当前课程知识点：水能与水资源利用 > 第五章 水能计算 > 第一节 水能计算的目的和方法 > 第一节 水能计算的目的和方法
同学们
大家好！今天我们进入第五章水能计算的学习
在这一章中我们需学习水能计算的目的和方法
掌握什么是水电站保证出力和多年平均发电量
了解电力系统负荷及容量组成和各类电站工作特性
学习水电站在电力系统中的运行方式
在掌握了水能计算基本方法的基础上
结合电力系统的特点与要求
以及水电站的工作特点和运行方式
为后续的确定水电站主要参数打下基础
本节水能计算的目的和方法包括两个知识点的学习
1、水能计算的目的和任务
2、水能计算方法
对规划中的电站及已建成电站为什么都要进行水能计算呢
水能计算的内容和任务又是什么
接下来我们将一一进行解答
水电站的出力随引用流量Q、水头H
及机组效率η的变化而变化
这些因素间又彼此影响
而电力系统的用电负荷也又是多变的
因此水电站的出力是随时间而变化的复杂过程
为了确定水电站动力指标及工作情况
需进行大量的水能计算
而进行水能计算其主要内容就是进行出力和发电量的计算
水电站出力是指从发电机端送出的功率
为出力系数与水轮机过流量及水电站净水头的乘积
将ti时段的出力乘以该时段的历时（小时数）
为该时段的发电量
n个时段的发电量相加即为计算时段的发电量和
前面提到确定水电站动力指标是
进行水能计算的目的之一
而水电站出力和发电量多变
需要从中选出某些特征值作为
衡量其效益的主要动力指标
通常有两个
保证出力和多年平均发电量
保证出力是决定水电站能够有
保证地承担电力系统负荷的工作容量
而多年平均发电量是直接的产品收益
可作为水电站的年发电量指标
多数人认为只有在规划设计阶段才需进行水能计算
事实上
在运行阶段同样要进行大量的水能计算
进行水能计算的任务就是在
规划设计阶段选择水电站及水库的主要参数
如水库的正常蓄水位、死水位、装机容量等
而运行阶段计算电站各个时段的出力和发电量
确定电力系统中各电站最有利的运行方式
可以采用哪些计算方法进行水能计算呢
与径流调节计算相类似
水能计算通常采用列表法
图解法和电算法
列表法概念清晰
应用广泛
适合有复杂综合利用任务水库的水能计算
是各种计算方法的基础
当方案多
时序长时可采用图解法和电算法
但图解法计算精度差
而应用计算机进行水能计算的电算法
可迅速获得精确的计算结果
下面通过列表法来熟悉水能计算的两种课题
第一种按等流量调节的水能计算列表法是
已知正常蓄水位与死水位
即已知调节库容求
水电站出力和发电量
方法
根据已知库容求调节流量的径流调节计算的基础上
增加水头和出力的计算即可
下面我们就用实例来说明
帮助大家更好地理解水能计算
已知某年调节水电站水库的正常蓄水位Z正=760m
死水位Z死 =720m
出力系数k=8.2
水头损失△H=1m
用列表法计算设计枯水年水电站的出力和发电量
方法如下
首先根据容积曲线表绘制库容曲线
由正常蓄水位和死水位查库容曲线
得调节库容Vn=13.5亿m3
然后根据前面学习过的已知库容求
调节流量的径流调节计算方法得到12月至1月为枯水期
调节流量Qp=194 m3/s
6至8月为蓄水期
调节流量Qf=584 m3/s
对照该水库的天然流量和调节流量
确定水库各时段的蓄水量和供水量
接下来由蓄水量和供水量查
水库容积曲线得上游平均水位
由引用流量查下游水位流量关系曲线得下游水位
获得电站各时段的平均水头H
最后由引用流量Q和平均水头H及
各时段小时数便可计算各时段出力N和发电量E
计算结果如左表所示
你可别小看这个水能计算表
通过这张表
我们可以得到关于该水库运用的更多信息
如水库的流量过程线
水位过程线、下游水位过程线、电站水头过程线
水电站出力过程线以及由出力过程线得到年发电量
都可以通过这个表绘制出
列表法进行水能计算的第二种课题是
按已知出力调节的列表试算法
该课题与按等流量调节的水能计算列表法有何不同呢
该类课题是根据规定的水电站出力N
计算所需的调节库容及水库的运用过程
由于水电站引用流量Q与水头H互有联系
相互影响
需进行试算才能求解
但试算的前提条件是正常蓄水位Z正和
死水位Z死至少有一个为已知条件
接下来我们分三种情况对此进行讨论
1
已知Z正和出力N
2、已知Z死和出力N
3、已知Z正和Z死
N待求
接下来我们来了解上述三种不同已知条件时
其列表水能计算方法有何相同和不同之处
第一种情况
已知Z正和出力N
首先
先算供水期
假定引用流量Q′
对照天然来水和引用流量Q′ 得到蓄水和供水时段
由时段上下游平均水位计算水头
由水头和引用流量得出力N′
若N′= N
则计算结束
否则重新假定
计算至供水期结束
此时水位即为Z死
然后由Z死死水位再算蓄水期
左图为已知正常蓄水位
根据已知出力进行的水能正算
第二种情况
已知Z死和出力N
首先算供水期
方法与已知Z正和出力N 相似
从死水位Z死开始逆时序逐时段
进行已知出力的水能计算
直到供水期开始时刻为止
此时水位即为Z正
然后由正常蓄水位Z正再算蓄水期
左图为已知正常死水位
根据已知出力进行的水能反算
列表法进行水能计算的最后一种情况是已知Z正和Z死
求等出力值N
其水能计算方法的大致思路如下
假定等出力值N
由Z正开始顺时序计算至供水期末
若此时水位等于Z死
则计算结束
否则重新假定出力值直到末水位Z末＝Z死
这样的水能计算课题
要通过反复试算才能解决
关于本节的两个知识点的学习就到这里
下一节将带大家进行保证出力和多年平均发电量的学习
这是衡量电站效益的两个动力指标
在下一节中
我们将分别介绍不同调节周期的
电站其动力指标的计算方法
下次再见！
-第一节 水资源与水能资源
--水资源与水能资源
-第二节 水能资源的分布及特点
-第一节 水资源的综合利用
-第二节 水力发电
--第二节 水力发电
-第三节 水能资源的开发方式
--小节测试
-第四节 河流的综合利用规划和梯级开发
-第一节 水文的基本概念
-第二节 累积频率计算
-第三节 设计年径流量推求
--讨论：为什么不能直接利用经验频率曲线进行设计年径流量的推求？
-章节测试
-第一节 水库特性
--第一节 水库特性
-第二节 兴利调节的作用及分类
-第三节 设计保证率和设计代表期
-第四节 径流调节计算
-第一节 水能计算的目的和方法
-第二节 水电站保证出力和多年平均发电量
-第三节 电力系统负荷及容量组成
--第三节小节测试
-第四节 各类电站工作特性
-第五节 水电站在电力系统中的运行方式
-第一节 水电站最大工作容量的确定
--讨论：说说电站除了设置最大工作容量为何还要设置备用容量才能满足正常供电的要求？
-第二节 电力系统备用容量的确定
-第三节 水电站重复容量的选定
-第四节 水电站装机容量的选择
-第五节 以发电为主的水库特征水位的选择
-第一节 水电站群的分类及补偿特性
-第二节 梯级水电站群的径流调节和补偿调节
-第三节 并联水电站群的补偿调节
-第四节 水电站群参数选择
-第一节 水电站水利枢纽概述
-第二节 水电站挡水建筑物
-第三节 水电站引水建筑物
-第四节 泄水建筑物和其他建筑物
-章节测试
-第一节 水电站厂房的任务、组成及类型
-第二节 水电站厂区枢纽布置
-第三节 厂房设备及布置
-第四节 水电站厂房的建设流程
-第五节 主厂房的轮廓尺寸
