1、1/321/26沈陽農業大學沈陽農業大學水資源規劃及利用課程組水資源規劃及利用課程組Integrated water resources planning 第十四講第十四講2/52第七章第七章 水庫群的水利水能計算水庫群的水利水能計算第一節第一節 概述概述第二節第二節 梯級水庫的水利水能計算梯級水庫的水利水能計算第三節第三節 并聯水庫群的徑流電力補償調節計算并聯水庫群的徑流電力補償調節計算第四節第四節 水庫群的蓄放水次序水庫群的蓄放水次序思考題思考題 本講主要內容本講主要內容：3/52第一節第一節 概述概述一、河流綜合利用規劃與河流梯級開發一、河流綜合利用規劃與河流梯級開發在制訂以發電為主的河

2、流綜合利用規劃方案時，要著重在制訂以發電為主的河流綜合利用規劃方案時，要著重研究河流的梯級開發方案。在干流上游，以及各支流上研究河流的梯級開發方案。在干流上游，以及各支流上興建水庫群，減輕下游洪水威脅，截蓄山洪。興建水庫群，減輕下游洪水威脅，截蓄山洪。4/52（1）我國水利水電資源豐富，水利水電建設發展很快，我國水利水電資源豐富，水利水電建設發展很快，一個地區一條河流，一個電力系統中常常有許多水一個地區一條河流，一個電力系統中常常有許多水庫，水電站共同工作。庫，水電站共同工作。研究水庫群的意義研究水庫群的意義5/52（2）研究水庫群的意義研究水庫群的意義在水利水電工業中，無論供水，供電都是有計

3、劃地安在水利水電工業中，無論供水，供電都是有計劃地安排的，各工程之間不是孤立的，而是互相配合工作的，排的，各工程之間不是孤立的，而是互相配合工作的，使系統中各水庫水電站很好地配合，使總體效益最大。使系統中各水庫水電站很好地配合，使總體效益最大。6/52（3）研究水庫群的意義研究水庫群的意義在實際工作中，在大中型水電站規劃設計中，很少是在實際工作中，在大中型水電站規劃設計中，很少是孤立地考慮一個水電站，絕大多數都是水電站群的問孤立地考慮一個水電站，絕大多數都是水電站群的問題題 7/52（4）研究水庫群的意義研究水庫群的意義研究水電站群（水庫群）的目的主要是使各水研究水電站群（水庫群）的目的主要是

4、使各水庫配合工作取長補短，以增加水庫群總體效益，庫配合工作取長補短，以增加水庫群總體效益，讓讓1+12 1+12 8/52二、水電站水庫群的布置方式二、水電站水庫群的布置方式水電站水庫群水電站水庫群在一個電力系統中，往往有多個水電站和水庫，形成一定程在一個電力系統中，往往有多個水電站和水庫，形成一定程度的相互協作，共同調節徑流，共同調節電能，這樣一群聯度的相互協作，共同調節徑流，共同調節電能，這樣一群聯合工作的多個水電站和水庫稱為合工作的多個水電站和水庫稱為水電站水庫群，或簡稱為水水電站水庫群，或簡稱為水庫群。庫群。9/52 根據流域中水庫群的分布形式和有無水根據流域中水庫群的分布形式和有無水

5、力聯系的情況，可將水庫群的布置方式分為力聯系的情況，可將水庫群的布置方式分為以下三種情況。以下三種情況。10/521.1.梯級水庫群梯級水庫群 ( (串串聯水庫群聯水庫群) ) 位于同一條河流的上下游，位于同一條河流的上下游，以串聯方式連接而成的水庫群，以串聯方式連接而成的水庫群，即即在同一條河流上，從上游到下在同一條河流上，從上游到下游布置有若干個水庫，水電站游布置有若干個水庫，水電站. .各水庫之間有著直接的水量聯系，各水庫之間有著直接的水量聯系，在落差和水頭上也有相互聯系。在落差和水頭上也有相互聯系。串聯水庫群示意圖串聯水庫群示意圖 11/522.2.并聯水庫群并聯水庫群 同一個電力系統

6、中，位同一個電力系統中，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庫群。流的不同支流上的水庫群。因為它們在同一個電力系統因為它們在同一個電力系統中，因此有電力聯系，又因中，因此有電力聯系，又因為它們有各自的集水面積，為它們有各自的集水面積，而一般沒有直接的水力聯系。而一般沒有直接的水力聯系。 并聯水庫群示意圖并聯水庫群示意圖 12/523.3.混合水庫群混合水庫群 位于同一河流或不位于同一河流或不同河流上串聯與并聯混合同河流上串聯與并聯混合的更一般的水庫群形式。的更一般的水庫群形式。這些水庫群之間，有的有這些水庫群之間，有的有水力聯系，又因處在同一水力聯系，又因處在同

7、一電力系統中而有電力的聯電力系統中而有電力的聯系。系。 混合水庫群示意圖混合水庫群示意圖 13/52什么情況下，把許多水庫當成水庫群系統來研究？什么情況下，把許多水庫當成水庫群系統來研究？14/52三、水庫群之間的補償作用三、水庫群之間的補償作用1 1水文補償水文補償 利用兩河或不同支流豐水期、枯水期水文上不同步利用兩河或不同支流豐水期、枯水期水文上不同步的特點，把它們聯系起來，就可以相互補充水量，提高的特點，把它們聯系起來，就可以相互補充水量，提高兩河的保證流量，共同滿足用水或用電的需要。兩河的保證流量，共同滿足用水或用電的需要。這種利這種利用水文情況的差別進行的補償稱為水文補償。用水文情況

8、的差別進行的補償稱為水文補償。 15/52三、水庫群之間的補償作用三、水庫群之間的補償作用2 2庫容補償庫容補償 利用各水庫調節性能的差異進行補償，如多年調節利用各水庫調節性能的差異進行補償，如多年調節和年調節水庫共同工作，多年調節，來水期多蓄水，枯和年調節水庫共同工作，多年調節，來水期多蓄水，枯水期多放水，豐水年多蓄水，枯水年多放水，于是就提水期多放水，豐水年多蓄水，枯水年多放水，于是就提高了枯水流量高了枯水流量. .這種利用各水庫調節性能的差異的補償這種利用各水庫調節性能的差異的補償稱為庫容補償。稱為庫容補償。16/52第二節第二節 梯級水庫的水利水能計算梯級水庫的水利水能計算一、梯級水庫

9、的徑流調節一、梯級水庫的徑流調節 二、梯級水庫的徑流補償二、梯級水庫的徑流補償17/52一、梯級水庫的徑流調節一、梯級水庫的徑流調節計算要求計算要求18/52一、梯級水庫的徑流調節一、梯級水庫的徑流調節計算要求計算要求19/52計算方法計算方法等流量調節法等流量調節法（1 1）先對第一級水庫進行徑流調節計算）先對第一級水庫進行徑流調節計算, ,求出各月求出各月調節徑流調節徑流Qp1=(WQp1=(W供供+V+V興興)/T)/T供供20/52計算方法計算方法（2 2）計算區間來水）計算區間來水21/52計算方法計算方法（3 3）計算第二級水庫入庫流量過程計算第二級水庫入庫流量過程: : Q入入2

10、=Qp1+Q區區1-222/52計算方法計算方法（4 4）計算第二級水庫的徑流調節計算第二級水庫的徑流調節,得得Qp223/52計算方法計算方法（5 5）依此類推依此類推, ,計算各級水庫徑流調節計算計算各級水庫徑流調節計算24/52二、梯級水庫的徑流補償二、梯級水庫的徑流補償定義定義目目的的 徑流補償徑流補償就是利用各個水庫的來水過程的不就是利用各個水庫的來水過程的不一致性和水庫調節性能的不一致性，互相配合工一致性和水庫調節性能的不一致性，互相配合工作，取長補短，以達到提高水庫群的總保證流量作，取長補短，以達到提高水庫群的總保證流量的目的。的目的。 徑流補償調節的目的就是各水庫聯合運用以徑流

11、補償調節的目的就是各水庫聯合運用以達到比單獨運行更大的效益。達到比單獨運行更大的效益。 25/52水文水文補償補償來水過程豐枯不一致來水過程豐枯不一致庫容庫容補償補償 水庫調節性能不一樣水庫調節性能不一樣 ，被補償水庫按單獨運，被補償水庫按單獨運行最優方式運行，補償水庫在被補償水庫放水時行最優方式運行，補償水庫在被補償水庫放水時少放水，蓄水時多放水，以增加總保證流量少放水，蓄水時多放水，以增加總保證流量26/52水文補償：水文補償：來水過程豐枯不一致來水過程豐枯不一致27/52水文補償例題水文補償例題: : 甲甲, ,乙為無調節水庫乙為無調節水庫聯合工作時，保證流量是聯合工作時，保證流量是53

12、m3/s53m3/s，不聯合單獨工作時總流量為，不聯合單獨工作時總流量為49m3/s49m3/s，保證流量提高了，保證流量提高了4m3/s4m3/s，約，約8.2%8.2%。28/52庫容補償：庫容補償： 水庫調節性能不一樣水庫調節性能不一樣 ，被補償水庫按單獨運，被補償水庫按單獨運行最優方式運行，補償水庫在被補償水庫放水時行最優方式運行，補償水庫在被補償水庫放水時少放水，蓄水時多放水，以增加總保證流量少放水，蓄水時多放水，以增加總保證流量29/52徑流補償例題徑流補償例題: :甲乙兩水庫，甲為上游年調節水庫甲乙兩水庫，甲為上游年調節水庫V V甲甲=180 m=180 m3 3/s/s月，月，

13、乙為下游無調節水庫，有區間入流乙為下游無調節水庫，有區間入流 30/52解：若按無補償調節計算解：若按無補償調節計算Qp甲甲 =(160+150+140)*2+180/6=180m3/s31/52乙庫入流如下乙庫入流如下:Qp甲180180180180180 180Q區間302010102030Qp乙210200190190200 210乙庫保證流量是乙庫保證流量是190m190m3 3/s/s32/52若按補償調節計算，利用甲水庫的調節性能若按補償調節計算，利用甲水庫的調節性能, ,將甲水庫來將甲水庫來水與區間來水作為整體考慮水與區間來水作為整體考慮: :Qp乙=(190+170+150)*

14、2+180/6=200m3/s則保證流量是則保證流量是200m200m3 3/s/s33/52月份9101112123Q乙p200200200200200 200Q區302010102030Q甲p補償170180190190180 170Q甲天160150140140150 160V甲-10-30-50-50-30-10V甲蓄1801701409040100甲庫放水過程如下：甲庫放水過程如下：34/52第三節第三節 并聯水庫群的徑流電力補償調節計算并聯水庫群的徑流電力補償調節計算一、并聯水庫的一、并聯水庫的徑流補償徑流補償調節調節計算計算二、并聯水庫的二、并聯水庫的電力補償電力補償調節計調節計

15、算算35/52一、并聯水庫的徑流補償一、并聯水庫的徑流補償1. 1. 計算方法計算方法36/52一、并聯水庫的徑流補償一、并聯水庫的徑流補償1. 1. 計算方法計算方法37/52 甲、乙為并聯水庫，甲為年調節甲、乙為并聯水庫，甲為年調節V V甲興甲興=106m=106m3 3/s/s月，乙為月，乙為無調節。設天然來水（設計枯水年）如下，進行補償調無調節。設天然來水（設計枯水年）如下，進行補償調節計算節計算 2. 2. 計算實例計算實例38/52 當不補償時當不補償時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：3

16、9/52解：解： 當進行補償調節時當進行補償調節時Qp=(Q甲甲+Q乙乙+V甲甲)/T =(110+162+106)/6=63 m3/s補償效益補償效益Qp=63-58.7= 4.3m3/s40/52甲庫放水過程甲庫放水過程:月份1011121234Qp636363636363Q乙271917141518Q甲調364446494845Q甲天353026212327V甲-1-14-20-28-25 -18V甲10610591714318041/52二、并聯水電站群的徑流電力補償調節計算二、并聯水電站群的徑流電力補償調節計算電力補償電力補償 指在同一電力系統中供電的水電站，通過指在同一電力系統中供

17、電的水電站，通過補償調節，達到水電站群的總保證出力提高的補償調節，達到水電站群的總保證出力提高的目的。目的。42/52如何劃分補償和被補償電站？如何劃分補償和被補償電站？43/52選擇擔任補償電站的條件有：選擇擔任補償電站的條件有：（1 1）應以調節庫容大、調節性能好的水電站）應以調節庫容大、調節性能好的水電站擔任補償任務擔任補償任務 44/52選擇擔任補償電站的條件有：選擇擔任補償電站的條件有：（2 2）調節性能相同時，應以綜合要求（限制）較）調節性能相同時，應以綜合要求（限制）較簡單的水電站（即受約束條件較少，可以較靈活地簡單的水電站（即受約束條件較少，可以較靈活地運用）擔任補償任務。運用

18、）擔任補償任務。 45/52選擇擔任補償電站的條件有：選擇擔任補償電站的條件有：（3 3）調節性能與綜合利用要求均差不多時，應以水）調節性能與綜合利用要求均差不多時，應以水頭較高，距用電中心較近，單位千瓦投資較少的電頭較高，距用電中心較近，單位千瓦投資較少的電站擔任補償任務站擔任補償任務 46/52電力補償調節計算方法：電力補償調節計算方法： （1 1）以水電站的不蓄出力過程（天然流量在水量的平均水頭的出）以水電站的不蓄出力過程（天然流量在水量的平均水頭的出力過程）力過程）N=AQiH 代替天然來水過程。代替天然來水過程。-其基本方法參照水庫徑流調節的方法其基本方法參照水庫徑流調節的方法47/

19、52電力補償調節計算方法：電力補償調節計算方法： （2 2）以興利庫容）以興利庫容V興興的水量在平均水頭下所能發出的電能（水庫的水量在平均水頭下所能發出的電能（水庫電能）代替水庫庫容，并稱之為電庫容。電能）代替水庫庫容，并稱之為電庫容。-其基本方法參照水庫徑流調節的方法其基本方法參照水庫徑流調節的方法從而按時歷法徑流調節計算的原理進行電力補償計算從而按時歷法徑流調節計算的原理進行電力補償計算48/52徑流電力補償調節計算例題徑流電力補償調節計算例題:有甲乙兩水電站，甲為日調節，乙為年調節，有甲乙兩水電站，甲為日調節，乙為年調節，E E乙水庫電能乙水庫電能=36 =36 萬萬kwkw月，甲月，甲乙兩電站設計枯水年供水期各月不蓄出力如下，試進行電力補償調節乙兩電站設計枯水年供水期各月不蓄出力如下，試進行電力補償調節計算。計算。月份月份111112121 12 23 3合計合計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 不補償時不補償時N保甲保甲=3.5萬萬kwN保乙保乙=(9.6+7.2+6.0+3.6+4.8+36)/5=13.44 萬萬kwN總保總保=13.44+3.5=16.94 萬萬