調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定

水資源規(guī)劃及利用沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水資源規(guī)劃及利用課程組Integratedwaterresourcesplanning

第十二講水電站及水庫(kù)設(shè)計(jì)參數(shù)水電站水庫(kù)正常蓄水位、死水位，對(duì)有防洪任務(wù)的水庫(kù)，還包括防洪特征水位水電站的裝機(jī)容量這些參數(shù)的選擇不僅是一個(gè)單純的技術(shù)問(wèn)題，而且是一個(gè)涉及到政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的綜合問(wèn)題。參數(shù)設(shè)計(jì)的好促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展參數(shù)考慮不周破壞生態(tài)平衡、惡化生態(tài)環(huán)境第六章水電站及水庫(kù)的主要參數(shù)選擇參數(shù)的選擇不僅具有技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上的意義，而且具有政治上的意義，應(yīng)做好科學(xué)的綜合論證。由于各參數(shù)之間相互影響，因此，參數(shù)的確定只能通過(guò)擬定不同方案，反復(fù)分析，用逐步逼近的方法求得參數(shù)的協(xié)調(diào)解。水電站及水庫(kù)設(shè)計(jì)參數(shù)水電站水庫(kù)正常蓄水位、死水位，對(duì)有防洪任務(wù)的水庫(kù)，還包括防洪特征水位水電站的裝機(jī)容量第六章水電站及水庫(kù)的主要參數(shù)選擇第一節(jié)第六章水電站及水庫(kù)的主要參數(shù)選擇本講主要內(nèi)容：水電站裝機(jī)容量的選擇第一節(jié)水電站裝機(jī)容量的選擇水電站裝機(jī)容量

最大工作容量指設(shè)計(jì)水平年電力系統(tǒng)負(fù)荷最高（一般出現(xiàn)在冬季枯水季節(jié)）時(shí)水電站能擔(dān)負(fù)的最大發(fā)電容量。水電站電力系統(tǒng)正常工作需要滿足三個(gè)基本要求：（1）電力平衡（2）電量平衡（3）容量平衡電力平衡：指電站（水電站、火電站）的出力（工作容量）需隨時(shí)滿足系統(tǒng)的負(fù)荷要求，即水、火電站的最大工作容量之和，必須等于電力系統(tǒng)的最大負(fù)荷，兩者必須保持平衡。N"水、工

+N"火、工

=P"系系統(tǒng)內(nèi)所有水、火電站的最大工作容量（KW）系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平年的最大負(fù)荷只有滿足電力平衡，電力系統(tǒng)才能滿足系統(tǒng)在瞬時(shí)負(fù)荷方面的要求。（1）電力平衡：（2）電量平衡：在各個(gè)時(shí)段，電力系統(tǒng)所需要的電能，是由系統(tǒng)中各個(gè)電站提供的。

電量平衡：在任何時(shí)段內(nèi)系統(tǒng)所要求保證的供電量E系、保應(yīng)等于水、火電站所能提供的保證電能之和，即：某一時(shí)段內(nèi)系統(tǒng)所要求的保證電能該時(shí)段內(nèi)水電站保證出力與相應(yīng)時(shí)段小時(shí)數(shù)的乘積有燃料保證的火電站工作容量與相應(yīng)時(shí)段小時(shí)數(shù)的乘積在水電站發(fā)電能力受到限制的時(shí)段，比如在枯水期，水電站只能提供保證電能。按照電量平衡原則，要求水電站在發(fā)電受限時(shí)段，和其他電站共同提供的電能，能夠滿足系統(tǒng)電能的要求。

容量平衡：根據(jù)電力系統(tǒng)的容量組成，須確定水、火電站在電力系統(tǒng)負(fù)荷圖上的工作容量，設(shè)置備用容量和重復(fù)容量。檢查有無(wú)空閑容量和受阻容量，使電站滿足電力系統(tǒng)容量要求。電力系統(tǒng)的裝機(jī)容量包括最大工作容量、備用容量以及重復(fù)容量

3大部分。

確定各部分裝機(jī)容量的方法？（3）容量平衡：一、水電站最大工作容量的確定（一）無(wú)調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定（二）日調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定（三）年調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定（四）多年調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定最大工作容量最大工作容量等于保證出力無(wú)調(diào)節(jié)基荷一晝夜內(nèi)天然流量及水頭變化不大日平均流量日平均凈水頭（一）無(wú)調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定A（二）日調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定先求出保證出力：調(diào)節(jié)周期為一晝夜保證流量為設(shè)計(jì)枯水日平均流量水頭為平均凈水頭（二）日調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定再求出日保證電能：日保證電能量E保

、日

=24N保、日（kw·h)最后用圖解法求最大工作容量：根據(jù)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平年日最大負(fù)荷圖繪制日電能累積曲線用圖解法確定N“水、工當(dāng)水電站在系統(tǒng)中擔(dān)任峰荷位置時(shí)，從a點(diǎn)向左取ab等于E保,日，再由b點(diǎn)向下作垂線交日電能累積曲線于c點(diǎn)，bc代表的值即為日調(diào)節(jié)水電站的最大工作容量N"水,工。由c點(diǎn)作水平線與日負(fù)荷圖相交，可求出日調(diào)節(jié)水電站在系統(tǒng)中所擔(dān)任的峰荷位置。當(dāng)下游河道有航運(yùn)要求或積水要求時(shí)，有一部分容量擔(dān)任基荷。（三）年調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定年調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定與保證出力和保證電量有關(guān)。日調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)枯水日的水流平均出力為保證出力年調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)枯水年供水期的水流平均出力為保證出力所以，不能直接應(yīng)用日電能累積曲線圖解法?？刹捎迷囁惴ㄓ?jì)算最大工作容量。試算法步驟：（1）假定最大工作容量N"水工，1N"水工，2N"水工，3

供水期各月的日最大負(fù)荷圖繪制供水期各月的日電能累積曲線采用圖解法（與日調(diào)節(jié)水電站圖解法相似）供水期各月的日電能量E1,E2,E3如供水期由1-4月，9-12月組成，則分別計(jì)算各月的上述過(guò)程。（2）圖解法得供水期各月的日電量E1,E2,E3

以12月為例：（3）求供水期各月的平均出力，即如12月份，求供水期保證電能：（4）計(jì)算供水期的保證出力如供水期由1-4月，9-12月組成，則（5）繪制N"水工與E保供曲線關(guān)系（6）由水電站計(jì)算的供水期保證電能查圖，得N"水工E保供

=N保年

·T供第五章水能計(jì)算所講內(nèi)容（四）多年調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定多年調(diào)節(jié)與年調(diào)節(jié)相同，它們的不同之處在于：年調(diào)節(jié):設(shè)計(jì)枯水年供水期的保證電能多年調(diào)節(jié):多年調(diào)節(jié)水電站的保證出力為符合水電站設(shè)計(jì)保證率要求的枯水年組平均出力，其保證電能按設(shè)計(jì)枯水系列中一年的發(fā)電量計(jì)。因此，多年調(diào)節(jié)水電站確定最大工作容量時(shí)，計(jì)算時(shí)段是枯水年，而不是年內(nèi)供水期。二、電力系統(tǒng)各種備用容量的確定負(fù)荷備用容量檢修備用容量事故備用容量負(fù)荷備用容量突荷在一晝夜任何時(shí)刻都有可能出現(xiàn)，若恰好出現(xiàn)在負(fù)荷尖峰時(shí)刻，則最大負(fù)荷的尖峰更高。應(yīng)設(shè)置負(fù)荷備用容量如冶金廠巨型軋鋼機(jī)在軋鋼時(shí)或電氣化鐵路列車啟動(dòng)時(shí)都隨時(shí)有可能出現(xiàn)突荷。調(diào)頻電站擔(dān)任系統(tǒng)負(fù)荷備用容量的電站當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)的變幅不大時(shí)，可由某一電站擔(dān)任調(diào)頻任務(wù)。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)的變幅較大時(shí)，尤其電力系統(tǒng)范圍較廣、輸電距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)由分布在不同地區(qū)的若干電站分別擔(dān)任該地區(qū)的調(diào)頻任務(wù)。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)缺乏水電站擔(dān)任調(diào)頻任務(wù)時(shí)，亦可由火電站擔(dān)任。根據(jù)水利動(dòng)能設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，調(diào)整周波所需要的負(fù)荷備用容量可取系統(tǒng)最大負(fù)荷的5%左右，大型電力系統(tǒng)可采用較小值。周波是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，它偏離正常規(guī)定值會(huì)降低許多用電部門的產(chǎn)品質(zhì)量。事故備用容量系統(tǒng)中任何一座電站的機(jī)組都有可能發(fā)生事故，如果由于事故停機(jī)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)缺乏足夠的工作容量，常會(huì)使國(guó)民經(jīng)濟(jì)遭受損失。應(yīng)設(shè)置事故備用容量事故備用容量的大小，與機(jī)組容量、機(jī)組臺(tái)數(shù)及事故率有關(guān)。可按公式推求備用容量，但由于大型系統(tǒng)內(nèi)各種規(guī)格的機(jī)組情況十分復(fù)雜，且機(jī)組發(fā)生事故時(shí)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響難以估計(jì).按實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定所需事故備用容量根據(jù)水利動(dòng)能設(shè)計(jì)規(guī)范，電力系統(tǒng)的事故備用容量可采用系統(tǒng)最大負(fù)荷的10％左右，且不得小于系統(tǒng)中最大一臺(tái)機(jī)組的容量。電力系統(tǒng)中的事故備用容量應(yīng)分布在各座主要電站上，盡可能安排在正在運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)組上。事故備用容量的分配：（1）火電站的高溫高壓汽輪機(jī)組，當(dāng)其出力為額定容量的90％左右時(shí)，則這類火電站在運(yùn)行時(shí)就帶有10％左右的額定容量可作為事故備用容量。（2）水電站機(jī)組啟動(dòng)十分靈活，在幾分鐘內(nèi)甚至數(shù)十秒鐘內(nèi)就可以從停機(jī)狀態(tài)達(dá)到滿負(fù)荷狀態(tài)，因此在水電站上設(shè)置事故備用容量也是十分理想的（3）火電站也可以擔(dān)任所謂冷備用的事故備用容量，先讓某蓄水式水電站臨時(shí)供電，同時(shí)啟用火電站當(dāng)火電站正常運(yùn)行后在停止蓄水式水電站，同時(shí)火電站多發(fā)電量補(bǔ)償蓄水式水電站消耗的水量這種方式特點(diǎn)：1.不在水電站上留有專門的事故備用庫(kù)容2.火電站不用長(zhǎng)期擔(dān)任熱備用容量而消耗燃料（4）考慮投資與年運(yùn)行費(fèi)用，盡量在水電站上設(shè)置。綜上事故備用容量的確定與各電站容量的比重，電站機(jī)組可利用情況，系統(tǒng)負(fù)荷在各地區(qū)分布等有關(guān)。

檢修備用容量系統(tǒng)中的各種機(jī)組設(shè)備，都要進(jìn)行有計(jì)劃的檢修。短期檢修：主要利用負(fù)荷低落的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)性檢查和預(yù)防性小修理長(zhǎng)期大修：系統(tǒng)年負(fù)荷比較低落的時(shí)期，以便進(jìn)行系統(tǒng)的檢查、更換、整修。檢修備用容量的確定，應(yīng)根據(jù)電站實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，一般設(shè)在火電站上（有燃料保證）三、水電站重復(fù)容量的的確定概述水電站最大工作容量的確定是根據(jù)設(shè)計(jì)枯水年確定的，因此在汛期有棄水。為了增加水電站發(fā)電節(jié)省火電燃料需設(shè)置重復(fù)容量，在汛期代替火電。由于其與火電站容量重復(fù)，叫做重復(fù)庫(kù)容。選定水電站重復(fù)容量的動(dòng)能經(jīng)濟(jì)計(jì)算投資：設(shè)置重復(fù)容量的年費(fèi)用節(jié)省：火電站燃料年費(fèi)用節(jié)省≥投資經(jīng)濟(jì)計(jì)算重復(fù)容量的選定無(wú)調(diào)節(jié)水電站重復(fù)容量的選定日調(diào)節(jié)水電站重復(fù)容量的選定年調(diào)節(jié)水電站重復(fù)容量的選定無(wú)調(diào)節(jié)水電站重復(fù)容量選定：日平均出力持續(xù)曲線重復(fù)容量的動(dòng)能經(jīng)濟(jì)計(jì)算h經(jīng)濟(jì)水電站重復(fù)容量N重多年的日平均流量持續(xù)曲線出力公式

無(wú)調(diào)節(jié)水電站日平均出力持續(xù)曲線無(wú)調(diào)節(jié)水電站日平均流量持續(xù)曲線日調(diào)節(jié)水電站重復(fù)容量選定日調(diào)節(jié)水電站重復(fù)容量選定與無(wú)調(diào)節(jié)水電站基本相同。

年調(diào)節(jié)水電站重復(fù)容量選定將棄水流量的年持續(xù)曲線換算為棄水出力年持續(xù)曲線由h經(jīng)查出力年持續(xù)曲線得N重首先對(duì)所有水文年資料進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)，統(tǒng)計(jì)各種棄水流量的多年平均的年持續(xù)時(shí)間

年調(diào)節(jié)水電站重復(fù)容量選定