水利规划设计编号(学号) ：西藏大学题目：姓名：专业：班级：学号：所在学院：指导教师：完成日期：水电站规划设计水利水电工程2019 级水工本水利土木工程学院2019 年12 月4 日水利水能规划设计计算说明书一、年调节水电站径流调节与水能计算1 、调节流量的计算根据已知数据求得绘得水位库容曲线和下游流量水位曲线如图1 和图2 已知正常蓄水位为175m死水位为164m查水位库容关系曲线可得V正=9.1 X 108m3 V死=4.46 X 108m3 则兴利库容V兴=2正-V 死=9.1 X 108-4.46 X 108=4.64 X 108m3 对枯水期进行调节流量的计算，先假定8月到次年2月为供水期，则T供=7X 2.63X 106，年调节水库调节流量的计算公式为Q调=(W设供-W供损+V兴)/T供式中：W设供一设计枯水年供水期来水总量(m3);W 供损—设计枯水年供水期水量损失( m3)；T 供—设计枯水年供水期历时( s)。
无水量损失贝V Q调=(4.64 X 108+156X 2.63 X 106) /7 X 2.63 X 106=47.49m3/s计算的Q调小于7月份和三月份的天然来水流量，说明供水期按7个月计算是正确的, 同理可求得平水年Q调=59.20 m3/s (8, 9,10,11,12,1,2 )丰水年Q调=63.61 m3/s(11,12,1,2 )2 、保证出率和保证电能的计算1）水电站出力的计算公式如下N=9.81Q H式中：Q—通过水电站水轮机的流量（m3/s）;H —水电站的净水头，为水电站上下游水为之差减去各种水头损失（m）；—水电站效率，小于 1 ，等于水轮机效率、发电机效率及机组传动效率的乘积。
在初步估算时，可根据水电站规模的大小采用下列近似计算公式：a）大型水电站（N>25万kw）, N=8.5QH （kw）;b）中型水电站（N=2.5~25 万kw）, N=（8~8.5）QH（kw）; c）小型水电站（N（2）水电站发电量的计算公式为E=7 30EN式中：水电站在某一时段内的平均出力。
计算的保证出力和保证电能如表1表中第1行为供水期月份，第2行为月平均天然来水流量Q天，第3行为发电需要流量Q发=47.49 m3/s，第4行为水库供水流量-△ Q=2行-3行，第5行为水库蓄水流量+△ Q=2行-3行，第6行为水库供水量-△QX t=4行X 30.4 X 24X 3600,第7行为水库蓄水量+△ W=5行X 30.4 X 24X 3600,第8行为弃水量W弃=0,第9行为时段初水库存水量V 初，本题中在汛期（7月底）水库蓄到正常蓄水位180m其相应的蓄水量查水位库容曲线可得为910X 106 m3,第10行为时段末水库存水量V末=V初-△ W第11行为时段初上游水位Z初，查水位库容曲线，第12行为时段末上游水位Z末，查水位库容曲线，第13行为月平均上游水位Z上=（Z初+Z末）/2，第14行为月平均下游水位Z下，查下游水位流量关系曲线可求得，第15行为水电站平均水头H=Z上-Z下，第17行即为月平均出力N水=9.81 QH , 第20行即为水电站保证电能E=73（EN则由表可得出保证出力N=2.54万kw保证电能E=12968.84 kw.h二、各月电能累计曲线如图 3 三、选择装机容量（一）最大工作容量的确定1 、假定3个最大工作容量分别为10万kw, 15万kw, 20万Kw如图2中，① ②③, 并在典型的日负荷图上找出 3 最大工作容量方案相应于水电站的日电能量E1、E1 、E1 各个方案的其他月份水电站的峰荷工作容量也均可从图2中分别定出，从而求出各方案其他月份相应的日电能量。
2 、对每个方案供水期各个月份水电站的日电能量Ei 除以h=24 小时，即得各个月份水电站的日平均出力NI 值，在求供水期的保证电能 E 保、供1，计算公式如下： E 保、供仁730刀Ni （i=1、2、8、9、10、11、12）3、由附图供水期各月电能累计曲线计算N 水工—E 保，供II关系曲线如下表2：表2由表中可看出最大工作容量和供水期保证电能的关系，则根据数据会出最大工作容量与保证电能关系曲线，如图4所示。
则根据保证电能E=12968.84 kw.h 查的曲线可得出最大工作容量N “水，工=13.02万kw（二）、备用容量的确定为了使电力系统正常地进行工作，并保证其供电具有足够的可靠性，系统中各电站除最大工作容量外，尚须具有一定的备用容量，包括负荷备用容量、事故备用容量和检修备用容量。
1 、负荷备用容量的确定由于系统中总有一些用户的负荷变化时十分剧烈的，波动非常大，如果没有一部分的备用容量，就会影响供电的质量，所以负荷备用容量非常重要。
根据水利动能设计规范的规定，负荷备用容量可采用系统最大负荷的 5 %左右。
所以负荷备用容量N负、备=98X5% =4.9 万kw由于火电机组技术特性的限制，担任系统的调频任务往往比较困难，且单位电能的煤耗率较大，因而常是不经济的，所以电力系统的负荷备用容量全部由水电承担。
即水电站备用容量N负、备=4.9万kw。
2、事故备用容量的确定系统中任何一座电站的机组都有可能发生事故，如果由于事故停机导致系统内缺乏足够的工作容量，常会使国民经济遭受损失，因此在电力系统中尚需另装设一部分容量作为备用容量，即为事故备用容量N事、备。
根据水利动能设计规范的规定，电力系统的事故备用容量可采用系统最大负荷的10% 左右，所以系统备用容量N事、备=98X 10% =9.8万kw。
水电站担任事故备用容量需要备用一定的备用库容，事故备用库容公式为V 事、备=TN事、备/0.00272 Hnim代入公式求得V事、备=360X 9.8 - 0.00272 - 0.85 - 55.69=2.74 X 108m3 >5%XV 兴=5%X 4.64X108=2.32X107 m3所以根据水电站和火电站在电力系统中的比例来分配事故备用容量，已知N=13.02 万kw, N 火=31.5 万kw所以N水事、备=N水/（N 水+ N 火）XN 事、备=13.02 -（13.02 + 31.5）X 9.8=2.87 万kw 3 、必需容量及水轮机的最大过水能力的确定年调节水电站的必需容量公式为N必=“水工+N水备=13.02+4.9+2.87=20.79 万kw水在正常蓄水位时水轮机的最大过水能力的公式为Qmax=N 必/（9.81 H ）式中：H—正常水位下的上下游之差已知Z正=180m下游水位由下游流量关系曲线查的N必=20.79万kw则由公式试算可得Qmax=347.2 m3/s（三）重复容量的确定由于河流水文情况的多变性,汛期流量往往比枯水期流量大许多倍,根据设计枯水年确定的水电站最大工作容量,尤其无调节水电站及调节性能较差的水电站,在汛期内会产生大量的弃水,为了减少无益弃水,提高水量利用系数,所以要确定重复容量,在水电站上设置重复容量,就要额外的增加水电站的投资和年运行费用。
随着重复容量逐步加大, 无益弃水量逐渐减少,因此可发的季节性电能并不是与重复容量成正比例增长,当重复容量加大到一定程度后,如再继续增加重复容量就显得不经济了。
因此,需要进行动能经济分析,合理的选用重复容量。
分别对枯水年、平水年、丰水年流量资料进行历时调节计算如下表：根据上述三个水平年的历时调节计算及水轮机在正常蓄水位的过水能力计算弃水流量及出力如下表6：表6根据上表出力与时间绘得弃水出力曲线如图5所示根据公式h经济＞^N重k水〔（A/P, is , n）+p水〕/af式中：k水一水电站补充千瓦造价（元/kw）k水=820元/千瓦（A/P, is , n）—年资金回收因子（年本利摊还因子）；is —额定资金年收益率；is=0.12 n 一重复容量设备的经济寿命；n=50p 水一水电站补充千瓦容量的年运行费用率，p水=2%〜3 %;这次取3%a —系数，a=1.05f —火电厂发1kw.h 电量所需的燃料费代入公式可得出h经济=820X( 0.1204+0.03 )*( 1.05 X 0.038) =3091h查弃水曲线可得N 重=6.89万kw由公式N装=N必+N重可得N装=20.79+6.89=27.68 万kw(四)、计算丰、平、枯三年的年电能在丰水时期，为了尽可能多的利用水能，现对丰水期进行如下安排；计算蓄水月，公式如下：Q=(刀Wi—V 兴)/T 蓄式中：刀Wi—蓄水月份的来水水量之和；V 兴—水库的兴利库容T 蓄—蓄水时间枯水年先假定4、5 月进行蓄水贝V Q=( (389+ 530)X 2.63 X 106—464X 106)/ (2X 2.63 X 106) =371.3m3/s 因为371.3 < 389且371.3 < 530所以可以进行蓄水，平水年先假定4、5月进行蓄水贝Q=((377＋685)X 2.63X106—464X106)/ (2X2.63X106) =442.8m3/s 因为442.8 > 377,所以不可在假定6、7月为蓄水时期贝Q=((294＋118)X 2.63X106—464X106)/ (2X2.63X106) =117.8m3/s 因为117.8 < 294 117.8 <118所以可以进行蓄水丰水年假定7、8月进行蓄水贝Q=((197＋122)X 2.63X106—464X106)/ (2X2.63X106) =71.3m3/s 所以可以进行蓄水经检验在未蓄满时按照405 m3/s 下泄,蓄水和不蓄不供时期按照水轮机的最大过水能力即347.2 m3/s 下泄,枯水期按照调节流量进行下泄。
求得三年的年电能如下表7、表8、表9用三个代表年法计算多年平均发电量，根据公式E年=1/3 (E枯+ E平+ E丰)式中:E枯一一设计枯水年的年发电量E 平——设计中水年的年发电量E 丰——设计丰水年的年发电量求得三年的年电能如下表7、表8、表9 由表中可得E 枯= 62645.19 万kw E 平= 58008.26 万kw E 丰= 64892.25 万kwE 年=1/3(62645.19＋58008.26＋64892.25)=61848.5681 万kw。