水利水能規(guī)劃課程設計報告

1、.1*電力系統(tǒng)中水電站裝機容量的選擇課程設計的目的、任務和要求一、設計目的1. 進一步穩(wěn)固、加深、系統(tǒng)化所學課程的根本理論；2. 加強運算、繪圖、編寫說明書等根本技能的訓練；3. 培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。二、設計任務和要求一熟悉、分析有關(guān)資料并繪制有關(guān)曲線。二對設計枯水年進展徑流滿節(jié) , 求調(diào)節(jié)流量 , 保證出力及保證電能。三繪制年負荷圖、典型日負荷圖及日電能累積曲線。四不考慮對無調(diào)節(jié)水電站進展電力補償，確定擬定年調(diào)節(jié)水電站的最大工作容量：五) 考慮并確定水電站可能承擔的備用容量。求出發(fā)出必需容量時水輪機的最大過水能力。(六)計算水電站的棄水流量,棄水出力,進展電力系統(tǒng)的經(jīng)濟計算, 接經(jīng)

2、濟利用小時數(shù)確定重復容量。七作出設計枯水年的電力電能平衡圖。八確定設計水電站的總裝機容量值。(九) 對設計豐水年、平水年及枯水年進展徑流滿節(jié),求多年平均年發(fā)電量。十作出設汁枯水年的水庫根本謂度線。十一編寫說明書, 并附上必要的圖表。三、設計附加容1. 作出水庫工作深度與洪水期保證電能之間的關(guān)系曲線；2. 作出水庫工作深度與多年平均年電能之間的關(guān)系曲線；3. 研究無調(diào)節(jié)水電站裝機容量值對年調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的影響；4. 研究組建水電站水輪機最大過水能力值對水電站棄水出力歷時曲線的影響。根本資料和數(shù)據(jù)甲組一、電力系統(tǒng)負荷資料及已有火電站容量資料季度冬春夏秋冬月份123456789101112最

3、大負荷98969492908890929496981001. 年負荷圖年最大負荷的百分比):2. 設計負荷水平年的最大負荷為 100萬kw 。3. 典型日負荷圖最大負荷的百分比 ):時序小時12345 678910111212月7472706872748088969288843、9月7068666466707478868480787月676563616367717582807775時序小時13141516171819202122232412月80828486909410098949082783、9月7680828486909492888680747月7377798082869088848277

4、704. 系統(tǒng)中已有火電站的總裝機容量為 36 萬千瓦 , 其機組為 4 臺5.0 萬千瓦；7臺 2.0 萬千瓦以及假設干小機組總?cè)萘抗?.0萬千瓦 .二、*徑流式水電站的根本情況1. 樞紐開發(fā)任務除發(fā)電外, 還從引水渠道中引水溫溉。6 、7 、8 及 9 月份分別引用灌溉流量 4 、11 、17 及 6 米3/ 秒。為保證下游居民的用水要求, 放入電站下游河道中的流量不應小于20 米3/ 秒。一一2. 壩址處設計代表年的流量資料(單位：米3/秒 )月份456789101112123枯水年269680413351367131654444101142234平水年36981551347040020

5、51086470156209356豐水年501100670667152628618786781892724863. 水電站下游水位流量關(guān)系曲線水位米00.51.01.52.02.53.04.05.0流量米3/米25.5882144447621020142021402980下游水位零點高程為方案B。 A 、220 米；B 、222 米；C 、224 米) 4. 壓力前池中正常蓄水位為方案B。(A 、280 米；B、 285 米；C 、290 米)三、方案興建一座年調(diào)節(jié)水電站，其原始資料和條件為 :1. 壩址處設計代表年的流量資料(單位:米3/ 秒)月份456789101112123枯水年6601

6、8402430950570310150709080130400平水年1830214026301420840450180140130110120450豐水年21002730340023801040490260170801001905002.水庫庫容特性曲線水庫水位米120130140145150155160165170173水庫容積108米31.53.56.99.111.815.119.424.731.537.81選定水庫正常蓄水位為方案B。A 、165米；B、168 米；c、170 米2選定水庫死水位為方案AA.125米；B、128米；C、130米3. 該年調(diào)節(jié)水電站下游水位流量關(guān)系曲線 z水

7、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為方案BA、90 米；B、100米；C、105米四、電力系統(tǒng)的有關(guān)經(jīng)濟資料：1. 水電站增加單位千瓦投資 K水=800元/千瓦；2. 水電站增加千瓦容量的年費用率 p水=3%；3. 額定投資效益系數(shù)r0=0.12；4. 水電站單位電能消耗的燃料 b=0.40 公斤/度；5. 燃料到廣價格為 90元/ 噸；6. =1.05。水能規(guī)劃課程設計一、熟悉、分析有關(guān)資料，并繪制有關(guān)曲線了解設計的任務，分析哪些是條件，哪些是需要設計的。繪制水位庫容關(guān)系曲線、

8、水位流量關(guān)系曲線。二、計算并繪制典型日負荷圖及日電能累積曲線1、典型日負荷圖的計算及繪制1日負荷值的計算各月負荷值按占年最大負荷的百分比計算。已給出4個月的百分比，它們各代表每個季度，各季度其他月份的百分比按當月最大負荷值的比例關(guān)系計算得到各小時的負荷百分比，舉例說明1月份各小時的百分比計算=1，2，2412月的各小時的百分比已經(jīng)給出。各月負荷值如下表：小時月份1234567891011121737170696766676870717374271696867656465666869717236967666563626364666769704676564636160616264656768571

9、696665636263646667697267371706967666768707173747787774727169717374767780886847876757375777880818899492868482808284868890961090888482807880828486889211868480787775777980828388128281787675737577788081841378777674737173757678798014807980787775777980828382158281828079777981828485841684838482807880828486

10、888617888686848280828486889090189290908886848688909294941998969492908890929496981002096949290888688909294969821929088868482848688909294228886868482808284868890902380798078777577798082838224767574727168707274767778最大負荷9896949290889092949698100最小負荷676564636160616264656768平均負荷82.2580.583333337977.2575.

11、62573.8333333375.5833333377.333333337980.7582.37584整數(shù)828179777674767779818284總負荷1974193418961854181517721814185618961938197720212日負荷圖的繪制用階梯線繪制典型日負荷圖。2、計算并繪制日電能累積曲線列表計算日電能累積值，各月日電能累積曲線的曲線局部，負荷變化一次，就計算一個，逐個累加，得到一系列對應的，然后描全點繪制累積曲線。各月日電能累積值如下表：月份1234NENENENE1670160865015606401536630151226946165467461606

12、664615826546155837144169869441650684216246742160047340173871401690704016646940164057654179275721762747217367254169467834182677341796763217687432172678030185679301826783017987630175688226188281261852802618247826178298422190483221874822018448020180210862019248410188484181862821818201188161940861619008

13、61418768414183412901219528812191288818848681842139210196290101922906189088618481494619689261928924189490418521596419729441932942189692218541698219749621934月份5678NENENENE16101464600144061014646201488263461510624614866346151064461534365421552644215286542155266421576467401592664015686740159268401616571

14、721664683616047054164672721688673321696691716217117166373171705775301726713216537332169575321737877261752733016837530172577301767979201772752617097726175179261793108091781772017297920177181201813118214179578917388091780829182212848180380141752821417948414183613866180982817608481802868184414884181384

15、617668661808886185015902181586417708841812904185416882177290218149221856月份9101112NENENENE1640153665015606701608680163226646158267461606694616547046167836842162469421648714216967244172247040166471401688734017367440176257472173676901778777218087872183467632176878321810793218408034186877830179880301840

16、813018708230189888026182482261866832618968426192498220184484201886852019168622194610841818628618190488271943882019661186141876881419189014195790161982128881884908192692819659212199413906189092619329461971941020041492418949441936964197596620211594218969621938982197798420211610022021三、徑流調(diào)節(jié)與水能計算對設計枯水年進

17、展徑流計算，求出保證出力。1、徑流式電站的保證出力計算電站的上游水位始終是正常蓄水位。調(diào)節(jié)流量是天然來水扣除上游其他用水后的流量。保證電能是按保證出力工作全年發(fā)的電量。月份單位123456789101112來水流量m3/s101142234269680413351367131654444調(diào)節(jié)流量m3/s101142234269680409340350125654444Z上m285285285285285285285285285285285285Z下m222.57222.75223.06223.15223.86223.44223.3223.33222.69222.35222.18222.18Hm

18、62.4362.2561.9461.8561.1461.5661.761.6762.3162.6562.8262.82A888888888888N萬kw5.0443447.071611.59516813.3101233.2601620.14243216.782417.26766.2313.25782.2112642.211264N保=N最小=2.21萬kwE保=N保*730*12=19359.6萬kw.h2、年調(diào)節(jié)電站的保證出力計算用等流量調(diào)節(jié)法進展計算，試算出供水期、蓄水期，求出保證出力，保證電能。根據(jù)正常蓄水位和死水位，查水位庫容關(guān)系曲線可知V=2610m假設10月到次年3月為供水期，根據(jù)

19、調(diào)節(jié)流量計算公式，則有Q=920+989/6=318由于Q調(diào)小于次年3月份的天然來水，所以次年3月份不是供水期，需設10月到次年2月是供水期，重新計算調(diào)節(jié)流量有Q=520+989/5=302計算所得調(diào)節(jié)流量比枯水期的各月流量大，比非供水期的調(diào)節(jié)流量小，故假設正確，供水期為10月到次年2月，假設4到8月為蓄水期，根據(jù)調(diào)節(jié)流量計算公式，則有Q=910由于4,8月份流量比Q小，故假設不正確再假設5,6，7月為蓄水期，重新計算調(diào)節(jié)流量有Q=1744由于7月份流量比Q小，故假設不正確再假設5,6，月為蓄水期，重新計算調(diào)節(jié)流量有Q=16415,6月流量比Q大，故假設正確，5月，6月為蓄水期時段月45678

20、9101112123來水流量m3/s66018402430950570310150709080130400調(diào)節(jié)流量m3/s66016411641950570310302302302302302400水量變化+億m35.233720.7507水量變化-億m346.15.65.84.5時段初水庫蓄水量億m32.52.57.733728.528.528.528.524.518.412.872.5時段末水庫蓄水量億m32.57.733728.528.528.528.524.518.412.872.52.5Z初m125125141.94168168168168164.8159151.6140125Z末m

21、125141.94168168168168164.8159151.6140125125Z上m125133.47154.97168168168166.4161.9155.3145.8132.5125Z下m106.4107.48107.48106.9106.2105.5105.4105.4105.4105.4105.4105.8Hm18.625.9947.4961.161.862.56156.549.940.427.119.2A888888888888N萬kw9.820834.11967262.34487246.43628.180815.514.713.612.19.86.56.144E萬kw.h

22、7169.18424907.3605645511.7565633898.2820571.984113151073199288833715447454485.12N保=14.7+13.6+12.1+9.8+6.5/5=56.7/5=11.34萬kwE保=11.34*730*5=41391萬kw.h四、裝機容量的選擇一年調(diào)節(jié)電站1、最大工作容量的選擇選擇三個以上最大工作容量方案，通過計算，繪出最大工作容量與其保證電能關(guān)系曲線，繼而確定最大工作容量。繪制年最大負荷圖，在最大負荷圖上假設水電站最大工作容量方案。將水電站工作位置繪在相應的月份的典型日負荷圖上，并在日電能累計曲線上定出相應水電站的月發(fā)電量

23、將供水期各個月份的水電站日發(fā)電量E除以24h，即得各個月份水電站的日平均出力值供水期保證電能方案一其他方案重復234步驟月份方案一方案二方案三方案四Ei萬kw.hNi萬kwEi萬kw.hNi萬kwEi萬kw.hNi萬kwEi萬kw.hNi萬kw11486.1666666672369.83333333329812.4166666734314.2916666721556.45833333324410.1666666730612.7535114.625101606.66666666725010.4166666731112.9583333335514.79166667111536.37524110.0

24、416666730212.5833333334614.41666667121486.1666666672369.83333333329412.2533814.0833333331.8333333350.2916666762.9583333372.208333336作出最大工作容量方案與其相應的供水期保證電能E保供的關(guān)系曲線。然后根據(jù)水電站在設計枯水年供水期的保證電能E保=41391萬kw.h，從曲線中找出年調(diào)節(jié)水電站的最大工作容量2、備用容量的選擇1負荷備用容量數(shù)值可用簡化方法即取系統(tǒng)最大負荷的*一百分比。在水火電站間的分配，參考教材和規(guī)。故取5萬kw2事故備用容量采用簡化方式確定數(shù)值即取系統(tǒng)

25、最大負荷的*一百分比。故取10萬kw在水火電站中的分配按水火電站最大工作容量的比例確定，具體假設下。由前面知，由+得水電站最大工作容量，不包括徑流式電站的最大工作容量徑流式電站不能承擔事故備用；火電站最大工作容量。系統(tǒng)事故備用容量。由+得3年調(diào)節(jié)電站的必須容量根據(jù)前面的計算求得年調(diào)節(jié)電站的必須容量不含檢修備用容量4求發(fā)出必須容量時水輪機的最大過水能力根據(jù)按定出力試算電站的最大過水能力。試算時注意，電站的最大過水能力是指在上游水位最低時，發(fā)出所需要的流量。試算按假定下游水位后，由出力計算流量的公式計算發(fā)出時的流量，然后由計算得到的流量查下游水位流量關(guān)系曲線查得下游水位，與假定的下游水位相比較，假

26、設二者相等或幾乎相等相差不超過0.01，則假定正確，計算得到的流量即為電站的最大過水能力，否則重新假設下游水位，重復上述過程，直到二者相等為止。N萬kw34.9834.9834.9834.9834.98Z上m125125125125125Z下假設m107108.3108.1108.05108.03H平均m1816.716.916.9516.97Q(A=8)m3/s2429.1666672618.2634732587.2781072579.6460182576.605775查圖Z下m107.85108.13108.03108.09108.02Z下相差m-0.850.170.07-0.040.01

27、故最大過水能力為Q=2576.61m3/s3、重復容量確實定分別計算三個代表年的棄水流量及棄水出力1設計枯水年由前面的徑流調(diào)節(jié)計算可知，設計枯水年的供水期、蓄水期及不蓄不供期。對蓄水期各月和不蓄不供期的前幾個月按照定出力試算是否有棄水發(fā)生，進而計算棄水出力。試算時注意發(fā)生棄水的條件：蓄水期開場時，先盡可能用水，試算發(fā)出時需要的流量，假設天然來水還有剩余，則剩余的水蓄起來，如果興利庫容蓄滿后還有余水才發(fā)生棄水，發(fā)生棄水的時段，相應的棄水出力由該時段棄水流量與相應的水頭計算求得。假設按上述情況計算棄水時，發(fā)現(xiàn)到蓄水期末，不但沒發(fā)生棄水，興利庫容還沒蓄滿，則從蓄水期末逆時序計算，保證蓄水期末興利庫容

28、蓄滿時，電站的出力情況。由前可知，設計枯水年供水期為10月次年2月，蓄水期為5月和6月月份3456789月平均出力104kw34.3234.3234.3234.3234.3234.3234.32天然流量m3/s40066018402430950570310水電站用水流量假定40066018402430950570310流量變化m3/s0000000水量變化106m0000000W初106m250250250250250250250W末106m250250250250250250250棄水W106m0000000棄水流量m3/s0000000Z上初m125125125125125125125Z上

29、末m125125125125125125125Z上平均m125125125125125125125Z下平均m105.8106.4107.6107.95106.9106.2105.5H平均m19.218.617.417.0518.118.819.5NA=8)104kw6.1449.820825.612833.145213.7568.57284.836有無棄水無無無無無無無2設計平水年設計平水年棄水出力計算過程與設計枯水年的完全一樣，但計算棄水出力前，必須先進展徑流調(diào)節(jié)，按照等流量調(diào)節(jié)法確定供水期、蓄水期、不蓄不供期。假設10月到次年2月為供水期，根據(jù)調(diào)節(jié)流量計算公式，則有Q=333.8計算所得調(diào)

30、節(jié)流量比枯水期的各月流量大，比非供水期的調(diào)節(jié)流量小，故假設正確，供水期為10月到次年2月，再假設5,6，月為蓄水期，計算調(diào)節(jié)流量有Q=1890.55,6月流量比Q大，故假設正確，5月，6月為蓄水期月份56789月平均出力104kw34.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.32天然流量m3/s214026302630263026301420142014201420840840840840450水電站用水流量假定214026301000110010861420500685696.3840800700696

31、.3450流量變化m3/s001630153015440920735723.7040140143.70水量變化106m004286.94023.94060.7202419.61933.051903.3310105.2368.2377.9310W初106m250250250250250285028502850285028502850285028502850W末106m250250285028502850285028502850285028502850285028502850棄水W106m001686.91423.91460.7202419.61933.051903.3310105.2368.23

32、77.9310棄水流量m3/s00641.4068441541.4068441555.40684410920735723.7040140143.70Z上初m125125125125125168168168168168168168168168Z上末m125125168168168168168168168168168168168168Z上平均m125125146.5146.5146.5168168168168168168168168168Z下平均m107.8108106.9107107107.3106106.4106.4106.7106.6106.4106.4105.9H平均m17.21739.6

33、39.539.560.76261.661.661.361.461.661.662.1N104kw29.446435.76831.6834.7634.317668.955224.833.756834.31366441.193639.29634.49634.31366422.356有無棄水無有有有無3設計豐水年設計豐水年的計算與設計平水年的完全一樣。假設10月到次年2月為供水期，根據(jù)調(diào)節(jié)流量計算公式，則有Q=357.8計算所得調(diào)節(jié)流量比枯水期的各月流量大，比非供水期的調(diào)節(jié)流量小，故假設正確，供水期為10月到次年2月，再假設5,6，月為蓄水期，計算調(diào)節(jié)流量有Q=2570.55,6月流量比Q大，故假設

34、正確，5月，6月為蓄水期月份56789月平均出力104kw34.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.3234.32天然流量m3/s27302730273034003400340034002380238023802380104010401040490水電站用水流量假定27301070108634001070700696.323801000700696.31040700696.3490流量變化m3/s0166016440233027002703.70138016801683.70340343.70水量變化

35、106m04365.84323.7206127.971017110.73103629.44418.44428.1310894.2903.9310W初106m250250250285028502850285028502850285028502850285028502850W末106m25028502850285028502850285028502850285028502850285028502850棄水W106m01765.81723.7206127.971017110.73103629.44418.44428.1310894.2903.9310棄水流量m3/s0671.4068441655.4

36、0684410233027002703.70138016801683.70340343.70Z上初m125125125168168168168168168168168168168168168Z上末m125168168168168168168168168168168168168168168Z上平均m125146.5146.5168168168168168168168168168168168168Z下平均m108.1107107108.4107106.4106.4107.91106.9106.4106.4106.97106.4106.4106H平均m16.939.539.559.66161.661

37、.660.0961.161.661.661.0361.661.662N104kw36.909633.81234.3176162.11252.21634.49634.313664114.4113648.8834.49634.31366450.7769634.49634.31366424.304有無棄水有有有有無4棄水出力持續(xù)曲線的繪制將計算得到的棄水出力進展排頻計算從大到小，然后轉(zhuǎn)化為持續(xù)曲線繪到圖紙上。N萬kw133.23833682.97273635.66393620.7108562717.5508562716.9375367.081536排序1234567Ph243.3333333486.

38、6666667730973.33333331216.66666714601703.3333335重復容量確實定利用教材上的公式計算經(jīng)濟利用小時數(shù)，然后到棄水出力持續(xù)曲線上查得重復容量。利用經(jīng)濟小時數(shù)在棄水出力持續(xù)曲線上查的重復容量為04、裝機容量確實定根據(jù)規(guī)劃階段裝機容量的組成確定裝機容量，應是整數(shù)。并要確定機組臺數(shù)和容量規(guī)格。確定容量規(guī)格時注意最大機組的容量值不能超過事故備用容量。故取裝機容量為40萬kw機組臺數(shù)和容量規(guī)格為8臺5萬kw二徑流式電站1、最大工作容量的選擇即為設計枯水年徑流調(diào)節(jié)計算得到的最小出力。2、重復容量確實定利用三個代表年的來水資料，扣除相應月份的上游引水后，按流量的排序

39、計算出力值，可直接把排序轉(zhuǎn)化為持續(xù)時間，然后繪制月平均出力持續(xù)曲線。曲線繪制好，計算經(jīng)濟利用小時數(shù)，查曲線確定重復容量。枯水年見上平水年如下表月份來水流量調(diào)節(jié)流量Z上Z下HAN4369369285223.3661.64818.1961285815815285224.160.9839.70686513509285223.661.4825.002087470459285223.5261.48822.5754568400383285223.3961.61818.8773049205199285222.9662.0489.87676810108108285222.6162.3985.390496116

40、464285222.3562.6583.20768127070285222.3962.6183.506161156156285222.8162.1987.7613122209209285222.9962.01810.3680723356356285223.3461.66817.560768豐水年如下表月份來水流量調(diào)節(jié)流量Z上Z下HAN4501501285223.5961.41824.613128510061006285224.4860.52848.7064966706702285223.8961.11834.3193767671660285223.8461.16832.292488526509

41、285223.661.4825.002089286280285223.1761.83813.8499210187187285222.9362.0789.285672118686285222.4962.5184.300688127878285222.4462.5683.9037441189189285222.9362.0789.3849842272272285223.1661.84813.4563843486486285223.5761.43823.883984N487064.96397068343193.76332601.6322924.8250020.8250020.8246131.2823

42、8839.84225754.56202124.32188773.04123456789101112P243.3333333486.6666667730973.33333331216.66666714601703.3333331946.66666721902433.3333332676.6666672920N181961.28175607.68172676167824138499.2134563.84133101.2115951.68103680.7298767.6893849.8492856.72131415161718192021222324P3163.3333333406.66666736

43、503893.3333334136.66666743804623.3333334866.66666751105353.3333335596.6666675840N77613.12707166231053904.9650443.4443006.8839037.4435061.63257832076.822112.6422112.64252627282930313233343536P6083.3333336326.66666765706813.3333337056.66666773007543.3333337786.66666780308273.3333338516.6666678760按流量的排

44、序利用經(jīng)濟小時數(shù)在棄水出力持續(xù)曲線上查得裝機容量為17.75萬kw3、裝機容量確實定有規(guī)劃階段的組成確定電站的裝機容量。取最接近的整數(shù)。由上可知N裝=17.75萬kw故取裝機容量為19萬kw。機組臺數(shù)和容量規(guī)格為7臺2萬kw，1臺5萬kw五、計算多年平均發(fā)電量利用三個代表年法計算多年平均發(fā)電量。1、年調(diào)節(jié)水電站列表計算三個設計代表年的發(fā)電量，注意：蓄水期和不蓄不供期有棄水發(fā)生的月份的出力和發(fā)電量，要用求棄水出力時各月的出力計算結(jié)果求發(fā)電量！月份456789101112123總和枯水年出力9.820834.119672404028.180815.514.713.612.19.86.56.1442

45、30.465272平水年出力25.47364034.3234.3134.3122.35616.230691215.1545213.653755211.36388727.56657846.876261.615032豐水年出力28.946434.3234.3134.3134.3124.30417.572273616.64485614.76282811.68431687.69277.6266.4573744枯水年平水年豐水年N萬kw230.47261.62266.46E萬kwh168243.1190982.6194515.8E多萬kwh184580.52、徑流式電站利用確定重復容量時的出力計算結(jié)果，再考慮裝機容量，計算多年平均發(fā)電量。月份枯水年出力平水年出力豐水年出力413.31012181851818186181818716.78241818817.2676181896.2319.87676813.84992103.25785.3904969.285672112.2112643.207684.300688122.2112643.506163.90374415.0443447.7613129.38498427.071610.36807213.456384311.59516817.56076818總和1