（农业工程专业论文）山东省小型水电站现状分析与经济运行研究.pdf

摘要 本文是在大量调查资料的基础上，通过对山东省以防洪、灌溉为主的大中型水库的低水头水 力发电站运行的现状分析，研究提出了发电单位耗水率及变化规律( 即：水位越高单位耗水率越 少，开启的台数越少，单位耗水率越低，且随着工作水头的减小，单位耗水率迅速增加) 。定量 计算了青峰岭水库在各种水位、不同出力组合下的水头损失值及变化规律；给出了降雨与水库参 数相关分析图。并通过对山东省1 0 多处水电站4 0 多年水文资料和2 0 几年发电资料的统计分析 计算，提出了如何提高水电站工作水头，提高机组的综合效率和机组运行的最佳台数组合，降低 发电的单位耗水率；同时提出了水库防洪的宏观分析( 大环境影响) 和微观调控( 由降雨奁图求 洪峰、洪量、泄量等) 以及泄水能力与洪水的频率关系，确定洪水对水库的风险分析。全省各水 库电站据此制定水库调度和电站经济运行计划，不仅能够提高水库的防洪安全度，增加水电站的 发电量，而且还能够提高水库的经济效益和社会效益，达到经济运行的最终目的。 关键词：单位耗水率，风险分析，经济运行 a b s t r a c t t h i s t e x t i s a f o u n d a t i o n i n a g r e a td e a lo f i n q u i s i t i o nd a t a , p a s s i n g t h e p r e s e n tc o n d i t i o na n a l y s i s t o t h ep r o v i n c eo f s h a n d o n gw i t ht h ef l o o dc o n t r o l ，t h ei r r i g a t i o nf o rah y d r a u l i cp o w e ro f l o ww a t e ro f t h e b i ga n dm e d i u m s i z e dr e s e r v o i ro ft h el o r ds t a n d st oc i r c u l a t e t h er e s e a r c hp u t sf o r w a r dt og e n e r a t e e l e c t r i c i t yt h ev a r i e t yr e g u l a t i o nt h a tt h eu n i tc o n s u m e st h er a t eo fw a t e r ( t h e n ：t h ew a t e rl e v e li sm o r e h i g ht oc o n s u n l et h er a t eo f w a t e rm o r el i t t l e ，t h es e tt h a to p e nt h en u m b e ri sm o r el i t t l e ，c o n s u m i n gt h e r a t eo fw a t e rm o r el o w , a n dl e tu pa l o n gw i t ht h ew o r kw a t e rh e a d ，t h eu n i tc o n s h m e st h eq u i c k i n c r e m e n to f r a t eo f w a t e r ) t h ef i x e da m o u n tc o m p u t e st h eg r e e nr e s e r v o i ro f q i n g f e n gt ol i f tah a n dt o t h ec o m b i n a t i o ni nv a r i o u sw a t e rl e v e l d i s s i m i l a r i t yu n d e ro ft h ew a t e rh e a dl o s et h ev a l u ea n dc h a n g e t h er e g u l a t i o n ；g i v er e l a t e da n da n a l y t i c a ld i a g r a mo fr a i n f a l la n dt h er e s e r v o i rp a r a m e t e r s p a s sa l s o s t a n dt om o r et h a n1 0w a t e re l e c t r i e i t i e so fp r o v i n c eo fs h a n d o n gt h eh y d r o l o g yd a t ao fm o l et h a n4 0 y e a r sa n dm o r et h a n2 0y e a r s e sg e n e r a t ee l e c t r i c i t yt h ed a t ao f t h ec o v a r i a n c ea n a l y s i sc a l c u l a t i o n , p u t f o r w a r dh o wt or a i s et h ew a t e re l e c t r i c i t ys t a t i o nw o r kw a t e rh e a d t h ec o m p r e h e n s i v ee f f i c i e n c ya n d at h eb e s ts e tn u m b e rc o m b i n a t i o nf o rc i r c u l a t e so f t h ee x a l t a t i o nm a c h i n es e t ，t h eu n i tt h a tl o w e r st o g e n e r a t ee l e c t r i c i t yc o n s l l m e st h er a t eo f w a t e r ；p u tf o r w a r dt h em a c r o s c o p i ca n a l y s i s ( g r e a te n v i r o n m e n t i n f l u e n c e ) a n dt i n yv i e w so ft h er e s e r v o i rf l o o dc o n t r o lt oa d j u s tt oc o n t r o l ( b ec h e c k e dt h ed i a g r a mb y t h er a i n f a l lt ob e gt h el a r g ev a l u eo ff l o o d ，q u a n t i t ya n dl e a kt om e a s h r ee t c ) a n dl e a kw a t e rt h e f r e q u e n c yr e l a t i o no fa b i l i t ya n df l o o da tt h es a l l et i m e , m a k es u r et h er i s ka n a l y s i so ff l o o d t o r e s e r v o i r e a c hr e s e r v o i ro fw h o l ep r o v i n c ee l e c t r i c i t ys t a t i o na c c o r d i n gt ot i m et h i sd r a w su pt h e r e s e r v o i rt oa d j u s tt h ed e g r e ea n de l e c t r i c i t i e st os t a n dt h ee c o n o m yc i r c u l a t e st h ep l a n ，n o to n l yc a n n i n g r a i s et h ef l o o dc o n t r o ls a f e t yd e g r e eo f t h er e s e r v o i r , i n c r e a s i n gw a t e r i n gg i v i n go rg e ta l le l e c t r i cs h o c k s t a n d i n go f i n gg e n e r a t i n ge l e c t r i c i t yt h eq u a n t i t y , a n d i n gc a n n i n gb u ta l s or a i s i n gt h ee c o n o m i c p e r f o r m a n c ea n ds o c i a lp e r f o r m a n c e s e so ft h er e s e r v o i r , a t t a i n i n ge n dp u r p o s eo ft h ee c o n o m i c m o v e m e n t k e yw o r d s ：s p e c i f i cw a t e rc o n s u m p t i o n ，r i s ka n a l y s i s , e c o n o m i c a lo p e r a t i o n m 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 气耳 i 时间： 一r 年- 月0 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：1 耳 时间：u r 年厂月3 口 导师签名：芬 时间：r 年厂月日 1 1选题的目的意义 第一章绪论 本文研究的主要目的是：在大量调查资料的基础上，通过对山东省以防洪、灌溉为主的大中 型水库的低水头水力发电站运行的现状分析，研究提出发电单位耗水率及变化规律。同时由南方 6 月底以前总降雨量等十个大气物理环境因素分析对比，判断出山东省7 月份( 主汛期) 的降雨 量及相应的降雨概率，据此拟定安全、可靠、经济的水库调度方案。并对山东省的大型水库进行 保坝风险分析，给出降雨与水库参数相关分析图，指导和改进全省水库电站的合理、科学和经济 运行。 本研究通过对山东省1 0 多处水电站4 0 多年水文资料和2 0 多年发电资料的统计分析计算， 提出如何提高水电站丁作水头，提高机组的综合效率，机组运行的最佳台数组合，降低发电的单 位耗水率；同时提出水库防洪的宏观分析( 大环境影响) 和微观调控( 由降雨杏图求洪峰、洪量、 泄量等) 以及泄水能力与洪水的频率关系，确定洪水对水库的风险分析。全省的各水库电站据次 此制定水库调度和电站运行计划，不仅能够提高水库的防洪安全度，增加水电站的发电量，而且 还能够提高水库的经济效益和社会效益，具有很好的现实意义。 1 2国内外研究现状 从可持续发展角度来看，发展小水电具有重要的现实意义。1 9 9 6 年，王新民在龙羊峡水库 1 9 9 5 年度运行情况分析一文中从龙羊峡水电站以其良好的多年调节性能和调峰、调频能力为西 北沿黄各省的国民经济发挥了重要作用，为下游梯级电站稳发、多发、减少弃水提供保证谈起。 并通过对龙羊峡水电站运行十年的资料进行对比计算，从多方面综合分析了运行不合理的原因， 并提出了具体的改进措施和建议，以使水库尽快恢复正常运行状态，以达到较好的经济同报“1 。 1 9 9 8 年李忐民等在浅谈水电站水轮机技术改造与效益一文中就广东省罗定市几座小型水 电站针对运行过程中存在的问题进行了技术改造，在应用多项水电科研新技术和采取综合措施增 加容量5 - 2 0 9 6 并延长设备寿命，取得了较好的经济效益和社会效益达到了科技兴水和发展水 利经济的目的“1 。 1 9 9 9 年，张美新等在水电站运行低水位的选择探讨一文中综合福建永安苏杭溪四级溪南 电站的情况，对水轮机在低水头运行状态进行分析，提出了合理的水库最低运行水位”。 2 0 0 1 年，周延松在中小型水电站监控系统及其软件设计一文中，重点阐述了中小水电站 经济运行中的附和最优分配，并针对某一小型水电站的实际情况，对不同的优化算法加以分析和 比较，选取了动态规划法，开发了相应的软件“1 。 2 0 0 2 年，曾庆源针对径流式小水电站存在的问题进行了分析，提出r 兴建调节水库、加大电 站技术投入、加强内部管理等技术措施提高电站的经济效益”。 2 0 0 2 年，李梅华等在小水电站的优化运行一文中，针对目前小水电厂经济效益偏低的现 象，提出t d , 水电厂优化运行的理论与方法，即按等流量微增率原则并列运行机组的负荷分配利 用动态规划法并列运行机组间的负荷最优分配法，以提高小水电站的经济效益”】。 2 0 0 2 年张东胜在李家峡水电站发电机组负荷超调原因分析与对策一文中，针对李家峡水 电站水轮机组在运行中负荷调整的过调现象及现场出现的问题进行分析。提山了监控系统与调速 系统进行联合试验的设想以及对监控系统与调速器的接口进行改进的建议。 2 0 0 2 年，郑伟彦在浅谈小型水电站的技术改造一文中针对当前小型水电站存在的问题， 结合水库电站技术改造j 二程实例，提出了要从水轮机、发电机、主变、配电及引水系统等五个 方面进行系统改造，以达到改善电站安全运行状况，充分利用水能，从而提高电站经济效益的目 标。 2 0 0 2 年，邓晓娟等在( - - 峡梯级水电站厂内经济运行一文中以三峡梯级水电站为例，详细 完整的介绍了用动态规划对厂内负荷进行经济分配的全过程，此方法可以获得水电站厂内最优化 运行方式，指导水电站的实际运行”1 。 2 0 0 2 年，德赫穆特阿萨姆在斯威+ 兰梯级电站的优化运行一文中就为了提高水电系统 的效率，非洲正在出现的电力市场作好准备，斯威士兰电力局请p , 1 6 ) 咨询公司为其水电梯级进行 了优化研究“。 2 0 0 3 年，廖绍怡在增强水库调节能力，提高径流电站效益一文中以广扶落口电站的改建 为例，说明因地制宜对已建小水电站进行适当改建或技术改造，可增加水库的调节能力，以提高 径流电站的经济和社会效益“。 2 0 0 3 年，侯宁宁等在小水电站水轮发电机的技术改造一文中，简要介绍了广东省小水电 站发展情况及存在的问题：水轮发电机组制造t 艺水平低，机电设备不配套等问题，再加上运行 多年，机电设备老化，事故隐患日益增多，使得电站机组效率达不到设计出力，严重制约了水利 资源的充分利用。本文重点介绍了小水电站的水轮发电机的技术改造措旖，以提高水电站的机组 效率和实际出力”。 2 0 0 4 年，俄国a n 布瑟列夫等在小水电站水力机组参数的选择一文中介绍了选择水轮 机参数及其工作范围的标准，并对选择小水电站水力发电机组参数的合理方法进行了深入研究， 以启达到提高小型水电站经济运行的目的“。 通过人量的文献资料和调查及资料分析，国内外对水电站经济运行的研究主要是对以发电为 主的大中型水电站研究“，有以下几个方面 a 、水电站在电网中不同时期承担负荷的位置； b 、水电站梯级开发的综合调度方案； c 、枯水期水电站调频容量的分配： d 、以系统中耗煤、耗油最少为目标，向水电站的负荷分配等。而对以灌溉、防洪为主的半 干旱地区小水电站研究基本没有。 1 3研究内容和方法 1 3 1 研究目标和内容 本文将通过对山东省l o 多处水电站4 0 年水文资料和2 0 年发电资料的统计分析计算，提出 如何提高水电站工1 作水头，提高机组的综合效率，机组运行的最佳台数组合，降低发电的单位耗 水率：同时提出水库防洪的宏观分析( 大环境影响) 和微观调空( 由降雨查图求洪峰，洪量、泄 2 量等) 以及泄水能力与洪水的频率关系，确定洪水对水库的风险分析。 具体研究内容： a 、水电站运行现状分析； 从大最的调查资料可以分析得出，目前山东省小型水电站的实际发电能力远远低丁其设计 值，每年因水头损失而造成的经济损失非常可观。造成水能资源的严重浪费，本文从现有的资料 入手，重点分析其主要原因。并在分析的基础上，研究提出切实可行的对策，以达到经济运行的 目的。 b 、发屯单位耗水率计葬： 本文通过分析，提出发电单位耗水率的概念。同时，分析发电单位耗水率与工作水头、机组 运行台数、机组效率等具体关系。 c 、水库风险分析； 通过对水库的保坝风险分析，提高水库的安全可靠度和经济运行模式。并由周边大环境进行 年洪水晕的宏观分析。在对每次具体的实测降雨量进行频率、洪峰、洪量的微观调控，最后决策 水库的运行调度方式，在保证水库绝对安全的前提下，最大限度的利用水能资源。 d 、绘制水库综合特性曲线。 本文通过对山东省流域内降雨量、降雨频率、来水量、库水位等参数，做山泄水决策。 1 3 2 研究方法和技术路线 本文分为5 步实施，即资料调查、数据处理分析、实施方案提出、实施执行、研究总结。 a 、影响发电量原因的调查分析 通过调查山东省几座水库水电站，查找分析存在的问题，并通过调查分析其问题的原因所在 等。 b 、实例分析 针对儿座水库2 0 年的资料统计，重点分析其水能利用率的情况，通过分析找出问题的原因， 并对此状态下的经济损失进行核算。 c 、水库防洪风险分析 通过调查资料分析，影响山东省主汛期降雨量的物理冈素主要有哪些，据此判断山东省汛期 丰水或桔水的概率，并通过保坝等措施进行防洪风险分析。 d 、绘制水库参数曲线 利用多年积累的第一手资料，分析并绘出几座具有代表性水库的降雨、洪峰、洪量、库容、 水位、泄量的综合相关图，通过上游遥控雨量计发出的降雨每信号，查出相应的水文参数，正确 决策水库调洪方案。 e 、绘制水库运行调度图 按照水位不同分为加大出力区、保证出力区、降低出力区等，并根据不同时段来水量和r 游 供水要求，确定电站运行方式。 f 、单位耗水率计算 中国农业大学工程硕上学位论文第章绪论 水库每年的来水鬣一定，发电单位耗水率越低，则发电越多，通过给出的不同水位，不同出 力下的单位耗水率图，确定最优的开机组合方式，达到经济运行的目的。 g 、发电综台指标评价 4 2 1 小水电概况 第二章小水电概况与电站效率分析 我国水力资源极其丰富，理论蕴藏量为6 7 6 亿k w ，其中可开发的为3 7 8 亿k w 。 】9 8 0 年以前规定，单站容量1 2 7 i k w 的为小水电；随着中国水也事业的发展，大中犁 水电站的不断建设，1 9 8 6 年规定单站容量在2 5 万k w 以下的为小水电站，均按小水电政策进 行建设和管理“”2 。 中国小水电资源储最为1 8 亿k w ，其中可开发的资源约0 7 6 亿k w 。目前，全国小水电己 建成4 0 0 0 0 多座，总容量超过2 4 8 5 万k w ，年发电量3 0 0 多亿k w - h 1 9 ，2 0 。通过小水电的建设， 我国己培养出一批能从事小水电规划、设计、施工、运行和管理方面的技术队伍。小水电总 量居世界首位，在国际享有盛誉。1 9 8 0 年联合国在我国杭州成立了“亚太地区小水电研究培 训中心”，促进了我国小水电建设的更加迅速地发展。 小水电站与火电站相比有许多优点： l 、电能成本低：水电站的能源是无偿的天然径流，不消耗一次性能源( 煤炭、石油 运行费_ h j 少，发电成本低，水电、火电成本的比值为1 ：4 。 2 、能源的重复利用：在能源危机的今天，水电站更能体现山它的优越性，水能是取之 不尽，_ h j 之不竭的；而煤炭、石油，在我们这个地球上不可能再生，只有不断地耗尽，并且 为期不远( 经计算石油不超过8 0 年，煤炭不超过7 0 0 年) ，将来在没有新的能源诞生之前， 只有利用水能资源。 3 、机组运行的灵活性：水轮发电机组的启动和停机操作灵活，从启动到满负荷，只要 几十秒到几分钟。能很好的适应用电负荷的变化，以提高供电质量。而火电站的蒸汽轮机从 加热到运行需要相当长的时间，难以适应外部负荷的不断变化。 4 、利丁环境保护：火电站运行中产生大量的c 0 2 、s o ：以及废渣、废水等，严重地污染大 气和周边环境，产生各种负效应，而水电站没有。 5 、水能可以贮存：电能不可大量贮存：而水能可借助水库调节贮存能量，解决供需平 衡，提高供电质量。 6 、水资源综台利用：一般多年调节水库均有防洪、灌溉、发电、供水、养殖、旅游等 综合性能”“”1 。 而山东省内陆水力资源理论蕴藏量为“万k w ，其中可开发的水能资源2 1 4 7 i k w ，另有 可开发的潮汐资源11 7 7 万k w 。 目前，山东省己建小水电站2 1 8 处，机组4 0 5 台套，总装机容量为7 7 4 4 9 k w ，其中n 5 0 0 k w 的单站3 5 处，机组1 1 7 台，装机容量4 9 1 0 9 k w ：n b - 7 或b 8 - 时，水流不能平顺流畅进入，水流与轮叶有一定碰撞，产 生撞击损失，水轮机效率降低。b - 与b - 值相差越大，损失h 。越人效率越低。 4 、水轮机出口涡流损失h t 反击式水轮机出1 3 的绝对速度( v z ) 为法向出流，但因工况不同，出口的速度方向和大 小对效率有不同的影响。 1 ) 当绝对速度v 。与切向速度u ：成直角时，即n 。= 9 0 。，水流离开转轮后沿尾水管轴心平 行流出，为无涡流损失工作状态； 2 ) 当az 9 0 。时，水流离开转轮后不平行尾水管轴心，必然产生对于轴 心的环向流动，从而造成涡流损失，效率降低，涡流越严重，效率越低： 3 ) 出1 2 1 流速v 。具有动能，因此尾水管尺寸不宜太小，以使出口动能为最小值。 5 、尾水管损失h s 及效率 反击式水轮机的出1 3 流速较大，一般低水头电站出口流速为3 6 m s 。对混流式水轮机 可达总水头的5 1 0 ：对轴流式水轮机可达3 0 4 0 ，加设尾水管利用一部分出i ：1 动能( 即 利用吸出高度i t 。) ，并将水流平顺引入f 游。尾水管效率对高比转速水轮机影响很大，主要取 决于尾水管的形状和尺寸，多由水轮机生产厂家给出，对实际运行影响不大。 2 3 2 容积损失 进入水轮机的流量q 并未完全进入转轮作功，由于转轮前、后压力差很大，转轮与转轮 室之间存在构造上的问隙，其中- - + 部分流量q 从间隙中漏掉，此部分所占比重很小，运行中 可忽略不计。 2 3 3 机械损失 水流的能量还有一部分消耗于转轮在水中的摩擦和轴承及止水上的摩擦。此部分由制造 厂家克服，运行者只需对水轮机进行适当保养维护。 8 2 3 4 各种损失( 效率) 分析b e 较 o o 效 塞 ，? ? ，。i 7 7 ? 7 7 ，, i ，? ，一。 、i 、i 、i i 、j 所铴刃彩刀刃勿 乏撞击擐失n、j j j 气 歹 n ” 蔼 力 窖积掇失n ； 机械掼失n 一 舔l 损失n 。， 出口j 出力 n 眦。 图2i 水轮机效率与出力的关系 由图2 一l 可以看山： 1 、容积损失和机械损失基本不变，与运行状况无关； 2 、沿程损失、局部损失、出口水头损失三项在定的水头下，随出力的增大而增大； 3 、撞击损失、涡流损失在低出力时最大，随出力增加而减小，逐渐达到最大值q ，j 簋 后随出力增大损失又开始增人： 4 、最优工况：当水轮机进入角1 3t = bt ( 轮叶装置角) ，且出水角az = 9 0 。( 即v 。上 u z 绝对速度垂直切线速度) ，则水流在转轮进口无撞击损失，出口无涡流损失。此时水轮机 效率最高，郎r l = q 。这时水轮机的出力为8 5 9 0 n 一； 5 、在运行中，应主要控制调节水力损火，尤其是撞击、涡流两项损火。 2 4 水轮机特性分析 水轮机运行中，其出力的大小受工作水头、通过流量、转轮直径、转动速度、导水叶开 度、j 二作效率等多种因素影响，并且各变量之间还要相互影响，可用一个通式表示为： n = f ( h ，q ，d i ，r l ，qo ，1 1 ) 式巾：h 一一工作水头 i l l o - - 一通过流量i l l 3 s d - 一一转轮直径m 9 中国农业大学_ r = 程颂士学位论文 第二章小水电概况与电站效率分析 n 一一转动速度 r m i n ao 一导水叶开度m n 一一1 = 作效率 六个变量共同分析是困难的，j 二程巾通常多假定几个值( 如：d t ，n ，f 1 ) 为常数，分析 其它几个变量的关系。 2 4 1 工作特性曲线 对某一个电站( 机组) ，转轮直径d - ，转速n 为常数( 几何参数) ，再假定工作水头h 为 常数，得出： h = f ( n ) nz 一一轴流式 n * 一一混流式 l o o n 圈22不同机型效率曲线 或q = f ”( n ) ，如图2 2 ，希望n 而q 。由图2 2 可以看出，水轮机出力太小时，相应 的流量并不小，且效率低，造成水量的浪费。由上图可以分析得出： l 、混流式水轮机高效区相对较宽，q 7 0 时，相应的出力为n = ( 5 0 1 0 0 ) n 也就是说：当混流式枕组能达到5 0 以上出力对，其工作效率可达到7 0 以上。园此， 对于外负荷变化较大或灌溉引水流量变化较大( 渠道电站) 时，宜选用混流式机组。 2 、轴流式水轮机，山东省均为低水头电站，且多在渠道上结合灌溉发电，轴流式机组 因电站丁程相对较小，且适于低水头，造价相对较低，因此轴流式机组的数量占8 0 以上。 当q 7 0 时，n = ( 8 0 1 0 0 ) n 一，印轴流定浆式机组高娥区工作范嗣很窄，只有当 出力大于额定出力的8 0 时效率才能达n 7 0 以上。( 注：综合效率不戍低于7 5 ) 。 山东省小水电站多为综合应用型，发电受灌溉、供水、防洪等诸多因素制约，而因流 量、水头的变化将决定出力的大小，因而直接影响水轮机的效率，导致水轮机长期处于低效 区丁作，严重影响发电效益。 】0 n 如 中国农业大学丁程硕士学位论文第二章小水电概况与电站效率分析 综合以上分析，可采用以下解决办法： l 、有条件时改用混流式机组： 2 、不能改造时，调整水轮机工作台数，保证在高效区运行，最大限度地利用水熊。 2 4 2 水轮机运转综合特性 运转特性曲线是根据模型综台特性曲线通过相似律关系式换算后给出来的，它能全面反 映实际水轮机的运行情况。 水轮机运转综合特性曲线是以水头为纵坐标，出力为横庳标，并绘出等效率曲线，等吸 出高度线、出力限制线等。它是针对实际水轮机绘制的，概括了水轮机运转中的工作情况， 是机组合理运行的依据。 本部分参数由水轮机生产厂商定出，本文不再讨。 曼量墨 曩 墨 虽 虽 星 量 昌高 = 星 一t o 2 虽 。 害署 蓦 氢 8 8 罱 器量 量 器 量 嚣 蜜 导昌禽篙器 士剖暇掰。摹$井掣划，时。培霹*唇n廿鲁0廿。曲堪畦稚瑚琼，n ：|掣鞋聊最n1中擎竖林甙三牛舡捌舡描餐坦露脚越蚌。一曝山棚廿媳廿群，一。塌 o o o o o o _ 【 n o i o 呻 o o _ | v n 荜釜_ f 嚣芷 鞯州 n 匿丑_ 【蕈丑 鞲娴 n 嚣墨_ 【蕈羞驿娟釉蕈丑i 举丑鞲甜 “嚣丑 【器丑鞲州 n 摹彗_ 【匿丑 器娴 避霉 雌* 霉避 世*删酶驻世* 毒- 蛰他 世* r 1 1 替 世* 球世 n 士如 i 啦 辐羁 鼹撩 * 举 餐雠 n 口越 避k 。 i 脚鲻 燃r 幽 双涮 薄蚺 唳k)|懈塔求蠹掌； 1 台k 2 、效率n 机组综合效率有两个特点： 第一是n qz q 。即单机运行流量小，水头损失小，效率高。 第二是随着水位降低，效率也降低，低水位大流最，水头损火大，效率低。 3 、单位耗水率m 特点与效率相对应，即i l i a m 2 m ，随水位降低单位耗水率迅速增加。 5 2 5 结论 综合以上分析，由水头h 与n 、q 、m 三者的衄线变化关系，定山以下运行方案： 1 ) 汛期限制水位v 1 6 0 m 此时根据来水量大小决定控制运用，在保证水位不下降的条件下，可以开启三台机组，且可 以加大出力( n t 2 5 0 3 ) 2 ) 非汛期限制水位v 1 6 2 m 以来水量和用水量以及长期调节决定运行方案。 3 7 中国农业人学：程硕十学位论文第五章发f 毡综台指标评价 1 ) 水位在v 1 6 0 m 以上可以三台并列运行； 2 ) 水位在v1 6 0 1 5 7 m 之间两台并列运行： 3 ) 水位在v 1 5 7 1 5 0 i i l 之间一台机组运行； 4 ) 水位在v 1 5 0 m 以下时，原则上停i t 供水，此时机组效率低，单位耗水量偏人；当下游灌 溉或供水要求必须放水时，可以结合4 4 、5 讣机组发电。 占 ； 靶。 型主 茸 ； 靶 删； 皋z ：卟 高g 霉昌葛葛蛊2 需荨昌嚣一t , q 翟o 卜d 芝昌昌g 嚣嚣器葛甓嚣簧器器；蠹器器器高署= 兽= 型 o 呻一 _ 【 吲 o n o i o 【一 曲竹卜 o 卜一 _ 【卜 “n 卜 o o - 【o 【 o n _ 曲函【 _ 【 h 、 n 、釉 一一_ 卜h 呻t 岫竹西 。卜【 一西 曲 一寸o o 吲 啦i 崎o _ 【 竹h 寸舶 i o 叫 m 叫 呻岍啦 。卜叫h m 卜h 竹1 叫 o o n i_【 卜叫吲 寸o 口 o 旧_ 【 o 西_ 【 n _ | h “ h h o 呻 甘卜 国n 卜i o t | n 奶h 甘“i n 一【 崎，卜 n 曲_ 【 田“ 曲n 叫 o _ i 呷r 口吲竹 o o o 西_ 叫n 呻n 曲曲_ 【 卜西曲 【_【 蹦n 卜o o 卜_ 【_ 劓 门 _ 【 叫 _ 【毋_ 【 【o n o 卜 卜叫n o 甘卜n 吣卜_ 【 叫o 呻o o n 中n 曲o 卜 卜o 门 一鼬 i 卜一 o n o n 卜_ 【 o n 鼬一卜 n n 门 _ 【n n n 寸_ 【 _ 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以上。 仅发电一项的经济收入就能保证水库运行管理的正常支出并有余，水库发电还有很大 潜力。 2 、水库常年运行水位偏低 由于汛期限制、跃期库水，上游后将水库的拦截，f 游灌溉用水量大、洪溢道偏低， 大坝不安全等各种因素的影响，水库的常年运行水位偏低。常年撮高水1 ：i ) ：低于兴利水1 ： ) = 3 5 m ，常年平均水位低于兴利水位8 9 m 。因此，水电站多处于超低水头运行状态单位耗 水量大，机组综台效率低，造成大量的水能浪费，甚至放水时不能发电。 3 、水电站没有年度运行调度计划 水库调度运行计划，是在保证水库安全的前提下，使水库发挥最人的经济效益。我省 水库多以防洪和灌溉为主，兼顾发电。发电用水受到灌溉和防洪的影响，电站并网运行又 受剑电力系统的制约，还要考虑水库的当前水位及当年可能的来水量等多种不利冈素，对 调度图规划增加了难度；另一方面，山东省的大中型水库为多年调节水库，且调节系数人 ( b = i 5 2 8 ) 。即库容大于全年平均来水量，在正常运行中，应保证兴利水位不变，上游 来水量的平衡原则调度，只有在春季枯水期灌溉时才降低水位供水，汛期再补满水库。竹 关键时期，原则上低于兴利水位就不放水。 4 、典型水库发电量分析 通过对临沂、日照两市五座大型水库水电站2 0 年运行的统计资料分析： 1 、常年运行平均水位低于兴利水位6 7 9 6 m 2 、水轮机实际工作水头为设计水头的5 2 6 2 ： 3 、理论发电量比实际发电量可增加2 8 7 5 ； 4 、昂大发电量比实际发电量可增加7 3 1 4 7 。 5 、水库防洪风险分析 l 、影响北方地区降雨的大环境物理因素 北方地区降雨的多少与海水温度、地区温度、冰川冰雪的覆盖龟、夏季季风强度、风 向、太阳黑子活动、长江以南降雨量等因素相关。根据以上因素，可以推断北方( 山东) 地区7 月份降雨量较常年是偏大还是偏小，给水库运行调度定出宏观指标。 2 、山东几库大型水库防洪风险分析 4 0 中国农业大学工程硕士学位论文第六章总结与展望 根据各大型水库4 0 年洪水资料分析，水库的相对库容最偏大( 相对流域面积和水量) ： 溢洪道泻水能力大，岸提水库在兴利水位时能下泄1 0 0 0 年一遇的洪水( q = 1 3 8 0 0 m 3 s ) ；水 位平坝顶时，能下泄l o 万年遇的洪水( q = 2 3 4 2 5 m 3 s ) ，此值远远大雨水库的设计标准 水库不存在洪水浸顶垮坝的危险。 6 、单位耗水率大小是影响电站经济运行的重要指标 单位耗水率，即生产单位电量( 1 k w h ) 所消耗的水量。本项指标分析研究是以峰岭水 库为例，进行发电综合指标分析。它是影响电站经济运行的重要指标。 1 、单机运行有利 在相同的水位和水量的条件下，单机运行最好，此时管道内流最最小，沿程和局部水 头损失小，且下游尾水位最低。电站有效水头最大。两机并列运行损失水头增加4 5 ， 一年损失1 5 万元；三机并列运行损失水头增加1 0 4 ，一年损失3 5 万元。冈此，只有在 汛期来水晕大，且是高水位时才可以三机或两机并列运行，一般情况下应单机运行。 2 、高水位运行有利 水电站高水头运行时，机组效