水利水能規(guī)劃課程設(shè)計(jì)

水利水能規(guī)劃課程設(shè)計(jì)某電力系統(tǒng)中水電站裝機(jī)容量的選擇一、設(shè)計(jì)目的1.進(jìn)一步鞏固、加深、系統(tǒng)化所學(xué)課程的基本理論；2.加強(qiáng)運(yùn)算、繪圖、編寫說明書等基本技能的訓(xùn)練；3.培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求(一)熟悉、分析有關(guān)資料并繪制有關(guān)曲線。(二)對設(shè)計(jì)枯水年進(jìn)行徑流滿節(jié),求調(diào)節(jié)流量,保證出力及保證電能。(三)繪制年負(fù)荷圖、典型日負(fù)荷圖及日電能累積曲線。(四)不考慮對無調(diào)節(jié)水電站進(jìn)行電力補(bǔ)償，確定擬定年調(diào)節(jié)水電站的最大工(五)考慮并確定水電站可能承擔(dān)的備用容量。求出發(fā)出必需容量時水輪機(jī)的最大過水能力。(六)計(jì)算水電站的棄水流量,棄水出力,進(jìn)行電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)計(jì)算,接經(jīng)濟(jì)利用小時數(shù)確定重復(fù)容量。(七)作出設(shè)計(jì)枯水年的電力電能平衡圖。(八)確定設(shè)計(jì)水電站的總裝機(jī)容量值。(九)對設(shè)計(jì)豐水年、平水年及枯水年進(jìn)行徑流滿節(jié),求多年平均年發(fā)電量。(十)作出設(shè)汁枯水年的水庫基本謂度線。(十一)編寫說明書,并附上必要的圖表。三、設(shè)計(jì)附加內(nèi)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(jī)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(jī)最大過水能力值對水電站棄水出力歷時曲線的影Ⅱ基本資料和數(shù)據(jù)一、電力系統(tǒng)負(fù)荷資料及已有火電站容量資料季季度冬春夏秋冬月份123456789101112最大負(fù)荷9896949290889092949698100(％)1.年負(fù)荷圖(年最大負(fù)荷的百分比): 2.設(shè)計(jì)負(fù)荷水平年的最大負(fù)荷為100萬kw。 3.典型日負(fù)荷圖〈最大負(fù)荷的百分比):時序(小3、9月時序(小3、9月1234567894.系統(tǒng)中已有火電站的總裝機(jī)容量為36萬千瓦,其機(jī)組為4臺×5.0萬千瓦；7臺×2.0萬千瓦以及若干小機(jī)組總?cè)萘抗?.0萬千瓦.二、某徑流式水電站的基本情況1.樞紐開發(fā)任務(wù)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(yīng)小于20米3/秒。一一2.壩址處設(shè)計(jì)代表年的流量資料(單位：米3/秒)3.水電站下游水位流量關(guān)系曲線月份月份456789101112123枯水269680413351367131654444101142234年平水3698155134704002051086470156209356年豐水100501706671526286年618786189272486水位(米)00.51.01.52.02.53.04.05.025.5882144447621020142021402980下游水位零點(diǎn)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。三、計(jì)劃興建一座年調(diào)節(jié)水電站，其原始資料和已知條件為:1.壩址處設(shè)計(jì)代表年的流量資料(單位:米3/秒)枯水年平水年豐水年4660021008084007950023805021402730624302630009045049034004500126022.水庫庫容特性曲線水水庫水位120130140145150155160165170173(米)水庫容積(1081.53.56.99.111.815.119.424.731.537.8(1)選定水庫正常蓄水位為方案B。(2)選定水庫死水位為方案A3.該年調(diào)節(jié)水電站下游水位流量關(guān)系曲線z水位(米)水位(米)4.05.0流量(米3/6020016602540319049073010706.06.57.07.58.08.337308.5水位零點(diǎn)的絕對高程為方案B四、電力系統(tǒng)的有關(guān)經(jīng)濟(jì)資料：1.水電站增加單位千瓦投資K=800元/千瓦；水2.水電站增加千瓦容量的年費(fèi)用率p=3%；水04.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.α=1.05。水能規(guī)劃課程設(shè)計(jì)一、熟悉、分析有關(guān)資料，并繪制有關(guān)曲線了解設(shè)計(jì)的任務(wù)，分析哪些是已知條件，哪些是需要設(shè)計(jì)的。繪制水位~庫容關(guān)系曲線、水位~流量關(guān)系曲線。二、計(jì)算并繪制典型日負(fù)荷圖及日電能累積曲線1、典型日負(fù)荷圖的計(jì)算及繪制(1)日負(fù)荷值的計(jì)算各月負(fù)荷值按占年最大負(fù)荷的百分比計(jì)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(dāng)月最大負(fù)荷值的比例關(guān)系計(jì)算得到各小時的負(fù)荷百分比，舉例說明1月份各小時的百分比計(jì)算1,iN,12,i123456789101112137421723697046768569726374778089最大最小平均82.2負(fù)荷56564636177.275.652560616264656780.782.3575整數(shù)828179777674767779818284總負(fù)197419341896185418151772181418561896193819772016荷(2)日負(fù)荷圖的繪制用階梯線繪制典型日負(fù)荷圖。2、計(jì)算并繪制日電能累積曲線列表計(jì)算日電能累積值，各月日電能累積曲線的曲線部分，負(fù)荷變化一次，就E逐個累加，得到一系列N對應(yīng)的E，然后描全點(diǎn)繪制累積曲線。各月日電能累積值如下表：N1671E0N1608652E0N1560643E0N1536634E01512266663442240000567898812345N56E402620N66E402620N674E20620N684E206206789999986888466624442229NENENENE1000026666322244000056789194388201957901688819659212666197194102004444197596620102221977984100220142016三、徑流調(diào)節(jié)與水能計(jì)算對設(shè)計(jì)枯水年進(jìn)行徑流計(jì)算，求出保證出力。1、徑流式電站的保證出力計(jì)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123456789101112101142234269680413351367131654444流量s101142234269680409340350125654444流量s28528528528528528528528528528528528557750615864433369351818HmA61.7385848584868788185828Nkw434416951620.142438246761781264126482=N2、年調(diào)節(jié)電站的保證出力計(jì)算用等流量調(diào)節(jié)法進(jìn)行計(jì)算，試算出供水期、蓄水期，求出保證出力，保證電根據(jù)正常蓄水位和死水位，查水位庫容關(guān)系曲線可知V=26×108m3興新計(jì)算調(diào)節(jié)流量有計(jì)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(shè)正調(diào)供水月數(shù)*2.63*106s再假設(shè)5,6，7月為蓄水期，重新計(jì)算調(diào)節(jié)流量有再假設(shè)5,6，月為蓄水期，重新計(jì)算調(diào)節(jié)流量有時段月45678910111212366018402430950570310150709080130400流量s66016411641950570310302302302302302400流量s水量億變化m^3+37507水量億變化m^3-46.15.65.84.5初水億7.732.52.528.528.528.528.524.518.412.872.5庫蓄m^337水量末水億7.732.528.528.528.528.524.518.412.872.52.5庫蓄m^337水量141.164.151.Z初m1251251681681681681591401259486141.164.151.Z末m1251681681681681591401251259486HAN7m44825.9m18.698834.1萬9.82kw08216816816812597493854892544444847.461.161.862.56156.549.940.427.119.29888888888862.346.428.16.14448715.514.713.612.19.86.53680842249045512057萬716933891131249045512057E99288833E9928883371544745kw.h.1848.2851.120566564N保=(14.7+13.6+12.1+9.8+6.5)/5=56.7/5=11.34萬kw四、裝機(jī)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(jì)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。(1)繪制年最大負(fù)荷圖，在最大負(fù)荷圖上假設(shè)水電站最大工作容量方案。Nkw水工1水工2水工3水工4(2)將水電站工作位置繪在相應(yīng)的月份的典型日負(fù)荷圖上，并在日電能累計(jì)曲線上定出相應(yīng)水電站的月發(fā)電量(3)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N1，i值(4)供水期保證電能(方案一)E保供1=730N1，i(5)其他方案重復(fù)(2)(3)(4)步驟月份方案一方案二方案三方案四Eikw.h226.12148kw.hkw.hkw.h23629824430625031124110.04166667302236294Eikw.h33515612.2533814.08333333(6)作出最大工作容量N方案與其相應(yīng)的供水期保證電能E保供的關(guān)系曲線。水工保證電能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N=26.6萬kw水工02、備用容量的選擇(1)負(fù)荷備用容量數(shù)值可用簡化方法即取系統(tǒng)最大負(fù)荷的某一百分比。在水火電站間的分配，參考教材和規(guī)范。(2)事故備用容量采用簡化方式確定數(shù)值即取系統(tǒng)最大負(fù)荷的某一百分比。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，具體若下。N,——水電站最大工作容量，不包括徑流式電站的最大工作容量(徑流式電水工站不能承擔(dān)事故備用)；N,——火電站最大工作容量?；鸸——系統(tǒng)事故備用容量。系事備(3)年調(diào)節(jié)電站的必須容量根據(jù)前面的計(jì)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(jī)的最大過水能力根據(jù)N必須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N所需要的流量。試算按假定下游水位后，由必須已知出力計(jì)算流量的公式計(jì)算發(fā)出N時的流量，然后由計(jì)算得到的流量查下游必須水位流量關(guān)系曲線查得下游水位，與假定的下游水位相比較，若二者相等或幾乎相等(相差不超過0.01)，則假定正確，計(jì)算得到的流量即為電站的最大過水能力，否則重新假設(shè)下游水位，重復(fù)上述過程，直到二者相等為止。NN萬kw34.9834.9834.9834.9834.98Z上m125125125125125(假m107108.3108.1108.05108.03H平均m1816.716.916.9516.97)s73785m107.85108.13108.03108.09108.02下m-0.850.170.07-0.040.01相差故最大過水能力為Q=2576.61m^3/s3、重復(fù)容量的確定分別計(jì)算三個代表年的棄水流量及棄水出力(1)設(shè)計(jì)枯水年由前面的徑流調(diào)節(jié)計(jì)算可知，設(shè)計(jì)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(N必須)試算是否有棄水發(fā)生，進(jìn)而計(jì)算棄水出力。試算時注意發(fā)生棄水的條件：蓄水期開始時，先盡可能用水，試算發(fā)出N時需要的流量，若天然來水還有剩余，則剩余的水蓄起來，如果興必須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(yīng)的棄水出力由該時段棄水流量與相應(yīng)的水頭計(jì)算求得。若按上述情況計(jì)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(jì)算，保證蓄水期末興利庫容蓄滿時，電站的出力情況。月份3456789月平均出10^4kw34.3234.3234.3234.3234.3234.3234.32力天然流量水電站用水流量m^3/s假定4004006606602430243095095000流量變化m^3/s0000000水量變化00000002502502502502502502502502502502502502502500000000棄水流量m^3/s0000000mmmm1251251251251251251251251251251251251251251255125125125125125125106.2105.5H平均m19.218.617.417.0518.118.819.59.82025.6133.1413.75N(A=8)10^4kw6.1448.57284.836828526有無棄水無無無無無無無(2)設(shè)計(jì)平水年設(shè)計(jì)平水年棄水出力計(jì)算過程與設(shè)計(jì)枯水年的完全相同，但計(jì)算棄水出力前，必須先進(jìn)行徑流調(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。Q調(diào)供水月數(shù)*2.63*106s計(jì)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(shè)正再假設(shè)5,6，月為蓄水期，計(jì)算調(diào)節(jié)流量有5678月平10均出^43232323232力kw3232323232323232m^3/840840840840450流量000000000s水電假214263100110108142696696500685840800700450站用定000060.3.3水流量m^流量1631531547231433/0009207350401400變化004.7.7s10406193190377水量428402241105368^6000.703.03.30.930變化6.93.99.6.2.2m25311000000000mW末250250m000000000000水Wm000.7224103.03.39.653170.930.2.21m^棄水3/00.40.40.4009207357230401401430流量684684684.7.7s414141初末Zm125125168168168168168168168168168平均.5.5.5m108107107106Z下107106107106106106m108107107106平平均.8.9.3.4.4.7.6.4.4.9H平17.39.39.39.60.61.61.61.61.61.61.62.m1762均2655766346611029.34.68.33.34.41.34.35.31.34.24.39.34.22.N^444631795575631319331376868768296496356kw46286646664有無無有有有無水(3)設(shè)計(jì)豐水年設(shè)計(jì)豐水年的計(jì)算與設(shè)計(jì)平水年的完全相同。s計(jì)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(shè)正再假設(shè)5,6，月為蓄水期，計(jì)算調(diào)節(jié)流量有Q調(diào)供水月數(shù)*2.63*106s月56789份月平343410^34.34.34.34.34.34.34.34.34.334.3均4kw.3323232323232.33232234.3234.3234.322出22力天2380流/s300000008000量水假2710710834010770069623100700696.電10401040490700696.3490站定300600.38003用水流量流0000340343.70變/s04003.700.7化水432711量10^4366127103624414428903.903.700.700894.20變6m5.87.919.48.4.13131231化初6m0000050002850285028502850285028502850285028502850末水6mW00003.7820000500027103624414428903.900.700894.207.919.48.4.13131棄0000340343.70流/s684684003.700.7量4141Z上m12512516816816816816816816816816816816858初Z上m16816816816816816816816816816816816816858末Zm1214614616816816816816168168168168168168168上有有無平5.5.58均Zm8.1071071077.106.4106.4106平.4.4.4.9.447191均H601639.39.59.61.61.61.61.平m61.0均.955666961.661.0361.661.6621634.16234.4.34.310^.933.52.34.48.34.50.7734.4934.3124.3N317.113134113664kw098122164968849669663664046266413466有有有有無棄水水(4)棄水出力持續(xù)曲線的繪制將計(jì)算得到的棄水出力進(jìn)行排頻計(jì)算(從大到小)，然后轉(zhuǎn)化為持續(xù)曲線繪到N萬kw排序1703.373014603333366667333333333366667Ph8336936646235(5)重復(fù)容量的確定利用教材上的公式計(jì)算經(jīng)濟(jì)利用小時數(shù)，然后到棄水出力持續(xù)曲線上查得重復(fù)利用經(jīng)濟(jì)小時數(shù)在棄水出力持續(xù)曲線上查的重復(fù)容量為04、裝機(jī)容量的確定根據(jù)規(guī)劃階段裝機(jī)容量的組成確定裝機(jī)容量，應(yīng)是整數(shù)。并要確定機(jī)組臺數(shù)和容量規(guī)格。確定容量規(guī)格時注意最大機(jī)組的容量值不能超過事故備用容量。(二)徑流式電站1、最大工作容量的選擇即為設(shè)計(jì)枯水年徑流調(diào)節(jié)計(jì)算得到的最小出力。2、重復(fù)容量的確定利用三個代表年的來水資料，扣除相應(yīng)月份的上游引水后，按流量的排序計(jì)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(jì)算經(jīng)濟(jì)利用小時數(shù)，查曲線確定重復(fù)容量?？菟暌娚掀剿耆缦卤韥硭髁縼硭髁空{(diào)節(jié)流量369369N18.19612223.36H61.644285A856781534708159459285285285224.1223.6223.5260.961.461.48888839.706825.0020822.5754568914002053285285285285285285223.39222.96222.61222.35222.39222.8161.6162.0462.3962.6562.6162.1988888818.8773049.8767685.3904963.207683.506167.76131210.368109962.018217.560763356356285223.3461.6688豐水年如下表4來水流量調(diào)節(jié)流量501501285223.59H61.41A8N24.61312848.70649510061006285224.4860.528634.319376706702285223.8961.11867671660285223.8461.16832.29248891262862729280272285285285285285285285223.6223.17222.93222.49222.44222.93223.1661.461.8362.0762.5162.5662.0761.84888888825.0020813.849929.2856724.3006883.9037449.38498413.45638423.883983486486285223.5761.4384NN4870639706343193326032292250022500224613238832257520142188774.9683.761.64.80.80.81.289.844.564.323.04123456789101112243.3486.6973.31216.1703.1946.2433.2676.P333336666673033333666661460333336666621903333366666292037373737N1.287.68649.23.841.21.680.72.68.84.721314151617181920212223243163.3406.3893.4136.4623.4866.5353.5596.P3333366666365033333666664380333336666651103333366666584037373737112N707166231032578.12.96.44.88.44.6.8.64.642526272829303132333435366083.6083.6326.6813.7056.7543.7786.8273.8516.P3333366666657033333666667300333336666680303333366666876037373737按流量的排序利用經(jīng)濟(jì)小時數(shù)在棄水出力持續(xù)曲線上查得裝機(jī)容量為17.75萬kw3、裝機(jī)容量的確定有規(guī)劃階段的組成確定電站的裝機(jī)容量。取最接近的整數(shù)。五、計(jì)算多年平均發(fā)電量利用三個代表年法計(jì)算多年平均發(fā)電量。1、年調(diào)節(jié)水電站列表計(jì)算三個設(shè)計(jì)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(jì)算結(jié)果求發(fā)電量！月份45枯水34.19.82年出1967力2607089101112128.1880823總和230.6.146.546524平水16.213.611.37.56261.25.434.334.334.322.315.16.87年出40306953756388657861507362115654526力125272432豐水17.516.614.711.6266.7.69年出72274485628284317.6457346421110427力366868744NE枯水年230.47168243.1平水年261.6290982.豐水年266.46194515.86184580184580.52、徑流式電站利用確定重復(fù)容量時的出力計(jì)算結(jié)果，再考慮裝機(jī)容量，計(jì)算多年平均發(fā)電枯水年出力平水年出力豐水年出力413.310125676.782487.267696.2319.87676813.849923.25785.3904969.2856722.2112643.207684.3006882.2112643.506163.90374415.0443447.7613129.38498427.071610.36807213.456384311.59516817.560768總和120.98256147.671256162.181392枯水年平水年豐水年147.67125162.18139N120.98256288317.268107800.01