水能計算§5.1水能計算的目的和內(nèi)容一、水能計算的目的確定水電站的一些基本技術(shù)指標（動能指標）如：出力、發(fā)電量。二、水能計算的概念確定水電站動能指標的計算為水能計算。N=9.81QH

（kw）實際要考慮水電站的水頭損失和水輪機電機組的效率等變化情況。Q—通過水輪機的流量；η—水電站效率，等于水輪機效率、發(fā)電機效率及機組傳動效率的乘積；H凈—水電站的凈水頭，水電站上下游水位之差減去各種水頭損失。§5.1水能計算的目的和內(nèi)容(1)大型水電站（N>25萬kw）,A=8.5；(2)中型水電站（N＝2.5～25萬kw）,A=8～8.5

；(3)小型水電站（N<2.5萬kw）,A=6～8。水電站在t1至tn時間段內(nèi)的發(fā)電量為：在實際計算中用有限差求和公式：§5.1水能計算的目的和內(nèi)容三、水能計算的復(fù)雜性(2)出力與引用流量（Q）、工作水頭（H）、機組效率（η）有關(guān)，而這些值又受許多因素影響，同時河川徑流隨機多變，電力系統(tǒng)用電負荷同樣隨機多變。所以水電站的出力和發(fā)電量計算較為復(fù)雜。(1)水能計算不是單純利用水量計算，而是利用水量與落差的乘積所代表的能量計算。(1)在規(guī)劃設(shè)計階段，為了選擇水電站及水庫的主要參數(shù)而進行水能計算，需假設(shè)若干個正常蓄水位，算出各個方案的水電站出力、發(fā)電量，然后進行技術(shù)經(jīng)濟比較，從中選擇最優(yōu)方案?！?.1水能計算的目的和內(nèi)容四、水能計算的內(nèi)容(2)在管理運行階段，水電站及水庫的主要參數(shù)（正常蓄水位和水電站裝機容量等）已知，進行水能計算時要根據(jù)當時實際入庫的天然來水量、國民經(jīng)濟各部門用水要求及電力系統(tǒng)負荷等情況，計算水電站在各個時段的出力、發(fā)電量，以便確定電力系統(tǒng)中各電站的最有利運行方式。§5.1水能計算的目的和內(nèi)容五、水能計算的方法常用方法：列表法、圖解法和電算法例：某水電站正常蓄水位180m，某年各月平均的天然來水流量Q天、各種流量損失Q損、下游各部門用水流量Q用和發(fā)電需要流量Q電，水庫容積特性曲線見表1，水庫下游水位與流量關(guān)系見表2，求水電站各月平均出力及發(fā)電量。表1水庫水位與庫容的關(guān)系水庫水位(m)168170172174176178180庫容(億m3)3.716.349.1412.215.8319.9225.2表2水電站下游水位與流量的關(guān)系流量(m3/s)130140150160170180下游水位(m)115.28116.22117.00117.55118.06118.50（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用（5）發(fā)電需要流量Q電（6）水庫供水流量－ΔQ（7）水庫供水量－ΔW億m3（8）棄水量W棄（9）時段初水庫蓄水量V初（10）時段末水庫蓄水量V末（11）時段初上游水位Z初m（12）時段末上游水位Z末（13）月平均上游水位Z上（14）月平均下游水位Z下（15）水電站平均水頭H（16）水電站效率η（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度蒸發(fā)、滲漏、上游灌溉等（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電（6）水庫供水流量－ΔQ（7）水庫供水量－ΔW億m3（8）棄水量W棄（9）時段初水庫蓄水量V初（10）時段末水庫蓄水量V末（11）時段初上游水位Z初m（12）時段末上游水位Z末（13）月平均上游水位Z上（14）月平均下游水位Z下（15）水電站平均水頭H（16）水電站效率η（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度下游各興利部門用水量，如不超過發(fā)電流量，則下游用水要求可充分得到滿足。（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ（7）水庫供水量－ΔW億m3（8）棄水量W棄（9）時段初水庫蓄水量V初（10）時段末水庫蓄水量V末（11）時段初上游水位Z初m（12）時段末上游水位Z末（13）月平均上游水位Z上（14）月平均下游水位Z下（15）水電站平均水頭H（16）水電站效率η（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度＝115-20-150＝-55（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ-55-77-94-106（7）水庫供水量－ΔW億m3（8）棄水量W棄（9）時段初水庫蓄水量V初（10）時段末水庫蓄水量V末（11）時段初上游水位Z初m（12）時段末上游水位Z末（13）月平均上游水位Z上（14）月平均下游水位Z下（15）水電站平均水頭H（16）水電站效率η（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度ΔW＝ΔQt（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ-55-77-94-106（7）水庫供水量－ΔW億m3-1.445-2.023-2.469-2.784（8）棄水量W棄0000（9）時段初水庫蓄水量V初（10）時段末水庫蓄水量V末（11）時段初上游水位Z初m（12）時段末上游水位Z末（13）月平均上游水位Z上（14）月平均下游水位Z下（15）水電站平均水頭H（16）水電站效率η（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度8月底蓄到正常蓄水位180m，對應(yīng)庫容25.2億m3（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ-55-77-94-106（7）水庫供水量－ΔW億m3-1.445-2.023-2.469-2.784（8）棄水量W棄0000（9）時段初水庫蓄水量V初25.2（10）時段末水庫蓄水量V末（11）時段初上游水位Z初m（12）時段末上游水位Z末（13）月平均上游水位Z上（14）月平均下游水位Z下（15）水電站平均水頭H（16）水電站效率η（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度9月底庫容25.2-1.445億m3（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ-55-77-94-106（7）水庫供水量－ΔW億m3-1.445-2.023-2.469-2.784（8）棄水量W棄0000（9）時段初水庫蓄水量V初25.2（10）時段末水庫蓄水量V末23.755（11）時段初上游水位Z初m（12）時段末上游水位Z末（13）月平均上游水位Z上（14）月平均下游水位Z下（15）水電站平均水頭H（16）水電站效率η（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ-55-77-94-106（7）水庫供水量－ΔW億m3-1.445-2.023-2.469-2.784（8）棄水量W棄0000（9）時段初水庫蓄水量V初25.223.75521.73219.263（10）時段末水庫蓄水量V末23.75521.73219.26318.479（11）時段初上游水位Z初m（12）時段末上游水位Z末（13）月平均上游水位Z上（14）月平均下游水位Z下（15）水電站平均水頭H（16）水電站效率η（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ-55-77-94-106（7）水庫供水量－ΔW億m3-1.445-2.023-2.469-2.784（8）棄水量W棄0000（9）時段初水庫蓄水量V初25.223.75521.73219.263（10）時段末水庫蓄水量V末23.75521.73219.26318.479（11）時段初上游水位Z初m180（12）時段末上游水位Z末（13）月平均上游水位Z上（14）月平均下游水位Z下（15）水電站平均水頭H（16）水電站效率η（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度9月底水位查表1根據(jù)庫容曲線確定（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ-55-77-94-106（7）水庫供水量－ΔW億m3-1.445-2.023-2.469-2.784（8）棄水量W棄0000（9）時段初水庫蓄水量V初25.223.75521.73219.263（10）時段末水庫蓄水量V末23.75521.73219.26318.479（11）時段初上游水位Z初m180（12）時段末上游水位Z末179.56（13）月平均上游水位Z上（14）月平均下游水位Z下（15）水電站平均水頭H（16）水電站效率η（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度＝（180+179.56）/2＝179.78（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ-55-77-94-106（7）水庫供水量－ΔW億m3-1.445-2.023-2.469-2.784（8）棄水量W棄0000（9）時段初水庫蓄水量V初25.223.75521.73219.263（10）時段末水庫蓄水量V末23.75521.73219.26318.479（11）時段初上游水位Z初m180（12）時段末上游水位Z末179.56（13）月平均上游水位Z上179.78（14）月平均下游水位Z下（15）水電站平均水頭H（16）水電站效率η（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度查表2（水位流量關(guān)系曲線）（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ-55-77-94-106（7）水庫供水量－ΔW億m3-1.445-2.023-2.469-2.784（8）棄水量W棄0000（9）時段初水庫蓄水量V初25.223.75521.73219.263（10）時段末水庫蓄水量V末23.75521.73219.26318.479（11）時段初上游水位Z初m180（12）時段末上游水位Z末179.56（13）月平均上游水位Z上179.78（14）月平均下游水位Z下117.00（15）水電站平均水頭H（16）水電站效率η（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度H=Z上-Z下（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ-55-77-94-106（7）水庫供水量－ΔW億m3-1.445-2.023-2.469-2.784（8）棄水量W棄0000（9）時段初水庫蓄水量V初25.223.75521.73219.263（10）時段末水庫蓄水量V末23.75521.73219.26318.479（11）時段初上游水位Z初m180（12）時段末上游水位Z末179.56（13）月平均上游水位Z上179.78（14）月平均下游水位Z下117.00（15）水電站平均水頭H62.78（16）水電站效率η0.85（17）月平均出力N萬kw（18）月發(fā)電量E萬度N=9.81ηQ電H（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ-55-77-94-106（7）水庫供水量－ΔW億m3-1.445-2.023-2.469-2.784（8）棄水量W棄0000（9）時段初水庫蓄水量V初25.223.75521.73219.263（10）時段末水庫蓄水量V末23.75521.73219.26318.479（11）時段初上游水位Z初m180（12）時段末上游水位Z末179.56（13）月平均上游水位Z上179.78（14）月平均下游水位Z下117.00（15）水電站平均水頭H62.78（16）水電站效率η0.85（17）月平均出力N萬kw7.85（18）月發(fā)電量E萬度E=Nt（1）時段t月9101112（2）天然來水流量Q天m3/s115857062（3）各種損失流量Q損2012109（4）下游綜合利用需要流量Q用1009212560（5）發(fā)電需要流量Q電150150154159（6）水庫供水流量－ΔQ-55-77-94-106（7）水庫供水量－ΔW億m3-1.445-2.023-2.469-2.784（8）棄水量W棄0000（9）時段初水庫蓄水量V初25.223.75521.73219.263（10）時段末水庫蓄水量V末23.75521.73219.26318.479（11）時段初上游水位Z初m180（12）時段末上游水位Z末179.56（13）月平均上游水位Z上179.78（14）月平均下游水位Z下117.00（15）水電站平均水頭H62.78（16）水電站效率η0.85（17）月平均出力N萬kw7.85（18）月發(fā)電量E萬度5731§5.1水能計算的目的和內(nèi)容六、水電站的動能指標計算水電站的動能指標保證出力多年平均發(fā)電量保證出力：水電站在長期工作中符合水電站設(shè)計保證率要求的枯水期（供水期）內(nèi)的平均出力。多年平均發(fā)電量：水電站在多年工作時期內(nèi)，平均每年所能生產(chǎn)的電能量。§5.1水能計算的目的和內(nèi)容保證出力：水電站在長期工作中符合水電站設(shè)計保證率要求的枯水期（供水期）內(nèi)的平均出力。多年平均發(fā)電量：水電站在多年工作時期內(nèi)，平均每年所能生產(chǎn)的電能量。六、水電站的動能指標計算決定了水電站能夠有保證地承擔電力系統(tǒng)負荷的工作容量。是電站的主要效益指標。（一）保證出力計算§5.1水能計算的目的和內(nèi)容1、年調(diào)節(jié)水電站保證出力計算已知條件：正常蓄水位、死水位，設(shè)計保證率，求保證出力（1）進行水量平衡計算，確定每一時段水庫的平均庫容和平均水位。（2）計算每個時段的水庫下游水位。依據(jù)下游水位流量關(guān)系曲線、下泄流量。（3）計算每個時段水電站的水頭。（4）計算每個時段的電站出力。水能計算（5）求得一年的供水期平均出力。興利調(diào)節(jié)計算計算步驟：§5.1水能計算的目的和內(nèi)容（6）長系列計算，求每年的供水期平均出力。（7）按照從大到小的順序排列，并計算其頻率（P=m/（n+1））。（8）繪制供水期平均出力保證率曲線。（9）根據(jù)已定的設(shè)計保證率，查曲線即可獲得相應(yīng)的保證出力。保證率P(%)供水期平均出力(萬kw)90N保

§5.1水能計算的目的和內(nèi)容大概估算：設(shè)計階段進行多方案比較時，可計算設(shè)計枯水年的供水期平均出力，作為保證出力，計算量大大減少。2、無調(diào)節(jié)和日調(diào)節(jié)水電站保證出力計算

計算原理：長系列計算，以歷年實測日平均流量及相應(yīng)的水頭計算各日的平均出力，從大到小排序，計算對應(yīng)的頻率，繪制保證率曲線，按以給定的設(shè)計保證率查詢相應(yīng)的保證出力。3、多年調(diào)節(jié)水電站保證出力計算

對實測長系列資料進行興利調(diào)節(jié)和水能計算求得。簡化計算可采用設(shè)計枯水系列的平均出力作為保證出力?！?.1水能計算的目的和內(nèi)容（二）多年平均發(fā)電量計算1、設(shè)計平水年法（1）選擇設(shè)計平水年；（2）列出所選設(shè)計年各月（或旬、日）的凈來水量；（考慮均值及年內(nèi)分配）（3）根據(jù)國民經(jīng)濟用水要求，列出各月（或旬、日）的用水量；（4）根據(jù)徑流調(diào)節(jié)計算，求出相應(yīng)各時段的平均水頭及平均出力；（某些時段的平均出力大于水電站的裝機容量時，以裝機容量為平均出力。）§5.1水能計算的目的和內(nèi)容（5）將各時段的平均出力Ni乘以時段的小時數(shù)t，即得各時段的發(fā)電量Ei。設(shè)n為平均出力低于裝機容量N裝的時段數(shù)，m為平均出力等于或高于N裝的時段數(shù)，則水電站的多年平均發(fā)電量E年為：式中（m+n）是全年的時段數(shù)，當以月為時段單位，則m+n=12，t=30.4×24＝730；當以日為時段單位，則m+n=365，t=24?！?.1水能計算的目的和內(nèi)容1、設(shè)計平水年法2、三個代表年法豐水年：10％平水年：50％枯水年：1-10％＝90％三個代表年的平均徑流量相當于多年平均值。水電站的多年平均發(fā)電量E年＝（E豐+E平+E枯）/3選擇設(shè)計平水系列，進行徑流調(diào)節(jié)、水能計算，求出平水系列中每一年的發(fā)電量，取平均值即為多年平均發(fā)電量。3、設(shè)計平水系列法——多年調(diào)節(jié)水電站思考題：2、列出水能計算的步驟。1、水電站的主要動能指標是什么？并描述每個指標的概念。