《水电站水能计算》PPT课件

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1、第5章水电站水能计算第一节水能计算的目的和主要内容一、水能计算的目的河流中蕴藏着巨大的能量，水电站就是利用河流水能生产电能的动力生产企业，其产品为电能。水能计算的目的在于确定水电站的工作情况，比如出力和发电量。水库兴利调节计算的实质是解决来水、用水、设计保证率和水库库容之间的关系，水能计算中将“库容”可以理解为水利工程的规模，“需水”变成了需电，和径流调节不同的是水能计算更复杂一点，因为其中有了水头因素。工程规划阶段，一般是先要拟定几个正常蓄水位方案，针对每一个方案去求装机容量、保证出力、多年平均发电量和有利的死水位等指标，这也是水能计算的主要任务。

2、1.确定水电站的动能指标，主要是保证出力、多年平均发电量、装机容量；2.确定水库的特征水位，正常蓄水位和死水位等；3.选定机电设备，水轮机组等；4.经济评价水电站出力水电站出力是指发电机组的出线端送出的功率。N=KQHK为机组效率的一个综合效率系数，称为出力系数，由水轮机模型实验提供，也可以参考下表选用：类型大型水电站N>25万kw中型水电站25万kw>N>2.5万kw小型水电站直接连用皮带转动经两次转动出力系数8.58.07.0~7.56.56.0水电站发电量水电站的发电量是水电站的出力和相应时间的乘积。E=∑N△T计算时段的长短取决于水库的调节周

3、期。二、水能计算内容在前面我们已经知道，径流调节计算的任务是解决来水、需水，设计保证率和库容四者之间的关系。水能计算的任务，广义的说，和径流调节一样，也是解决这四者之间的关系。经常遇到的水能计算任务是确定电站效益与工程规模之间的关系。由于用户需要的是电能，因此除供水量外尚需考虑水头因素，它比一般的径流调节计算要复杂一点。电站效益通常用保证出力和多年平均电能两指标来衡量，而工程规模则以水库正常蓄水位和有效库容、引水渠道尺寸及电站装机容量为指标。它们之间的关系由于影响因素多比较复杂，通常难以用数学方程式来表达。所以在工程规划设计时，总是先拟订若干个不同正

4、常蓄水位方案来分别计算。首先根据地形、地质、淹没条件，对可能考虑的水库正常蓄水位拟订几个方案，然后对每个方案分别进行水能计算，确定最有利的死水位，保证出力，装机容量，多年平均电能等。显然，正常蓄水位越高，调节库容越大，保证出力、装机容量，多年平均电能也越大，起发电效益也越显著，然而水电站投资也越大。这样可以通过不同方案的综合经济比较来选定合理的正常蓄水位，保证出力，装机容量和多年平均电能，这些就是水能计算或水能设计的主要内容。（1）数值计算法。这是解微分方程的一种近似解，有欧拉法、梯形法、龙格—库塔法等（可以参看有关书籍）。此种方法要多次迭代，计算工

5、作量颇大，随着电子计算机的广泛应用，它还是挺有前途的。（2）列表试算法。通过假定某个位置的q平均，逐步求解各个方程式。如果与假定值不符，再重新假定（如表）。列表试算法（定出力）K=8.3时段△t月天然流量Q电站出力N发电流量Q水库蓄放流量△Q水库初末蓄水量V水库弃水量Q弃水库平均蓄水量*月上游平均水位（m）下游平均水位（m）平均落差H计算出力电量12345678910111213假定94.052559.520055149012125219260.19.9552559.518867161012725319260.99.56以下数据略三、水能计算的基本方

6、程和主要方法算例已知某年调节水电站水库的正常蓄水位为760米，死水位是720米，不计水量损失，求水库等流量调节运用，求在设计枯水年水电站的出力和发电量。（请先考虑计算所需的基本资料主要有那些?)设计枯水年入库径流资料水库水位与容积关系曲线水电站下游水位和流量关系曲线机组效率水头损失水库容积曲线水位（米）630650670700710720730740750760770库容（亿m3)00.214.25.97.910.513.41721.426.7下游水位流量关系曲线水位m625625.5626626.5627627.5628628.5629629.56

7、30635流量m3/s97153226317421538670806950109012302620设计枯水年入库径流资料5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月25975179272145834026814787797569（3）图解法为减少工作量，避免试算，常用图解法。这类方法很多，有马丝砌司机等的图解法，半图解法和通用工作曲线图等等，各有特点。下面介绍一种比较简便的半图解法。水能调节计算一般是在已给各时段出力下，连续的联解水量平衡方程和动力方程式（3-8）。设以V1代表时段初水库蓄水量，V代表时段平均库蓄水量，则水量平衡方程可改写成

8、下式：将已知变量移向左端，未知变量移向右端，得：（3-16）根据以给定的N值由动力方程式B=kqH，结合库容