水资源规划及利用(14)

1、1/521/26沈阳农业大学沈阳农业大学水资源规划及利用课程组水资源规划及利用课程组Integrated water resources planning 第十四讲第十四讲2/52第七章第七章 水库群的水利水能计算水库群的水利水能计算第一节第一节 概述概述第二节第二节 梯级水库的水利水能计算梯级水库的水利水能计算第三节第三节 并联水库群的径流电力补偿调节计算并联水库群的径流电力补偿调节计算第四节第四节 水库群的蓄放水次序水库群的蓄放水次序思考题思考题 本讲主要内容本讲主要内容：3/52第一节第一节 概述概述一、河流综合利用规划与河流梯级开发一、河流综合利用规划与河流梯级开发在制订以发电为主的河

2、流综合利用规划方案时，要着重在制订以发电为主的河流综合利用规划方案时，要着重研究河流的梯级开发方案。在干流上游，以及各支流上研究河流的梯级开发方案。在干流上游，以及各支流上兴建水库群，减轻下游洪水威胁，截蓄山洪。兴建水库群，减轻下游洪水威胁，截蓄山洪。4/52（1）我国水利水电资源丰富，水利水电建设发展很快，我国水利水电资源丰富，水利水电建设发展很快，一个地区一条河流，一个电力系统中常常有许多水一个地区一条河流，一个电力系统中常常有许多水库，水电站共同工作。库，水电站共同工作。研究水库群的意义研究水库群的意义5/52（2）研究水库群的意义研究水库群的意义在水利水电工业中，无论供水，供电都是有计

3、划地安在水利水电工业中，无论供水，供电都是有计划地安排的，各工程之间不是孤立的，而是互相配合工作的，排的，各工程之间不是孤立的，而是互相配合工作的，使系统中各水库水电站很好地配合，使总体效益最大。使系统中各水库水电站很好地配合，使总体效益最大。6/52（3）研究水库群的意义研究水库群的意义在实际工作中，在大中型水电站规划设计中，很少是在实际工作中，在大中型水电站规划设计中，很少是孤立地考虑一个水电站，绝大多数都是水电站群的问孤立地考虑一个水电站，绝大多数都是水电站群的问题题 7/52（4）研究水库群的意义研究水库群的意义研究水电站群（水库群）的目的主要是使各水研究水电站群（水库群）的目的主要是

4、使各水库配合工作取长补短，以增加水库群总体效益，库配合工作取长补短，以增加水库群总体效益，让让1+12 1+12 8/52二、水电站水库群的布置方式二、水电站水库群的布置方式水电站水库群水电站水库群在一个电力系统中，往往有多个水电站和水库，形成一定程在一个电力系统中，往往有多个水电站和水库，形成一定程度的相互协作，共同调节径流，共同调节电能，这样一群联度的相互协作，共同调节径流，共同调节电能，这样一群联合工作的多个水电站和水库称为合工作的多个水电站和水库称为水电站水库群，或简称为水水电站水库群，或简称为水库群。库群。9/52 根据流域中水库群的分布形式和有无水根据流域中水库群的分布形式和有无水

5、力联系的情况，可将水库群的布置方式分为力联系的情况，可将水库群的布置方式分为以下三种情况。以下三种情况。10/521.1.梯级水库群梯级水库群 ( (串联水库群串联水库群) ) 位于同一条河流的上下游，位于同一条河流的上下游，以串联方式连接而成的水库群，以串联方式连接而成的水库群，即即在同一条河流上，从上游到下在同一条河流上，从上游到下游布置有若干个水库，水电站游布置有若干个水库，水电站. .各水库之间有着直接的水量联系，各水库之间有着直接的水量联系，在落差和水头上也有相互联系。在落差和水头上也有相互联系。串联水库群示意图串联水库群示意图 11/522.2.并联水库群并联水库群 同一个电力系统

6、中，位同一个电力系统中，位于不同河流上或位于同一河于不同河流上或位于同一河流的不同支流上的水库群。流的不同支流上的水库群。因为它们在同一个电力系统因为它们在同一个电力系统中，因此有电力联系，又因中，因此有电力联系，又因为它们有各自的集水面积，为它们有各自的集水面积，而一般没有直接的水力联系。而一般没有直接的水力联系。 并联水库群示意图并联水库群示意图 12/523.3.混合水库群混合水库群 位于同一河流或不位于同一河流或不同河流上串联与并联混合同河流上串联与并联混合的更一般的水库群形式。的更一般的水库群形式。这些水库群之间，有的有这些水库群之间，有的有水力联系，又因处在同一水力联系，又因处在同

7、一电力系统中而有电力的联电力系统中而有电力的联系。系。 混合水库群示意图混合水库群示意图 13/52什么情况下，把许多水库当成水库群系统来研究？什么情况下，把许多水库当成水库群系统来研究？14/52三、水库群之间的补偿作用三、水库群之间的补偿作用1 1水文补偿水文补偿 利用两河或不同支流丰水期、枯水期水文上不同步利用两河或不同支流丰水期、枯水期水文上不同步的特点，把它们联系起来，就可以相互补充水量，提高的特点，把它们联系起来，就可以相互补充水量，提高两河的保证流量，共同满足用水或用电的需要。两河的保证流量，共同满足用水或用电的需要。这种利这种利用水文情况的差别进行的补偿称为水文补偿。用水文情况

8、的差别进行的补偿称为水文补偿。 15/52三、水库群之间的补偿作用三、水库群之间的补偿作用2 2库容补偿库容补偿 利用各水库调节性能的差异进行补偿，如多年调节利用各水库调节性能的差异进行补偿，如多年调节和年调节水库共同工作，多年调节，来水期多蓄水，枯和年调节水库共同工作，多年调节，来水期多蓄水，枯水期多放水，丰水年多蓄水，枯水年多放水，于是就提水期多放水，丰水年多蓄水，枯水年多放水，于是就提高了枯水流量高了枯水流量. .这种利用各水库调节性能的差异的补偿这种利用各水库调节性能的差异的补偿称为库容补偿。称为库容补偿。16/52第二节第二节 梯级水库的水利水能计算梯级水库的水利水能计算一、梯级水库

9、的径流调节一、梯级水库的径流调节 二、梯级水库的径流补偿二、梯级水库的径流补偿17/52一、梯级水库的径流调节一、梯级水库的径流调节计算要求计算要求(1)(1)梯级水电站径流调节计算中，上级放水对下级电站入流梯级水电站径流调节计算中，上级放水对下级电站入流及径流调节有影响，而下级水电站的放水，对上级水电站及径流调节有影响，而下级水电站的放水，对上级水电站没有影响，没有影响，所以梯级水电站径流调节计算要至上而下，逐所以梯级水电站径流调节计算要至上而下，逐级计算。级计算。 18/52一、梯级水库的径流调节一、梯级水库的径流调节计算要求计算要求（2 2）下一级水电站计算其入流量时应考虑到上一级的调节

10、）下一级水电站计算其入流量时应考虑到上一级的调节作用，即作用，即上级水电站放水过程上级水电站放水过程+ +区间来水过程区间来水过程= =下级水电站下级水电站入流过程。入流过程。 19/52计算方法计算方法等流量调节法等流量调节法（1 1）先对第一级水库进行径流调节计算）先对第一级水库进行径流调节计算, ,求出各月求出各月调节径流调节径流Qp1=(WQp1=(W供供+V+V兴兴)/T)/T供供20/52计算方法计算方法（2 2）计算区间来水）计算区间来水21/52计算方法计算方法（3 3）计算第二级水库入库流量过程计算第二级水库入库流量过程: : Q入入2=Qp1+Q区区1-222/52计算方法

11、计算方法（4 4）计算第二级水库的径流调节计算第二级水库的径流调节,得得Qp223/52计算方法计算方法（5 5）依此类推依此类推, ,计算各级水库径流调节计算计算各级水库径流调节计算24/52二、梯级水库的径流补偿二、梯级水库的径流补偿定义定义目目的的 径流补偿径流补偿就是利用各个水库的来水过程的不就是利用各个水库的来水过程的不一致性和水库调节性能的不一致性，互相配合工一致性和水库调节性能的不一致性，互相配合工作，取长补短，以达到提高水库群的总保证流量作，取长补短，以达到提高水库群的总保证流量的目的。的目的。 径流补偿调节的目的就是各水库联合运用以径流补偿调节的目的就是各水库联合运用以达到比

12、单独运行更大的效益。达到比单独运行更大的效益。 25/52水文水文补偿补偿来水过程丰枯不一致来水过程丰枯不一致库容库容补偿补偿 水库调节性能不一样水库调节性能不一样 ，被补偿水库按单独运，被补偿水库按单独运行最优方式运行，补偿水库在被补偿水库放水时行最优方式运行，补偿水库在被补偿水库放水时少放水，蓄水时多放水，以增加总保证流量少放水，蓄水时多放水，以增加总保证流量26/52水文补偿：水文补偿：来水过程丰枯不一致来水过程丰枯不一致27/52水文补偿例题水文补偿例题: : 甲甲, ,乙为无调节水库乙为无调节水库联合工作时，保证流量是联合工作时，保证流量是53m3/s53m3/s，不联合单独工作时总

13、流量为，不联合单独工作时总流量为49m3/s49m3/s，保证流量提高了，保证流量提高了4m3/s4m3/s，约，约8.2%8.2%。28/52库容补偿：库容补偿： 水库调节性能不一样水库调节性能不一样 ，被补偿水库按单独运，被补偿水库按单独运行最优方式运行，补偿水库在被补偿水库放水时行最优方式运行，补偿水库在被补偿水库放水时少放水，蓄水时多放水，以增加总保证流量少放水，蓄水时多放水，以增加总保证流量29/52径流补偿例题径流补偿例题: :甲乙两水库，甲为上游年调节水库甲乙两水库，甲为上游年调节水库V V甲甲=180 m=180 m3 3/s/s月，月，乙为下游无调节水库，有区间入流乙为下游无

14、调节水库，有区间入流 30/52解：若按无补偿调节计算解：若按无补偿调节计算Qp甲甲 =(160+150+140)*2+180/6=180m3/s31/52乙库入流如下乙库入流如下:Qp甲180180180180180 180Q区间302010102030Qp乙210200190190200 210乙库保证流量是乙库保证流量是190m190m3 3/s/s32/52若按补偿调节计算，利用甲水库的调节性能若按补偿调节计算，利用甲水库的调节性能, ,将甲水库来将甲水库来水与区间来水作为整体考虑水与区间来水作为整体考虑: :Qp乙=(190+170+150)*2+180/6=200m3/s则保证流量

15、是则保证流量是200m200m3 3/s/s33/52月份9101112123Q乙p200200200200200 200Q区302010102030Q甲p补偿170180190190180 170Q甲天160150140140150 160V甲-10-30-50-50-30-10V甲蓄1801701409040100甲库放水过程如下：甲库放水过程如下：34/52第三节第三节 并联水库群的径流电力补偿调节计算并联水库群的径流电力补偿调节计算一、并联水库的一、并联水库的径流补偿径流补偿调节调节计算计算二、并联水库的二、并联水库的电力补偿电力补偿调节计调节计算算35/52（1 1）如两个无水力联系

16、的并联水库向同一地区供）如两个无水力联系的并联水库向同一地区供水，如有一个水库调节性能较好，另一个较差时，水，如有一个水库调节性能较好，另一个较差时，可以进行径流补偿调节可以进行径流补偿调节 一、并联水库的径流补偿一、并联水库的径流补偿1. 1. 计算方法计算方法36/52一、并联水库的径流补偿一、并联水库的径流补偿1. 1. 计算方法计算方法（2 2）调节性能差的可按自身规律放水）调节性能差的可按自身规律放水, ,调节性能好的调节性能好的可以利用自身库容进行补偿调节，保证供水流量达最可以利用自身库容进行补偿调节，保证供水流量达最大大 37/52 甲、乙为并联水库，甲为年调节甲、乙为并联水库，

17、甲为年调节V V甲兴甲兴=106m=106m3 3/s/s月，乙为月，乙为无调节。设天然来水（设计枯水年）如下，进行补偿调无调节。设天然来水（设计枯水年）如下，进行补偿调节计算节计算 2. 2. 计算实例计算实例38/52 当不补偿时当不补偿时Qp甲甲=(162+106)/6=44.7 m3/sQp乙乙=14 m3/sQp=Qp甲甲+Qp乙乙=58.7 m3/s解：解：39/52解：解： 当进行补偿调节时当进行补偿调节时Qp=(Q甲甲+Q乙乙+V甲甲)/T =(110+162+106)/6=63 m3/s补偿效益补偿效益Qp=63-58.7= 4.3m3/s40/52甲库放水过程甲库放水过程:

18、月份1011121234Qp636363636363Q乙271917141518Q甲调364446494845Q甲天353026212327V甲-1-14-20-28-25 -18V甲10610591714318041/52二、并联水电站群的径流电力补偿调节计算二、并联水电站群的径流电力补偿调节计算电力补偿电力补偿 指在同一电力系统中供电的水电站，通过指在同一电力系统中供电的水电站，通过补偿调节，达到水电站群的总保证出力提高的补偿调节，达到水电站群的总保证出力提高的目的。目的。42/52如何划分补偿和被补偿电站？如何划分补偿和被补偿电站？43/52选择担任补偿电站的条件有：选择担任补偿电站的条

19、件有：（1 1）应以调节库容大、调节性能好的水电站）应以调节库容大、调节性能好的水电站担任补偿任务担任补偿任务 44/52选择担任补偿电站的条件有：选择担任补偿电站的条件有：（2 2）调节性能相同时，应以综合要求（限制）较）调节性能相同时，应以综合要求（限制）较简单的水电站（即受约束条件较少，可以较灵活地简单的水电站（即受约束条件较少，可以较灵活地运用）担任补偿任务。运用）担任补偿任务。 45/52选择担任补偿电站的条件有：选择担任补偿电站的条件有：（3 3）调节性能与综合利用要求均差不多时，应以水）调节性能与综合利用要求均差不多时，应以水头较高，距用电中心较近，单位千瓦投资较少的电头较高，距

20、用电中心较近，单位千瓦投资较少的电站担任补偿任务站担任补偿任务 46/52电力补偿调节计算方法：电力补偿调节计算方法： （1 1）以水电站的不蓄出力过程（天然流量在水量的平均水头的出）以水电站的不蓄出力过程（天然流量在水量的平均水头的出力过程）力过程）N=AQiH 代替天然来水过程。代替天然来水过程。-其基本方法参照水库径流调节的方法其基本方法参照水库径流调节的方法47/52电力补偿调节计算方法：电力补偿调节计算方法： （2 2）以兴利库容）以兴利库容V兴兴的水量在平均水头下所能发出的电能（水库的水量在平均水头下所能发出的电能（水库电能）代替水库库容，并称之为电库容。电能）代替水库库容，并称之

21、为电库容。-其基本方法参照水库径流调节的方法其基本方法参照水库径流调节的方法从而按时历法径流调节计算的原理进行电力补偿计算从而按时历法径流调节计算的原理进行电力补偿计算48/52径流电力补偿调节计算例题径流电力补偿调节计算例题:有甲乙两水电站，甲为日调节，乙为年调节，有甲乙两水电站，甲为日调节，乙为年调节，E E乙水库电能乙水库电能=36 =36 万万kwkw月，甲月，甲乙两电站设计枯水年供水期各月不蓄出力如下，试进行电力补偿调节乙两电站设计枯水年供水期各月不蓄出力如下，试进行电力补偿调节计算。计算。月份月份111112121 12 23 3合计合计N N甲不蓄甲不蓄5.65.64.84.84.54.53.53.53.83.822.222.2N N乙不蓄乙不蓄9.69.67.27.26.06.03.63.64.84.831.231.249/52 不补偿时不补偿时N保甲保甲=3.5万万kwN保乙保乙=(9.6+7.