第四章 水电站主要参数的选择
4.2 单个水电站装机容量选择的基本方法 水电站装机容量的组成为
最大工作容量
装机容量 N装机 必须容量 重复容量 事故备用
备用容量
负荷备用 检修备用
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水电能源学
其中： 最大工作容量 水电站在电力系统负荷紧张的月份（负荷大而来水少）所承担的 工作容量； 重复容量 当水电站因水库调节能力较差，使汛期产生较多弃水时，在必须 容量外加装额外容量，以便利用部分弃水增发季节性电能。
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3、水电站正常蓄水位Z正蓄与经济指标的关系 在水电站的建设投资中，大坝的建筑投资K坝占有很大的比例，由于K坝
及N水装皆随Z正蓄的增加而有所增加，当Z正蓄增加到某高度后，大坝的体积
增加很快，其投资和年运行费都是猛增的。
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在同一电力系统中， N火装及E火都随Z正蓄的增加而减少。因此，火电站 的投资和年运行费都随Z正蓄的增加而减少。
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一般认为事故备用容量的大部分应采用热备方式，而且分布在系统内 的主要电站。
担任事故备用容量的水电站，在其水库中应有事故备用容积来保证 。决定容积大小时，应以备用容量在基荷连续工作10-15天为依据。
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3、检修备用容量N修备 为了提高设备使用寿命，减少机组的事故率，电力系统中的机组需要 进行定期检修，即计划检修。有计划的检修和事故检修不同，后者停机 后系统的可用容量可能不足，需由事故备用容量来补充。而计划检修则 完全可以利用系统中的空闲容量来进行。
另外， Z正蓄过高，因蒸发和渗漏损失过大，反而使发电量的增量∆E 水减少。
Z正蓄
Z正蓄
N水装
E水
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2、水电站正常蓄水位Z正蓄与综合效益指标的关系 当水电站兼有防洪、灌溉、航运等综合利用任务时，各用水部门的效 益指标随着Z正蓄的增加而增加： 提高Z正蓄可增加库容，有利于水库削减洪峰，减小泄量； 提高Z正蓄可增加调节水量，扩大下游灌溉面积，而且有利于从水库引 水自流灌溉； 提高Z正蓄可改善上游的航运条件。同时有利于加大航运的下泄流量， 改善下游的航运条件。
随着的Z正蓄增加，同时增加了土地淹没面积和移民。水库的淹没损失 费用一般占水电站总投资的30-50%，而且有些损失是无法用货币计算的 。
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综上所述，在选择正常蓄水位Z正蓄时，既要看到增加效益指标有利的 一面，也要看到对经济指标不利的影响。
一般情况下，当Z正蓄达到某一高程后，随着Z正蓄增加，效益指标的增 值是递减的，但是水工建筑物的工程量和投资的增量却是递增的。
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二、水电站正常蓄水位Z正蓄与动能指标的关系分析
1、 Z正蓄与动能指标的关系
水电站正常蓄水位Z正蓄过低，不能充分发挥电站的效益。随着Z正蓄的 提高，水电站的水头和调节流量的增加，从而使水电站的出力、装机 容量N水装和多年平均发系统总容量的一定比重； (2)能迅速改变出力，并具有较宽阔的高效运行区。
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由于水电站具有运行灵活、开/停机时间短，以及经济性等优点，故 具有调节能力的水电站适宜担任系统的负荷备用任务，特别是要选靠 近负荷中心、具有大水库、大机组的坝后式水电站作为调频电站。
N 电 力 系 统 负 荷
E保
N水工
E2
E1
180
t (D )
E1
E2 E电量累计值
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三、电力系统各种备用容量的确定
电力系统的总装机容量必须大于系统的最大负荷。其备用容量 由负荷备用、事故备用和检修备用组成。各种备用容量的确定方 法如下：
第四章 水电站主要参数的选择
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重复容量的选择要进行经济比较，在水电站设臵重复容量必然会增 加水电站的投资，同时也带来发电效益的增加。
但是，两者的增加并不成正比。随着重复容量逐渐增大，季节性电 能的增加却愈来愈小。重复容量增加到一定程度后，就不经济了。因 此，必须进行投资和经济效益分析。
第四章 水电站主要参数的选择
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2、库区淹没损失 如果库区的大片良田、重要城镇、工矿企业、重要交通线路、甚至名胜 古迹的淹没，使淹没损失过大或者安臵移民确有困难时，将限制的Z正蓄提 高。
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Z正蓄的上限涉及的因素较多，主要有： 1、坝址及库区的地形、地质条件 (1)河谷过宽、坝身太长，使工程量太大； (2)地质条件不良，增加两岸基础处理的困难； (3)缺乏足够数量合适的建筑材料； (4)库区有多断层，造成严重的渗漏损失； (5)库周出现垭口及单薄分水岭等。
N水装
E水
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但当Z正蓄继续提高时，装机容量的增量∆N水装就逐渐减小。原因是：随 着Z正蓄的逐步提高，水库的调节性能越来越好，弃水量越来越少，水量 利用程度越来越高，直到水库能够进行多年调节。如再增加Z正蓄，往往 只增加水头，而调节流量增加很少，因此，增加的能量效益有限，装机 容量的增量∆N水装也就逐渐减少。
当流量大于设计枯水日的平均流量时，由水电站的重复容量发电 ，或者弃水。
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2、日调节水电站的N水工 日调节水电站每天的发电取决于昼夜河流中天然流量。因此，它 的保证流量为符合设计保证率的枯水日平均流量，保证出力N保和日 保证电量E保分别为
式中：H设为电站上游日平均水位与相应保证流量Q设 的下游水位之差 。
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1、负荷备用容量N负备 电力系统中总有一部分用户的负荷变化是十分剧烈的，这种负荷 称为冲击负荷，它可能出现在一天内的任何时刻，甚至出现在负荷 的高峰时刻。因此，系统中必须有一部分备用容量N负备，保证系统 的功率平衡。
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负荷备用容量N负备的大小与电力系统负荷的组成及其特性有关， 通常为系统最大负荷的5-10%。 担任系统负荷备用任务的电站称为 调峰电站，对其要求是:
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以下对日调节水电站重复容量的选择进行说明：
日调节水电站在枯水期内总是担任系统负荷的峰荷。在汛期，当必 须容量（即N水工+ N备用）担任基荷满载发电后还有弃水时，才考虑设 臵重复容量N重复。
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日调节水电站选择N重复的方法为： 将水电站的日平均流量持续曲线（即多年日平均流量历时曲线） 按 换算为日平均出力持续曲线，如图。
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以下分别讨论最大工作容量、备用容量和重复容量的选择原则和 方法： 一、水电站最大工作容量N水工的确定原则 目前我国电力系统的负荷主要由火电站和水电站共同承担，若水 电站多装机，则火电站就可少装机，所以水电站应装多少工作容量 必须和火电站进行动能经济比较。
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在蓄水期承担调频任务的蓄水式电站为了减少弃水，以全部容量担任 基荷，则应以其它电站担任调频电站。
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2、事故备用容量N事备 电力系统中的发电机组难免要发生某些故障而被迫停机。电力系 统中常设臵一定数量的备用容量，以顶替事故停机的机组发电，这 部分容量称为事故备用容量N事备。
年调节水电站的N水工取决于供水期能获得的保证电量E保，当水库 正常蓄水位和死水位已定时，E保也是一定值，可根据保证出力N保求 得。
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确定年调节水电站的N水工一般采用电力电量平衡法：
根据年调节水电站的保证出力N保计算设计枯水年供水期T供的保证 电量E供保，即
式中：Q和H设分别为供水期的发电流量和平均水头。
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N系的最大负荷水平线与年负荷曲线间的面积表示在不同时间内未 被使用的容量，该面积称为检修面积F检，水（火）电站机组可利用F 检来进行计划检修。
系 统 最 大 负 荷
6
12 时间（M）
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四、水电站重复容量的选定 由于河流水文情况的多变性，调节性能较差的水电站每年供水期都 有不同程度的弃水，为了充分利用水能，可在水电站必须容量之外设 臵一定数量的附加容量。因而对系统而言为重复容量，它的作用主要 是发出季节性电能，以节省火电站的煤耗。
平均出力
N重复 N备用 N水工
h经济
h必须
8760 年持续时间（h）
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4.3 水电站正常蓄水位及死水位选择
一、水电站正常蓄水位选择 正常蓄水位是指水库最高兴利水位，即在水库正常运用情况下，为 满足兴利设计要求，在开始供水时，水库应蓄到的最高水位。
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N水工的确定应遵循如下原则： 1、满足电力系统负荷与电能平衡要求
上式即为电力电量平衡方程。其中N系工为电力系统的最大工作容量 （最大负荷）。
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2、尽量增加N水工 一般情况下，水电站补充千瓦投资小于火电站装机千瓦投资，故 要使N水工尽量大，N火工尽可能小。为此，要让水电站尽可能承担系 统的峰荷。这样，一则可节省系统总投资，二则可提高汛期弃水的 利用率。
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N事备的大小与电力系统中各种设备发生事故的可能性以及各机组的 容量有关。从理论上讲，应分析系统中各机组发生事故的概率，用严格 计算来确定其大小。但在实践中，由于资料不齐全而难以计算，故只能 根据运行经验确定。