第四章　水轮发电机组

37.怎样计算水电站出力和发电量？

下面举两个实例介绍水电站出力和发电量的计算方法。

【例4-1】　某河上一径流式电站的流量曲线如图4-1所示。小于丰水量的流量Q（m³/s）与天数n的关系，可由图中的函数式表示。该电站最大耗水量等于丰水量，有效水头H为100m，水轮机、发电机组总效率η为88%，假设总效率为定值，与水轮机的过流量无关。试求①该电站的最大出力；②枯水期间的最小出力；③年发电量。

解　①最大可用水流量Q_m近似为

　

Q_m=129.5-0.3n=129.5-0.3×95=101m³/s

最大出力P_m为

　

P_m=9.81Q_mHη=9.81×101×100×0.88=87191kW

②枯水期流量Q_n为

　

Q_n=129.5-0.3n=129.5-0.3×355=23m³/s

枯水期的出力P_n为

　

P_n=9.81Q_nHη=9.81×23×100×0.88=19855kW

③全年最小流量Q_min为

　

Q_min=129.5-0.3n=129.5-0.3×365=20m³/s

全年最小出力P_min为

　

P_min=9.81Q_minHη=9.81×20×100×0.88=17266kW

因此在第95天至365天时间内的平均出力P_p为

　

P_p=（P_m+P_min）/2=（87191+17266）/2=52229kW

全年可能发电量W为

　

W=（P_pT_p+P_mT_m）×24=（52229×270+87191×95）×24
　=537239400kW·h

式中，T_p和T_m分别为一年中平均出力和最大出力的天数。

【例4-2】　某水电站有一压力管道如图4-2所示。假设电站的总效率η为85%，压力管道的沿程阻力系数λ为0.001，压力管道的进水口损失系数f为0.15，弯道数n=3，弯道阻力系数f_bo为0.04，电站利用率η_s为70%。试计算在总落差为210m、压力水管总长为400m、平均半径为0.6m、流量为20m³/s情况下的水头总损失、水电站最大出力及年发电量。

解　管直径　d=2×0.6=1.20m

流速　

压力水管的沿程损失h₁为

　

压力水管进水口损失h'₁为

　

压力水管的弯道损失h″₁为

　

水头总损失H₁为

　

H₁=h₁+h'₁+h″₁=5.32+2.40+1.92=9.64m

有效水头H为

　

H=H₀-H₁=210-9.64=200.36m

因此，水电站最大出力P_m为

　

P_m=9.81QHη=9.81×20×200.36×0.85=33414kW

年发电量W为

　

W=P_mη_st=33414×0.7×24×365=204894648kW·h