水能规划3.ppt

1、水资源系统水能资源水资源系统水能资源分析分析蒋玉玲08212497主要内容主要内容我国水能资源开发现状我国水能资源开发现状河流河流水能资源水能资源的分析与计算的分析与计算河流水能资源的河流水能资源的开发方式、计算分析的任务开发方式、计算分析的任务无、日调节水电站水能资源的分析、计算无、日调节水电站水能资源的分析、计算年调节水电站水能资源的分析计算年调节水电站水能资源的分析计算多年调节水电站水能资源的分析、计算多年调节水电站水能资源的分析、计算电力系统负荷与容量组成、负荷系数、水电站运行规则电力系统负荷与容量组成、负荷系数、水电站运行规则我国的水能资源开发现状我国的水能资源开发现状v水能资源为河

2、川水流、沿海潮汐等所蕴藏的天然水水能资源为河川水流、沿海潮汐等所蕴藏的天然水能，是一种重要的廉价能源；包括水体的动能、势能，是一种重要的廉价能源；包括水体的动能、势能和压力能等。能和压力能等。v广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭义的水能资源指河流的水能海流能等能量资源；狭义的水能资源指河流的水能资源。资源。v我国水能资源极其丰富，居世界首位，仅河川水能资源我国水能资源极其丰富，居世界首位，仅河川水能资源的蕴藏量就有的蕴藏量就有6.86.8亿亿KWKW，潮汐资源估算有，潮汐资源估算有1.11.1亿亿KWKW。v但是目前

3、我国水能的利用率仅为但是目前我国水能的利用率仅为1313，故开发潜力很大，故开发潜力很大，水力发电前景广阔。水力发电前景广阔。v我国水能资源的分布状况我国水能资源的分布状况 从地区来说：西南、西北、中南地区水能资源丰富从地区来说：西南、西北、中南地区水能资源丰富 从河流来说：长江、雅鲁藏布江、黄河、珠江等流从河流来说：长江、雅鲁藏布江、黄河、珠江等流域水能资源丰富域水能资源丰富 河流河流水能资源水能资源的分析与计算的分析与计算v河川径流在天然情况下，具有一定的势能和动能，河川径流在天然情况下，具有一定的势能和动能，但因克服沿程河床阻力，冲刷河床和夹带泥沙等，但因克服沿程河床阻力，冲刷河床和夹带

4、泥沙等，使所含水能分散的消耗掉了；使所含水能分散的消耗掉了；v水力发电是将各微小河段上的被无意消耗掉的水能水力发电是将各微小河段上的被无意消耗掉的水能资源集中起来，并加以利用，生产电能；资源集中起来，并加以利用，生产电能；v水力发电只利用水能，水量没有被消耗，使水能资水力发电只利用水能，水量没有被消耗，使水能资源成为可再生的能源。源成为可再生的能源。v（一）水能计算的基本公式（一）水能计算的基本公式取天然河道中的一个河段，取天然河道中的一个河段，研究水流流经断面研究水流流经断面1-11-1与断与断面面2-22-2时能量变化的情况，如图时能量变化的情况，如图1 1所示。所示。图1 河段内蕴藏水能

5、示意图分析分析11和和22断面的能量：断面的能量：El(Z1十十P1/r十十1v122g)WrE2(Z2十十P2/r十十2v222g)Wr式中：式中：Z断面的水面高程断面的水面高程(m)；断面流速的不均系数；断面流速的不均系数；v断面的平均流速断面的平均流速(m/s)；P/r断面处水面的压力水头断面处水面的压力水头(m)；W时段内通过断面的水量，时段内通过断面的水量，m3；r水的容重，通常取水的容重，通常取1000kg/m3。v由于大气压强由于大气压强p1与与p2近似相等，流速水头的差值也较近似相等，流速水头的差值也较小而可忽略不计，故河段的水能可用两断面落差来表示：小而可忽略不计，故河段的水

6、能可用两断面落差来表示：E1-2Wr(Z1Z2)(J)v在电力工业中，习惯用在电力工业中，习惯用“KWh”来表示能量，故经转来表示能量，故经转换，上式可化为换，上式可化为E1-29.81H1-2QT(KWh)v电站发出的功率称为出力，故水能资源也可用电站发出的功率称为出力，故水能资源也可用水流出力水流出力来表示，即单位时间内的水能：来表示，即单位时间内的水能：E1-29.81H1-2Q(KW)v（二）水能资源蕴藏量的估算（二）水能资源蕴藏量的估算落差和流量是水能资源蕴藏量的决定要素；落差和流量是水能资源蕴藏量的决定要素；单位长度河段的落差和流量都是沿河变化的，故在实际单位长度河段的落差和流量都

7、是沿河变化的，故在实际估算河流水能资源蕴藏量时，常估算河流水能资源蕴藏量时，常分段分段计算水流出力，然计算水流出力，然后逐段累加得全河总水流出力；后逐段累加得全河总水流出力；分段时，应将支流汇入等分段时，应将支流汇入等流量有较大变化流量有较大变化处以及河流处以及河流纵纵比降有较大变化比降有较大变化处，划分为单独的计算河段；处，划分为单独的计算河段；计算中，流量取河段首尾断面流量的计算中，流量取河段首尾断面流量的平均值平均值；水能资源蕴藏量为根据水能资源蕴藏量为根据多年平均流量多年平均流量计算所得的水流出计算所得的水流出力。力。（一）河流水能资源的开发方式（一）河流水能资源的开发方式v河流的水能

8、资源利用取决于落差和流量两个河流的水能资源利用取决于落差和流量两个因素，故开发利用水能资源的方式就表现为因素，故开发利用水能资源的方式就表现为集集中落差中落差和和引用流量引用流量的方式。根据集中落差方式的方式。根据集中落差方式的不同，水电站的基本开发方式可分为的不同，水电站的基本开发方式可分为坝式、坝式、引水式、混合式引水式、混合式三种。三种。河流水能资源的开发方式、计算分析任务河流水能资源的开发方式、计算分析任务1、坝式（蓄水式）水电站坝式（蓄水式）水电站v特点：拦河筑坝，形成水库，集中落差；工程大，淹没区广；特点：拦河筑坝，形成水库，集中落差；工程大，淹没区广；v分类：河床式，坝后式，坝内

9、式；分类：河床式，坝后式，坝内式；2、引水式水电站、引水式水电站v特点：通过引水流道，将水引至水道末端以集中落差，再接压力管导入特点：通过引水流道，将水引至水道末端以集中落差，再接压力管导入电站厂房发电；工程量小，淹没损失小，但引水流量小，水量利用率低；电站厂房发电；工程量小，淹没损失小，但引水流量小，水量利用率低；v分类：有压引水式，无压引水式；分类：有压引水式，无压引水式；3、混合式水电站v特点：坝式和有压隧道综合利用4、潮汐发电和抽水蓄能发电利用涨退潮时，水库面与海面的落差发电；潮汐发电引用流量很大，但水头低抽水蓄能发电是一水体为蓄能介质，充分发挥水力发电运行灵活等优势，起调节作用，改善

10、电力系统运行条件的作用。潮汐水电站示意图抽水蓄能水电站示意图（二）河流水能资源的计算分析任务（二）河流水能资源的计算分析任务v水能计算的目的主要在于确定水电站的工作情况（例如出力、发电量及水能计算的目的主要在于确定水电站的工作情况（例如出力、发电量及其变化情况），是选择水电站的主要参数（如水库的正常蓄水位、死水其变化情况），是选择水电站的主要参数（如水库的正常蓄水位、死水位、水电站的装机容量等）及其在电力系统中的运行方式等的重要手段。位、水电站的装机容量等）及其在电力系统中的运行方式等的重要手段。其中计算水电站的出力与发电量是水能计算的主要内容。其中计算水电站的出力与发电量是水能计算的主要内容

11、。v在规划设计阶段，为了选择水电站及水库的主要参数，需假定若干个水在规划设计阶段，为了选择水电站及水库的主要参数，需假定若干个水库正常蓄水位方案计算各方案的水电站动能指标，为最终确定电站规库正常蓄水位方案计算各方案的水电站动能指标，为最终确定电站规模提供依据；模提供依据；v在运行阶段，由于水电站及水库的主要参数在运行阶段，由于水电站及水库的主要参数(正常蓄水位、死水位和装机正常蓄水位、死水位和装机容量容量)已定，则需根据水电站及水库的实际运行情况，计算水电站在各时已定，则需根据水电站及水库的实际运行情况，计算水电站在各时段的出力和发电量，以便确定电力系统中各电站的合理运行方式。段的出力和发电量

12、，以便确定电力系统中各电站的合理运行方式。无、日调节水电站水能资源的分析、计算无、日调节水电站水能资源的分析、计算v无调节水电站水能资源的分析计算无调节水电站水能资源的分析计算无调节水电站任何时刻的出力取决于河道中当时的天然无调节水电站任何时刻的出力取决于河道中当时的天然流量，故无调节水电站又称为径流式水电站。流量，故无调节水电站又称为径流式水电站。无调节水电站的上游水位一般维持在正常蓄水位，只有无调节水电站的上游水位一般维持在正常蓄水位，只有在汛期渲泄洪水时才可能出现临时超高。在汛期渲泄洪水时才可能出现临时超高。无调节水电站的引用流量无调节水电站的引用流量Q引引：非汛期：非汛期：Q引引Q（河

13、道中天然来水量）（河道中天然来水量）汛期：汛期：Q引引Qm（水轮机所能通过的最大流量），（水轮机所能通过的最大流量），弃水量弃水量Q引引-Qmv无调节水电站水能资源的分析计算无调节水电站水能资源的分析计算基本计算步骤：基本计算步骤：1)根据实测径流资料根据实测径流资料(n天天)的日平均流量变动范围，将流量划分为若的日平均流量变动范围，将流量划分为若干个流量等级。干个流量等级。2)统计各级流量出现的次数。统计各级流量出现的次数。3)计算各级流量的平均值计算各级流量的平均值Q，查水位流量关系曲线，求得相应的下游，查水位流量关系曲线，求得相应的下游水位水位Z下下4)计算各级流量相应的水电站净水头：计

14、算各级流量相应的水电站净水头：HZ上上-Z下下-H。（。（H为各种水头损失）为各种水头损失）5)计算电站出力计算电站出力NKQH。w以各级流量相应的出力为以各级流量相应的出力为统计对象统计对象,由大到小排列由大到小排列,用用经验频率公式经验频率公式P=m/(n+1)100%(m该出该出力的天数，力的天数，n是总天数）计是总天数）计算其相应的频率算其相应的频率,由此可绘由此可绘制出日平均出力保证率曲线制出日平均出力保证率曲线N-P。w为了计算无调节水电站多年平为了计算无调节水电站多年平均年发电量均年发电量E年年,将保证率将保证率P=100%改成一年的持续时间改成一年的持续时间T=8760h，则任

15、一保证率，则任一保证率Pi相应相应的持续时间为的持续时间为Ti=Pi8760,于是于是得到持续时间坐标得到持续时间坐标T(h），由此），由此便可将水流出力保证率曲线变便可将水流出力保证率曲线变换为水流出力持续曲线换为水流出力持续曲线N-T。v日调节水电站水能资源的分析计算日调节水电站水能资源的分析计算日调节水电站只能调节一日之内的天然来水量，不能调日调节水电站只能调节一日之内的天然来水量，不能调节相邻日之间的来水量，故节相邻日之间的来水量，故日调节水电站的日平均出力日调节水电站的日平均出力仍然取决于各天的日平均流量，也以日为计算时断。仍然取决于各天的日平均流量，也以日为计算时断。日平均上游水位

16、：日平均上游水位：Z上=（Z蓄+Z死）/2，丰水期Z上=Z蓄下游水位：下游水位：用日平均流量从水电站下游水位流量关系曲线查取；除上述特点外，日调节水电站的水能计算方法与无调节除上述特点外，日调节水电站的水能计算方法与无调节水电站相同。水电站相同。年调节水电站水能资源的分析计算年调节水电站水能资源的分析计算（一）保证出力计算v年调节水电站保证出力是指符合设计保证率要求的年调节水电站保证出力是指符合设计保证率要求的供水期供水期平平均出力。均出力。v年调节水电站保证出力计算一般有年调节水电站保证出力计算一般有设计枯水年法设计枯水年法和和长系列法长系列法两种方法。两种方法。v设计枯水年法设计枯水年法:首先以长系列实测径流资料为依据，选出设计枯水年的径流年内分配;其次在给定正常蓄水位，死水位的条件下，求设计枯水年供水期调节流量；最后按等流量调节方式求出供水期平均出力,即为保证出力.（一）保证出力计算（一）保证出力计算v长系列法长系列法:对实测径流资料逐年进行供水期水能计算对实测径流资料逐年进行供水期水能计算(按按等流量或等出力调节等流量或等出力调节)，求出各年供水期的平均出力；将，求出各年供水期