水电站主要参数确定.
第五章 水能计算及电站在电力系统中的运行方式
5.4 水电站在电力系统中的运行方式
运行方式
水电站在电力系统负荷图上的工作位置（不同时期）或 系统负荷在各电站间的最优分配问题。
目的
使各电站扬长避短，供电可靠、经济、资源充分利用 （原因——负荷不均匀、电站特性不同）
1. 水、火电站的工作特性
电力系统中所有用户所需出力N（负荷）随时间t的变化曲线。 负荷N：用户所需出力+厂用电+输电损失 水电站
一年内各日的平均负 荷值所连成的曲线
3.电力系统的容量组成
电力系统中所有电站的装 机 容 量 的 总 和 ——N 装 ， 是影响工程投资和效益的 重要指标。
电站装机容量： N装=N必+N重 =N工+N备+N重 =N工+N负+N事+N检+N重
思考题
教材P153：1，4，6，8
目录
5.1 水能计算的目的与内容 5.2 水能计算的基本方程和主要方法 5.3 电力系统及其容量组成 5.4 水电站在电力系统中的运行方式 5.5 无调节和日调节水电站的水能计算 5.6 年调节和多年调节水电站的水能计算
启动灵活，宜任峰荷 工作可靠性差（径流随机）
火电站
启动缓慢，宜任基荷 工作可靠性高 运行费用高，运行费U火与E成正比
运行费用低，电能成本低
U水=（1/2~1/7)U火 无原料费（用水），厂用电少， 运行费与发电量无关
燃料费用所占比重大，且污染
2. 水电站在电力系统中的运行方式
保证出力（考虑设计保证率）
衡量电站的 动能效益
多年平均发电量
目的：确定装机容量
（1）水电站的出力和发电量概念
出力：水电站在某一时刻输出的电功率称为电站在 该时刻的出力。
长距离引水径流式水电站装机容量及水轮机额定水头的确定
长距离引水径流式水电站装机容量及水轮机额定水头的确定李朝晖（吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林长春130021）【摘要】文章结合光明水电站二期工程引水电站初步设计，分析论述了在引水洞径已定的情况下，具有长距离引水系统的径流式水电站的特点，流量、水头的相互作用对电站装机容量的影响，以及水轮机额定水头的合理确定等问题。
【关键词】长距离引水系统径流式额定水头1 电站概况光明水电站二期工程位于吉林省安图县境内。
工程利用长引水隧洞将四、五道白河的水引至光明水电站一期工程，并在引水洞出口（引水电站）和光明水电站一期工程（增容电站）两处装机，尾水进入三道白河，使三道白河上的梯级电站受益，工程的主要任务是发电。
引水电站总装机2.3MW，单机容量分别为0.9MW机组2台，0.5MW机组1台。
本文根据引水电站的实际情况进行分析论证。
2 电站基本参数2.1水位上游正常蓄水位1030.00 m下游正常尾水位981.56 m最低尾水位980.51 m2.2 水头最大净水头49.50 m加权平均水头43.90 m最小净水头36.94 m2.3 流量多年平均流量 3.18 m3/s最大引用流量8.00 m3/s最小引用流量0.50 m3/s3 电站特点光明水电站二期工程引水电站的特点：①具有一个长距离的发电引水系统，压力引水洞总长10918.70m；②电站为径流式，无调解能力，流量随季节变化丰枯明显，详见“表-1电站径流资料”；表-1 电站径流资料注：表中流量包括0.5 m3/s环境流量，电站实际引用流量为在流量级基础上减去环境流量。
③本电站是利用增容电站引水洞发电的电站，最大引用流量受增容电站引水流量限制，工程整体规模决定了引水洞径。
4 电站特点对电站装机容量的影响由于具有一个长距离的发电引水系统，电站水头和引用流量的关系变化十分密切。
水头、流量两个水力参数的相互作用对装机容量产生巨大影响。
①水头、流量两个水力参数的相互作用电站净水头计算公式：H净= H静-△h（H净：电站净水头；H静：上下游水位差；△h：水头损失）△h=k Q2 （k：损失系数；Q：电站引用流量）根据上述公式可以看出：在发电引水洞径已定的情况下，随着电站引用流量的增加，压力引水系统的水力损失相应加大，在电站静水头（H静）变化幅度不大的情况下，净水头（H净）下相对明显；当流量增加到一定程度时，电站净水头（H 净）下降幅度加剧。
水资源规划第6章 水电站主要参数选择 第1节
（kW）
（6-6）
水电站可在峰荷部分工作的日平均出力为：
则参加峰荷工作的日电能为
相应峰荷工作容量N峰可采用前述相同方法求得（如图6-2）。
水电站的最大工作容量 作容量两部分组成，即
由基荷工作容量与峰荷工
（kW）
（6-7）
如果系统的尖峰负荷已由建成的某水电站担任，则拟建 的日调节水电站只能担任系统的腰荷。
N 水事＝
N "水工 N "水工 N "火工
N 系事
对于调节性能良好和靠近负荷中心的大型水电站，可以 多设置一些事故备用容量。
3．检修备用容量 系统中的各种机组设备，都要进行有计划的短期和长期 停机检修。
计划性停机检修完全可以安排在系统负荷的低落时期， 利用空闲容量进行检修。
短期检修：利用日负荷低落的时间进行养护性检查和预 防性小修理；
水利动能设计规范: 事故备用容量等于10％系统最 大工作容量，且不得小于系统中最大一台机组的容量。
事故备用容量如何在水电站与火电站之间合理分配， 可作下列技术经济分析：
（1）在高温高压机组火电站上设置一部分事故备用容 量是可行的、合理的。
（2）在有调节性能的水电站上设置事故备用容量是十 分理想的。
第六章 水电站及水库的主要参数选择
第六章 水电站及水库的主要参数选择
第一节 水电站装机容量选择 第二节 水电站水库正常蓄水位选择 第三节 水电站水库死水位的选择 第四节 水库防洪特征水位选择 第五节 水电站及水库主要参数选择的程序简介
第一节 水电站装机容量选择
装机容量的选择是一个重要的动能经济问题。 本节重点介绍电力电能平衡法选择装机容量的原理与 方法，在此基础上简要介绍以供水、灌溉为主的综合利用水 库的水电站装机容量选择应注意的问题和水电站群装机容量 选择以及装机容量选择的简化法。
若羌河水电站水轮机主要参数选择
水能经济若羌河水电站水轮机主要参数选择徐富龙【摘要】根据若羌河水电站工程特点，结合国内部分类似电站的水轮机选型设计，通过计算和分析初拟水轮机的主要技术参数，为水电站招标设计奠定良好的基础。
【关键词】水电站；水轮机；参数选择新疆水利水电勘测设计研究院 新疆乌鲁木齐 830000前言若羌河水电站位于新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌县境内，距若羌县城约36km。
工程任务为灌溉、防洪、供水，兼顾发电。
主要建筑物包括大坝、泄水建筑物、发电引水系统及电站厂房等。
本电站发电引水系统采用“一洞三机”布置型式。
厂房内安装三台卧轴混流式水轮发电机组。
电站装机容量2.6MW（2×1.0MW+1×0.6MW），年利用小时数3908h，年发电量1016万kW·h，保证出力0.28MW。
最大水头63.0m，加权水头55.25m，额定水头52.0m，最小水头36.0m。
1、水轮机主要参数选择本电站利用水库调节后的下泄水量发电，所以在汛期内水质较好，非汛期内水质较差，泥沙含量较大（多年平均悬移质含沙量4.98kg/ m3）。
因此在水轮机目标参数选择时，应选用空化性能优秀、稳定性能高的转轮，不追求过高的能量指标，适当降低转速的水轮机设计方案，以降低水轮机过流部件中的水流速度，减小泥沙对水轮机过流部件的损害。
1.1比转速及比速系数比转速n s是衡量水轮机综合性能的重要指标，n s直接反映了水轮机的设计制造水平及其能量、空蚀性能的优劣，比速系数K（K=n s×H r0.5）则反映了水轮机的技术发展水平。
一般来说，在水头相同的情况下，选用较高比转速的水轮机，可以提高机组转速、减小机组尺寸以降低机组造价。
但水轮机比转速的提高，往往受到水轮机效率、运行稳定性、空化、磨蚀性能以及强度等许多因素的制约。
通常采用经验或统计公式来表征比转速与水头的关系，并认为比速系数K值是代表比转速的特征参数。
根据国内外制造行业给出的经验公式计算出水轮机比转速为174.73～293.65m·kW，相应比速系数范围为1260～2051.49。
水能计算及水电站主要参数选择
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
【例3-1】某水电站正常蓄水位高程为Z正=760m，死水位Z死 =720m 。水库水位与库容关系见表3-1，水库下游水位与流量 关系见表3-2。某年各月平均的天然来水量见表3-3，求水电 站各月平均出力及发电量。
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
10
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
6
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
水能计算的方法 ：
时历法
➢ 列表法：概念清晰，应用广泛，尤其适合于有复杂综合
利用任务的水库的水能计算。当方案较多、时间序列较 长时，不适用。
➢ 图解法：计算精度较差、工作量也不比列表法小； ➢ 电算法：从发展方向看，适宜用电算法进行水能计算。
即使方案很多，时间序列很长，也可迅速获得精确的计 算结果。
2.电力用户按其重要性可分为一级、二级和三级。
34
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
二、电力负荷图
电力负荷：在任何时间内，电力系统中各电站的处理过程和
发电量必须与用户对出力的要求和用电量相适应，这种对电力 系统提出的出力要求，常被称为电力负荷。
电力负荷图：电力系统中所有用户所需出力N（负荷）随时间t 的变化曲线。
22
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
3. 多年调节水电站保证出力计算
计算方法与上述年调节水电站保证出力的 计算基本相同。简化计算时，可以设计枯水年 组来计算。一般选用实际水文资料中最枯最不 利的连续枯水段作为设计枯水段。
23
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
二、水电站多年平均发电量的估算
多年平均年发电量：指水电站在多年工作时期
设计平水系列：指某一水文年段(一般由十几年 的水文系列组成)，该系列平均径流量约等于全部水 文系列的多年平均值，其径流分布符合一般水文规律。 对该系列进行径流调节，求出各年的发电量，其平均 值即为多年平均年发电量。
金鸡滩水电站参数确定及机型选择
金鸡滩水电站参数确定及机型选择丁榕【摘要】金鸡滩水电站最大水头14.5m,最小水头3.5m,装机容量72MW.选用三台灯泡贯流式机组,单机容量为24MW,额定水头11m,额定转速107r/min.经过近3年的运行,水轮发电机组运行稳定,电能指标达到设计要求.本文简述金鸡滩水电站水轮发电机组机型、机组台数、额定水头、额定转速等主要参数的选择方法.【期刊名称】《水利规划与设计》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】3页(P72-74)【关键词】灯泡贯流式机组;机型;参数;金鸡滩水利枢纽【作者】丁榕【作者单位】广西南宁水利电力设计院,南宁,530001【正文语种】中文【中图分类】TV7471 工程概况广西隆安金鸡滩水利枢纽位于右江中下游段,坝址距隆安县城上游约8km,至南宁市96km。
为右江综合利用规划中的第六座梯级,是一座以发电、航运为主,兼有电灌、供水养殖和旅游等综合效益的水利枢纽工程。
金鸡滩坝址多年平均流量为472m3/s,正常蓄水位88.6m,死水位87.6m,水库调节库容为0.148亿m3,装机容量为72MW,厂内安装3台单机容量为24MW的灯泡贯流式机组,工程于2006年3月第一台机组发电,2007年3月全部建成投产。
2 水轮机台数的选择电站装机台数按二、三、四台分别进行论证。
当装机四台时,虽然调节特性较为灵活,但厂房长度较长,受枢纽坝址地形的限制,致使溢流前缘缩短,影响洪水泄流、增加上游淹没,且枢纽布置较困难,若溢流前缘不缩短,则增加开挖量及施工的难度,增加投资。
因此,厂房不宜装机四台;当装机两台时,厂房长度短,有利于枢纽布置,但单机容量大,相对低水头电站,转轮直径大,单机设备贵,制造工艺及安装相对困难,且厂房较宽,厂房土建及机组设备投资与装机三台相当;当装机三台时,机组运行工况较装机两台为优,尤其电站在低出力状况下单机容量小的机型运行稳定,有利于利用枯水期的水能,运行方式较装机两台灵活,且与上游鱼梁水电站 (三台灯泡贯流式机组)运行匹配合理;根据枢纽布置、投资及运行工况综合考虑,确定装机三台,电站装机规模为3×24.0MW,总装机规模为72.0MW。
大唐观音岩水电站励磁系统主要参数计算与选择
大唐观音岩水电站励磁系统主要参数计算与选择首先，我们需要计算出励磁系统的主要参数。
励磁系统主要包括励磁电流、励磁电压、励磁损耗等参数。
其中，励磁电流是通过励磁线圈的电流值，励磁电压是通过励磁变压器的输出电压，励磁损耗则是电路中的能量损耗。
励磁电流的计算比较简单，可以根据水轮发电机的额定容量和功率因素来确定。
一般来说，励磁电流是发电机容量的2%-4%之间。
例如，如果水轮发电机的额定容量为100MW，那么励磁电流就在2MW至4MW之间。
励磁电压的计算需要考虑励磁发电机的额定电压和励磁变压器的变比。
励磁变压器将系统电压调整到合适的励磁电压，一般取值在150V至300V之间。
根据励磁电流和励磁电压，可以计算出励磁损耗。
励磁损耗一般在2kW至5kW之间。
励磁系统参数计算完成后，接下来就是选择合适的励磁设备。
励磁系统的核心设备是励磁变压器和励磁线圈。
励磁变压器需要具备较高的耐压能力和良好的调节性能。
根据励磁电压和变压器的变比，可以确定励磁变压器的级数和容量。
励磁线圈的选取要考虑到励磁电流和线圈的耐压能力。
除了励磁变压器和励磁线圈外，励磁系统还需要配备自动调节装置和保护装置。
自动调节装置能够根据发电机的负荷变化自动调节励磁电流和电压，保持发电机的稳定工作。
保护装置主要是为了保护励磁设备不受损坏，当发生故障时及时切断电路。
总之，大唐观音岩水电站的励磁系统主要参数计算和选择需要考虑发电机的额定容量、功率因素，以及励磁电压、电流和损耗等因素。
根据这些参数，可以选择合适的励磁设备，并配备自动调节装置和保护装置，以确保水电站的稳定运行。
第六章水电站及水库的主要参数选择
E系 、 保 ＝E水 、 保 ＋E火 、 保
E水，保——该时段水电站能保证的出力与相应时段小时数的乘积 该时段水电站能保证的出力与相应时段小时数的乘积 E火、保——火电站有燃料保证的工作容量与相应时段小时数乘积 火电站有燃料保证的工作容量与相应时段小时数乘积
设计枯水年的来水过程 一般选择符合设计保证率要求的设计枯水年的来水过程， 一般选择符合设计保证率要求的设计枯水年的来水过程， 作为电力系统进行电量平衡的基础。 作为电力系统进行电量平衡的基础。
三、水电站重复容量的选定
无调节水电站及调节性能差的水电站，在汛期内会产生大量弃水。 无调节水电站及调节性能差的水电站，在汛期内会产生大量弃水。为 此，可额外加大水电站的容量，使其在丰水期内多发电。 可额外加大水电站的容量，使其在丰水期内多发电。 A. 重复容量的设置的动能经济分析。 重复容量的设置的动能经济分析。 N重的年费用： 重的年费用： 重的年费用 C= ∆ N重k水[(A/P,is,n)+p水] 的有利条件为： 经济上设置 ∆ N重的有利条件为： a ∆N重h经济f≧∆ N重k水[(A/P,is,n)+p水] ≧ （1） ） 即： h经济≧k水[(A/P,is,n)+p水]/(af) 其中： 水 其中： k水——水电站补充千瓦造价 水电站补充千瓦造价 [A/P,is,n]——年资金回收因子（年本利摊还因子） 年资金回收因子（ 年资金回收因子 年本利摊还因子） is——额定资金年收益率 额定资金年收益率 n——重复容量设备经济寿命 n=25年 重复容量设备经济寿命, 重复容量设备经济寿命 年 P水——水电站补充千万容量的年运行费用率，p水＝2～3％ 水电站补充千万容量的年运行费用率， 水电站补充千万容量的年运行费用率 ～ ％ a——水火替代系数，a=1.05 水火替代系数， 水火替代系数 f——火电厂发 火电厂发1kw.h电量所需燃料费 火电厂发 电量所需燃料费
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第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
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。
我国有关规范规定：电力系统的事故备用容量N事备按系统最大负荷的 10%左右采用，并不得小于系统中最大一台机组的容量。
N 电 力 系 统 负 荷N水工源自E保E2E1
180
t( D)
E1
E2 E电量累计值
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
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
(1)装机容量占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。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
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。
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。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
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。
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 。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
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。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
其次，进行电力电量平衡计算，依据E供保恰当地确定N水工。电力平 衡在设计水平年的日最大负荷年变化图上进行。因为在最大负荷下能 满足对电力的要求，那么在其它情况下就自然满足了。所以最大工作 容量N水工也称为保证工作容量。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
在电力系统中除水电站外，还有火电站等其它电站，在一年中水电 站和其它电站间划分负荷通常采用日最大负荷年变化图上的水平线划 分法，其水平线的位置应使供水期水电站担任峰、腰荷时所需的电量 恰好等于供水期水电站能获得的保证电量。
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
第四章 水电站主要参数的选择
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。
水电能源学
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。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
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:
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
当确定日调节水电站最大工作容量N水工时，可根据枯水季节的系统 最大典型日负荷图及其电量累积曲线（如图），用图解法求出N水工。
N 电 力 系 统 负 荷
N水工
E保
E2
E1
12
t (h)
E1
E2
E电量累计值
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
3、年调节水电站的N水工。 年调节水电站由于库容较大，水库蓄水量可以按发电的需要在年内 作合理的分配。因此，水电站在供水期若无特殊限制，都应尽量担任 峰荷，以充分发挥水电站的优势。
3、尽可能满足综合利用要求
水电站主要参数的选择
水电能源学
二、不同调节性能水电站N水工的确定方法 1、无调节水电站的N水工 无调节水电站任何时刻的出力取决于河流中天然流量的大小。因此 ，它只能担负电力系统的基荷，其最大工作容量N水工只能等于保证出 力，即
式中： Q设为设计枯水日的平均流量；H设为相当于Q设的平均水头。
水电能源学
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）。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
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。
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。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
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 中常设置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。
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
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。
第四章 水电站主要参数的选择
第四章 水电站主要参数的选择
水电能源学
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。