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1、 郑州大学毕业设计（论文） 题 目： 径流式水电站水能计算 指导教师： 职称： 讲师 学生姓名： * 学号：20090520* 专 业： 水文与水资源工程 院（系）： 水利与环境学院 完成时间： 2013年5月25日 2013年 5 月 25 日目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 论文选题的背景及研究的目的和意义11.2 水能计算方法简介12 径流式水电站的特点32.1径流式水电站的开发特点32.2径流式水电站的运行特点32.3径流式水电站基本不调节径流的特点32.4功率受天然流量控制42.5低水头径流式电站的设计特点42.5.1考虑水头损失42.6 本章总结43 所选实例的概
2、况及基本资料63.1 清源水电站（原名西淹电站）概况63.1.1 自然地理情况63.1.2工程概况63.2 清源水电站的主要参数与资料63.3 清源水电站旬径流量系列典型年的选取63.4 本章总结74 用三种方法分别计算分析84.1 利用面积比法84.1.2面积比法的基本原理84.1.2面积比法的计算方法84.1.3利用面积比法计算清源电站装机和发电量84.1.4方法评价134.2径流式水电站简捷算法134.2.1简捷算法的原理134.2.2计算结果16 4.2.3方法总结174.3利用列表法计算清源电站水能指标174.3.1列表法原理174.3.2列表法计算过程174.3.3 方法评价204
3、.4 装机容量确定204.5 本章小结215 装机方案的优选225.1装机方案选择设计的任务225.2水轮机选择设计的原则225.3实例应用235.4 本章总结246 总结25致 谢26参考文献27附录1 英文文献28附录2 英文译稿43摘 要 我国幅员辽阔，水资源与水能资源蕴藏丰富。我国的径流式水力资源分布广泛，但是分布不均匀，不同的地方具有不同的开发条件。受到地理位置不同的限制径流条件差异很大。对于南方河流径流量大，泥沙含量较少；而对于北方河流径流量较小，水中含沙量较大。这就为径流式水电站的水能计算增加了难度，本论文以灵宝市清源电站水能计算为例，对径流式水电站水能计算方法进行研究分析，该论
4、文所取得的成果如下： (1)根据窄口水库的旬径流量系列，利用水文比拟法得出清源电站的旬流量资料。 (2)分别采用面积比法、水电站径流计算简捷算法以及列表法，计算得出相应的设计流量、装机容量、平均发电量。 (3)考虑水轮机价格、发电利用效率等水电站经济指标，确定出最佳的发电设计流量、装机容量以及平均发电量。 关键词：径流式水电站；水能计算；经济评价。ABSTRACT Chinas vast territory，and rich in water resources and hydropower resources.Chinese run off water resources are widel
5、y distributed.But the uneven distribution of different places with different development conditions.Run off conditions vary greatly subject to different geographical restrictions . For the South river ,their runoff is volume, and has a low sediment content ; while the northern river has a smaller ru
6、noff, and the water sediment is bigger. And this power station in hydropower make runoff calculations more difficult, this thesis let the Lingbao Qingyuan Hydro Energy calculated as a example, make a analysis for hydro power station on runoff calculation method . The outcome of the paper is as follo
7、ws: (1)According to the Zhai Kou reservoir runoff series ,obtained using hydrological simulation method get the Qingyuan power stations late traffic data. (2)Use the area ratio method , hydropower runoff calculation algorithm and the list of a simple method, calculated the corresponding design flow
8、capacity, the average generating capacity. (3)Consider the turbines prices, hydroelectric power generation efficiency and other economic indicators, to determine the best design flow generation, installed capacity and the average generating capacity. Keywords: Run-off-station; waterpower calculation
9、; economic evaluation.I1 绪论1.1 论文选题的背景及研究的目的和意义 水能计算是指在不同水文情况下,针对工程设计不同的参数条件,计算水电站的能量指标,即水电站的保证出力和多年平均发电量等。水能计算贯穿于水电站规划设计、运行管理、增容改造的整个过程中，其计算成果为电站的方案设计比较及装机容量确定等提供重要依据。但由于来水资料的不确定性和水文资料长系列性，致使水能计算复杂繁琐。水能计算一般与水能的调节性能有关,有调节性能和无调节性能的水电站的水能计算方法是不同的。论文所选题目即是无调节性能的径流式水电站水能计算，其主要依靠天然来水发电。目前相应的径流式水电站水能计算方法主
10、要有合轴图解法、基本曲线法、应用图表法、时历法等。上述水能计算方法虽均具有较高的计算精度，但存在工作量大、计算时间长、过程较繁琐、无较强的针对性等不足。 我国小水电资源十分丰富，技术可开发量达128亿kW。目前，大陆地区已建成小水电站45 000多座，装机容量5 100多万kW。小水电遍及全国1/2的地域、1/3的县市，使3亿多无电人口用上了电。小水电在解决农村用电、带动农村经济社会发展、改善农民生产生活条件、促进节能减排等多方面发挥了重要作用。 本论文就是根据清源电站的资料，对其进行电站的设计，介绍该类径流式水电站的水能计算方法。径流式水电资源丰富，中国对径流式水电站的开发利用还需要更深一步
11、。本次的径流式水电站的水能计算方法的设计，即是对径流式水电站水能计算的方法进行分析筛选，选择合适的方法。与此同时，在设计的时候都要综合考虑各种的标准指标，以达到经济效益、生产效益、环境效益统一兼顾的目的。1.2 水能计算方法简介目前水能计算的方法很多,如快速水能规划法、基本曲线法、最优化数学模型、图解法、简化等流量法等。快速水能规划法是通过水库来水的指数概化模型,将常系列逐时段的水能计算化为一次调蓄计算并通过有效的调配系数法调整概化误差达到精度要求的快速水能计算方法；基本曲线法是根据参证水文站的日平均流量保证率基本曲线,基本流量和年利用小时数关系曲线来进行水能计算；最优化数学模型是针对梯级电站
12、的龙头电站提出的,在枯水期满流量、满出力进行梯级补偿的一种过程,是等流量或等出力的一种特殊情况；通用图解法是在缺乏资料的情况下,采用参证站的已有资料得出流量和水头、保证出力关系曲线,然后利用水电站的已知资料查曲线进行求解,通用求解法直观简单、能减少工作量,也能保证一定的计算精度；简化等流量法将每年的整个供水期作为一个计算时段,推求出调节流量、保证出力和装机容量的计算公式的水能计算。 对于本课题所要计算的清源电站的具体情况，水头固定。为计算其水能，可以采用面积比法、计算水能系数的简捷算法和基本的列表法，然后进行比较找出合适的装机容量。1.3本章小结 本章首先对本课题的研究方法，研究目的与意义。然
13、后对水能计算的方法进行了简单的介绍，同时指出本论文所要采用的方法：列表法、面积比法和计算水能系数的简捷算法。为本论文指出来计算分析的解决方法。2 径流式水电站的特点2.1径流式水电站的开发特点 无调节水库的电站称为径流式水电站。此种水电站按照河道多年平均流量及所可能获得的水头进行装机容量选择。全年不能满负荷运行，在保证率为80%。，一般仅达到180天左右的正常运行；枯水期发电量急剧下降，小于50%，有时甚至发不出电。即受河道天然流量的制约，而丰水期又有大量的弃水。 径流式电站一般位于河流的中下游平原或丘陵地带,人口稠密,是工农业相对发达的地区。为减少水库损失,一般不宜建高坝,水头一般较低。但电
14、站通常位于电网负荷中心区,年发电利用小时数较高,水力资源利用充分,施工技术简单,施工场地开阔,交通运输方便,整个建设工期较短,具有较大的开发价值。2.2径流式水电站的运行特点 径流式水电站有其独特的运行特点： （1）24h内出力基本不变，适宜担负电力系统的基底负荷。 （2）年内各月电量变化大，枯水期电量明显少于汛期，为此使系统内火电站或其他电站要在汛期少发电，枯水期多发电，降低系统电源装机容量利用率。 （3）弃水多，径流式水电站的水量利用系数一般较低，当上游有调节水库时，弃水会不同程度地减少。 （4）坝式低水头径流式水电站的机组在汛期常因下游水位升高而发不足额定出力，甚至不能发电。2.3径流式水电站基本不调节径流的特点 径流式水电站基本不调节径流，按来水流量发电的水电站。当来水流量大于电站水轮机过水能力时，水电站满出力运行，多余的水量不通过机组发电，直接经泄水道泄向下游，称为弃水；当来水较少时，全部来水通过机组发电，但有部分装机容量因缺水而未被利用。水电站这种运行方式称为径流发电。与径流式水电站相对应的是调节式水电站，其运行方式是用水库调节径流，据用电要求发电：来水多于需要时，水库蓄水；不足时，水库补水。调节式水电站包括有多年调节、年（季）调节、周调节、日调节等水电站（见径流调节）。其中日调节水电站一般只在枯水季进行日调节，在汛期
