河北工程大學水電學院水利水能規(guī)劃課設

1、水 利 水 能 規(guī) 劃課程設計 水利水電工程專業(yè)河北工程大學二零一五年 六月十九日目錄1、 緒論32、 徑流調節(jié)與水能計算52.1 水庫興利調節(jié)計算52.2 年調節(jié)水電站最大工作容量確定92.3 結論183、 計算表及附圖1、緒論1.1 課程設計的目的使學生加深對水利水能規(guī)劃課程基本理論的理解，更好地掌握水利水能規(guī)劃的基本知識和分析計算方法；培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，以及運算、繪圖及編寫說明書的能力。1.2 基本要求以給定的有關基本資料為依據，應用水利水能規(guī)劃的理論和方法，進行具體的分析計算，根據分析計算成果，編寫設計說明書，并附上必要的圖表。1.3 基本資料和數(shù)據（一）電力系統(tǒng)負荷資

2、料1、年負荷圖（年最大負荷的百分比）：季度冬春夏秋冬月份123456789101112最大負荷（%）98969492908890929496981002、設計負荷水平年的最大負荷為_100×104kw_3、典型日負荷圖（最大負荷百分比）：時序（小時）12345678910111212月7472706872748088969288843、9月7068666466707478868480787月676563616367717582807775時序（小時）13141516171819202122232412月80828486909410098949082783、9月768082848690

3、9492888680747月737779808286908884827770（二）計劃興建一座年調節(jié)水電站，其原始資料和已知條件為：1、壩址處設計代表年的徑流資料（單位：米3/秒）月份456789101112123枯水年66018402430950570310150709080130400平水年1830214026301420840450180140130110120450豐水年21002730340023801040490260170801001905002、水庫容積特性曲線水庫水位（米）120130140145150155160165170173水庫容積（108米3）1.53.56.99.

4、111.815.119.424.731.537.8（1）選定水庫正常蓄水方案_170米_。（2）選定水庫死水位方案_140米_。3、年調節(jié)水電站下游水位流量關系曲線：水位（米）4.05.06.06.57.07.58.08.38.5流量（米3/秒）6020049073010701660254031903730水位零點的絕對高程方案_90米_。4同一設計枯水年供水期無調節(jié)水電站（一） 無調節(jié)水電站進口處設計枯水年流量資料月份三四五六七八九十十一十二一二年平均月平均流量(m3/s)23446914405494513222662091685876162367（二） 無調節(jié)水電站枯水期上游水位保持315

5、m不變月份Q天(m3/s)Z上(m)Z下(m)H'(m)N(104kw)十209315233.9481.0613.55 十一168315233.8181.1910.91 十二58315233.3181.693.79 一76315233.4581.554.96 二162315233.881.210.52 （三）相關電站資料及說明1、設計水平年電力系統(tǒng)中火電站的必需容量N火裝 72.4萬kw2、電力系統(tǒng)中無調節(jié)水電站裝機容量N無裝 30萬kw3、其他資料l 擬建年調節(jié)水電站單機額定容量為16萬kw l 擬建年調節(jié)水電站重復容量N重為 15.7萬kwl 年調節(jié)水電站承擔備用容量的1/3，火電

6、站承擔2/3l 無調節(jié)水電站枯水期各月平均出力l 擬建年調節(jié)水電站的效率為0.816月份N(104kw)月份N(104kw)月份N(104kw)月份N(104kw)月份N(104kw)十13.55 十一10.91 十二3.79 一4.96 二10.52 h經濟 = k水（A/P , is , n） P水(af)= 300×(0.1×1.125)/(1.1251)0.03 (1.05×0.02)= 2002 小時1.4 設計內容1、熟悉、分析有關資料，繪制相關曲線。 2、應用時歷列表法進行興利調節(jié)計算。3、應用時歷圖解法進行興利調節(jié)計算。4、繪制電力系統(tǒng)年負荷圖、典

7、型日負荷圖及日電能累積曲線。5、根據電力電能平衡，確定擬建年調節(jié)水電站的最大工作容量、事故備用容量。6、確定擬建年調節(jié)水電站裝機容量及電力系統(tǒng)總裝機容量 。7、對設計資料進行徑流調節(jié)和水能計算，求水電站多年平均年發(fā)電量。1.5 成果要求1、設計說明書和計算書各一份2、相關曲線繪圖1.6 參考資料 1、工程水文學2、水利水電規(guī)劃3、水文分析與計算教材水利水能規(guī)劃 2、徑流調節(jié)與水能計算2.1水庫興利調節(jié)計算2.1.1應用歷時列表法進行興利調節(jié)計算一、年調節(jié)水電站下游水位流量關系曲線、庫容曲線的繪制 (一)年調節(jié)水電站水位庫容關系 1、選定正常蓄水位為170米死水位為140米 2、年調節(jié)水電站水位

8、庫容對應資料水庫水位（米）120130140145150155160165170173水庫容積（108米3）1.53.56.99.111.815.119.424.731.537.8 3、由上表資料繪制水位庫容曲線年調節(jié)水電站ZV關系曲線 (二)年調節(jié)水電站下游水位流量關系1、水位零點的絕對高程90米2、年調節(jié)水電站下游水位流量對應資料水位（米）4.05.06.06.57.07.58.08.38.5流量（米3/秒）60200490730107016602540319037303、由上表資料繪制下游水位流量關系曲線年調節(jié)水電站ZQ關系曲線二、用時歷列表法進行設計枯水年供水期調節(jié)計算（一） 計劃新建

9、的年調節(jié)水電站壩址斷面設計枯水年資料月份456789101112123年平均月平均流量（米3/秒）設計枯水年66018402430950570310150709080130400640（二） 調節(jié)流量和供水期起訖月計算正常蓄水位170m，相應庫容31.5×108米3；死水位140m，相應庫容6.9×108米3 則V興 V正V死(31.56.9) ×108米324.6×108米3 該調節(jié)流量一定比小，先假設9月到次年3月為供水期由式Q調（W供V興）T供 得：Q調（24.6×108 +920×2.63×106）（7×2

10、.63×106） 309.3 m3/s 計算得的Q調小于9月份和次年3月份的天然流量，所以，9月份次年3月份不應該包含在供水期內，即實際供水期應為5個月，按此供水期再進行計算得Q調 （24.6×108 +520×2.63×106）（5×2.63×106） 291.1 m3/sQ調小于次年3月份的天然流量，大于供水期各月流量，小于非供水期各月流量，故： 調節(jié)流量Q調 291.1 m3/s 供水期為十月到次年二月（三） 年調節(jié)水電站設計枯水年供水調節(jié)計算水電站出力及發(fā)電量計算時段t月10111212Q天m3/s150709080130Q用

11、291.1291.1291.1291.1291.1水庫供水流量 -Q-141.1-221.1-201.1-211.1-161.1水庫供水量 -W108米3-3.719-5.815-5.289-5.552-4.237時段初水庫存水量V初31.50027.78121.96616.67711.125時段末水庫存水量V末27.78121.96616.67711.1256.888時段初上游水位Z初m1700167.4162.6157.01486時段末上游水位Z末167.4162.6157.0148.6140.2月平均上游水位Z上168.7165.0159.8152.8144.4月平均下游水位Z下95.6

12、95.695.695.695.6水電站平均水頭H73.169.464.257.248.8水電站效率0.8160.8160.8160.8160.816月平均出力N水104kw17.03416.17214.96013.32911.372保證出力N保14.573月發(fā)電量E水104kw·h12434.8211805.5610920.809730.178301.56保證發(fā)電量E保53192.912.1.2用歷時圖解法進行設計枯水年供水期調節(jié)計算 （一）水量差積曲線計算年月份月平均流量Q月 (m3/s)月水量W月【(m3/s)·月】水量差值W月-W定【(m3/s)·月】水量差

13、積值W月-W定【(m3/s)·月】0三400400-240-240四66066020-220五184018401200980六2430243017902770七9509503103080八570570-703010九310310-3302680十150150-4902190十一7070-5701620十二9090-5501070一8080 -560510二130130-5100平均值Q=640=Q定（二）由上表數(shù)據繪制水量差積曲線 (三)圖解計算調節(jié)流量和供水期訖月份由水量差積曲線可得設計枯水年的調節(jié)流量為321(m3/s)，其供水期約為10月至次年2月2.2年調節(jié)水電站最大工作容量

14、確定2.2.1電力系統(tǒng)年負荷曲線和日電能累計曲線繪制 （一）1、設計符合水平年電力系統(tǒng)年負荷圖資料（1）年負荷圖（年最大負荷的百分比）季度冬春夏秋冬月份123456789101112最大負荷（%）9896949290889092949698100（2）設計負荷水平年的最大負荷為100×104kw 2、由資料繪制電力系統(tǒng)年負荷圖（三） 設計負荷水平年電力系統(tǒng)典型日負荷圖及日負荷分析曲線繪制1、典型日負荷圖（最大負荷百分比）：時序（小時）12345678910111212月7472706872748088969288843、9月7068666466707478868480787月6765

15、63616367717582807775時序（小時）13141516171819202122232412月80828486909410098949082783、9月7680828486909492888680747月7377798082869088848277702、推測并求出水平年電力系統(tǒng)典型日負荷表3、繪制典型日負荷圖及電能累計曲線 2.2.2年調節(jié)水電站最大工作容量備用容量和必需容量計算 （一）年調節(jié)水電站確定最大工作容量計算1、年調節(jié)水電站確定最大工作容量計算表年調節(jié)水電站確定最大工作容量計算表月份10111212平均Q調m3/s291.1291.1291.1291.1291.1291

16、.1H供m73.169.464.257.248.862.54N保、年萬kw14.573N保、供萬kw·h53192.91 在本設計中，所設計水電站為年調節(jié)水電站，年調節(jié)水電站的最大工作容量N水、工，主要取決于設計供水期內的保證電能N保、供，現(xiàn)將用電力、電量平衡法確定最大工作容量的步驟分述如下：確定擬建水電站在電力系統(tǒng)中所擔任的工作位置：在本設計中擬建水電站是以發(fā)電為主的年調節(jié)水電站適合擔任電力系統(tǒng)的峰荷部分。假設四個水電站的最大工作容量方案N水、工1 、N水、工2 、 N水、工3 、 N水、工4，,并逐方案計算其供水期的保證電能?，F(xiàn)以方案一中的N水、工1，12月份為例對保證電能的計算

17、加以說明。 自12月份日負荷圖中日最大負荷Nmax所處位置繪水平切線與日電能積累曲線頂點相切 以此水平切線位置為起點向下找出方案一N水、工1與日電能積累曲線的交點a，找出其相應的日電能E日1即為方案一在12月份對應的日電能。 以同樣的方法找出各個方案在供水期各個月所對應的日電能將各個假設最大裝機容量方案在供水期內的所求的的個月日電能求和，找出各個方案所對應的供水期保證電能E供、保。將各個假設最大裝機容量方案·各方案所對應供水期保證電能列表并繪制最大工作容量和供水期關系曲線N1E供。2、繪制最大工作容量和供水期電能關系曲線N1E供由下表繪制最大工作容量和供水期電能關系曲線N1E供假設方

18、案與水電站供水期保證電能關系表月份電力系統(tǒng)N1（萬kw）第一方案N水、工1=6萬kw第二方案N水、工2=8萬kw第三方案N水、工3=16萬kw第四方案N水、工4=20萬kwN其他（萬kw）N水（萬kw）E日（萬kw·h）N其他（萬kw）N水（萬kw）E日（萬kw·h）N其他（萬kw）N水（萬kw）E日（萬kw·h）N其他（萬kw）N水（萬kw）E日（萬kw·h）19894.04.019.892.06.044.884.014.0118980.018.0172.129694.02.015.192.04.043.884.012.0136.780.016.019

19、8.5109694.02.011.092.04.047.384.012.0138.680.016.0201.6119894.04.023.892.06.053.184.014.0143.980.018.0202.31210094.06.047.692.08.064.784.016.0140.580.020.0186.0E保、供i2567.8757716.70820640.75029215.2083、在N1E供曲線上根據最大工作容量計算表中N保、供查得N水、工在N1E供曲線上根據E保、供查得N水、工為36.89萬kw（二）年調節(jié)水電站備用容量、必需容量的確定1、N負備 N負備=100*5%=5萬

20、kw N事備=100*10%=10萬kw由于水電站單機額定容量為16萬kw故取 N事備 16萬kwN檢備暫不設，則N備 N負備N事備 516 21萬kw由課程設計任務書中的相關電站資料及說明，年調節(jié)水電站承擔備用容量的13，火電站承擔23可得：年調節(jié)水電站承擔7萬kw，火電站承擔14萬kw則 N必 N備N水、工 7+36.8943.89萬kw （三）年調節(jié)水電站重復容量的確定(1)三個設計代表年洪水期徑流調節(jié)計算1、 設計枯水年洪水期徑流調節(jié)計算表月份Q天(m3/s)Q用(m3/s)Q蓄(m3/s)Q棄(m3/s)Q下(m3/s)V始(m3/s月)V始V/2Z上(m)Z下(m)H(m)3400

21、40000400262.6262.614095.7744.23 466066000660262.6262.614096.3043.70 51840880935.524.5904.5262.6730.35159.996.7663.14 624307690166124301198.61198.617098.0072.00 795075801929501198.61198.617096.8573.15 8570570005701198.61198.617096.1673.84 9310310003101198.61198.617095.5874.42 2、設計中水年洪水期徑流調節(jié)計算表月份Q天(m3

22、/s)Q用(m3/s)Q蓄(m3/s)Q棄(m3/s)Q下(m3/s)V始(m3/s月)V始V/2Z上(m)Z下(m)H(m)345045000450262.6262.614095.9044.10 41830880 935.514.5894.5262.6730.35159.996.7663.14 52140768 0137221401198.61198.617097.7772.23 62630771 0185926301198.61198.617098.1071.90 71420763 0657.214201198.61198.617097.3372.67 8840756 083.984011

23、98.61198.617096.6973.31 9450450004501198.61198.617095.9074.10 3、設計豐水年洪水期徑流調節(jié)表月份Q天(m3/s)Q用(m3/s)Q蓄(m3/s)Q棄(m3/s)Q下(m3/s)V始(m3/s月)V始V/2Z上(m)Z下(m)H(m)356056000560262.6262.614096.1043.90 42100884 935.5280.5 1164.5262.6730.35159.996.9962.91 52730771 01959 27301198.61198.617098.1371.87 63400774 02626 3400

24、1198.61198.617098.3571.65 72380769 01611 23801198.61198.617097.9372.07 81040759 0281 10401198.61198.617096.9573.05 9490490004901198.61198.617095.9374.07 (2)繪制棄水出力持續(xù)曲線及確定N重1、 棄水出力持續(xù)曲線計算表棄水量(m3/s)H（m）棄水出力(萬kw)從大到小排列(萬kw)工作小時數(shù)（h）年工作小時數(shù)（h）24.5063.1412.3831506.156730243.331661.0072.00957.3291127.0451460486.67192.0073.15112.4281069.9602190730.0014.5063.147.329957.3292920973.331372.0072.23793.288929.41436501216.671859.0071.901069.960793.28843801460.00657.2072.67382.307382.30751101703.3383.9073.3149.236164.31858401946.67280.5062.91141.258141.25865702190.001959.0071.871127.045112.