[發明專利]多洞多機水電水利工程能量指標計算方法

有效

• 申請號: 201810145791.5
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108074049B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 周佳;柏睿;李亮
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 李凌峰

本發明涉及能量指標計算技術。本發明要解決目前采用固定出力系數的處理方式，不能真實反映不同時刻水輪機能量轉化效率的差異對電站出力和發電量的影響，能量指標準確性有所欠缺，且當前多洞多機電站能量指標計算方法中，一般借助人工經驗進行洞、機間的發電引用流量分配，因其計算目標和原則不明確、主觀因素較大，在進行洞機方案設計時，難以確保方案間的能量指標具有一致的比較基礎，導致方案的可靠性有所欠缺的問題，提出了一種多洞多機水利工程能量指標計算方法，其技術要點為：以水電站最大化年發電量為目標能量指標建立計算模型計算其它能量指標，當多洞多機水利工程發電流量最優分配時，水電站年發電量最大，適用于多洞多機水電水利工程。

技術領域

本發明涉及多洞多機水電水利工程技術，特別涉及多洞多機水電水利工程能量指標計算方法的技術。

背景技術

多洞多機水電水利工程是指具有多條引水隧洞、每條引水隧洞對應多臺水輪機組的水電水利工程，能量指標計算是指入庫徑流過程、水庫條件、水庫電站運行方式、引水發電條件等已知，推求計算電站發電出力過程、發電水頭過程、發電量等指標。

能量指標計算是水電水利工程勘察設計、運行管理中十分重要而且基礎的工作，是確定水電水利工程正常蓄水位、裝機容量等工程規模參數和進行電站發電調度的重要基礎計算。因此，提高能量指標計算的合理性，對于確定水電水利工程規模和指導水庫電站實際發電運行具有重要意義。

電站能量指標計算一般是已知入庫徑流過程、水位庫容曲線、廠房水位流量關系曲線、水輪發電機組效率、水頭損失，以及水庫運行水位等，進而推求計算發電流量、發電出力過程和出力、電量等指標，推求的基本公式為發電出力計算公式，具體為：N＝AQH(kW)，其含義為在一定發電流量和發電水頭下，考慮水輪發電機的能量轉換效率后的電站發電出力，考慮時間作用，發電出力計算公式可轉化為電量計算公式，具體為：E＝NT＝AQHT(kWh)，其中：A＝9.81η_水輪機η_發電機，η_水輪機＝η(H,Q,D)，H＝Z_up-Z_d-H_loss，Z_up＝z(V(I,Q))，Z_d＝z(Q)，H_loss＝kQ²。

上述公式中，N表示發電出力，A表示出力系數，Q表示發電流量，E表示發電量，T表示發電時長，以小時計，η_水輪機表示水輪機能量轉換效率，η_發電機表示發電機能量轉換效率，D表示水輪機轉輪直徑，Z_up表示電站上游水位，Z_d表示電站下游水位，H_loss表示水頭損失，η(H,Q,D)表示水輪機綜合特性曲線，具體為三維曲線，z(V)表示水庫庫容與水庫水位關系曲線，具體為單調增曲線，V(I,Q)表示水位庫容關系曲線，具體由入庫徑流I和發電流量Q根據水量平衡關系確定，z(Q)表示廠房水位與流量關系曲線，具體為單調增曲線，k表示水頭損失系數。

目前電站能量指標通常方法是采用固定的出力系數即水輪機和發電機效率均取固定值，根據發電流量按照上述公式推求計算得到。由上述公式可知，電站出力和電量決定于水輪機、發電機的能量轉換效率、發電引用流量和發電水頭，其中發電機能量轉換效率與設備自身物理特性相關，電站運行方式(即發電引用流量、發電水頭)對其影響很小，一般確定了發電機設備型號后能量轉換效率基本固定不變，采用常數基本可準確反映其轉換效率；水輪機能量轉換效率同發電引用流量、發電水頭等參數密切相關，不同時刻水庫由于發電引用流量、上下游水位以及水頭損失的不同，導致水輪機轉換效率具有一定差異。因此，目前采用固定出力系數的處理方式，不能真實反映不同時刻水輪機能量轉化效率的差異對電站出力和發電量的影響，能量指標準確性有所欠缺。