[发明专利]多洞多机水电水利工程能量指标计算方法

说明书

本发明涉及能量指标计算技术。本发明要解决目前采用固定出力系数的处理方式，不能真实反映不同时刻水轮机能量转化效率的差异对电站出力和发电量的影响，能量指标准确性有所欠缺，且当前多洞多机电站能量指标计算方法中，一般借助人工经验进行洞、机间的发电引用流量分配，因其计算目标和原则不明确、主观因素较大，在进行洞机方案设计时，难以确保方案间的能量指标具有一致的比较基础，导致方案的可靠性有所欠缺的问题，提出了一种多洞多机水利工程能量指标计算方法，其技术要点为：以水电站最大化年发电量为目标能量指标建立计算模型计算其它能量指标，当多洞多机水利工程发电流量最优分配时，水电站年发电量最大，适用于多洞多机水电水利工程。

技术领域

本发明涉及多洞多机水电水利工程技术，特别涉及多洞多机水电水利工程能量指标计算方法的技术。

背景技术

多洞多机水电水利工程是指具有多条引水隧洞、每条引水隧洞对应多台水轮机组的水电水利工程，能量指标计算是指入库径流过程、水库条件、水库电站运行方式、引水发电条件等已知，推求计算电站发电出力过程、发电水头过程、发电量等指标。

能量指标计算是水电水利工程勘察设计、运行管理中十分重要而且基础的工作，是确定水电水利工程正常蓄水位、装机容量等工程规模参数和进行电站发电调度的重要基础计算。因此，提高能量指标计算的合理性，对于确定水电水利工程规模和指导水库电站实际发电运行具有重要意义。

电站能量指标计算一般是已知入库径流过程、水位库容曲线、厂房水位流量关系曲线、水轮发电机组效率、水头损失，以及水库运行水位等，进而推求计算发电流量、发电出力过程和出力、电量等指标，推求的基本公式为发电出力计算公式，具体为：N＝AQH(kW)，其含义为在一定发电流量和发电水头下，考虑水轮发电机的能量转换效率后的电站发电出力，考虑时间作用，发电出力计算公式可转化为电量计算公式，具体为：E＝NT＝AQHT(kWh)，其中：A＝9.81η_水轮机η_发电机，η_水轮机＝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表示发电出力，A表示出力系数，Q表示发电流量，E表示发电量，T表示发电时长，以小时计，η_水轮机表示水轮机能量转换效率，η_发电机表示发电机能量转换效率，D表示水轮机转轮直径，Z_up表示电站上游水位，Z_d表示电站下游水位，H_loss表示水头损失，η(H,Q,D)表示水轮机综合特性曲线，具体为三维曲线，z(V)表示水库库容与水库水位关系曲线，具体为单调增曲线，V(I,Q)表示水位库容关系曲线，具体由入库径流I和发电流量Q根据水量平衡关系确定，z(Q)表示厂房水位与流量关系曲线，具体为单调增曲线，k表示水头损失系数。

目前电站能量指标通常方法是采用固定的出力系数即水轮机和发电机效率均取固定值，根据发电流量按照上述公式推求计算得到。由上述公式可知，电站出力和电量决定于水轮机、发电机的能量转换效率、发电引用流量和发电水头，其中发电机能量转换效率与设备自身物理特性相关，电站运行方式(即发电引用流量、发电水头)对其影响很小，一般确定了发电机设备型号后能量转换效率基本固定不变，采用常数基本可准确反映其转换效率；水轮机能量转换效率同发电引用流量、发电水头等参数密切相关，不同时刻水库由于发电引用流量、上下游水位以及水头损失的不同，导致水轮机转换效率具有一定差异。因此，目前采用固定出力系数的处理方式，不能真实反映不同时刻水轮机能量转化效率的差异对电站出力和发电量的影响，能量指标准确性有所欠缺。