原始资料和已知条件：1、坝址处设计代表年的流量资料（单位：）月份345678910111212枯水年18438953019418920143713171

9、540平水年18437768529411847802419112433丰水年111494753382197122946415191113（1）选定正常蓄水位为： 180 m。（2）选定死水位为： 164 m。2、该年调节水电站下游水位流量关系曲线水位（m)106106.8107.1108109111112113流量046852605401280174022803、该年调节水电站水库库容曲线（单位：水位（m），库容：）水位110115120125130135140145150库容00.050.20.350.60.951.371.92.5水位155160165170175180185190195库

10、容3.24.055.076.277.69.110.7512.715.1五、电力系统有关经济资料：1、水电站增加千瓦投资K水=820元/千瓦；2、水电站增加千瓦容量的年费用率P水=3%；3、额定投资效益系数i0=0.12；4、火电站单位电能消耗的燃料费b=0.4公斤；5、燃料到厂价格为95元/吨；6、a=1.05。六、设计步骤：1、年调节水电站径流调节与水能计算（确定调节流量、保证出力和保证电能）；2、计算各月日电能累计曲线；3、选择装机容量（1）确定最大工作容量（设最大工作容量分别为10万千瓦、15万千瓦、20万千瓦三个值）；（2）确定系统备用容量（包括系统负荷备用容量、事故备用容量），并在水

11、火电站间进行分配；（3）确定年调节水电站必须容量（N必=N水工+N水备）及在正常蓄水位时水轮机的最大过水能力。（由公式Qmax= N必/(AH)试算得到）（4）确定重复库容a对年调节水电站丰、平、枯三年分别进行径流调节计算，得到个月的平均出力和电能，并按各水头下的最大过流能力检查来水期各月是否有弃水，确定弃水出力；b由丰、平、枯三年的弃水出力排频计算弃水出力持续曲线；c按书上公式（616）计算重复容量的经济合理工作小时数h经济；d由弃水出力持续曲线查得N重。（5）由N装=N必+N重确定装机容量；（6）由前面计算得到的丰、平、枯三年的电能，按书上公式（55）计算水电站多年平均年发电量。备注：1、

12、 计算说明书要求条理清楚，书面整洁；2、 计算最好要以图表形式给出；3、 附图集中附于计算说明书之后；4、 16周星期六（12月14日）前完成课程设计并上交。第二章 计算书一、年调节水电站径流调节与水能计算1、调节流量计算由Z死=163m，Z正=175m，则查水库库容曲线得出：V兴=V正-V死=(9.1-4.868)108=4.232设计枯水年=136.83， =122.63136.83=4318.4；经分析，设当年8月到次年2月为供水期，；设计枯水年枯水期总量，；由公式： 式中：为供水期来水总量； 为兴利库容；为供水期历时；可知：注：平水年、丰水年的计算同枯水年算法，分别为53.15m3/s

13、、59.73 m3/s。2、由时历列表法计算保证出力及保证水电站保证出力及保证电能计算表（按枯水年）时段（t）月8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 1.00 2.00 天然来水流量Q天m3/s20.00 14.00 37.00 13.00 17.00 15.00 40.00 下游综合利用需要流量Q用45.27 45.27 45.27 45.27 45.27 45.27 45.27 水库供水流量-Q供-25.27 -31.27 -8.27 -32.27 -28.27 -30.27 -5.27 水库蓄水流量+Q蓄0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.0

14、0 水库供水量-W供106m366.37 82.13 21.72 84.76 74.25 79.51 13.84 水库蓄水量+W蓄弃水量W弃0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 时段初库存水量V初910.00 843.63 761.50 739.78 655.02 580.77 500.64 时段末库存水量V末843.63 761.50 739.78 655.02 580.77 500.64 486.80 时段初上游水位Z初m180.00 177.67 175.00 174.23 171.05 168.04 164.66 时段末上游水位Z末177.67 175.

15、00 174.23 171.05 168.04 164.66 164.00 月平均上游水位Z上178.84 176.34 174.62 172.64 169.55 166.35 164.33 月平均下游水位Z下106.78 106.78 106.78 106.78 106.78 106.78 106.78 水电站平均水头H72.06 69.56 67.84 65.86 62.77 59.57 57.55 水电站效率h0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 月平均出力N水万kw2.72 2.63 2.56 2.49 2.37 2.25 2.17 保证出力N保万kw2

16、.45 月发电量E水万kwh1985.57 1916.68 1869.28 1814.86 1729.57 1641.53 1585.87 保证电能E保万kwh12588.36二、选择装机容量1、 确定最大工作容量假设三种最大工作容量方案，分别为：10万千瓦、15万千瓦、20万千瓦。由附图供水期各月电能累计曲线计算关系曲线如下表：方案N（万KW）月份（供水期）EN平均N平均E保，供（万kwh）一10.00 814.21 0.59 10.85 7923.85 921.11 0.88 1041.99 1.75 1168.39 2.85 1247.80 1.99 135.30 1.47 231.71

17、 1.32 二15.00 841.22 1.72 21.47 15672.19 958.18 2.42 1084.67 3.53 11118.08 4.92 1290.39 3.77 173.03 3.04 249.68 2.07 三20.00 879.97 3.33 37.32 27245.43 9106.54 4.44 10141.77 5.91 11180.49 7.52 12155.86 6.49 1133.54 5.56 297.57 4.07 根据上表绘制曲线附后。又由公式： 可得： 查曲线可得： 2、确定系统备用容量（1）水电站负荷备用容量水利动能设计规范中规定，调整周波所需要的

18、符合备用容量，可以采用系统的负荷的5%左右，大型电力系统可采用较小值，因此这里取5%计算，得：。又因为在系统中，由于火电机组技术特性的限制，火电站担任系统的调频任务比较困难，且单位电能的耗煤率增加，不经济。而水电站在担任调频方面比火电站方便，对系统应付负荷变化有利，且可以降低火电站的单位电能的耗煤率。因此，此系统中的的负荷备用容量全由水电站承担，即： （2）水电站事故备用容量水利动能设计规范中规定，电力系统的事故备用容量可采用系统最大负荷的10%左右，且不得小于系统中最大一台机组的容量。据此取水电站事故备用容量为系统最大负荷的10%计算得出：由于电力系统中的事故备用容量要分布在电站上，事故备用

19、容量的使用时间较长，水电站承担事故容量时，要预留一定的事故备用库容，会增大水电站的投资，当算出的大于水库调节库容的5%时，才不承担全部事故备用容量。按水利动能设计规范计算，所以水电站不适宜承担全部事故备用容量。系统备用容量在水、火电站之间的分配，应根据各电站容量的比重、电站机组可利用的情况、系统负荷在各地区的分布等因素确定。本设计主要依据各电站容量的比重来分配系统备用容量。故有：；水电站的备用容量为；水电站的必需容量为。（3）水电站的重复容量的确定水电站重复容量的设置，要额外增加水电站的投资和年运行费，因此，重复容量需要经过动能经济分析确定。水轮机在正常蓄水位的过水能力可通过公式： 试算得到；

20、式中：为水电站的必需容量； 为系数； 为正常蓄水位时上下游水位差；经试算可以得到：。分别对枯水年、平水年、丰水年流量资料进行历时调节计算如下表：水库年调节历时列表计算（未计入水量损失，按丰水年计算）时段（月）天然来水各部门综合用水多余或不足水量弃水时段末兴利库容蓄水量（106m3）出库总流量（m3/s）流量（m3/s）水量（106m3）流量（m3/s）水量（106m3）多余（106m3）不足（106m3）水量（106m3）流量（m3/s）丰水期3 111.00 291.55 59.73 156.88 134.66 0.00 0.00 364.38 59.73 4 497.00 1305.40

21、59.73 156.88 1148.52 859.98 327.42 423.20 387.15 5 753.00 1977.80 59.73 156.88 1820.92 1820.92 693.27 423.20 753.00 6 382.00 1003.35 59.73 156.88 846.46 846.46 322.27 423.20 382.00 7 197.00 517.43 59.73 156.88 360.55 360.55 137.27 423.20 197.00 8 122.00 320.44 59.73 156.88 163.56 163.56 62.27 423.20

22、 122.00 9 94.00 246.90 59.73 156.88 90.01 90.01 34.27 423.20 94.00 10 64.00 168.10 59.73 156.88 11.22 11.22 4.27 423.20 64.00 枯水期11 35.00 91.93 59.73 156.88 64.95 358.25 59.73 12 19.00 49.90 59.73 156.88 106.98 251.27 59.73 1 11.00 28.89 59.73 156.88 127.99 122.74 59.73 2 13.00 34.15 59.73 156.88 12

23、2.74 0.00 59.73 合计2298.00 6035.83 716.76 1882.61 4575.89 422.67 4152.69 1581.04 平均191.50 59.73 131.75 水库年调节历时列表计算（未计入水量损失，按平水年计算）时段（月）天然来水各部门综合用水多余或不足水量弃水时段末兴利库容蓄水量（106m3）出库总流量（m3/s）流量（m3/s）水量（106m3）流量（m3/s）水量（106m3）多余（106m3）不足（106m3）水量（106m3）流量（m3/s）丰水期3 184.00 483.29 53.15 139.60 343.69 0.00 0.00

24、364.38 53.15 4 377.00 990.21 53.15 139.60 850.61 771.10 293.58 423.20 346.73 5 685.00 1799.19 53.15 139.60 1659.59 1649.51 628.01 423.20 681.16 6 294.00 772.21 53.15 139.60 632.61 632.61237.01 423.20 290.16 7 118.00 309.93 53.15 139.60 170.33 170.3361.01 423.20 114.16 枯水期8 47.00 123.45 53.15 139.60 16.15 407.05 53.15 9 80.00 210.12 53.15 139.60 70.52 0.00 70.52 26.85 407.05 80.00 10 24.00 63.04 53.15 1