第七章水庫群的水利水能計算

第七章水庫群水利水能計算

本章內(nèi)容

第一節(jié)概述

第二節(jié)電力補償調(diào)節(jié)計算

第三節(jié)水庫群的蓄放水次序

第一節(jié)概述第二節(jié)電力補償調(diào)節(jié)計算1.水電站群徑流電力補償調(diào)節(jié)概念2.徑流電力補償調(diào)節(jié)計算-----時歷法3.補償調(diào)節(jié)的效益計算及分析1.水電站群徑流電力補償調(diào)節(jié)概念

位于不同流域地區(qū)的幾個水庫或水電站,由于水文徑流特征和水庫調(diào)節(jié)性能不同,當(dāng)水庫或水電站群聯(lián)合工作時,常可起到互相補償?shù)淖饔?大大有利于水力資源利用效益的提高.徑流補償:

不同河流間或同一河流各支流間的水文情況有同步和不同步兩種.利用兩河豐、枯水期的起迄時間不完全一致、最枯水時間相互錯開的特點,把它們聯(lián)系起來,共同滿足用水或用電的需要,相互補充水量,提高兩河的保證流量.水文補償:利用水文條件的差別來進(jìn)行的補償.庫容補償:利用水庫庫容差異所進(jìn)行的徑流補償.

如:年調(diào)節(jié)水庫和多年調(diào)節(jié)水庫聯(lián)合運行時,設(shè)年調(diào)節(jié)水庫工作情況不變,則多年調(diào)節(jié)水庫的工作情況要考慮年調(diào)節(jié)水庫的工作情況.在豐水年適當(dāng)多蓄水,枯水年多放水,在一年之內(nèi),豐水期多蓄水,枯水期多放水.以提高總的枯水流量.水電能源系統(tǒng)補償調(diào)節(jié)計算解決的問題:1.水電站群通過聯(lián)網(wǎng)后的水文補償和庫容調(diào)節(jié)補償,其總的保證出力能提高多少,即增加多少補償效益.2.各水電站通過補償后的工作出力過程如何,即合理地在各電站間分配出力.水電能源系統(tǒng)補償調(diào)節(jié)的計算方法:常規(guī)方法(時歷法)和優(yōu)化方法.2.徑流電力補償調(diào)節(jié)計算----時歷法補償調(diào)節(jié)的主要目的:

提高水電站群總的保證出力,并使其年內(nèi)甚至多年的出力過程盡量均勻,以增加其替代火電容量的效益.時歷法計算的特點:

逐個把條件差的被補償電站的出力過程,通過補償電站的依次補償,來提高和拉平總出力過程.劃分補償電站與被補償電站的原則:1.庫容大小、徑流量多少及水頭高低,是劃分補償與被補償電站的主要標(biāo)準(zhǔn).2.各水庫綜合利用要求限制條件的繁簡程度、梯級水電站所處的上下位置,也有影響.第一類補償電站:

調(diào)節(jié)性能好,庫容系數(shù)、多年平均徑流Q0和電站裝機(jī)容量大的,綜合利用要求比較簡單的電站.第二類補償電站:

庫容、水量和水頭較大的電站.第三類被補償電站:

庫容小、無調(diào)節(jié)或日調(diào)節(jié)的水電站,及一些小電站.統(tǒng)一設(shè)計枯水段的選擇:

一般按出力占系統(tǒng)比重較大的幾個主要補償電站所在河流的代表性枯水年組,作為全系統(tǒng)統(tǒng)一的設(shè)計枯水段.

當(dāng)計算精度要求較高時,采用長系列徑流資料進(jìn)行補償操作.補償調(diào)節(jié)計算:1.將被補償電站,根據(jù)其已知的有效庫容和設(shè)計枯水段的天然來水過程,按單庫自身最有利運行方式進(jìn)行水能調(diào)節(jié)計算,推求出力過程.2.將所有被補償電站的出力過程,同時段相加得總出力過程,作為被補償?shù)膶ο?3.按補償電站的補償能力從小到大的次序,對被補償電站總出力過程進(jìn)行補償.4.補償計算過程中,假定各時段不同補償后的總出力,進(jìn)行試算.計算步驟:1.按照補償電站的徑流過程,大致確定補償水庫的各供水段T1和各蓄水段T2.2.在各段中假定一擬發(fā)的總出力P’,求得補償電站所需的逐月出力值.3.根據(jù)補償電站的有效庫容及該時段的設(shè)計天然來水量,進(jìn)行調(diào)節(jié)計算至T1時段末.4.判斷水庫存水是否剛剛用完放空.若假定的擬發(fā)出力P’太大,則水庫提前泄空;若偏小,則時段末水庫尚存有剩余水量.需重新假定P’,使水庫在T1末剛剛放空,此時P’即為所求.5.以同樣的試算法進(jìn)行第二時段,即T2蓄水段的補償調(diào)節(jié)計算.此時擬發(fā)出力也應(yīng)滿足使補償電站水庫從庫空到庫滿;6.進(jìn)入下一調(diào)節(jié)周期的計算.假定P’時,為避免多次試算,可近似估算補償電站可發(fā)的總補償出力:∑P=9.81A(∑Q±Vn/T1)H’

正號為供水段,蓄水段取負(fù)號

H’為平均水頭,由死庫容VL+Vn/2查上游庫水位,與由調(diào)節(jié)流量查下游水位之差而得.將近似計算的∑P值,在被補償電站總出力過程線上,求P’線,使∑Pi與∑P相等.

當(dāng)?shù)谝粋€補償電站的調(diào)節(jié)計算完成后,再進(jìn)行第二個補償電站的計算,如此逐個進(jìn)行補償調(diào)節(jié)計算,最后即求得系統(tǒng)水電站群補償后的總出力過程和各個電站的出力過程.1.在此統(tǒng)一設(shè)計枯水段內(nèi),最低的總出力值,即為水電站群補償后的總保證出力.2.若補償調(diào)節(jié)計算是按長系列進(jìn)行,則可將各時段的總出力,從大到小依次排隊,作經(jīng)驗頻率曲線,相應(yīng)于規(guī)定的設(shè)計保證率的出力值,即為所求之保證出力.3.補償調(diào)節(jié)的效益計算及分析補償調(diào)節(jié)效益:

設(shè)各水電站單獨運轉(zhuǎn)時的保證出力總和,按同頻率相加者為∑(Pf),經(jīng)補償調(diào)節(jié)后的總保證出力為Pf∑

兩者之差:△P=Pf∑-∑(Pf)△P由兩部分組成:1.水文補償效益:△P’=∑Pt-∑(Pf)∑Pt----各電站單獨運轉(zhuǎn)時出力過程同時段疊加,按大小次序排隊,得總出力頻率曲線后,求得的相應(yīng)于設(shè)計保證率的出力值.2.庫容補償效益:△P’’=△P-△P’=Pf∑-∑Ptab虛線----兩水電站均單獨運轉(zhuǎn),且無電網(wǎng)相聯(lián)時的總保證出力∑(Pf)ae線-----兩電站聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合運轉(zhuǎn),但不進(jìn)行庫容補償.ce’線-----聯(lián)合而又補償調(diào)節(jié)1.當(dāng)徑流間有負(fù)相關(guān)r=-1時,聯(lián)合運轉(zhuǎn)增加的效益最大,此時補償調(diào)節(jié)作用不大.2.進(jìn)行補償調(diào)節(jié),比聯(lián)合運轉(zhuǎn)所能增加的出力,以r=1時為最大,且當(dāng)二庫的調(diào)節(jié)性能相差愈大時則補償調(diào)節(jié)的效果也愈顯著.第三節(jié)水庫群的蓄放水次序1.并聯(lián)水電站水庫群蓄放水次序2.串聯(lián)水電站水庫群蓄放水次序一.并聯(lián)水電站水庫群蓄放水次序年調(diào)節(jié)蓄水式水電站發(fā)電水量:1.水庫調(diào)蓄水量蓄水電能(電能值由興利庫容決定)2.不蓄水量不蓄電能(電能值由不蓄水量、水頭決定)研究水庫群蓄放水次序的主要目的:水庫群聯(lián)合運行時,讓水電站的不蓄水量在盡可能大的水頭下發(fā)電,使系統(tǒng)總發(fā)電量最大.設(shè)有甲、乙兩個并聯(lián)的年調(diào)節(jié)水電站聯(lián)合運行總不蓄出力:∑N不蓄i=N不蓄、甲i+N不蓄、乙i當(dāng)不滿足系統(tǒng)負(fù)荷N系i時,水庫需放水補充出力:N庫i=N系i

–∑N不蓄i

設(shè)補充出力由水電站甲承擔(dān),則水庫流量:Q甲i=dV甲i/dt=F甲idH甲i/dt=N庫i/AH甲i(1)dV甲i---某時段dt內(nèi)水庫甲消落的庫容F甲i---某時段內(nèi)水庫甲的庫面積dH甲i---某時段內(nèi)水庫甲消落的深度

A---出力系數(shù)(設(shè)兩電站采用相同數(shù)值)當(dāng)補充出力由乙承擔(dān)時,所需流量:Q乙i=dV乙i/dt=F乙idH乙i/dt=N庫i/AH乙i(2)由(1)、(2)得:dH乙i=(F甲iH甲i/F乙iH乙i)dH甲i(3)(3)表示了兩水庫在i時段內(nèi)的水庫面積、水頭和水庫消落水層三者間的關(guān)系.兩水庫的不蓄電能損失值:dE不蓄、甲

=W不蓄、甲dH甲iA水、甲/367.1dE不蓄、乙

=W不蓄、乙dH乙iA水、乙/367.1W不蓄、甲、W不蓄、乙-----分別為甲、乙水庫在i時段以后來的供水期不蓄水量;A水、甲、A水、乙-----分別為水電站甲、乙的發(fā)電效率聯(lián)合運行電站群,總發(fā)電量最大,則應(yīng)使總的不蓄電能損失最小,以此確定水庫的放水次序.當(dāng)A水、甲

=A水、乙時,若W不蓄、甲dH甲I<W不蓄、乙dH乙I則水電站甲先放水補充出力.反之,則應(yīng)由乙電站先放水.將(3)代入上式得水電站先放水為有利的條件:W不蓄、甲/F甲iH甲I<W不蓄、乙/F乙iH乙i

令W不蓄/FH=K,據(jù) K值判別水電站水庫的放水次序.注意:1.水庫供水,庫面下降,改變F、H值,因此各計算時段以后(至供水期末)的W不蓄值也不同,因此K值是變化的.應(yīng)逐時段判別調(diào)整.2.當(dāng)兩庫K值相等時,應(yīng)同時供水發(fā)電,電力分配值由試算決定.蓄水期蓄水次序問題蓄水期蓄水次序判別式:K’

=W’不蓄/FHW’不蓄----自該計算時段到汛末的天然來水量減去水庫在汛期尚待存蓄的庫容K’值大的先蓄有利.注意:1.考慮并聯(lián)水庫群蓄水時序時,應(yīng)結(jié)合水庫調(diào)度進(jìn)行.庫容相對較小,有較多棄水的