中国农业大学：《水利水能规划》课程教学课件（讲稿）第五章 水能计算 Hydro-Power Calculation 5.2 水能计算（主讲：张昕）

Ch.5 Hydropower Calculation 5.2水能计算 5.2.1水能计算的内容及方法 5.2.2水电站的保证出力和平均年发电量概念 5.2.3水能计算的基本方程和主要方法 5.2.4水电站保证出力和平均年发电量计算 12/20/2009

Ch.5 Hydropower Calculation 12/20/2009 1 5.2 水能计算 5.2.1 水能计算的内容及方法 5.2.2 水电站的保证出力和平均年发电量概念 5.2.3 水能计算的基本方程和主要方法 5.2.4 水电站保证出力和平均年发电量计算

Ch.5 Hydropower Calculation 5.2.1水能计算的主要内容及方法 水能计算： 确定水电站的动能指标值及其变化的 计算称为水能计算。 12/20/2009 2

Ch.5 Hydropower Calculation 12/20/2009 2 5.2.1 水能计算的主要内容及方法 水能计算： 确定水电站的动能指标值及其变化的 计算称为水能计算

Ch.5 Hydropower Calculation 水能计算的主要任务 引出两个重要的动能指标（特征值)： 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 12/20/2009

Ch.5 Hydropower Calculation 12/20/2009 3 水能计算的主要任务 引出两个重要的动能指标（特征值）： 保证出力（考虑设计保证率） 多年平均发电量 衡量电站的 动能效益 目的：确定装机容量

Ch.5 Hydropower Calculation 5.2.2水电站的保证出力和 多年平均发电量概念 问题的提出： 水电站一生产厂家「产品一 电：N=KQH 原料一水能资源：Q,H 正常工作遭破坏 枯水期：2↓，H↓.N↓ 洪水期：2个，H? 问题： 允许发生频率？→保证率 12/20/2009 4

Ch.5 Hydropower Calculation 12/20/2009 4 5.2.2 水电站的保证出力和 多年平均发电量概念 水电站——生产厂家 产品—— 电： 原料 ——水能资源： 正常工作遭破坏 枯水期： 洪水期： 问题： Q , H N = K Q H , ? , Q H Q H N      允许发生频率 ?  保证率 问题的提出：

Ch.5 Hydropower Calculation (1)水电站的保证出力 保证出力：指水电站在1)符合其设计保证率的 2)枯水时段内的3)平均出力。 1)N保=F(p,N) 2)枯水时段：无调节一日 年调节—数月 整个供水期 多年调节 数年 3)平均出力：对任一枯水时段 Ni-KOH 12/20/2009

Ch.5 Hydropower Calculation 12/20/2009 5 (1) 水电站的保证出力 保证出力：指水电站在 1) 符合其设计保证率的 2) 枯水时段内的 3) 平均出力。 整个供水期 1）N保 = F ( p, N ) 2）枯水时段：无调节——日 年调节——数月 多年调节——数年 3) 平均出力：对任一枯水时段 Ni  KQH

Ch.5 Hydropower Calculation Fg.5-13出力一保证率曲线 8 6 N-P N保 0 20 40 60 80 100 12/20/2009 p(%) 6

Ch.5 Hydropower Calculation 12/20/2009 6 Fig.5-13 出力—保证率曲线 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 20 40 60 80 100 p(%) N(kw) N保 N~P

Ch.5 Hydropower Calculation (2)水电站的平均年发电量 函数关系：E年=F(T,N,N装P) 1)解析式 N装 E年=∫Nt Np曲线 E年=∑N·A 2)图解法 (UZR田 图形面积？ 12/20/2009 年小时数T(h)

Ch.5 Hydropower Calculation 12/20/2009 7 (2) 水电站的平均年发电量      E N t E Ndt 年 i 年 N装 N~p曲线 年小时数 T (h) 出力 N(kw) E年  F(T, N, N装 ，P) 1）解析式 2）图解法 函数关系： 图形面积 ？

Ch.5 Hydropower Calculation 5.2.3水能计算的基本方程和主要方法 出力：N=kq(ZuZa)=f(q,Zu,Za) (1) —发电流量 q'~Z。下泄流量，含弃水)关系一定 假设供水期无弃水 Za=f(q）=q” 用指数函数选配 (2) ao,n-const 12/20/2009 8

Ch.5 Hydropower Calculation 12/20/2009 8 5.2.3水能计算的基本方程和主要方法 出力: N = k q ( Zu - Zd ) q——发电流量 q’ ~ Zd (下泄流量，含弃水) 关系一定 Zd = f ( q ) = a0 q n 用指数函数选配 (2) a0 , n ——const = f ( q , Zu , Zd ） (1) 假设供水期无弃水

Ch.5 Hydropower Calculation 水能计算的基本方程（续） 发电流量q与水库水位h的关系一水量平衡 [2(t)-q(t)]dt=av (3) 入库流量 库水量的变化 若库容曲线V也是库水位h的函数，即 V=ah3+bh2+ch (4) 将式(2)，(3)，(4)代入式(1)得 12/20/2009

Ch.5 Hydropower Calculation 12/20/2009 9 水能计算的基本方程(续) (3) (4) 发电流量 q 与水库水位 h 的关系——水量平衡 [ Q( t ) – q ( t ) ] dt = dV 若库容曲线 V 也是库水位 h 的函数, 即 V = a h3 + b h2 + c h 将式 (2), (3), (4) 代入式 (1) 得 入库流量 库水量的变化

Ch.5 Hydropower Calculation 水能计算的基本方程（续） 水能调节计算的基本微分方程式 Za N(t)=k [Q(t)-dv/dt ][Ho-aoq"h (t)] (5) 1发 H 又正常蓄水位 h(t) 自水库底算起的 死水位 水位高程 H,—下游水位基准点 V=0库底 (下游河床底) 距库底的高差 河底 12/20/2009 水库及下游河床剖面图

Ch.5 Hydropower Calculation 12/20/2009 10 水能计算的基本方程(续) 水能调节计算的基本微分方程式 图河海p 63 N ( t ) = k [Q ( t ) – dV/dt ] [ H0 - a0 q n + h ( t ) ] （5） h (t)——自水库底算起的 水位高程 H0 ——下游水位基准点 （下游河床底） 距库底的高差 Zd H q发