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水电站的水能计算
hydroenergy computation for hydroelectric station
从广义说，水电站的水能计算是的一部分。根据天然来水和的调节库容等资料，可以计算出水电站的保证出力和多年平均年发电量等水能指标，然后根据设计水平年电力系统的负荷发展要求,进行政治技术和经济等方面的分析，确定水电站的正常蓄水位、死水位和装机容量等主要参数。总之，与水电站的水能指标、水电站在电力系统中的工作情况和水电站主要参数有关的各种计算，均可称为水电站的水能计算。
基本计算公式。设水电站的调节流量为 Q(米/秒)，水头为H（米）,水电站的总效率为η，则水电站的功率（也称出力）为P＝9.81ηQH (千瓦)。设水电站在某一时段内的平均出力为（千瓦），则在该时段T(小时)内的发电量E=?T（千瓦时）。计算内容一般有：
① 水电站的设计保证率,指水电站在多年期间能够正常发电而不遭受破坏的机率，也就是指水电站正常发电的保证程度，可以用水电站正常发电的总时段与计算总时段相比的百分率表示。时段长短可以根据水库调节性能和设计需要按年、月、旬、日分别选用。水电站设计保证率的选用，应主要根据水电站所在电力系统的负荷特性、系统中水电容量的比重、并考虑水库调节性能、水电站的规模及其在电力系统中的作用等因素，根据水利水电工程水利动能设计规范确定。在电力系统中水电容量比重占50％以上的大、中型水电站，其设计保证率可达95～98％；在电力系统中水电容量比重在25％以下的中小型水电站的设计保证率约为80％。
② 水电站的保证出力,指水电站相应于设计保证率的枯水时段发电的平均出力，它是选择水电站装机容量的重要依据。可以利用已有的全部水文资料，通过径流调节计算，求出每年供水期的平均出力，然后将这些出力值按大小次序排列，绘制其出力保证率曲线，在该曲线中相应于设计保证率的平均出力，就是水电站的保证出力。
③ 水电站的多年平均发电量,指水电站在多年工作时期内，平均每年所能产生的电能量。通常可根据入库天然流量系列资料，利用水库进行径流调节，按水电站的发电量计算公式，算出各年的发电量，取其平均值。
④ 水电站的装机容量,指水电站厂房内所有机组额定容量之和，是由设计的工作容量、备用容量和重复容量组成。工作容量指水电站按保证出力运行时对电力系统所能提供的发电容量。备用容量包括：负荷备用容量，是担负电力系统一天内瞬时的负荷波动和计划外的负荷增长所需要的发电备用容量；事故备用容量，是电力系统中发电设备发生事故时，保证正常供电所需要的发电备用容量;检修备用容量,指电力系统中全部机组按年检修计划所必须增设的发电容量。重复容量指调节性能较差的水电站在汛期内产生较多弃水时，为了节省火电燃料，增发季节性电能而额外增设的发电容量。水电站装机容量一般根据电力系统的电力电量平衡方法求出，某些小型水电站可以采用装机容量年利用小时数法或保证出力倍比法求出。
⑤ 水电站的正常蓄水位,指水库在正常运行的情况下为满足设计的兴利要求而在汛末供水期开始时应蓄到的高水位,是水库设计中非常重要的参数,它直接关系到水利枢纽的规模、水工建筑物及有关设备的投资、综合利用各部门的效益、水库的淹没损失和地区经济发展等重大问题。在一般情况下,随着正常蓄水位的抬高,水库的调节流量、水电站的保证出力、多年平均年发电量和其他综合利用效益均将增加，但水工建筑物的工程量及其投资和水库淹没的损失等也将随之增加。因此，可以根据水利动能经济比较准则，结合政治、社会、技术等多方面因素、综合分析，在许多比较方案中选出最有利的正常蓄水位。
⑥ 水电站的死水位，指在正常运用的情况下,允许水库消落的最低水位。正常蓄水位至死水位之间的深度，称为水库消落深度。在正常蓄水位一定的情况下，当死水位降低或水库消落深度增大，可以获得较大的兴利调节库容、较多的调节流量和较大的水电站保证出力，但随着死水位的降低，水电站的平均水头减小和多年平均年发电量将可能减少，水电站的受阻容量和进水口、引水建筑物的投资可能有所增加，因此也可以根据水利动能经济比较准则以及其他因素，从许多比较方案中选出最有利的死水位。
参考书目
中华人民共和国水利电力部：《水利水电工程水利动能设计规范》(SDJ11-77（试行）,水利电力出版社,北京，1978。华东水利学院等编：《水文及水利水电规划》，下册，水利出版社，北京，1981。
施熙灿 张恭肃
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