河北工程大學(xué)水電學(xué)院水利水能規(guī)劃課設(shè)

1、水利水能規(guī)劃課程設(shè)計(jì)水利水電工程專業(yè)河北工程大學(xué)二零一五年六月十九日目錄13.252.152.292.31831、緒論1.1.使學(xué)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(jì)算方法；培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，以及運(yùn)算、繪圖及編寫說明書的能力。1.2基本要求以給定的有關(guān)基本資料為依據(jù)，應(yīng)用水利水能規(guī)劃的理論和方法，進(jìn)行具體的分析計(jì)算，根據(jù)分析計(jì)算成果，編寫設(shè)計(jì)說明書，并附上必要的圖表。1.3 基本資料和數(shù)據(jù)（一）電力系統(tǒng)負(fù)荷資料1、年負(fù)荷圖（年最大負(fù)荷的百分比） ：季度冬春夏秋冬月份123456789101112最大負(fù)荷（ %）989694929088

2、90929496981002、設(shè)計(jì)負(fù)荷水平年的最大負(fù)荷為 _100×104kw_3、典型日負(fù)荷圖（最大負(fù)荷百分比） ：時(shí)序（小時(shí)）12345678910111212 月7472706872748088969288843、9 月7068666466707478868480787 月676563616367717582807775時(shí)序（小時(shí)）13141516171819202122232412 月808284869094100 98949082783、9 月7680828486909492888680747 月737779808286908884827770（二）計(jì)劃興建一座年調(diào)節(jié)水電站

3、，其原始資料和已知條件為：1、壩址處設(shè)計(jì)代表年的徑流資料（單位：米3/ 秒）月份456789101112123枯水年 66018402430950570310150709080130400平水年 1830 214026301420840450180140130110120450豐水年 2100 2730340023801040490260170801001905002、水庫容積特性曲線水庫水位（米）120130140145150155160165170173水庫容積（ 108 米 3） 1.53.56.99.111.815.119.424.731.537.8（1）選定水庫正常蓄水方案_170

4、米 _。（2）選定水庫死水位方案_140 米_。.3、年調(diào)節(jié)水電站下游水位流量關(guān)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(diǎn)的絕對高程方案 _90 米_。4同一設(shè)計(jì)枯水年供水期無調(diào)節(jié)水電站（一） 無調(diào)節(jié)水電站進(jìn)口處設(shè)計(jì)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23446914405494513222662091685876162367量 (m3/s)（二） 無調(diào)節(jié)水電站枯水期上游水位保持315m不變月份Q天(m3/s)Z 上 (m)Z 下 (m)H'

5、(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(guān)電站資料及說明1、設(shè)計(jì)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(diào)節(jié)水電站裝機(jī)容量N 無裝 30萬 kw3、其他資料擬建年調(diào)節(jié)水電站單機(jī)額定容量為16 萬 kw擬建年調(diào)節(jié)水電站重復(fù)容量N 重為 15.7 萬 kw年調(diào)節(jié)水電站承擔(dān)備用容量的1/3 ，火電站承擔(dān) 2/3無調(diào)節(jié)水電站枯水期各月平均出力擬建年調(diào)節(jié)水電站

6、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)13.5510.913.794.96h 經(jīng) 濟(jì)十十一十二一二10.52= k水? .（ A/P , i s , n） P 水 (a ?f)=300×(0.1× 1.1 25)/(1.125 1) 0.03 (1.05 × 0.02)= 2002小時(shí)1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容1、熟悉、分析有關(guān)資料，繪制相關(guān)曲線。2、應(yīng)用時(shí)歷列表法進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算。3、應(yīng)用時(shí)歷圖解法進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算。4、繪制電力系統(tǒng)年負(fù)荷圖、典型日負(fù)荷圖及日電能累積曲線。5、根據(jù)電力電能平衡，確

7、定擬建年調(diào)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(diào)節(jié)水電站裝機(jī)容量及電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量。7、對設(shè)計(jì)資料進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)和水能計(jì)算，求水電站多年平均年發(fā)電量。1.5成果要求1、設(shè)計(jì)說明書和計(jì)算書各一份2、相關(guān)曲線繪圖1.6參考資料1、工程水文學(xué)2、水利水電規(guī)劃3、水文分析與計(jì)算教材水利水能規(guī)劃2、徑流調(diào)節(jié)與水能計(jì)算2.1 水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算應(yīng)用歷時(shí)列表法進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算一、年調(diào)節(jié)水電站下游水位流量關(guān)系曲線、庫容曲線的繪制( 一) 年調(diào)節(jié)水電站水位庫容關(guān)系1 、選定正常蓄水位為170 米 死水位為 140 米2 、年調(diào)節(jié)水電站水位庫容對應(yīng)資料水庫水位（米）12013014014515015

8、5160165170173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(diào)節(jié)水電站ZV 關(guān)系曲線Z水庫容積特性200180160140位 120 水庫 100水 8060402000510152025303540水庫容積V( 二) 年調(diào)節(jié)水電站下游水位流量關(guān)系1、水位零點(diǎn)的絕對高程90 米2、年調(diào)節(jié)水電站下游水位流量對應(yīng)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(guān)系曲

9、線年調(diào)節(jié)水電站ZQ關(guān)系曲線下游水位流量關(guān)系曲線999897位水 9695949301000200030004000下游流量二、用時(shí)歷列表法進(jìn)行設(shè)計(jì)枯水年供水期調(diào)節(jié)計(jì)算（一）計(jì)劃新建的年調(diào)節(jié)水電站壩址斷面設(shè)計(jì)枯水年資料.年月份456789101112123平均設(shè) 計(jì)月平均流量（米3/ 秒）枯 水 66018402430950570310150709080130400640年（二）調(diào)節(jié)流量和供水期起訖月計(jì)算正常蓄水位 170m，相應(yīng)庫容 31.5 ×108 米 3 ；死水位 140m，相應(yīng)庫容6.9 ×108 米 3則 V興 V 正V 死(31.56.9) ×108

10、米 324.6 ×108 米 3該調(diào)節(jié)流量一定比小， 先假設(shè) 9 月到次年 3 月為供水期由式Q調(diào)（W V ）T得：供興供Q調(diào) （ 24.6 × 108 +920× 2.63 × 106）（ 7×2.63 ×106 ） 309.3 m 3/s計(jì)算得的 Q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(yīng)該包含調(diào)在供水期內(nèi)，即實(shí)際供水期應(yīng)為5 個(gè)月，按此供水期再進(jìn)行計(jì)算得 Q調(diào) （24.6 ×108 +520×2.63 ×106 ）（ 5×2.63 ×106） 2

11、91.1 m 3 /sQ調(diào) 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：3（三）年調(diào)節(jié)水電站設(shè)計(jì)枯水年供水調(diào)節(jié)計(jì)算水電站出力及發(fā)電量計(jì)算時(shí)段 t月Q天3Q用m/s水庫供水流量- Q水庫供水量- W時(shí)段初水庫存水量 V 初108米 3時(shí)段末水庫存水量 V 末時(shí)段初上游水位Z 初時(shí)段末上游水位Z 末月平均上游水位Z 上m月平均下游水位Z 下水電站平均水頭H10111212150709080130291.1291.1291.1291.1291.1-141.1-221.1-201.1-211.1-161.1-3.719-5.815-5.289-5.552-4.23731

12、.50027.78121.96616.67711.12527.78121.96616.67711.1256.8881700167.4162.6157.01486167.4162.6157.0148.6140.2168.7165.0159.8152.8144.495.695.695.695.695.673.169.464.257.248.8.水電站效率月平均出力N 水104kw保證出力N 保月發(fā)電量E 水104kw· h保證發(fā)電量E 保.0.8160.8160.8160.8160.81617.03416.17214.96013.32911.37214.57312434.8211805.

13、5610920.809730.178301.5653192.91用歷時(shí)圖解法進(jìn)行設(shè)計(jì)枯水年供水期調(diào)節(jié)計(jì)算（一）水量差積曲線計(jì)算年月平均流量Q月水量差值 W月-W 定水量差積值 W月 -W定月份月33月水量 W【 (m /s) ·月】【(m3/s) ·月】【(m3/s) ·月】(m /s)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-

14、5501070一8080-560510二130130-5100平均值定Q=640=Q（二）由上表數(shù)據(jù)繪制水量差積曲線(三 ) 圖解計(jì)算調(diào)節(jié)流量和供水期訖月份.由水量差積曲線可得設(shè)計(jì)枯水年的調(diào)節(jié)流量為 32110 月至次年 2 月(m3/s) ，其供水期約為2.2 年調(diào)節(jié)水電站最大工作容量確定電力系統(tǒng)年負(fù)荷曲線和日電能累計(jì)曲線繪制（一） 1、設(shè)計(jì)符合水平年電力系統(tǒng)年負(fù)荷圖資料（1）年負(fù)荷圖（年最大負(fù)荷的百分比）季度冬春夏秋冬月份123456789101112最大負(fù)荷（ %）9896949290889092949698100（2）設(shè)計(jì)負(fù)荷水平年的最大負(fù)荷為100× 104kw2、由資料繪

15、制電力系統(tǒng)年負(fù)荷圖電力系統(tǒng)年負(fù)荷圖105）100100wk9898萬959696（94929294荷909090負(fù)88統(tǒng)85系80123456789101112月份（三）設(shè)計(jì)負(fù)荷水平年電力系統(tǒng)典型日負(fù)荷圖及日負(fù)荷分析曲線繪制1、典型日負(fù)荷圖（最大負(fù)荷百分比） ：時(shí)序（小時(shí)）12345678910111212 月7472706872748088969288843、9 月7068666466707478868480787 月676563616367717582807775時(shí)序（小時(shí)）13141516171819202122232412 月808284869094100 98949082783、9

16、月7680828486909492888680747 月7377798082869088848277702、推測并求出水平年電力系統(tǒng)典型日負(fù)荷表.3、繪制典型日負(fù)荷圖及電能累計(jì)曲線.年調(diào)節(jié)水電站最大工作容量 備用容量 和必需容量計(jì)算（一）年調(diào)節(jié)水電站確定最大工作容量計(jì)算1、年調(diào)節(jié)水電站確定最大工作容量計(jì)算表年調(diào)節(jié)水電站確定最大工作容量計(jì)算表月份10111212平均Q調(diào)m3/s291.1291.1291.1291.1291.1291.1H供m73.169.464.257.248.862.54N 保、年萬 kw14.573N 保、供萬 kw·h53192.91在本設(shè)計(jì)中，所設(shè)計(jì)水電站為年

17、調(diào)節(jié)水電站，年調(diào)節(jié)水電站的最大工作容量N水、工 ，主要取決于設(shè)計(jì)供水期內(nèi)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(dān)任的工作位置：在本設(shè)計(jì)中擬建水電站是以發(fā)電為主的年調(diào)節(jié)水電站適合擔(dān)任電力系統(tǒng)的峰荷部分。假設(shè)四個(gè)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(jì)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(jì)算加以說明。 自 12 月份日負(fù)荷圖中日最大負(fù)荷Nmax所處位置繪水平切線與日電能積累曲線頂點(diǎn)相切 以此水平切線位置為起點(diǎn)向下找出方案一

18、N水、工 1 與日電能積累曲線的交點(diǎn)a，找出其相應(yīng)的日電能 E 日 1 即為方案一在 12 月份對應(yīng)的日電能。 以同樣的方法找出各個(gè)方案在供水期各個(gè)月所對應(yīng)的日電能將各個(gè)假設(shè)最大裝機(jī)容量方案在供水期內(nèi)的所求的的個(gè)月日電能求和，找出各個(gè)方案所對應(yīng)的供水期保證電能E 供、保 。將各個(gè)假設(shè)最大裝機(jī)容量方案·各方案所對應(yīng)供水期保證電能列表并繪制最大工作容量和供水期關(guān)系曲線N1 E 供 。2、繪制最大工作容量和供水期電能關(guān)系曲線N1 E 供由下表繪制最大工作容量和供水期電能關(guān)系曲線N1E供.假設(shè)方案與水電站供水期保證電能關(guān)系表電力第一方案 N水、工 1=6第二方案 N水、工 2=8第三方案 N

19、水、工 3=16第四方案 N水、工 4=20月系統(tǒng)萬 kw萬 kw萬 kw萬 kwN1N其N水E 日N其N水E 日N其N水N其N水份E 日（萬E 日（萬（萬他（萬（萬（萬他（萬（萬（萬他（萬（萬他（萬（萬kw· h）kw· h）kw）kw）kw）kw·h） kw）kw）kw·h） kw）kw）kw）kw）19894.04.019.892.06.044.884.014.0118980.018.0172.129694.02.015.192.04.043.884.012.0136.780.016.0198.5109694.02.011.092.04.047.3

20、84.012.0138.680.016.0201.6119894.04.023.892.06.053.184.014.0143.980.018.0202.31210094.06.047.692.08.064.784.016.0140.580.020.0186.0E 保、供 i2567.8757716.70820640.75029215.2083、在 N1 E 供 曲線上根據(jù)最大工作容量計(jì)算表中N保、供 查得 N 水、工年調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定25）w20（工 15、水 10 5N005000100001500020000250003000035000E保、供（ kw·h）在 N

21、1 E 供 曲線上根據(jù) E 保、供 查得 N水、工 為 36.89 萬 kw（二）年調(diào)節(jié)水電站備用容量、必需容量的確定1、N負(fù)備N 負(fù)備 =100*5%=5萬 kwN事備 =100*10%=10萬 kw由于水電站單機(jī)額定容量為16 萬 kw故取 N 事備 16 萬 kwN 檢備 暫不設(shè)，則N 備 N 負(fù)備 N 事備 5 16 21 萬 kw由課程設(shè)計(jì)任務(wù)書中的相關(guān)電站資料及說明，年調(diào)節(jié)水電站承擔(dān)備用容量的 1 3，火電站承擔(dān) 23 可得：年調(diào)節(jié)水電站承擔(dān)7 萬 kw，火電站承擔(dān)14 萬 kw則 N 必 N 備 N水、工 7+36.89 43.89 萬 kw（三）年調(diào)節(jié)水電站重復(fù)容量的確定(1)

22、 三個(gè)設(shè)計(jì)代表年洪水期徑流調(diào)節(jié)計(jì)算1、設(shè)計(jì)枯水年洪水期徑流調(diào)節(jié)計(jì)算表.月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/2 Z 上 (m) Z 下 (m) H(m)份340040000400262.6262.614095.7744.23466066000660262.6262.614096.3043.7051840880935.524.5904.5262.6730.35159.996.7663.14624307690166124301198.61198.617098.0072.0079507580192950119

23、8.61198.617096.8573.158570570005701198.61198.617096.1673.849310310003101198.61198.617095.5874.422、設(shè)計(jì)中水年洪水期徑流調(diào)節(jié)計(jì)算表月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/2 Z 上 (m) Z 下 (m) H(m)份345045000450262.6262.614095.9044.1041830880935.514.5894.5262.6730.35159.996.76 63.14521407680137221

24、401198.61198.617097.7772.23626307710185926301198.61198.617098.1071.90714207630657.214201198.61198.617097.3372.678840756083.98401198.61198.617096.6973.319450450004501198.61198.617095.9074.103、設(shè)計(jì)豐水年洪水期徑流調(diào)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/2 Z 上 (m) Z 下 (m) H(m)356056

25、000560262.6262.614096.1043.9042100884935.5280.51164.5262.6730.35159.996.9962.91527307710195927301198.61198.617098.1371.87634007740262634001198.61198.617098.3571.65723807690161123801198.61198.617097.9372.0781040759028110401198.61198.617096.9573.059490490004901198.61198.617095.9374.07(2) 繪制棄水出力持續(xù)曲線及確定

26、 N 重1、棄水出力持續(xù)曲線計(jì)算表.棄水量H（m）棄水出力 ( 萬從大到小排列 ( 萬工作小時(shí)數(shù)年工作小時(shí)數(shù)(m3/s)kw)kw)（h）（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.

27、307382.30751101703.3383.9073.3149.236164.31858401946.67280.5062.91141.258141.25865702190.001959.0071.871127.045112.42873002433.332626.0071.651506.15649.23680302676.671611.0072.07929.41412.38387602920.00281.0073.05164.3187.32994903163.332、由表中數(shù)據(jù)繪制棄水出力持續(xù)曲線棄水出力年持續(xù)曲線1600） 1400wk 1200萬（ 1000 力 800出 600 水 400棄 200 00500100015002000250030003500年工作小時(shí)數(shù)（ h）h 經(jīng)濟(jì) = k 水 ? （ A/P , i s , n ）P 水 (a ?f)= 300 × (0.1 × 1.1 25)/(1.1 251) 0.03 (1.05