水利水能规划课程设计.docx

1、 水资源规划及利用 课 程 设 计 题 目 ： 水利水能规划课程设计 学 院 ： 水利学院 年 级 ： 2014 级 学 号： 2014313177 姓 名 ： 陈永顺 2017.05.30 目录 第一章 水利水能规划课程设计任务书 . 3 一、水年进行径流调节，求调节流量、保证出力及保证电能 . 6 二、 荷图及电量累计曲线 . 8 三、电力平衡，确定年调节水电站的最大工作容量 . 9 四、确定水电站可能承担的备用容量，求发出必须容量时水轮机的最大过水能力 . 16 五、水电站的弃水流量、弃水出力，进行电力系统的经济计算，按经济利用小时数确定重复容量 . 17 六、对丰水年、平水年及枯水年进

2、行径流调节，求多年平均发电量 . 21 第一章 水利水能规划课程设计任务书 一、设计目的 1进一步巩固、加深、系统化所学课程的基本理论； 2加深运算、绘图、编写计算说明书等基本技能的训练； 3培养分析问题和解决问题的能力。 二、设计任务和要求 （一）熟悉、分析有关资料并绘制有关曲线 （二）对设计枯水年进行径流调节，求调节流量、保证出力及保证电能 （三）绘制年负荷图及电能累计曲线 （四）根据电力平衡，确定年调节水电站的最大工作容量 （五）考虑并确定水电站可能承担的备用容量，求发出 必需容量时水轮机的最大过水能力 （六）计算水电站的弃水流量，弃水出力，进行电力系统的经济计算，按经济利用小时数确定重

3、复容量 （七）确定设计水电站的总装机容量值 （八）对丰水年、平水年及枯水年进行径流调节，求多年平均年发电量 （九）编写计算说明书，并编上必要的图表 绘图要求： （ 1）系统日最大负荷图； （ 2）年调节水电站下游水位流量关系曲线； （ 3）年调节水电站水库库容关系曲线； （ 4）系统各月平均日负荷图及电能累计曲线； （ 5）年调节水电站弃水出力持续曲线。 三、基本资料及数据 1、电力系统负荷资料及已有火电站容量资料 A、年负荷（年最大负荷的百分比）（单位：万 KW） 季度 冬 春 夏 秋 冬 2、设计负荷水平年的最大负荷为 96 万 KW。 3、典型日负荷图（单位：万 KW） 月份 小 时 1

4、 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 72.99 70.76 67.62 66.18 64.74 64.20 65.66 67.85 67.62 69.06 70.50 74.48 2 70.11 67.96 67.62 66.18 64.74 62.28 63.70 65.82 67.62 69.06 70.50 71.54 3 70.11 67.96 67.62 66.18 64.74 60.37 61.74 63.80 67.62 69.06 70.50 71.54 4 70.11 67.96 68.60 67.14 65.68 58.45 59.78 61.77 68

5、.60 70.06 71.52 71.54 5 72.99 70.76 69.58 68.10 66.62 60.37 61.74 63.80 69.58 71.06 72.54 74.48 6 74.91 72.62 71.54 70.02 68.50 64.20 65.66 67.85 71.54 73.06 74.58 76.44 7 74.91 72.62 76.44 74.81 73.19 68.03 69.58 71.90 76.44 78.07 79.69 76.44 8 83.55 81.00 80.36 78.65 76.94 71.87 73.50 75.95 80.36

6、82.07 83.78 85.26 9 92.20 89.38 88.20 86.32 84.45 78.57 80.36 83.04 88.20 90.08 91.95 94.08 10 83.55 81.00 92.12 90.16 88.20 76.66 78.40 81.01 92.12 94.08 96.04 85.26 11 86.44 83.79 88.20 86.32 84.45 73.78 75.46 77.98 88.20 90.08 91.95 88.20 12 78.75 76.34 79.38 77.69 76.00 71.87 73.50 75.95 79.38 8

7、1.07 82.76 80.36 13 78.75 67.34 82.32 80.57 78.82 69.95 71.54 73.92 82.32 84.07 85.82 80.36 14 86.44 83.79 85.26 83.45 81.63 73.78 75.46 77.98 85.26 87.07 88.89 88.20 15 92.20 89.38 88.20 86.32 84.45 75.70 77.42 80.00 88.20 90.08 91.95 94.08 16 86.44 83.79 83.30 81.53 79.76 76.66 78.40 81.01 83.30 8

8、5.07 86.84 88.20 17 84.52 81.93 79.38 77.69 76.00 78.57 80.36 83.04 79.38 81.07 82.76 86.24 18 93.16 90.31 79.38 77.69 76.00 82.41 84.28 87.09 79.38 81.07 82.76 95.06 19 96.04 93.10 85.26 83.45 81.63 86.24 88.20 91.14 85.26 87.07 88.89 98.00 20 92.20 89.38 92.12 90.16 88.20 84.32 86.24 89.11 92.12 9

9、4.08 96.04 94.08 21 84.52 81.93 88.20 86.32 84.45 80.49 82.32 85.06 88.20 90.08 91.95 86.24 22 80.67 78.20 83.30 81.53 79.76 78.57 80.36 83.04 83.30 85.07 86.84 82.32 23 77.79 75.41 79.38 77.69 76.00 73.78 75.46 77.98 79.38 81.07 82.76 79.38 24 74.91 72.62 71.54 70.02 68.50 67.08 88.60 70.89 71.54 7

10、3.06 74.58 76.44 4、系统中已有火电站的装机容量为 31.5 万千瓦，其机组为 2 台 5 万千瓦， 2台 2.5 万千瓦， 6 台 2 万千瓦，及 9 台 0.5 万千瓦。 四、计划兴建一座年调节水电站，其原始资料和已知条件： 1、坝址处设计代表年的流量资料（单位： 3/ms） 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 最大负荷 93.04 92.1 91.12 89.16 86.2 84.24 87.2 90.14 91.12 93.08 92.04 96 月份 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 枯水年 184 389 530 194

11、189 20 14 37 13 17 15 40 平水年 184 377 685 294 118 47 80 24 19 11 24 33 丰水年 111 494 753 382 197 122 94 64 15 19 11 13 （ 1）选定正常蓄水位为： 185 m。 （ 2）选定死水位为： 161 m。 2、该年调节水电站下游水位流量关系曲线 水位（ m) 106 106.8 107.1 108 109 111 112 113 流量 0 46 85 260 540 1280 1740 2280 3、该年调节水电站水库库容曲线（单位：水位（ m），库容： 3810m ） 水位 110 11

12、5 120 125 130 135 140 145 150 库容 0 0.05 0.2 0.35 0.6 0.95 1.37 1.9 2.5 水位 155 160 165 170 175 180 185 190 195 库容 3.2 4.05 5.07 6.27 7.6 9.1 10.75 12.7 15.1 五、电力系统有关经济资料： 1、水电站增加千瓦投资 K 水 =820 元 /千瓦； 2、水电站增加千瓦容量的年费用率 P 水 =3%； 3、额定投资效益系数 i0=0.12； 4、火电站单位电能消耗的燃料费 b=0.4 公斤； 5、燃料到厂价格为 95 元 /吨； 6、 a=1.05。

13、7、出力系数 A=8.2。 第二章 计算书 一、 水年进行径流调节，求调节流量、保证出力及保证电能 该年调节水电站水库库容曲线（单位：水位（ m），库容： 3810m ） 水位 110 115 120 125 130 135 140 145 150 库容 0 0.05 0.2 0.35 0.6 0.95 1.37 1.9 2.5 水位 155 160 165 170 175 180 185 190 195 库容 3.2 4.05 5.07 6.27 7.6 9.1 10.75 12.7 15.1 图 1 水位库容关系曲线 该年调节水电站下游水位流量关系曲线 水位（ m) 106 106.8 1

14、07.1 108 109 111 112 113 流量 0 46 85 260 540 1280 1740 2280 图 2 下游水位流量关系曲线 坝址处设计 枯水 年的流量资料（单位： 3/ms） 月份 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 枯水年 184 389 530 194 189 20 14 37 13 17 15 40 由死水位 Z 死 =161m，正常蓄水位 Z 正 =185m，则查水位库容曲线可得： V 死 =4.254810 m3； V 正 =10.75 810 m3。 则： V 兴 =V 正 -V 死 =10.75 810 m3-4.254108m3=6.4

15、96 810 m3。 V 兴 = V兴 = 6.496 81030.4 24 3600 (m3/s).月 =247.32(m3/s).月。 W 蓄损 =0， W 供损 =0， W 弃 =0。 假设 3-7月为蓄水期，则 ： Q 调蓄 =蓄 ;V兴蓄 =184:389:530:194:189;247.325 =247.736m3/s 由表可知， 3、 6、 7三个月的流量小于 247.736m3/s，则这三个月不能作为蓄水期。再次假定蓄水期为 4、 5两个月。则： Q 调蓄 =蓄 ;V兴蓄 =389:530;247.322 =335.84m3/s 前后没有比 335.84m3/s 更大的，之间也

16、没有比之更小的流量，则假设成立。 假设 8-2月份 为供水期，则： Q 调供 =供 :V兴供 =20:14:37:13:17:15:40:247.327 =57.617m3/s 前后没有比之更小的流量，之间也没有比之更大的流量，则假设成立 ；其余月份为不供不蓄期。 采用列表 法计算水电站各月平均出力和发电量，过程及结果如表所示。 时段t 天然流量 Q水电站引用流水库蓄水（ +） 或供水（ -） 弃水 流量 时段初末水库存水时段平均存水量 V上游平均下游水位平均水头水电站出发电量 E（万（月份） （ m3/s） 量 Q（ m3/s） 流量 Qv（ m3/s） 水量 V（ 108m3） Qs（ m

17、3/s） 量 V（ 108m3） （ 108m3） 水位Zu（ m） Zd(m) H(m) 力 N（万kW） kW.h） (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) 3 184 184 0 0 4.254 4.254 161 107.6 53.4 8.06 5878.38 4 389 335.84 53.16 1.40 4.254 4.952 164.4 108.3 56.1 15.45 11271.82 5 530 335.84 194.16 5.10 5.65 8.2 177 108.3 68.7 18.92 13803.

18、46 6 194 194 0 0 10.75 10.75 185 107.7 77.3 12.3 8971.81 7 189 189 0 0 10.75 10.75 185 107.6 77.4 12 8751.88 8 20 57.617 -36.617 -0.99 10.75 10.256 183.5 106.9 76.6 3.62 2640.45 9 14 57.617 -43.617 -1.15 9.762 9.189 180.3 106.9 73.4 3.47 2530.14 10 37 57.617 -20.617 -0.45 8.616 8.346 177.5 106.9 70.

19、6 3.34 2433.63 11 13 57.617 -44.617 -1.17 8.075 7.489 174.6 106.9 67.7 3.2 2333.66 12 17 57.617 -40.617 -1.07 6.903 6.37 170.4 106.9 63.5 3 2188.89 1 15 57.617 -42.617 -1.12 5.836 5.274 165.9 106.9 59 2.79 2033.77 2 40 57.617 -17.617 -0.46 4.717 4.485 162.1 106.9 55.2 2.61 1902.78 供水期 （ 8-2月） 的 平均出力

20、即为水电站的保证出力 NP: NP=3.62:3.47:3.34:3.2:3:2.79:2.617 =3.15(kW) 水电站的保证 电能 E 保 等于供水期发出的电能总和或是保证出力乘供水期的历时： E 保 =2640.45+ 2530.14+2433.63+ 2333.66+2188.89+ 2033.77+1902.78=16063.32(kW.h) 二、 荷图及电量累计曲线 年负荷（年最大负荷的百分比）（单位：万 KW） 季度 冬 春 夏 秋 冬 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 最大负荷 93.04 92.1 91.12 89.16 86.2 84.24 8

21、7.2 90.14 91.12 93.08 92.04 96 图 3 年最大负荷图及 电能累计曲线 三、 电力平衡，确定年调节水电站的最大工作容量 假定三个 N“水工 ,k(k=1,2,3)分别为 10 万 kW, 15 万 kW, 20 万 kW。 （ 1） 计算各方案供水期每月的月电能 Eki(查典型日 电能累积曲线 )；（ 2） 供水期各月的平均出力Nik；（ 3） 供水期的保证出力 N 保 = i=1 ；（ 4）计算各供水期的保证电能 E 保 k=N保 kT 供 。 典型日负荷图（单位：万 KW） 月份 小 时 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 72.99 70

22、.76 67.62 66.18 64.74 64.20 65.66 67.85 67.62 69.06 70.50 74.48 2 70.11 67.96 67.62 66.18 64.74 62.28 63.70 65.82 67.62 69.06 70.50 71.54 3 70.11 67.96 67.62 66.18 64.74 60.37 61.74 63.80 67.62 69.06 70.50 71.54 4 70.11 67.96 68.60 67.14 65.68 58.45 59.78 61.77 68.60 70.06 71.52 71.54 5 72.99 70.76

23、69.58 68.10 66.62 60.37 61.74 63.80 69.58 71.06 72.54 74.48 6 74.91 72.62 71.54 70.02 68.50 64.20 65.66 67.85 71.54 73.06 74.58 76.44 7 74.91 72.62 76.44 74.81 73.19 68.03 69.58 71.90 76.44 78.07 79.69 76.44 8 83.55 81.00 80.36 78.65 76.94 71.87 73.50 75.95 80.36 82.07 83.78 85.26 9 92.20 89.38 88.2

24、0 86.32 84.45 78.57 80.36 83.04 88.20 90.08 91.95 94.08 0204060801001201 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12累计 E 0204060801001200 500 1000 1500累积 E 10 83.55 81.00 92.12 90.16 88.20 76.66 78.40 81.01 92.12 94.08 96.04 85.26 11 86.44 83.79 88.20 86.32 84.45 73.78 75.46 77.98 88.20 90.08 91.95 88.20 12 78.75 76.3

25、4 79.38 77.69 76.00 71.87 73.50 75.95 79.38 81.07 82.76 80.36 13 78.75 67.34 82.32 80.57 78.82 69.95 71.54 73.92 82.32 84.07 85.82 80.36 14 86.44 83.79 85.26 83.45 81.63 73.78 75.46 77.98 85.26 87.07 88.89 88.20 15 92.20 89.38 88.20 86.32 84.45 75.70 77.42 80.00 88.20 90.08 91.95 94.08 16 86.44 83.7

26、9 83.30 81.53 79.76 76.66 78.40 81.01 83.30 85.07 86.84 88.20 17 84.52 81.93 79.38 77.69 76.00 78.57 80.36 83.04 79.38 81.07 82.76 86.24 18 93.16 90.31 79.38 77.69 76.00 82.41 84.28 87.09 79.38 81.07 82.76 95.06 19 96.04 93.10 85.26 83.45 81.63 86.24 88.20 91.14 85.26 87.07 88.89 98.00 20 92.20 89.3

27、8 92.12 90.16 88.20 84.32 86.24 89.11 92.12 94.08 96.04 94.08 21 84.52 81.93 88.20 86.32 84.45 80.49 82.32 85.06 88.20 90.08 91.95 86.24 22 80.67 78.20 83.30 81.53 79.76 78.57 80.36 83.04 83.30 85.07 86.84 82.32 23 77.79 75.41 79.38 77.69 76.00 73.78 75.46 77.98 79.38 81.07 82.76 79.38 24 74.91 72.62 71.54 70.02 68.50 67.08 88.60 70.89 71.54 73.06 74.58 76.44 1-12 月典型日负荷图及电量累积曲线图如下所示： 0204060801001201 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 231月典型日负荷图 0204060801001200 1000 2000 30001月典型日电能累积曲线