年調(diào)節(jié)水電站裝機容量的選擇課程設計

1、<p>　　水資源規(guī)劃及利用課程設計</p><p>　　一 、課程設計題目：年調(diào)節(jié)水電站裝機容量的選擇課程設計</p><p>　　二 、課程設計的內(nèi)容及任務：</p><p>　　1、水電站的保證出力及相應的枯水期的保證電能。</p><p>　　2、水電站的最大工作容量</p><p>　　3、選擇水電

2、站的備用容量</p><p><b>　　4、重復容量的選擇</b></p><p>　　5、水電站多年平均發(fā)電量：（p=50%）</p><p>　　6失球水電站的裝機容量及機組臺數(shù)（設單機容量為5萬KW）</p><p>　　7、繪制設計圖紙和編寫設計說明書</p><p>　　三 、設計過程

3、和設計說明</p><p>　?。ㄒ唬┯嬎闼娬镜谋ＷC出力及相應枯水期的電能值</p><p>　?。?）利用同倍比放大法對典型年各月平均流量進行放大 </p><p>　　表1 典型年各月平均流量</p><p>　　有資料可知，該水庫 =90%的年入庫平均流量為170，典型年平均流量177，因此同倍比放大倍比：</p>&l

4、t;p><b>　　K===0.96</b></p><p>　　其中為設計頻率為P的年入庫平均流量 ，為典型年入庫平均流量，下表為放大后的典型年各月平均流量</p><p>　　表2 放大后的典型年各月平均流量</p><p>　　其計算公式為=K，其中，為放大后的各月平均流量，放大之前的各月平均流量。</p><p

5、><b>　?。?）計算興利庫容</b></p><p>　　表3 水庫水位-容積曲線表</p><p>　　根據(jù)資料給出的表3，繪制水庫水位-容積曲線的關(guān)系，其繪制見附表一，由已知已給出正常蓄水位為166m和死水位147m，查附表一水庫水位-容積曲線可知V=15.35x10m，V=7.49x10m因此，可計算興利庫容：</p><p>

6、　　V= V- V=15.35x10-7.49x10=7.86 x10m</p><p><b>　?。?）計算調(diào)節(jié)流量</b></p><p>　　由資料可知，該水電站供水期為1、2、9、10、11、12月，汛期為4、5、6、7、8月，其中供水期擔任峰荷，汛期擔任基荷，因此，供水期總的天然來水量（由表2放大后典型年各月平均流量可知）：</p><

7、p>　　W=（118+129+102+94+98+84）x 2.63 x 10=16.44 x 10m</p><p>　　假設在供水期把水庫的存水全部用來發(fā)電，直到水庫水位降至死水位，因此，水庫的調(diào)節(jié)流量：</p><p>　?。?）計算供水期的平均水頭和上游平均水位</p><p>　　供水期水庫的平均蓄水量：</p><p>　　

8、由查附表一水庫水位-容積曲線表可知，上游水庫平均水位m，有資料可知，下游的平均水庫水水位，因此，供水期的平均水頭為：</p><p>　?。?）計算水電站的保證出力和其相應的電能</p><p>　　因為其為年調(diào)節(jié)水電站，一般為中型水電站，因此，取水電站出力系數(shù)K=8.5 ，因此，水電站的保證出力為：</p><p>　　水電站供水期的發(fā)電量：</p>

9、<p><b>　?。▋|KW）</b></p><p>　　其中，30.4為一個月的平均天數(shù)，24為一天平均小時數(shù)</p><p>　　枯水期的保證電能值：</p><p><b>　?。▋|KW）</b></p><p>　?。ǘ?、計算水電站的最大工作容量</p>&l

10、t;p>　?。?） 由在第一個任務中，已經(jīng)計算出水電站的保證電能值為（億KW）</p><p>　?。?）由資料繪出年調(diào)節(jié)水電站年最大負荷曲線圖（附表二）和各月典型日負荷圖和日電能累計曲線（附表三）。</p><p>　?。?）在系統(tǒng)年最大負荷圖上假設5個水電站最大工作容量，在附圖二中，分別為=10（萬KW）、 =20(萬KW)、 =30（萬KW）、 =40（萬KW）、

11、=50（萬KW）五個不同的方案，在附圖二中已經(jīng)標出，為使水、火電站最大工作容量之和最小，且等于系統(tǒng)的年最大負荷，讓該電站供水期為（1、2、9、10、11、12）擔任系統(tǒng)的峰荷，汛期（3、4、5、6、7、8）擔任系統(tǒng)的基荷，，且每個方案，以相應的水平線作為供水期水、火電站在電力系統(tǒng)年負荷圖上工作位置的分界線，見附圖二分別為①、②、③、④、⑤線。</p><p>　?。?）對于方案一，即 ，由水平線 ①確定該方案所對

12、應的水電站在供水期各個月份的峰荷出力，在附表二中所示 、 、、、、；將該水電站相應的位置繪在相應月份的典型日負荷圖上，并根據(jù)各月的峰荷出力在日電能累計曲線上定出相應的水電站日發(fā)電量（i=1，2, 9, 10, 11，12）。</p><p>　　表4 各方案中供水期各月的峰荷出力/萬kW</p><p>　　表5 各方案中供水期各月日發(fā)電量/萬kW</p>&l

13、t;p>　　（5）將供水期各月分的水電站日發(fā)電量除以24h，即得各個月份水電站的月平均出力值，就是由方案一確定的供水期各月水電站的平均出力，其總面積代表方案一所要求的供水期保證電能：</p><p><b>　?。ㄈfkwh）</b></p><p>　　同理，其他方案的供水期的保證電能值分別列如下表：</p><p>　　表6 各個方案

14、供水期的保證電能值</p><p>　?。?）確定供水期水電站的最大工作容量，根據(jù)表6供水期的保證電能值和水電站各個最大工作容量方案的關(guān)系曲線，見附表四，然后根據(jù)前面所求出的水電站在設計枯水年供水期的保證電能值=3.76（億KW)，即可以從附表四中讀出年調(diào)節(jié)水電站的最大工作容量:</p><p><b>　　=22萬KW)</b></p><p&g

15、t;　　（三）水電站的備用容量的確定</p><p>　?。?）負荷備用容量的確定</p><p>　　根據(jù)（DL/T5015—1996）《水利水電工程動能設計規(guī)范》的規(guī)定，調(diào)整周波所需要的系統(tǒng)負荷備用容量，可采取系統(tǒng)最大負荷的2%~5%，大系統(tǒng)用比較小比例值，小系統(tǒng)用比較大比例值。因為負荷備用容量是防備當期恰好在計劃負荷的尖峰時刻出現(xiàn)時，實際負荷尖峰將更高，又因為該年調(diào)節(jié)水電站設計水平年

16、電力系統(tǒng)的最高負荷為100（萬KW）（在12和1月），并且該水電站為年調(diào)節(jié)水電站，比較大型，因此，采取系統(tǒng)最大負荷的4%，即負荷備用容量為：</p><p>　　=100x4%=4（萬KW）</p><p>　　因為該水電站為年調(diào)節(jié)水電站，可以擔任負荷備用調(diào)頻任務，同時，由于火電站機組特性的限制，擔任系統(tǒng)調(diào)頻任務通常比較困難，且單位電能的耗煤率增加，常常是不經(jīng)濟的，因此，對相關(guān)因素的綜合考

17、慮，選定水電站所應該全部承擔負荷備用容量，因此，水電站的負荷備用容量為：</p><p>　　==100x4%=4（萬KW）</p><p>　　（2）事故備用容量的確定</p><p>　　根據(jù)（DL/T5015—1996）《水利水電工程動能設計規(guī)范》規(guī)定，電力系統(tǒng)事故備用容量采用系統(tǒng)最大負荷的10%左右，且不得小于系統(tǒng)中最大一臺機組的容量。因此，系統(tǒng)的事故備用容

18、量為：</p><p>　　=100x10%=10(萬KW)</p><p>　　初步分析時，水電站事故備用容量可按水、火電站最大工作容量的比例來分配，進而得到水電站的事故備用容量為;</p><p><b>　　(萬KW)</b></p><p>　?。?）檢修備用容量的確定</p><p>　

19、　從附圖二中可以計算出系統(tǒng)最大負荷水平線與負荷曲線之間的檢修面積F檢=1.825億kW·h。由于基本資料不足，不能判斷F檢是否足夠大，故在本說明書中不設置檢修備用容量。故取水電站檢修備用容量</p><p>　　(4)水電站的備用容量的確定</p><p>　　通過上面的計算，可得水電站的備用容量為：</p><p>　　=++=4+2.17+0=6.17

20、（萬KW）</p><p>　?。ㄋ模┲貜腿萘康拇_定</p><p>　?。?）繪制棄水出力年持續(xù)曲線</p><p>　　表7水電站每年棄水流量及其年持續(xù)時間關(guān)系</p><p>　　在汛期水庫雖已蓄滿，但河中天然來水仍可能超過綜合利用各部門所需的流量，此時不完全年調(diào)節(jié)水庫的容積較小，故會出現(xiàn)棄水。所以發(fā)生棄水時水庫的上游水位一直保持在正常

21、蓄水位即，而下游平均水位，故棄水期水庫的平均水頭。然后再利用水電站處理公式：</p><p>　　N=9.81H=KQH</p><p>　　其中，K為水電站的出力系數(shù)，取K=8.5，Q為平均棄水量，H上下游水頭差，因此，可得每年的棄水時水電站出力值與其持續(xù)時間關(guān)系，見表8：</p><p>　　表8 棄水時水電站出力值與持續(xù)時間關(guān)系</p>&l

22、t;p>　　由表8中的為縱坐標和h為橫坐標繪制水電站棄水出力年持續(xù)曲線（見附表五）</p><p>　?。?）計算水電站平均每年合理經(jīng)濟工作時間</p><p>　　根據(jù)動能經(jīng)濟公式計算，只有當可節(jié)省火電站燃料年費用B大于或等于額外設置的重復容量時，額外設置才是有利的。由資料可知，燃料費f=0.015元/度，補充機組年運行費率P水=4%；投資效率系數(shù)is=0.10；補充單位千瓦投資k

23、水=350元/KW；重復容量設備的經(jīng)濟壽命n=25;系數(shù)。則由水電站平均每年經(jīng)濟合理的工作小時數(shù)計算公式得：</p><p>　?。?）重復容量的確定</p><p>　　根據(jù)=3337h和表8中的為縱坐標和h為橫坐標繪制水電站棄水出力年持續(xù)曲線（見附表五）查出重復容量為：</p><p><b>　　=2.9（萬KW）</b></p&g

24、t;<p>　?。ㄎ澹┎捎迷O計中水年法水電站多年平均發(fā)電量的確定</p><p>　?。?）確定供水期和供水期的調(diào)節(jié)流量</p><p>　　由資料可知，按年徑流量頻率p=50%各月來水量為：</p><p>　　表9 p=50%各月來水量</p><p>　　假設9~3月為供水期，則其供水期總來水量為：</p>

25、<p>　　=（222+196+167+154+133+123+149）x2.63x=3008.72x</p><p><b>　　則其調(diào)節(jié)流量為;</b></p><p>　　把其與9~3月7個月進行對比，發(fā)現(xiàn)9月流量=222＞=206.1，因此，假設不符合，再一次假設10~3月為供水期，用同樣的方法，可得=203.5，在進行對比，發(fā)現(xiàn)Q＜，因此，假設符

26、合要求，供水期為10～3月份，且供水期的調(diào)節(jié)流量為=203.5</p><p>　?。?）確定蓄水期和蓄水起的調(diào)節(jié)流量</p><p>　　1、 方案一，假設5、6、7三個月為蓄水期，根據(jù)表9的對應來水量，計算三個月來水量為：</p><p>　　=（383+663+380）x2.63x=3750.38x</p><p><b>　

27、　蓄水期的調(diào)節(jié)流量</b></p><p><b>　　==375.5</b></p><p>　　把與5、6、7月份進行比較，發(fā)現(xiàn)=375.7﹤Q，因此與假設相符，5、6、7月為蓄水期。其余月份（4、8和9月份）為不蓄不供期，水電站按天然流量發(fā)電，即水電站引用流量等于入庫流量。</p><p>　　2、 方案二，假設5、6月份為蓄

28、水期，根據(jù)表9的對應來水量，計算兩個月的來水量為；</p><p>　　=（383+663）x2.63x=2750.98 x</p><p>　　蓄水期的調(diào)節(jié)流量為：</p><p><b>　　==373.5</b></p><p>　　把與5、6月份進行比較，發(fā)現(xiàn)=375.7﹤Q，因此與假設相符，5、6、7月為蓄水期

29、。其余月份（4、7、8和9月份）為不蓄不供期，水電站按天然流量發(fā)電，即水電站引用流量等于入庫流量。</p><p>　　3、方案三，假設6月份為蓄水期，根據(jù)表9的對應來水量，計算兩個月的來水量為；</p><p>　　=663x2.63x=1743.69 x</p><p>　　蓄水期的調(diào)節(jié)流量為：</p><p><b>　　==

30、364</b></p><p>　　把與6月份進行比較，發(fā)現(xiàn)=364.1﹤Q，因此與假設相符，5、6、7月為蓄水期。其余月份（4、5、7、8和9月份）為不蓄不供期，水電站按天然流量發(fā)電，即水電站引用流量等于入庫流量。</p><p>　?。?）確定水電站的平均水頭和保證出力</p><p>　　表10 方案一按等流量調(diào)節(jié)方式水能計算表</p>

31、;<p>　　表11 方案二按等流量調(diào)節(jié)方式水能計算表</p><p>　　表12 方案三按等流量調(diào)節(jié)方式水能計算表</p><p>　　上面的表格以表格10為說明，在方案一中4、8和9月份為不供不蓄期，即天然來水流量等于水電站調(diào)節(jié)流量，而在4月份水庫已被供水期放空，故4月份水庫水位為死水位147m；在8和9月份水庫已被蓄水期蓄滿，故在這兩個月中水庫水位一直保持在正常蓄

32、水位166m。此外，蓄水期和供水期的水庫平均水位可取供水期平均蓄水量對應的水庫水位求得，在前面已求得為157.6m</p><p>　?。?）水電站多年平均年發(fā)電量的估算</p><p>　　將各時段的平均出力乘以時段的小時數(shù)t（一個月的小時數(shù)為730h），得到各時段的發(fā)電量Ei，再將各時段發(fā)電量相加，所得設計中水的年發(fā)電量E中，即可作為水電站多年發(fā)電量的估算值。</p>&

33、lt;p>　　同理可得方案二的水電站多年發(fā)電量：</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　?。?）三種方案之間的比較</p><p>　　從上列表格及發(fā)電能值得分析，三種方案發(fā)電量相差不大，而且，第一種方案在7月份有棄水，且連續(xù)三個月蓄水，有可能影響下游航運和其他工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活用水要求，至于第二種方案，也有著第一

34、種方案的缺點，但相對于第一種方案，第二種稍微好一點，而且，第一第二種方案都有著同樣的致命的缺點，那就是在五月開始蓄水，到了六月如果突然來了一場暴雨，可能你會產(chǎn)生大量的洪水，則有可能會潰壩，進而嚴重的影響大壩和下游地區(qū)人民的生命財產(chǎn)安全。而第三種方案，相對于第一種方案和第二種方案較好，發(fā)電量也差不多，又能滿足下游綜合用水要求，對于突然來的暴雨也相對有保障很多，因為五月份已經(jīng)把水放空啦，所以，綜合各方面的的因素，第三種方案最好 ，即只在六月

35、份蓄水。</p><p>　?。┧娬镜难b機容量和機組臺數(shù)的確定</p><p>　　根據(jù)以上求得水電站最大工作容量、備用容量、和重復容量，即可得到水電站裝機容量的初選值，即</p><p>　　=++=22+6.17+2.9=31.07（萬KW）</p><p>　　機組臺數(shù)，由資料可知，單機容量為5萬KW，因此，機組臺數(shù)n</p