水電站的水能計算，從廣義說，水電站的水能計算是水利計算的一部分。
基本介紹
- 中文名：水電站的水能計算
- 上級科目：水利計算
根據天然來水和水庫的調節庫容等資料，可以計算出水電站的保證出力和多年平均年發電量等水能指標，然後根據設計水平年電力系統的負荷發展要求，進行政治、技術和經濟等方面的分析，確定水電站的正常蓄水位、死水位和裝機容量等主要參數。總之，與水電站的水能指標、水電站在電力系統中的工作情況和水電站主要參數有關的各種計算，均可稱為水電站的水能計算。基本計算公式。設水電站的調節流量為Q(米3/秒)，水頭為H（米），水電站的總效率為η，則水電站的功率（也稱出力）為P＝9.81ηQH(千瓦)。設水電站在某一時段內的平均出力為p（千瓦），則在該時段T(小時)內的發電量E=p·T（千瓦時）。計算內容一般有：①水電站的設計保證率，指水電站在多年期間能夠正常發電而不遭受破壞的機率，也就是指水電站正常發電的保證程度，可以用水電站正常發電的總時段與計算總時段相比的百分率表示。時段長短可以根據水庫調節性能和設計需要按年、月、旬、日分別選用。水電站設計保證率的選用，應主要根據水電站所在電力系統的負荷特性、系統中水電容量的比重、並考慮水庫調節性能、水電站的規模及其在電力系統中的作用等因素，根據水利水電工程水利動能設計規範確定。在電力系統中水電容量比重占50％以上的大、中型水電站，其設計保證率可達95～98％；在電力系統中水電容量比重在25％以下的中小型水電站的設計保證率約為80％。②水電站的保證出力，指水電站相應於設計保證率的枯水時段發電的平均出力，它是選擇水電站裝機容量的重要依據。可以利用已有的全部水文資料，通過徑流調節計算，求出每年供水期的平均出力，然後將這些出力值按大小次序排列，繪製其出力保證率曲線，在該曲線中相應於設計保證率的平均出力，就是水電站的保證出力。③水電站的多年平均發電量，指水電站在多年工作時期內，平均每年所能產生的電能量。通常可根據入庫天然流量系列資料，利用水庫進行徑流調節，按水電站的發電量計算公式，算出各年的發電量，取其平均值。④水電站的裝機容量，指水電站廠房內所有機組額定容量之和，是由設計的工作容量、備用容量和重複容量組成。工作容量指水電站按保證出力運行時對電力系統所能提供的發電容量。備用容量包括：負荷備用容量，是擔負電力系統一天內瞬時的負荷波動和計畫外的負荷增長所需要的發電備用容量；事故備用容量，是電力系統中發電設備發生事故時，保證正常供電所需要的發電備用容量；檢修備用容量，指電力系統中全部機組按年檢修計畫所必須增設的發電容量。重複容量指調節性能較差的水電站在汛期內產生較多棄水時，為了節省火電燃料，增發季節性電能而額外增設的發電容量。水電站裝機容量一般根據電力系統的電力電量平衡方法求出，某些小型水電站可以採用裝機容量年利用小時數法或保證出力倍比法求出。⑤水電站的正常蓄水位，指水庫在正常運行的情況下為滿足設計的興利要求而在汛末供水期開始時應蓄到的高水位，是水庫設計中非常重要的參數，它直接關係到水利樞紐的規模、水工建築物及有關設備的投資、綜合利用各部門的效益、水庫的淹沒損失和地區經濟發展等重大問題。在一般情況下，隨著正常蓄水位的抬高，水庫的調節流量、水電站的保證出力、多年平均年發電量和其他綜合利用效益均將增加，但水工建築物的工程量及其投資和水庫淹沒的損失等也將隨之增加。因此，可以根據水利動能經濟比較準則，結合政治、社會、技術等多方面因素、綜合分析，在許多比較方案中選出最有利的正常蓄水位。⑥水電站的死水位，指在正常運用的情況下，允許水庫消落的最低水位。正常蓄水位至死水位之間的深度，稱為水庫消落深度。在正常蓄水位一定的情況下，當死水位降低或水庫消落深度增大，可以獲得較大的興利調節庫容、較多的調節流量和較大的水電站保證出力，但隨著死水位的降低，水電站的平均水頭減小和多年平均年發電量將可能減少，水電站的受阻容量和進水口、引水建築物的投資可能有所增加，因此也可以根據水利動能經濟比較準則以及其他因素，從許多比較方案中選出最有利的死水位。參考書目 中華人民共和國水利電力部：《水利水電工程水利動能設計規範》(SDJ11-77)（試行），水利電力出版社，北京，1978。 華東水利學院等編：《水文及水利水電規劃》，下冊，水利出版社，北京，1981。
