如果水电站上游没有水库或水库的容积很小,不能将天然来水量重新分配(即把某些时间内用不了的水蓄于水库,供水少时或需水量大时使用),就叫做无调节的水电站。 引水式电站多数是无调节水电站 。
水电站的装机容量首先应能满足保证出力的需要,这部分容量叫做必需容量。在无调节水电站中,必需容量即等于保证出力。但是为了能在多水季节多发一些电,以满足生活中日益增长的用电需要,所以水电站实际的装机容量要大于保证出力。容量具体数值应根据流量变化情况、实际用电需要以及机组制造供应等条件来决定。
那么,无调节水电站如何确定保证出力 ? 当水文资料比较齐全时,可按下述的三个步骤来进行 。
第一个步骤,计算水电站在不同时段内的平均出力 。无调节水电站的出力决定于天然流量,任意一个时段的平均出力,可以根据天然流量和该时段内水电站的相应水头来计算。在计算时应注意下列几点。
第一点 ,因为河道天然流量在一天内变化不大,所以时段通常以天为单位,但为了简化,也可取五天或十天为一个时段。
第二点 ,当水电站引用河道全部水量时,发电流量即等于天然流量,如果只引用一部分,则应取各个时段内的实际引水流量。
第三点 ,在引水式电站中,水电站上游水位应根据各时段引水渠道的水位来确定。第四点,水电站下游水位应根据通过的流量来计算,河道水位和流量的关系曲线图可以作为参考。
第二个步骤,绘制保证率曲线 。先计算平均出力的保证率,将算出来的所有出力按大小排序,统计每一个出力出现的次数,再统计累计次数(等于或大于每一个出力的次数),然后算出每一个出力的保证率。所有出力的保证率算出后,取纵坐标为出力,横坐标为保证率,即可绘出保证率曲线。
第三个步骤,根据选定设计保证率,由保证率曲线查得相应保证出力 。在资料比较齐全时,各时段的平均出力应根据多年的流量资料来计算,这样可以使出力保证率的计算结果能更接近于今后的实际情况。但为了减少工作量,而且中小河道的流量资料也不会很多,一般只计算三个代表年,即丰水年、中水年、枯水年各时段的平均出力就可以了。在有些情况下,甚至可以单取一个中水年来计算,当然计算结果就更粗略一些。上述代表年可根据年水量的保证率来选取,丰水年是25%,中水年是50%,枯水年是75%。
为了简化起见,在水头变化影响不大的情况下,也可直接由流量资料推算相应于选定保证率的保证流量,然后根据保证流量和水电站平均水头来计算保证出力。推算保证流量也需要先绘制保证率曲线,具体方法与求保证出力相同,只须将出力改为流量即可。
推算保证出力或保证流量,需要依据相当长久的流量资料。 在小型水电站中,如果流量资料比较少,可以直接选定设计流量和设计水头,求出平均出力作为水电站的保证出力。在无资料情况下,一般可取河道多年平均流量或偏枯年份的经常流量(即一年中有7~9个月能保证的流量),作为水电站的设计流量。这些流量资料可用间接方法求得,例如根据当地雨量推算,进行实地调查等等 。
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水利工程设计
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