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1、年调节水电站装机容量的选择课程设计一、 设计任务1、水电站的保证出力及相应的枯水期保证电能。2、水电站的最大工作容量。3、选择水电站的备用容量。4、重复容量选择。5、试求水电站的装机容量及机组台数（设单机容量为5万KW）。6、水电站多年平均发电量（p=50%）。二、设计说明书 经初步估算，水电站的装机容量大于25万kW，所以出力参数k取8.5。1、水电站的保证出力及相应的枯水期保证电能的计算(1)计算兴利库容。表1 水库水位-容积曲线库水位m147150152154156158160162164166容积108m37.498.509.231010.7511.5612.413.314.3015.
2、35由已知Z蓄=166m和Z死=147m,查库容曲线表1得出V蓄=15.35亿m3，V死=7.49亿m3，则兴利库容V兴=V蓄-V死=15.35-7.49=7.86亿m3。将兴利库容转化为月流量单位则根据表1作水库容积特性曲线，见附图一。（2）确定供水期及供水期调节流量Q调。该水库P设=90%的年入库平均流量为170m3/s，典型年个月平均流量如表2所示。表2 典型年各月平均流量年/月456789101112123年平均典型年2442923302411891231341069810287173177同倍比设计枯水年年内分配的缩放倍比，再用K乘以典型年年内各月平均流量即得设计典型年年内分配，见表
3、3 同倍比法P=90%设计枯水年年内分配表。表3 同倍比法P=90%设计枯水年年内分配表年/月456789101112123年平均典型年234 280 317 231 182 118 129 102 94 98 84 166 170 先假定供水期9月至次年2月共6个月，即T供=6，则9月至次年2月的天然来水量。由供水期调节流量公式试算，得水电站供水期的调节流量为： 与表3中第（2）栏的9月至次年2月的天然流量对照，知QQ调，因此9月至次年2月为供水期。（3）上游平均水位及供水期平均水头的确定供水期平均需水量为 在由查水库水位容积曲线得供水期上游平均水位。由已知得下游平均水位，则供水期的平均水头
4、为： （4）水电站的保证出力及相应的枯水期保证电能保证出力：本次计算采用的是设计枯水年，其供水期为9月至次年2月供5个月，根据保证出力的定义，该电站保证出力为设计枯水年供水期的平均出力。则同时供水期的发电量即为保证电量其中，30.4为一个月的平均天数，24为一天的小时数。2、年调节水电站最大工作容量的确定（1）在任务1中求得水电站在设计枯水年供水期所能提供的保证电能：。（2）由基本资料可以在坐标方格纸上绘制系统年最大负荷图（附图二）和各月典型年负荷图（附图三）。（3）在系统最大负荷图上假设5个水电站最大工作容量方案，如附图二中的、。为使水、火电站最大工作容量之和最小，且等于系统的最大负荷，应让
5、水电站在供水期（1、2、9、10、11、12月）担任系统的峰荷，在蓄水期（3-8月）担任系统的基荷。另外，对每一个方案以相应的水平线作为水、火电站在系统年负荷图上工作位置的分界线，如附图二中的、线。（4）对方案一，即，由水平线确定该方案所对应的水电站在供水期各个月份的峰荷出力，如附图二所示的、；从图中读出它们的值填入表9中（2）栏。将它们绘制在各月典型日负荷图上，如附图三所示的、线。从图中计算出各线与负荷曲线之间的面积，即是各月的峰荷出力在日电能累计曲线上定出的相应的水电站日发电量（i=1,2,9,10,11,12），将它们的值填入表10中（2）栏。表9 各方案中供水期各月的峰荷出力/万kW
6、表10 各方案中供水期各月日发电量/万kW方案一方案二方案三方案四方案五(1)(2)(3)(4)(5)(6)10203040509192939497172737478182838489192939491020304050方案一方案二方案三方案四方案五(1)(2)(3)(4)(5)(6)401883986388783417037661485422134332566806281523545908303417037661485440188398638878 （5）将供水期各月份的水电站日发电量乘以30.4(一个月的平均天数)，即得各个月份水电站的发电量，再将供水期的各月份水电站发电量累加即为方案一所
7、求的供水期保证电能，即将其填入表11中。表11 各方案中供水期保证电量/万kWh方案一二三四五供水期保证电量6019.23046067913.6111264155040(6)对其他方案，重复步骤（4）、（5），即可定出各方案所要求的供水期保证电能，相关数据见表9、10、11。(7)作出水电站各个最大工作容量方案与其相应的供水期保证电能的关系曲线，见附图四。然后根据前面所求的水电站在设计枯水期内的保证电能，从附图四的关系曲线中读出其对应的最大工作容量为： (8)最后，根据所求出的年调节水电站最大工作容量在电力系统年最大负荷图（附图五）上定出水、火电站的工作位置。相应地，水、火电站工作位置的分界线
8、亦应该是一根水平线，由此得出系统电力平衡图。3、水电站备用容量的选择（1）负荷备用容量的确定根据（DL/T50151996）水利水电工程动能设计规范的规定，调整周波所需要的系统负荷备用容量，可采用系统最大负荷的2%5%，大系统用较小比例值，小系统用较大比例值。所以，本系统的负荷备用容量取系统最大负荷的3%。因为水电站运行较经济且易于调节，故选取水电站为调频电站。即将系统负荷备用容量作为水电站的备用容量，（2）事故备用容量的确定根据（DL/T50151996）水利水电工程动能设计规范的规定，电力系统事故备用容量采用系统最大负荷的8%10%，且不得小于系统中最大一台机组的容量。所以，本系统事故备用
9、容量选取系统最大负荷的9%。 在按水、火电站最大工作容量的比例分配系统事故备用容量，即 （3）检修备用容量的确定从附图二中可以计算出系统最大负荷水平线与负荷曲线之间的检修面积F检=1.825亿kWh。由于基本资料不足，不能判断F检是否足够大，故在本说明书中不设置检修备用容量。故取水电站检修备用容量。综上所述，可得水电站备用容量： 4、重复容量选择（1）绘制弃水出力年持续曲线表4 水电站每年弃水流量及其年持续时间关系Q弃（m3/s）500300100806040200h (小时/年)300800150025003000350038004000在汛期水库虽已蓄满，但河中天然来水仍可能超过综合利用各
10、部门所需的流量，此时不完全年调节水库的容积较小，故会出现弃水。所以发生弃水时水库的上游水位一直保持在正常蓄水位即，而下游平均水位，故弃水期水库的平均水头。则可得历年弃水流量相应的弃水出力，见表5水电站每年弃水出力及其年持续时间表。 表5 水电站每年弃水出力及其年持续时间表（m3/s）500300100806040200（kW）31450018870062900503203774025160125800h (小时/年)300800150025003000350038004000由表5中的为纵坐标和h为横坐标绘制水电站弃水出力年持续曲线（见附图六）。（2）水电站平均每年经济合理的工作小时数h经济和
11、重复容量的确定由资料知，燃料费f=0.015元/度，补充机组年运行费率P水=4%；投资效率系数is=0.10；补充单位千瓦投资k水=350元/KW；重复容量设备的经济寿命n=25;系数。则由水电站平均每年经济合理的工作小时数计算公式得小时。然后在水电站弃水出力年持续曲线上查得，当h经济 =3337小时时应设置的重复容量为： 5、水电站装机容量及机组台数的确定根据以上求得水电站最大工作容量、备用容量、和重复容量，即可得到水电站装机容量的初选值，即机组台数n为： 6、中水年法计算水电站多年平均发电量（p=50%）表6 p=50%各月来水量表月份456789101112123年平均Q(m3/s)33
12、4383663380264222196167154133123149264（1）确定供水期及供水期调节流量先假定供水期10月至次年3月共6个月，即T供=6，则10月至次年3月的天然来水量 由供水期调节流量公式试算，得水电站供水期的调节流量为： 与表6中第（2）栏的10月至次年3月的天然流量对照，知Q，因此5月至6月为蓄水期。 其余月份（4、7、8和9月份）为不蓄不供期，水电站按天然流量发电，即水电站引用流量等于入库流量。第二种方案：假定蓄水期只为6月，即，则6月的天然来水量 由蓄水期调节流量公式试算，得水电站蓄水期的调节流量为： 与表6中第（2）栏6月的天然流量对照，知Q，因此6月为蓄水期。 其余月份（4、5、7、8和9月份）为不蓄不供期，水电站按天然流量发电，即水电站引用流量等于入库流量。（3）确定各月的水电站平均水头及其平均出力现以方案一为例来说明水电站平均水
