【文章內(nèi)容簡介】 電站的工作容量，因而稱它為重復容量。 本次設(shè)計 N 重 采用經(jīng)濟利用小時數(shù) h 經(jīng)濟 =2500h。補充千瓦利用小時數(shù)計算是確定重復容量的關(guān)鍵，但其核心是計算不同重復容量的多年平均電能，多年平均電能 的計算與調(diào)度圖或調(diào)度規(guī)劃有關(guān)，本次設(shè)計調(diào)度按以下規(guī)則操作： 1．當時段初水位位于防破壞線內(nèi)時，時段出力 Nt=Np。 2．汛期時段初水位位于加大出力區(qū)時，按加大出力線工作，即Nt=Ni。 沅水五強溪水庫水利計算 22 3．段初水位在防破壞線以上時，使時段水位盡可能向防破壞線上靠，同時要考慮裝機容量的限制。 4．當滿裝機發(fā)電，且水位超過 Z 防限 或 Z 正 時，才允許棄水。 現(xiàn)以方案一計算重復容量的選擇及多年平均電能計算。假設(shè)重復容量 N 重 等于 0、 1 20 萬 kw 時，分別計算新系列多年平均發(fā)電量 E 及重復容量年利用小時數(shù) h，計算結(jié)果見表 。 因重復容量年利用小時數(shù) h 均小于 h 經(jīng)濟 =2500h，故方案一重復容量為 0。 表 重復容量計算表（方案一） 必需容量 (萬 kw) 重復容量 (萬 kw) 裝機容量 (萬 kw) 多年平均發(fā)電量 (億 ) 年發(fā)電量差值 (億 ) △ E 利用小時數(shù) (h) 0 5 2020 10 2020 15 2120 20 1800 其余三個方案的 多年平均發(fā)電量 E及重復容量年利用小時數(shù) h 計算結(jié)果見表 ~表 。 從表 可以看出，方案四的 重復容量年利用小時數(shù) h 均小于 h 經(jīng)濟=2500h，故方案四重復容量為 0。 根據(jù)表 和表 中計算結(jié)果，點繪 N 重 ～ h 利 曲線，再根據(jù) h 經(jīng)濟=2500h 確定方案二 N 重 =6 萬 kw；方案三 N 重 = 萬 kw。 沅水五強溪水庫水利計算 23 表 重復容量計算表（方案二） 必需容量 (萬 kw) 重復容量 (萬 kw) 裝機容量 (萬 kw) 多年平均發(fā)電量 (億 ) 年發(fā)電量差值 (億 ) △ E 利用小時數(shù) (h) 0 2 122. 05 2300 4 2550 6 2500 8 2100 表 重復容量計算表（方案三） 必需容量 (萬 kw) 重復容量 (萬 kw) 裝機容量 (萬 kw) 多年平均發(fā)電量 (億 ) 年發(fā)電量差值 (億 ) △ E 利用小時數(shù) (h) 0 10 3400 20 4280 30 2280 40 2020 表 重復容量計 算表（方案四） 必需容量 (萬 kw) 重復容量 (萬 kw) 裝機容量 (萬 kw) 多年平均發(fā)電量 (億 ) 年發(fā)電量差值 (億 ) △ E 利用小時數(shù) (h) 0 2 2200 4 2100 6 2020 8 1900 沅水五強溪水庫水利計算 24 裝機容量的確定 裝機容量由必須容量和重復容 量確定，但由于回水對上游風灘電站的影響，應(yīng)在方案一和方案二中扣除風灘電站的多年平均減少電能。 各方案的裝機容量分別為： 方案一： Ny=N 必 +N 重 =+0= 萬 kw； 方案二： Ny=N 必 +N 重 =+6= 萬 kw； 方案三： Ny=N 必 +N 重 =+= 萬 kw； 方案四： Ny=N 必 +N 重 =+0= 萬 kw。 多年平均電能計算 利用上述計算結(jié)果點繪 Ny（ Ny=N 必 +N 重 ）～ E 的關(guān)系圖，查得各方案多年平均發(fā)電量。 方案一： E=－ = 億 ； 方案二： E=－ 0= 億 ； 方案三： E= 億 ； 方案四： E= 億 ； 沅水五強溪水庫水利計算 25 3 防洪計算 水庫調(diào)洪計算 五強溪水庫工程等別為一等，按 P=%洪水標準設(shè)計、 P=%洪水標準校核。水庫下游防洪標準為 P=5%，安全泄洪量 q 安 =20200m3/s。本次設(shè)計防洪計算的任務(wù)包括上述三種洪水標準的調(diào)洪計算。 利用五強溪水庫入庫典型洪水，調(diào)洪計算采用多級調(diào)節(jié)方法，具體的調(diào)洪規(guī)則如下： 1．起調(diào)水位為 汛前限制水位。 2．當水庫洪水流量小于汛前限制水位相應(yīng)的下泄能力，且小于安全泄量時，控制閘門，讓泄流量等于來水量水庫水位維持在汛期水位不變。 3．當水庫入流量超過汛前限制水位相應(yīng)的下泄能力，而小于下游安全泄量時，打開閘門自由泄流，水庫水位上升，下泄量隨之增大。 4．當自由泄流量超過安全泄量時，控制 qt=q 安 ，直至調(diào)節(jié)計算結(jié)束，所得最高水位為防洪高水位。 5．當水庫水位不及防洪高水位時，控制 qt=q 安 ，當水庫水位升高至防洪高水位時，閘門全開，自由泄流，得調(diào)洪后的最高水位。 溢洪設(shè)備的選擇本身是一個經(jīng)濟問題，它 是權(quán)衡上下游洪災損失的重要參數(shù)，而且泄洪設(shè)備還受材料最大應(yīng)力強度及閘門結(jié)構(gòu)限制、下游巖基狀況及消能設(shè)備情況的影響。 自由泄流時采用公式： Q=； 沅水五強溪水庫水利計算 26 孔口出流是采用公式： Q=nωμ (2gH)1/2； μ =－ 對于千年一遇洪水調(diào)節(jié)計算得設(shè)計洪水水位及相應(yīng)最大下泄流量，對萬年一遇洪水進行調(diào)節(jié)計算得校核水位及相應(yīng)最大下泄流量，并根據(jù)求得的校核洪水位，確定總庫容。 在調(diào)洪計算過程中，對閘門控制泄流情形，利用水量平衡方程式推求求得，但對于自由泄流情形則需求解隱式方程組。 Vt=Vt－ 1+[(Qt+Qt－ 1)/2－ (qt+qt－ 1)/2]Δ t q=f(v) 本次設(shè)計按如下步驟試算求解： ①、假定 qt=q(0)； ②、 Vt=Vt－ 1+[(Qt+Qt－ 1)/2－ (qt+qt－ 1)/2]Δ t； ③、由 Vt 查 q=f(v) 曲線得相應(yīng)下泄流量 q(1) ； ④、若 |q(0)－ q(1)| ε，轉(zhuǎn)下時段，否則假定 q(0)=q(1)重新進行計算。 ⑤、確定防洪高水位、設(shè)計洪水位及校核洪水位，確定相應(yīng)庫容。 各方案水庫調(diào)洪計算結(jié)果見表 。 各方案水庫調(diào)洪計算詳細結(jié)果見附表。 沅水五強溪水庫水利計算 27 表 水庫各方案調(diào)洪計算成果表 項 目 單位 方案一 方案二 方案三 方案四 正常蓄水位 m 120 115 108 100 正常庫容 億 m3 汛限水位 m 120 115 汛限庫容 億 m3 死水位 m 死庫容 億 m3 防洪高水位 m 防洪庫容 億 m3 設(shè)計洪水位 m 校核洪水位 m 調(diào)洪庫容 億 m3 總庫容 億 m3 壩頂高程的確定 壩頂高程計算公式如下： 壩頂高程 1=設(shè)計洪水 +風浪高 +安 全超高 1 壩頂高程 2=校核洪水 +風浪高 2+安全超高 2 壩頂高程 =max｛壩頂高程 1，壩頂高程 2｝ 風浪高的計算公式； Δ h=式中 V 為風速，以 m/s 計，設(shè)計風速 12m/s，校核洪水時風速乘以； D 為吹程，為 15km 計。安全超高由規(guī)范據(jù)壩質(zhì)、壩型而規(guī)定（ ～）。設(shè)計洪水時取 ，校核洪水時取 。 沅水五強溪水庫水利計算 28 經(jīng)計算：Δ h 設(shè)計 =；Δ h 校核 =。則各方案壩頂高程為： 方案一：壩頂高程 1=；壩頂高程 2=。壩頂高程 =max｛壩頂高 程 1，壩頂高程 2｝ =。 方案二：壩頂高程 1=；壩頂高程 2=。壩頂高程 =max｛壩頂高程 1，壩頂高程 2｝ =。 方案三：壩頂高程 1=；壩頂高程 2=。壩頂高程 =max｛壩頂高程 1，壩頂高程 2｝ =。 方案四：壩頂高程 1=；壩頂高程 2=。壩頂高程 =max｛壩頂高程 1，壩頂高程 2｝ =。 五強溪水電站各項水利指標見表 。 沅水五強溪水庫水利計算 29 表 水 利指標成果統(tǒng)計表 序號 項 目 單位 指 標 方案一 方案二 方案三 方案四 1 正常高水位 m 120 115 108 100 2 設(shè)計洪水位 m 3 校核洪水位 m 4 死水位 m 5 防洪限制水位 m 120 115 6 防洪高水位 m 7 總庫容 108m3 8 興利庫容 108m3 9 防洪庫容 108m3 10 結(jié)合庫容 108m3 0 0 11 設(shè)計洪水最大泄流量 m3/s 35574 40732 43993 49205 12 校核洪水最大泄流量 m3/s 42940 50267 53290 59004 13 保證出力 104kw 14 工作容量 104kw 15 備用容量 104kw 30 25 20 15 16 重復容量 104kw 0 6 0 17 重復容量年利用小時 h 0 2500 2500 0 18 徑流利用系數(shù) 19 裝機容量 104kw 20 多年平均發(fā)電量 21 庫 容系數(shù) 22 調(diào)節(jié)系數(shù) 沅水五強溪水庫水利計算 30 4 經(jīng)濟計算 投資、運行費、效益是進行經(jīng)濟分析的三大主要經(jīng)濟指標。經(jīng)濟建設(shè)追求的目標是凈經(jīng)濟效益最大化。當不同工程方案的效益相同時，該目標等價于費用最小。根據(jù)“電力工程經(jīng)濟分析條例”規(guī)定，水電工程的經(jīng)濟比較采用年費用最小法，即在同時滿足向電網(wǎng)提供的電力、電量要求和其它綜合效益的前提下，所選最優(yōu)方案的投資、運行費的總費用為最小。 由于不同工程規(guī)模生產(chǎn)電力、電量是不同的，為滿足方案的可行性，必需選擇最優(yōu)等效代替方案，本設(shè) 計選用火電站作為代替措施。 本次畢業(yè)設(shè)計要求考慮資金的時間價值，采用折現(xiàn)率 r0=；對代替火電站使用壽命與水電站不一樣長，采用等額重置處理。 本工程計算資金流程是進行經(jīng)濟分析的主要內(nèi)容，以年費用最小為經(jīng)濟比較準則，通常以效益最大方案為基準，效益最大的方案只需計算本方案本身的投資與運行費；而對其它效益較小的方案，不僅要計算本方案本身的投資與運行費，而且要計算等效代替措施的投資和運行費。 方案一工程費用 工程投資 本工程最大壩高 ，永久建筑物投資估算 63388 萬元；裝機容量 萬 kw，機電設(shè)備投資估算 27628 萬元；臨時工程、其它工程和費用（包括施工機械、其它費用）、預備費用 71333 萬元，合計 162349萬元。 沅水五強溪水庫水利計算 31 永久性建筑物、機電及臨時工程、預備費用等的總和稱為總投資，總投資的逐年分配比例見表 。 表 總投資的逐年分配表（方案一） 年份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 合計 投資比例 100% 投資額 （萬元） 162349 設(shè)備回收額（萬元） 小計（萬元） 工程投資為每年年初支出，設(shè)備回收殘值為年末收回。 水庫補償投資 水庫淹沒及移民補償投資 80000 萬元。水庫補償投資于第一臺機組發(fā)電前一年結(jié)束，施工第二年開始移民，補償投資總值逐年分配見表。補償投資為每年年初支出。 表 補償投資總值逐年分配表（方案一） 年份 2 3 4 5 6 7 8 合計 分配比例 100% 補償投資額（萬元） 10000 10000 13360 13040 13040 10320 10240 80000 工程年運行費 工程正常年運行費包括電站運行費、大修費、水庫補償提成三個部分。運行費為年末投入。 1．水電站運行費 u1 u1=運行費定額裝機容量 =2 元 /kw 104kw=287 萬元。 沅水五強溪水庫水利計算 32 2．大修費 u2 大修費包括水工建筑物、房屋交通工程和機電設(shè)備三部分組成。 ①水工建筑物大修費 u21 查畢業(yè)設(shè)計提供的基礎(chǔ)資料得 u21=362 萬元。 ②房屋、交通工程大修費 u22 查畢業(yè)設(shè)計提供的基礎(chǔ)資料得 u22= 萬元。 ③機電設(shè)備大修費 u23 查畢業(yè)設(shè)計提供的基礎(chǔ)資料得 u23= 萬元。 u2= u21+