Specifications on energy economy design of
water resources and hydroelectric projects
DL/T50151996
主编单位电力工业部水电水利规划设计总院
中南勘测设计研究院
批准部门中华人民共和国电力工业部
施行日期1996年8月1日
中华人民共和国电力工业部
关于发布水利水电工程动能设计规范
电力行业标准的通知
电技1996136号
各电管局各省自治区直辖市电力局水电水利规划设计总院
水利水电工程动能设计规范电力行业标准经审查通过批准为推荐性标准现予发布
其编号为DL/T50151996
该标准自1996年8月1日起实施
请将执行中的问题和意见告水电水利规划设计总院并抄送部标准化领导小组办公室
一九九六年三月四日
1总则
1.0.1动能设计必须遵循国民经济建设总方针和各项技术认真贯彻水资源综合利用和综合治理的原则对所设计水电站应视作水资源系统和电力系统的一个组成部分以总体效益最好为准则妥善处理需要与可能近期与远景上游与下游等方面的关系以求经济合理地开发利用水资源
1.0.2本规范适用于水利水电工程的大中型水电站对规模较小的中型水电站可适当简化1.0.3动能设计应以河流(河段)规划和电网电源规划为基础主要内容为进一步协调综合利用各部门的要求预测负荷论证水电站供电范围选择设计保证率及设计水平年确定水电站规模及其他特征值研究水库和电站运行方式阐明工程效益论证工程修建的必要性进行项目经济评价
1.0.4水电站的特征值选择及其经济性必须经过经济比较评价的准则是在同等程度满足综合利用和电力系统需求的前提下费用最小并应考虑各种难以用货币量计算的因素进行综合分析论证经济评价方法应按国家计委颁发的建设项目经济评价方法与参数以及
水电建设项目经济评价实施细则水利经济计算规范及其他有关规范的要求进行
1.0.5动能设计必须重视有关社会经济自然资源综合利用电力系统和生态与环境保护等方面的调查研究与分析所用资料精度应与设计阶段相适应各比较方案所采用的基本资料和计算精度应一致
2术语
2.0.1工程特征值是表示工程基本特征的数值(1)水库的校核洪水位设计洪水位防洪高水位正常蓄水位汛期水位死水位以及防洪库容兴利库容死库容等
(2)泄洪建筑物的尺寸堰顶高程上下游设计水位
(3)引水建筑物的尺寸和引水高程
(4)水电站机组机型的额定水头流量和转轮尺寸机组台数
(5)船闸升船机漂木道等的尺寸和设计水位
2.0.2特征水位及库容
(1)正常蓄水位水库在正常运用的情况下为满足兴利要求在供水期开始时应蓄到的
高水位
(2)汛期水位水库在汛期为兴利蓄水允许的上限水位
(3)防洪高水位和防洪库容防洪高水位指遇到下游防护对象的设计标准洪水时水库
坝前达到的最高水位防洪库容为防洪高水位与汛期水位之间的水库容积
(4)设计洪水位遇到大坝设计标准洪水时水库坝前达到的最高水位
(5)校核洪水位与总库容校核洪水位指遇到大坝校核标准洪水时水库坝前达到的最
高水位总库容为校核洪水位以下的水库容积
(6)死水位与死库容死水位指在正常运用情况下允许水库消落的最低水位死库容
为死水位以下的水库容积
(7)兴利库容(调节库容)正常蓄水位至死水位之间的水库容积
2.0.3设计水平年水电站为电力系统提供的电力电量达到设计值的年份
2.0.4设计保证率水电站正常发电的保证程度用水电站正常发电时段数与计算总时段数相比的百分率表示时段长短可根据水库调节性能和设计需要按年月旬日分别选用2.0.5技术最小出力发电设备(机组锅炉)受技术原因制约允许运行出力范围的下限2.0.6额定水头与水头预想出力额定水头系水轮发电机组发出额定出力所需的最小水头即过去所称的设计水头水头预想出力指水轮发电机组在不同水头条件下所能发出的最大出力当水头低于额定水头时水头预想出力低于额定出力
2.0.7旋转备用容量在系统频率下降时能自动投入工作的备用容量
2.0.8事故备用容量电力系统中发电和输变电设备发生事故时保证正常供电所需设置的发电容量
2.0.9负荷备用容量为担负电力系统一天内瞬时的负荷波动计划外负荷增长所需设置的发电容量
2.0.10检修备用容量利用电力系统一年内低负荷季节不能满足全部机组按年计划检修而必须增设的发电容量
2.0.11装机容量一座水电站全部机组额定出力之和
2.0.12工作容量水电站按水库调节后的水流出力运行时对电力系统所能提供的发电容量其值与水电站日平均出力所在电力系统日负荷特性和它在电力系统日负荷图的工作位置有关故在电力平衡表上各月均不相同因水电站一般能担负系统的尖峰负荷故其工作容量往往为日平均出力若干倍
2.0.13重复容量调节性能较差的水电站为了节省火电燃料多发季节性电能而增设的发电容量
2.0.14受阻容量电站(机组)受技术因素制约(如设备缺陷输电容量等)所能发出的最大出力与额定容量之差对于水电机组还包括由于水头低于额定水头时水头预想出力与额定容量之差
2.0.15可调容量装机容量中可以被调度利用的容量是除正在检修机组的容量外其他机组额定容量减去相应受阻容量后可被利用运行的容量2.0.16空闲容量在可调容量中未能被电力系统利用的容量
2.0.17开机容量当日参加运行的各机组额定容量之和
2.0.18调峰能力当日开机容量中的可调容量与开机容量的技术最小出力之差
2.0.19容量效益水电站装机容量中能被电力系统利用的容量一般应通过设计枯水年有无设计水电站的年电力平衡求得
2.0.20能量指标
(1)保证出力水电站在设计保证率枯水时段的平均出力
(2)多年平均年发电量按设计采用的水文系列并考虑装机容量和水头预想出力计算出的各年发电量的平均值
(3)电量效益水电站多年平均年发电量中能够被电力系统利用的发电量应通过电力
系统电力电量平衡后求得
3综合利用
3.0.1水利水电工程动能设计必须贯彻综合利用原则根据河流规划成果和国民经济有关部门的要求及工程建设条件进一步合理确定工程承担的综合利用任务
3.0.2水利水电工程动能设计必须认真做好调查研究分析发电防洪(涝凌)灌溉供水航运放木水产养殖生态与环境等对电力电量水量水位和用水时间的要求及其依据按照开发任务的主次关系合理协调水资源综合利用各部门之间的矛盾尽可能做到一库多用多库联调以充分发挥工程的综合效益需调查研究的内容如下
(1)发电方面主要为电力系统现状及其发展情况各期水平负荷负荷特性电源组成网络以及对水电开发的要求
(2)防洪(涝凌)方面主要为历史洪(涝凌)灾害及其影响要求的防洪(涝凌)标准和控制断面允许流量(水位)可能配合运用的防洪措施
(3)灌溉供水方面主要为灌溉(供水)范围灌溉面积灌溉制度各期水平的用水用电要求取水地点和高程
(4)航运(放木)方面主要为近远期货运量(放木量)通航(放木)期通航标准过坝方式
(5)水产养殖方面主要为过鱼养鱼和其他养殖业对放流量及时间的要求
(6)生态与环境方面主要为工程开发施工和运行对生态与环境的影响及其保护措施3.0.3水利水电工程各用水部门的设计保证率不相同时应通过计算分析满足的程度如不能满足时可根据任务的主次关系适当调整各部门的用水要求或设计保证率
3.0.4水利水电工程的库容及水量分配应根据工程任务及其主次关系和综合利用要求可能变化范围统筹兼顾例如
具有防洪任务的工程应根据洪水特性研究分期汛期水位使部分库容防洪与兴利共用的可能性与合理性
具有其他综合利用任务的工程其水库运用及放水方式应合理协调有关部门在用水时
间水面高程和用水量方面的要求必要时水库应预留一部分库容或水电站担负一定基荷或修建反调节水库等
3.0.5跨流域引水工程的动能设计应研究跨流域引水对引水河流和受水河流上已建在建计划兴建工程效益的影响同时还应通盘考虑引水河流下游有关部门的用水要求
3.0.6引水工程的首都枢纽下游如有脱水段则应妥善解决脱水段的发电供水灌溉航运放木等方面的用水问题
4基本资料与依据
4.0.1动能设计应以社会经济调查水利计算成果水库淹没处理水力学及泥沙计算成果工程投资和机电设备资料等作为设计依据
4.0.2社会经济调查内容包括工程影响范围内的自然地理水文气象人口资源(重点是能源)工农业生产和交通运输等的现状及其远景发展与利用条件的分析预测
4.0.3水利计算成果应包括径流全系列或代表系列或丰平枯35个代表年的逐时段库水位尾水位出库流量水头出力等的过程线和历时曲线以及保证出力和多年平均年发电量
进行水电站群径流电力补偿调节应考虑以下约束条件
(1)设计水平年以内已投产或即将投产的水电站可作为补偿或被补偿对象补偿调节效
益从这些电站投产年开始计算
(2)补偿电站的时段平均出力最小值应以不影响水库综合利用要求和不增加设计水电
站空闲容量为限当认为有必要降低水库某些综合利用要求而获得系统更大的总效益时必须进行充分的技术经济论证
(3)必须考虑输变电能力对径流电力补偿的约束当因补偿调节而需要改变输变电能力或增加系统设备容量时则应计入由此引起的费用变化必要时还应通过分区电力电量平衡加以检验
4.0.4水库淹没处理应包括可靠的淹没实物指标可行的移民安置方案重要淹没对象的位置和控制性高程等
4.0.5水力学及泥沙计算成果应包括
(1)水库回水曲线及库容曲线应计入泥沙淤积的影响
(2)水库淤积及过机含沙量计算成果
(3)对下游有航运供水灌溉等要求的调峰水电站必要时应具备相应的电站下游不恒定流计算成果
(4)水头损失计算成果
4.0.6工程投资主要包括枢纽总投资以及主体建筑物机电设备水库淹没补偿生态与环境保护措施等和从电站到主网的输变电设施的分项分年投资
4.0.7机电设备资料包括机组制造水平大件运输条件水轮机或水泵水轮机参数综合特性曲线发电机或电动发电机有关参数与设计水电站有关的输变电设备资料包括电压等级回路数长度输变电能力线路损失运行特性以及新建输变电工程的投资和运行费等
5方案比较
5.0.1水电站的正常蓄水位和装机容量以及各特征值的选择均应在进行不同方案的费用和效益比较的基础上综合分析确定
5.0.2方案比较时除应按1.0.4条规定的准则和1.0.5条规定的精度要求外还应使各方案的效益和费用方面具有相同的可比基础
5.0.2.1比较方案应同等程度满足各综合利用部门的要求当满足程度不同时则应考虑相应的替代或补偿措施并计算其费用
5.0.2.2比较方案应同等程度满足电力系统对电力电量和调峰能力的平衡要求当有差别时应采取替代或补偿措施使其达到平衡当用火电替代时还应考虑其厂用电率输电损失投资费用和使用寿命等方面的差别
5.0.3设计水电站的节约燃料效益应按设计方案和替代方案两种情况下全电力系统燃料消耗量的差额确定通常可按两方案火电电量差额乘单耗率计算当设计水电站的主要任务是调峰时其节约燃料效益宜根据各类火电机组不同运行工况逐时段的单耗特性具体计算5.0.4对分期开发的工程在进行方案比较时应考虑初期规模和远景附加投资的影响
5.0.5当水电站装机容量及各种特征水位选定后应列出水利水电工程的工程量投资淹没损失综合利用效益保证出力多年平均年发电量年节约燃料量及工期等指标
6负荷预测与供电范围
6.0.1动能设计必须具有各期负荷水平的电力系统资料包括系统中现有在建和拟建的各类电站的地区分布装机规模能量指标运行特性发电单耗网络规划待建电站的投资及年运行费用等
6.0.2动能设计必须进行负荷预测分析各期负荷水平的负荷增长率负荷结构和特性编制各期负荷水平年内各月最大负荷平均负荷和典型日负荷曲线等典型日负荷曲线一般应编制24个典型
当电力系统有季节性用户时应编制含季节性用电的负荷曲线必要时应单独列出季节性用户的负荷曲线
6.0.3设计水电站的供电范围应根据地区能源资源电力系统发展规划水电站的规模及其在电力系统中的作用分析或论证确定
6.0.3.1在不改变系统主网架规划的情况下水电站供电范围可考虑为其所在的电力系统6.0.3.2当设计水电站规模较小且所在地区分网电力电量基本可平衡时供电范围可局限在该地区分网
6.0.3.3当设计水电站规模较大有多余电力电量外送或与邻近系统在电源构成水文特性水库调节性能等有很大差别可以取得联网效益时其供电范围应根据不同方案的效益及费用通过经济评价确定必要时还应提出联网各方的财务效益和费用分配的建议6.0.4水电站的设计保证率应根据水电站所在电力系统的负荷特性系统中的水电比重河川径流特性水库调节性能水电站的规模及其在电力系统中的作用以及设计保证率以外时段出力降低程度和保证系统用电可能采取的措施等因素参照表6.0.4选用
表6.0.4水电站设计保证率
电力系统中水电容量比重
25255050
水电站设计保证率(%)809090959598
6.0.4.1当系统内有多座水电站时应按水电站群统一选择设计保证率
6.0.4.2选择设计保证率时应使保证率以外特枯水年份水电站(群)的不足出力与电量可
用系统火电站全部事故备用容量的50%弥补为限否则应提高设计保证率
6.0.5设计枯水年的电(水)量频率应基本等于设计保证率丰水平水枯水代表年的年电量均值应等于或接近于多年平均年发电量
6.0.5.1丰水平水枯水代表年应以水电站群为主进行选择并尽量考虑使设计水电站的年电(水)量的频率接近于水电站群代表年的频率
6.0.5.2当选择机组和输水道尺寸时则应以设计水电站为主选择代表年
6.0.6设计水电站的能量指标应根据本电站的径流系列计算采用与水电站群相同的设计保证率计算保证出力用全部径流系列或代表年计算多年平均年发电量
6.0.7水电站的设计水平年应根据电力系统的能源资源水火电比重与设计水电站的具体情况论证确定可采用第一台机组投入后的510年也可经过逐年电力电量平衡通过经济比较在选择装机容量的同时一并选择
7电力电量平衡
7.0.1电力电量平衡要求全电力系统在电力电量和调峰能力方面都达到供需平衡年电力平衡必须根据系统年内各月最大负荷曲线进行编制年电量平衡应采用各月平均负荷曲
线日平衡则应采用典型日的负荷曲线
7.0.2进行电力电量平衡时应合理安排各类电站的运行方式对在设计水电站以前投产的其他水电站应优先利用其容量和电量
7.0.3系统负荷备用容量可采用系统最大负荷的2%5%大系统用较小值小系统用较大值负荷备用宜由靠近负荷中心且具有大水库和大机组的水电站担负若需安排日调节或无压引水式水电站承担负荷备用时则水库应具有相应备用容量可连续工作2h的备用容积7.0.4系统事故备用容量应根据系统负荷水平电源结构综合分析确定
系统事故备用容量采用系统最大负荷的10%左右但不得小于系统中最大一台机组的
容量
7.0.5系统事故备用容量在电站间可按各类电站工作容量的比例分配调节性能好和靠近负荷中心的水电站可担负较大的事故备用容量
承担系统事故备用的各类电源均应具有相应的能量或燃料储备其中承担事故备用的水电站应在水库内预留所承担事故备用容量在基荷连续运行310d的备用容积(水量)若该备用容积小于水库兴利库容的5%时则可不专设事故备用库容
7.0.6系统检修备用容量的设置及其大小应根据系统设计枯水年的电力平衡确定各类机组的年计划检修时间平均可采用火电机组为45d常规水电站和抽水蓄能电站机组为30d 但对多沙河流上的水电机组可适当增加核电机组为60d
7.0.7参与系统电力电量平衡的各类电源均应满足该类电源的技术特性
7.0.8参与系统日电力电量平衡的各类电源的可调容量和发电量必须满足系统日负荷各种运行工况的电力电量平衡
7.0.8.1除正在检修的机组外全系统机组额定容量减受阻容量后的可调容量应大于或等于系统最大负荷与负荷和事故备用容量之和
7.0.8.2开机容量中的可调容量应大于或等于日最大负荷与旋转备用之和旋转备用为全部负荷备用加事故备用的一半
7.0.8.3开机容量的允许最小技术出力应小于或等于最小负荷
7.0.8.4各类电站的发电量之和应等于系统所需电量
7.0.8.5若需进行周电力电量平衡时亦应满足上述各项要求
7.0.9当设计水电站的水库调节性能较差且电力系统内水电站有相当比重时应通过电力电量和调峰能力的平衡计算设计水电站的容量效益与电量效益
7.0.10年电力平衡至少应根据设计枯水年逐月进行平衡成果以图表表示应按月列出系统最大负荷负荷和事故备用及各类电站的装机容量工作容量负荷和事故备用容量受阻容量空闲容量和机组检修容量其中设计水电站应单独列出
汛期水头受阻较大的水电站应编制丰水年的电力平衡
对设计水电站规模大且水电比重也较大的电力系统还应进行特别枯水年的电力平衡7.0.11年电量平衡应按丰平枯三个代表年分别编制并以图表分月列出系统所需电量各类电站的电量效益水电站的强制弃水电量抽水蓄能电站的抽水耗电量和发电量其中设计水电站应单独列出
7.0.12年电力电量平衡编制所依据的系统负荷曲线可以是静态的也可采用动态的当采用静态负荷曲线时本年度新投入运行机组不参加平衡当按动态负荷曲线进行平衡时本年度新增机组从其正式投产月份开始参加平衡
7.0.13为阐明设计水电站从第一台机组投产到设计水平年之间的逐年容量效益和电量效益应对该时期内每年或每隔二三年编制系统电力电量平衡在设计水平年之后设计水电站的容量效益和电量效益可认为不变若设计水平年之后几年内有显著影响设计水电站运行方式或能量效益的变化因素则应补充进行该年的电力电量平衡
7.0.14在下列情况下应进行分区电力电量平衡
(1)供电范围涉及两个以上电力系统
(2)系统中有若干电站分区供电
(3)地区之间输电能力较弱
(4)水电站群实施电力补偿调节且电力交换较大
8特征水位选择
8.0.1正常蓄水位选择应根据电力系统和其他部门的要求及水库淹没坝址地形地质水工布置施工条件梯级影响生态与环境保护等因素拟定不同方案通过技术经济论证及综合分析比较确定
8.0.2选择正常蓄水位时必须特别重视水库淹没应将淹没损失的大小移民安置的难易程度作为方案比较的重要因素
各正常蓄水位方案的淹没损失应按相应的回水影响范围计算应考虑泥沙淤积对回水的抬高在有可能盐碱化的地区尚应考虑水位抬高加重盐碱化造成的损失
8.0.3对多年调节水库当比较正常蓄水位方案时应考虑水库初期蓄水时间不同引起的效益和费用的变化计算水库充蓄时应考虑下游已建和在建的水电站或其他部门对本电站放水的要求
8.0.4选择正常蓄水位时还应考虑不同淤积年限对库容效益和上游梯级的影响当淤积严重时则应考虑泥沙淤积部位对库区航运供水灌溉等的不利影响
8.0.5汛期水位选择应根据洪水反泥沙特性研究对防洪发电及其他部门和对水库淹没泥沙冲淤及淤积部位水库寿命枢纽布置以及水轮机运行条件等方面的影响通过对不同方案的效益和费用的比较综合分析确定
8.0.6死水位选择应比较不同方案的电力电量效益和费用并应考虑其他部门对水位流量的要求和泥沙冲淤水轮机运行工况以及闸门制造技术对进水口高程的制约等条件经综合分析比较确定
死水位选定后如降低进水口高程能提早发电缩短放空水库时间或能明显缓和特枯水年的用水用电矛盾时则可通过分析计算确定极限死水位
8.0.7当设计水电站的上下游有已建在建和近期拟建的水电站时应计算本电站不同正常蓄水位汛期水位死水位与这些电站相互之间的电力电量影响
9装机容量选择
9.0.1设计水电站的装机容量必须充分研究水库调节性能综合利用要求系统负荷水平及其特性水电站的供电范围及其在系统中的作用水火电比重各类电站的合理运行方式等进行各种代表年的电力电量和调峰能力平衡计算各装机方案的容量电量效益与费用通过方案比较合理确定
9.0.2设计水电站的装机容量可按预定设计水平年的电力电量平衡选择也可通过从第一台机组投产到设计水平年期间逐年的电力电量平衡与设计水平年同时选定
9.0.3引水式水电站的装机容量宜与输水道尺寸日调节池容积同时选择
9.0.4当设计水电站按电力电量平衡选定装机容量后弃水较多且历时较长时应计算增加装机的电量效益及节约系统燃料的效益并与所增加的费用进行比较论证增设重复容量的经济合理性
9.0.5当设计水电站有较多季节性电量受负荷不能被充分利用有可能配置季节性用户时则应根据该地区经济发展原材料资源交通运输等条件论证其经济合理性
9.0.6当系统中同时有若干座水电站进行设计且有可能基本同时投产时首先应将设计诸电站视为一个整体确定其总装机规模然后按费用最小准则在这些电站间进行容量分配
9.0.7对下列情况应研究预留机组的经济合理性
(1)预计上游将有调节性能较好的水库投入可显著增加设计水电站的动能效益
(2)在水能资源缺乏而系统负荷增长较快的地区设计水电站有可能承担远景更多的尖
峰负荷
(3)设计水电站径流利用程度很低而远景由于供电范围或综合利用部门用水方式发生
变化可提高其水量利用程度
9.0.8选择梯级水电站装机容量时应在经济合理的原则下协调上下梯级电站的引用流量并研究当上游水电站检修或发生事故时尽量少影响下游电站运行的经济合理措施
9.0.9已建水电站扩大装机容量时应计算扩机增容的电力电量效益并分析电站部分电量由负荷图下部转向峰荷而增强系统调峰能力的效益通过方案比较合理确定扩机容量
10水轮机机组机型选择
10.0.1水轮机机组机型选择应包括型式额定水头台数转轮直径额定转速及安装高程的选择
10.0.2水轮机额定水头应根据所设计水电站水头变化特性电量加权平均水头和电力电量平衡的要求进行选择并宜与机型台数直径及额定转速同时选择选择中还应研究水轮机机组水头预想出力降低对系统电力电量平衡的影响
10.0.3水轮机机组机型及机组容量应根据电站的出力及水头变化特性枢纽布置设备制造水平和运输条件以及电力系统的运行要求等因素计算不同方案的容量电量效益与费用通过综合分析比较选择为保证电力系统运行安全灵活机组台数不宜少于两台
10.0.4各机组方案的容量效益应通过设计枯水年电力平衡确定对于低水头水电站还应用丰水年进行校核
10.0.5各机组方案的电量效益应计及水轮机效率的差别对调峰水电站应按丰平枯三个代表年分别在日负荷图上的工作位置根据逐时的流量与水头确定效率并计算电量对径流式电站可根据日流量历时曲线及相应水头确定效率并计算电量效益
10.0.6水轮机安装高程应根据水轮机机组汽蚀特性及在各种工况下允许的吸出高度值和相应的下游尾水位经综合分析比较选择
11输水道尺寸及日调节池容积选择
11.0.1引水式水电站输水道尺寸和日调节池容积的选择应根据地形地质冰凌情况及电站的日运行方式并结合电站装机容量和机组机型选择经过综合分析比较确定考虑到远景日运行方式泥沙淤积及水头损失等难以确切计算选定输水道尺寸和日调节池容积时应适当留有余地
11.0.2有压输水道的断面或无压输水道的纵坡应计算各方案的容量和电量效益与费用
通过方案比较选择必要时输水道的有压无压类型也应通过方案比较选择
堤坝式水电站输水道尺寸选择可简化
11.0.2.1各比较方案的容量效益应由设计水平年按设计枯水年电力平衡确定对调峰水电站应据其在日负荷图上的工作位置逐时计算水头损失及电站出力并考虑水轮机水头预想出力的
11.0.2.2各方案的电量效益应考虑输水道的水头损失按如下规定计算
(1)对调节性能好的大型水电站应按丰平枯等代表年及几个典型日的电站运行方
式逐时计算
(2)对仅有日调节能力的水电站应据电站日流量历时曲线或按季或按月的分段流量及
相应的日运行方式计算
(3)对径流式水电站可采用日流量历时曲线计算
11.0.3有几条输水道时计算水头损失所采用的流量可简化为全电站流量平均分配必
要时则按输水道和机组特性用单位耗水率相等原则分配流量
11.0.4日调节池容积应根据设计水平年及相应于设计保证率的流量和可能的日运行方式计算如有几座水电站共同在系统峰荷区运行应考虑这些水电站在负荷图上工作位置的变化日调节池容积应适当留有余地
应重视泥沙淤积对调节池容积的影响必要时应采取冲沙防淤措施
寒冷地区必须考虑冰凌对库容的影响
11.0.5利用无压渠道最高最低水位间的容积进行日调节时应与专建日调节池方案进行比较渠道所能提供的日调节容积应根据水力学计算确定并满足渠水位允许的变幅和变率条件
11.0.6选择梯级水电站日调节池容积时应考虑
(1)当没有其他综合利用部门时梯级水电站尽可能同步运行
(2)计算下游电站日调节容积时应考虑上级电站流量流达本电站时间河槽或渠道的
调蓄以及区间流量等因素
(3)考虑上下游梯级电站机组检修时各电站工作位置变化的影响
12初期蓄水和装机程序
12.0.1当水库蓄水时间较长时应根据上游不同来水情况工程施工和移民进度各用水部门必需的用水要求等研究初期用水分配及放水措施选择初期蓄水方案
12.0.2水电站装机程序应根据水库蓄水进度机电设备供应计划及其效益发挥过程通过电力系统逐年电力电量平衡和经济比较确定
当电力系统有几座水电站可能同时投入新机组时这些电站的装机程序可根据各电站的补充单位容量投资和补充单位电量投资具体安排
12.0.3当研究工程分期建设方案时应考虑以下因素
(1)不同水平年的负荷和综合利用要求
(2)库区分期淹没损失控制高程和移民安置规划
(3)分期施工的技术可能条件
(4)分期效益费用
(5)水轮机允许的水头和出力范围应尽可能适应水电站运行的不同时期必要时可
研究后期更换机组或改建措施
13抽水蓄能电站动能设计
13.0.1抽水蓄能电站动能设计应包括以下内容
(1)阐明设计抽水蓄能电站在电力系统中的调峰填谷担任备用改善系统运行条件等效益论证其建设必要性经济合理性和财务可行性
(2)选择上下水库库址及库容确定相应特征水位
(3)选择装机容量和抽水电源
(4)选择机组机型
(5)选择输水道尺寸
13.0.2当抽水蓄能电站上下水库的库址有选择余地时应根据电力系统需求和地形地质水源生态与环境等条件和工程费用结合装机容量通过方案比较选定
13.0.3拟定抽水蓄能电站建设方案时必须落实水源上下水库的径流除应能满足综合
利用各部门的需水量外还应保证水库初期充蓄和运行期补给水库蒸发渗漏和结冰损失的水量当径流不能满足需要量时应有落实的补水措施补水工程应具有相应深度的设计文件
13.0.4当利用已建水库作为抽水蓄能电站的水库时若对该水库原有功能有不利影响时
应采取工程改建或补救措施或给予经济补偿
13.0.5当利用天然湖泊作为抽水蓄能电站的水库时为了论证建设条件和选择装机容量及特征值应了解该湖泊的水情水位变化规律及其变率和变幅分析建设抽水蓄能电站对其可能引起的变化以及对生态与环境和有关用水部门的影响必要时应提出补救措施
13.0.6在选择抽水蓄能电站装机容量时应着重研究以下几个方面的内容
(1)电力系统负荷水平负荷特性和各种电源的运行特性
(2)电力系统调峰能力平衡
(3)水源及上下水库的水量平衡
(4)抽水电源的可靠性
(5)抽水蓄能机组抽水运行特性对电力电量平衡的影响
(6)在有无设计抽水蓄能电站两种情况下电力系统燃料消耗量的差别
(7)负荷特性负荷水平有不确定性应研究其对装机容量的影响
13.0.7抽水蓄能电站上下库的库容应和装机容量同时选定库容包括发电所需库容紧急事故备用库容和死库容发电所需库容应根据设计枯水年抽水蓄能电站在负荷图上的工作位置计算死库容应根据地形进出水口布置和电站的水头条件分析确定库容确定时还应考虑泄洪泥沙淤积结冰负荷水平和特性的不确定性等因素的影响并留有余地13.0.8在抽水蓄能电站设置紧急事故备用容量时应在上下水库留有事故备用库容该
库容可按抽水蓄能电站事故备用容量在峰荷运行小时数所需的水量确定
13.0.9抽水蓄能机组应根据电站的运行方式发电水头抽水扬程装机容量结合机组特性供应条件等拟定不同台数型式(二机三机或四机式)机型和参数的若干方案通过比较选定
选择单机容量时应考虑其启动抽水对电力系统稳定运行的冲击影响并留有余地13.0.10抽水蓄能机组的额定水头额定扬程选择应根据上下库水位变幅水头损失及电站运行方式分析确定
13.0.11抽水蓄能电站的年发电量和年抽水耗电量应按以下条件分别计算从中统计年值
(1)按电站在逐月典型日负荷曲线上的工作位置并结合机组运行特性以及系统负荷月不均衡性计算在方案比较阶段可适当简化
(2)当抽水蓄能电站的运行受电力系统中水电站影响较大时还应按丰平枯水年分
别计算
(3)当抽水蓄能电站上库有较多天然径流时其发电量应包括利用天然径流的电量
附加说明
主编单位电力工业部水电水利规划设计总院中南勘测设计研究院
参加单位成都勘测设计研究院华东勘测设计研究院黄河水利委员会勘测规划设计院
主要起草人曹学敏张进谦张挺孙若蕴李泰然陈礼严胡葆英杨玉增张毓刚朱铁铮欧阳华倪定远
水利水电工程动能设计规范
DL/T50151996
条文说明
1总则
1.0.1SDJ1177水利水电工程水利动能设计规范(以下简称SDJ1177)第1条及第2条的综合改写
动能设计是水利水电工程前期工作的一个重要组成部分涉及范围广性强需要有一个正确的指导方针和应遵循的原则这是本条主要内容据多年的实践经验新增了要将设计水电站放在所涉及到的水资源系统和电力系统中去研究其相互影响等内容旨在经
济合理地开发利用水资源
1.0.2SDJ1177第6条的修改
对规范适用范围的规定本条规定了对规模较小的中型水电站可适当简化的内容因为大中型水电站的规模范围跨度很大不能强求一致动能设计工作的繁简取决于设计水电站在电力系统中所占的比重作用及应承担的综合利用任务以及水库的调节性能等因素就实践经验而言一般对调节性能较差或装机容量在10万kW以下的中型电站其动能设计内容可以简化
1.0.3SDJ1177第345的综合改写
主要阐明动能设计内容鉴于在电力系统中电源规划所预计的水火电站特性比重对设计水电站特征值影响较大故增加了与动能设计密切相关的电网电源规划为基础的内容1.0.4新编条文
规定了项目经济评价应遵循的准则与规范
1.0.5SDJ1177第5条改写
侧重写了有关动能设计的基本资料并补充了生态与环境的内容同时强调了对基本资料不只限于调查收集而且还应研究分析以保证引用资料的合理性和可靠性此外根据动能设计工作比较方案多的特点明确各比较方案所采用的基本资料与计算精度应一致
2术语
为明确含义对本规范各章内所涉及的部分技术名词加以说明
3综合利用
3.0.1基本沿用SDJ1177第
根据本规范第1章总则中水利水电工程动能设计必须认真贯彻综合利用的原则编写3.0.2新编条文
为了进一步合理确定工程应承担的综合利用任务以及按其主次关系协调水资源利用各部门之间的矛盾以充分发挥工程的综合效益强调水利水电工程动能设计必须对有关方面的要求进行调查研究与分析工作并列出对有关方面调查研究的主要内容
3.0.3沿用SDJ1177第10条
3.0.4基本沿用SDJ1177第11条将有关条款合并改写
3.0.5沿用SDJ1177第12条
3.0.6沿用SDJ1177第13条
4基本资料与依据
4.0.1新编条文
说明动能设计应具有的基本资料与依据
4.0.2新编条文
说明社会经济调查的内容
4.0.3新编条文
水利计算本是动能设计不可分割的一部分水利计算和动能经济分析相互交叉互为依据本条提到的水利计算成果是动能设计的依据
补偿调节计算本属水利计算范畴考虑到水利计算规范尚未修订故先择要写入本条近年来我国设计单位对补偿调节计算研究结果表明补偿调节计算中若不考虑本条所列约束条件将夸大补偿调节效益会明显影响动能设计成果
4.0.4新编条文
鉴于近几年的经验淹没损失的大小十分重要但移民安置方案是否可行更为关键本条中的淹没处理不仅包括淹没实物指标还包括移民安置方案和重要淹没对象的位置及控制高程后者往往是选择正常蓄水位和汛期水位的约束条件4.0.5SDJ1177第9397条部分内容的改写
水库泥沙淤积回水曲线是确定水库淹没处理范围的依据水头损失计算成果是选择输水道尺寸水轮机和计算电力电量效益的依据不恒定流计算是研究协调调峰水电站与下游用水部门之间矛盾的依据
4.0.6新编条文
工程投资是进行经济评价选择各种特征值的依据
4.0.7新编条文
机组设备资料和输变电设备投资是选择水轮机和论证供电范围以及评价工程经济性需要的基本资料
5方案比较
本章除5.0.5条外其余为新编条文集中一章编写是为了避免分章重复
5.0.1明确凡需进行方案比较才能选定的工程特征值都要在进行费用和效益比较的基础上综合分析确定
5.0.2强调方案比较中的费用和效益都应具备相同的可比基础在各款文字中就不同方案在综合利用各部门和电力系统需求两个主要方面作了规定若满足的程度有差别时应采取替代或补偿措施使各比较方案在效益上一致这样在比较时仅需比较费用差别并以最小费用准则进行选择就水电站而言不同方案在电力电量和调峰能力诸方面对电力系统的满足程度的差别要以增加其他电源或改变电源构成作为替代措施以使各方案能同等程度满足电力系统的要求所选择的替代措施应是现实可行和经济的当以火电站作为替代电站时二者在电力电量方面的差别一般可按1.1倍水电容量和1.05倍水电电量计算火电容量和电量其运行特性应能满足调峰能力要求
5.0.3强调了以电力系统整体计算不同方案的节约燃料效益并就设计水电站在电力系统的不同作用规定了计算节约燃料效益的方法
5.0.4本条阐明对于分期开发的工程需考虑资金积压因素对方案比选的影响
5.0.5基本沿用SDJ1177第74条
6负荷预测与供电范围
6.0.1新编条文
阐明动能设计应具有的电力系统有关资料的内容
6.0.2新编条文
规定动能设计中负荷预测和负荷曲线编制的内容其中典型日负荷曲线包括冬夏两季或春夏秋冬四季用以进行系统年电力电量平衡
6.0.3沿用SDJ1177第59条并加以补充
补充了设计水电站供电范围可能的三种情况及其分析或论证的约束条件
鉴于联网涉及面广影响联网各方利益因此写入了必要时还应提出联网各方的财务效益和费用分配的建议
6.0.4沿用SDJ1177第61条并加以补充
根据目前全国各电力系统均有多座水电站联合运行的情况补充规定按水电站群统一选择设计保证率同时为不使系统水电站群设计保证率偏低以提高系统运行的可靠性
补充了保证率以外特枯水年份水电站群的不足出力和电量可用系统火电站全部事故备用容量的50%弥补为限的内容
6.0.5新编条文
阐明选择设计代表年的原则由于水电站群可相互进行径流电力补偿因而丰平枯水代表年应以水电站群为主选择并应尽量考虑使该年的频率与设计水电站的频率接近在进行机组和输水道尺寸选择时由于各水电站的水头预想出力受水轮机出力线约
束且相互间不能补偿输水道尺寸则受各水电站自身的建设条件装机容量引用流量等制约因此规定以设计水电站为主选择各代表年
6.0.6新编条文
为6.0.5条的补充当设计水电站的设计保证率和设计代表年与水电站群不一致时为了确切地反映设计水电站的保证出力及多年平均年发电量指标特补充此条
6.0.7沿用SDJ1177第60条并加以补充
鉴于通过逐年电力电量平衡计算不同装机容量方案的容量电量效益结合技术经济比较同时选定装机容量和设计水平年符合电力系统动态发展和资金时间价值的实际但工作量较大且不确定因素较多根据目前国内两种方法均在使用的实际情况本条规定两种方法并存
7电力电量平衡
7.0.1新编条文
电力电量平衡的目的在于从系统整体阐明设计水电站在电力系统中的容量效益和电量效益鉴于近年来许多电力系统存在调峰能力不足问题因此本条增加了调峰能力平衡的内容调峰能力平衡系指日的平衡即当日开机容量的可调容量与开机容量允许最小技术出力之差为调峰能力当调峰能力大于或等于当日日负荷曲线最大负荷加旋转备用与低谷负荷之差即调峰能力达到平衡
7.0.2新编条文
本条规定在进行电力电量平衡时除应研究设计水电站运行方式外尚应研究其他电站的运行方式以便合理安排各类电站在负荷图上的工作位置规定应优先利用已建水电站的容量电量以便客观地反映设计水电站在电力系统中的容量效益和电量效益
7.0.3参照SDJ1177第67条并根据电力系统技术导则的规定将原规定负荷备用容量采用最大负荷的5%左右修改为2%5%
日调节或无压引水式水电站担负部分负荷备用应具有相应的备用容量可连续工作2h 备用容积的规定是考虑火电受机组增荷率的难以很快增加出力可先利用这类水电站多发出力2h系参照火电机组增荷时间而定
7.0.4基本沿用SDJ1177第67条
7.0.5新编条文
本条规定系统事故备用容量在各类电站的分配原则
承担事故备用容量的各类电源均应具有相应的能量或燃料储备其中水电站水库内预留所承担事故备用容量在基荷连续运行310d的备用容积(水量)主要是考虑火电机组事故后所需检修的时间
7.0.6新编条文
水火电机组的年计划平均检修时间是参照有关规定的大修小修历时以及近几年检修实际制定对核电机组的运行管理我国尚无成熟经验暂参照国际有关资料制定
7.0.7新编条文
系规定参与系统电力电量平衡的各类电源均应满足该类电源的技术特性例如昼夜内不能开停运行的高温高压火电机组其发电出力的可调范围为其技术最小出力至额定容量之间对可实行昼夜内开停运行的机组其可调范围则是从技术最小出力到额定容量以及全停
背压式热电站的发电出力由其供热负荷的强制出力决定抽气式热电站的出力可调范围是从热强制出力到额定容量同时应注意热电站在日负荷低谷和高峰时的热强制出力对电力系统调峰能力的影响
水电机组发电出力的可调范围是从零到额定容量(或水头预想出力)但应避免在汽蚀振动区运行当水电站日调节库容不足或航运灌溉供水等部门要求出库流量稳定在某一范围内时水电站出力可调范围受其影响
7.0.8新编条文
旨在阐明系统日电力电量平衡的要求和内容7.0.8.1款系指电力平衡而言7.0.8.4系指电量平衡而言7.0.8.2款及7.0.8.3款系指对调峰能力平衡而言
7.0.9新编条文
旨在规定对有些水电站应计算其容量效益和电量效益
7.0.10新编条文
本条具体阐明年电力平衡的内容和要求
对低水头电站而言在汛期水头受阻较大为了更好地反映设计水电站容量效益故规定需进行丰水年平衡对于装机容量较大且水电比重也较大的电力系统一旦遇到特枯年出力降低程度应以火电全部事故备用容量的50%弥补为限为了对此加以检验故规定需
进行特枯年的电力平衡
7.0.11新编条文
年电量平衡应按丰平枯三个代表年分别编制水电站的电量效益应经过电力系统电力电量和调峰能力平衡从设计水电站多年平均年发电量中扣除强制弃水电量后求出水电站产生强制弃水的原因有电力系统因调峰要求迫使设计水电站日内工作位置由基荷转向峰腰荷在水电比重大的电力系统汛期承担旋转备用的及受月内低负荷少发的水电电量等
7.0.12新编条文
指明可采用静态或动态负荷曲线进行电力电量平衡及新增机组如何参加平衡
7.0.13新编条文
由于水电站投产后容量效益和电量效益增长过程对特征值装机容量以及经济评价有较大影响因此本条规定设计水电站应从第一台机组投产到设计水平年进行逐年或每隔二三年编制系统电力电量平衡若设计水平年之后几年例如5年左右有明显影响设计水电站运行方式或能量效益的变化因素则应补充进行该年的电力电量平衡
7.0.14新编条文
本条系根据当前实践经验列出了需要进行分区电力电量平衡的四种情况
8特征水位选择
8.0.1沿用SDJ1177第条
补充了梯级影响生态与环境等因素
8.0.2新编条文
根据多年实践强调了水库淹没在正常蓄水位选择中的重要性并规定了在正常蓄水位选择的比较阶段水库淹没损失即应考虑回水并计入泥沙淤积的影响
8.0.3新编条文
由于多年调节水库初期蓄水时间较长不同正常蓄水位方案之间会出现水库充蓄时间的差别影响着方案之间效益与费用以及对下游已建和在建水电站或其他综合利用部门对本电站放水要求满足程度的变化故在方案比较中应计入其影响
8.0.4新编条文
根据多泥沙河流上已建水电站的运行实践泥沙淤积量和淤积部位对兴利库容和综合利用部门会有影响并影响工程(电站)的效益和费用的变化应予重视
8.0.5新编条文
汛期水位是一个重要的特征水位条文规定了选择时应考虑的主要因素
8.0.6沿用SDJ1177第65条增补了确定极限死水位的内容
8.0.7新编条文
我国众多河流多为梯级开发本条文规定了在选择特征水位时应考虑梯级之间的相互影响
9装机容量选择
9.0.1SDJ1177第66条中有关内容的修改与补充
阐明装机容量选择时必须研究的内容
9.0.2新编条文
规定装机容量选择要与设计水平年选择的两种方法相对应
9.0.3新编条文
因引水式电站装机容量的变化对日调节池容积引水系统水头损失和费用影响较大故增加本条文
9.0.4新编条文
补充了SDJ1177第66条中关于设置重复容量的设计内容
9.0.5新编条文
明确了论证配置季节性用电户所应考虑的因素
9.0.6新编条文
对在同一电力系统中多座水电站设计水平年相近时为避免各水电站运行方式相互矛盾而导致各水电站装机容量不协调故作此条规定
9.0.7沿用SDJ1177第6
9.0.8SDJ1177第71条的修改和补充
补充了在协调上下游梯级电站引用流量时应考虑经济合理性如上下游梯级电站区间径流很少可基本同步运行其引用流量宜协调若梯级间有较大区间径流或下游梯级有调节库容或开发任务开发方式不同等梯级电站的引用流量一般可不强求协调
9.0.9新编条文
已建电站扩机增容与新建电站选择装机容量的要求有所不同扩建装机往往是为了承担电力系统更多的尖峰容量从而增加系统调峰能力故增加本条文
10水轮机机组机型选择
10.0.1新编条文
阐明水轮机机组机型选择应包括的主要内容
10.0.2SDJ1177第69条有关内容的补充
为了与SDJ17385水力发电厂机电设计技术规范统一本条文中以额定水头代替原条文中的设计水头
额定水头的选择与系统对水电站运行方式要求密切相关本条调了水头降低时机组水头预想出力对电力电量平衡的影响
10.0.3SDJ1177第69条部分内容的补充
本条文增加了机组机型选择应计算不同方案的容量电量效益及费用并需综合分析比较确定
10.0.4新编条文
系计算容量效益的规定
10.0.5新编条文
系计算电量效益的规定
10.0.6SDJ1177第69条有关内容的补充
11输水道尺寸及日调节池容积选择11.0.1沿用SDJ1177第70条
11.0.2新编条文
阐明输水道尺寸选择中容量和电量效益的计算方法对调峰水电站强调输水道的水头损失应按日运行方式逐时进行计算不再引入平均立方流量的概念
11.0.3新编条文
对有几条输水道的水电站规定计算水头损失时所采用流量的分配原则
11.0.4新编条文
旨在阐明日调节池容积的计算方法和关于适当留有余地的幅度根据已建电站运行经验安全系数可采用1.1 1.2
11.0.5新编条文
阐明明渠引水式水电站利用渠道进行日调节的计算内容和约束条件
11.0.6新编条文
规定了梯级水电站日调节池容积选择应考虑的因素
12初期蓄水和装机程序
12.0.1SDJ1177第9的补充与完善
对水库蓄水需要时间较长的水电站投入初期需协调蓄水与系统用电和各综合利用部门用水的要求故需研究确定初期蓄水过程蓄水过程的长短又直接影响电站效益的发挥因此一般当无其他条件时水库初期蓄水可在满足各用水用电部门必须的前提下使水库尽快蓄水尽早达到正常调度运用的程度必要时在技术下阶段设计中可计算不同蓄水方案的电力电量效益增长过程和费用增量以及对下游水电站电力电量的影响比较选定初期蓄水方案
12.0.2新编条文
阐明确定水电站装机程序应考虑的因素
12.0.3新编条文
阐明研究分期建设应考虑的因素
13抽水蓄能电站动能设计
本章为SDJ1177第72条的充实和具体补充
抽水蓄能电站的动能设计与常规水电站有共性因此本规范前12章的有关条款亦适用于抽水蓄能电站
本章是针对纯抽水蓄能电站特点而写所拟条文反映了我国近几年的设计实践经验并力求完整对于混合式抽水蓄能电站和季调节抽水蓄能电站目前设计实践经验不多尚不具备编写条件有待今后补充
13.0.1轮廓列出抽水蓄能电站动能设计应包括的内容
13.0.2本条规定若抽水蓄能电站存在若干个上库址或下库址可供选择时应通过方案比较
选定
13.0.3根据近几年的设计经验水源是建设抽水蓄能电站可行与否的重要条件故规定必须落实水源
13.0.4利用已建水库作抽水蓄能电站的上库或下库一般会在一定程度上影响原有工程的功能或效益如因占用库容而减少调节流量或影响原水库的引水系统等采取改建补救的措施有增大原水库库容改建引水系统另找补充水源等
13.0.5天然湖泊的水情水位变化(包括季节性变化和年际变化)关系到电站取水口高程兴利库容水头装机容量年电量等的计算或选择而建设抽水蓄能电站将会扩大水位的变幅和变率也会影响生态与环境和有关部门的效益故编此条
13.0.6抽水蓄能电站与常规水电站的运行特性有所不同为此本条规定了在选择抽水蓄能电站装机容量时应着重研究的几个方面的内容
(1)电力系统的负荷水平负荷特性及全系统各类电源的运行特性与系统调峰能力平衡有关也影响抽水蓄能电站的装机容量
(2)承担系统调峰是抽水蓄能电站的首要任务因此电力系统调峰能力是否平衡是装机容量选择的主要因素
(3)抽水蓄能电站既发电(调峰)又抽水(填谷)所以在上下两库调节能力范围内的水量必须平衡
(4)抽水电源是保证抽水蓄能电站抽水运行的基本条件抽水电源可靠性的研究内容包括该电源在负荷低谷时的供电能力和网络输电能力能否满足抽水的需要
(5)抽水蓄能机组的抽水工况往往有一定的如有些机组只能提供两种运行工况
或满负荷全机抽水或停运为此在电力电量平衡时必须考虑这一条件
(6)当抽水蓄能电站参与电力系统调峰或抽水运行时全系统有可能节约燃料也有可
能多耗燃料因此应从全系统范围计算燃料消耗量的差别并研究其对装机方案经济性的影响
(7)设计采用的负荷水平和负荷特性属预测成果存在不确定性而它对抽水蓄能电站
的作用和效益影响较大所以应对负荷进行敏感性分析以合理选定装机容量
13.0.7抽水蓄能电站的库容和装机容量密切相关所以两者必须同时选择
鉴于水电站和抽水蓄能电站在负荷图上的工作位置有时会互相影响所以要求根据设计枯水年计算抽水蓄能电站的发电库容
13.0.8抽水蓄能电站上下库库容有限而且获得库容的代价较大但其水量可循环使用当电力系统出现事故时首先将担负系统调峰运行的电源或机组的工作位置下移并同时启动系统设置的事故备用容量尖峰的不足部分由抽水蓄能电站担负且时间较短为此本条规定抽水蓄能电站在一般情况下可担任日内峰荷时期短时间的事故备用
13.0.9抽水蓄能机组与常规水电机组选择基本相同对抽水蓄能机组有时还需选择型式
即二机式三机式或四机式根据我国现状机组往往要从国外引进所以机组供应条件亦是重要因素有时启动抽水对电力系统稳定运行的冲击影响是选择单机容量的制约因素13.0.10与常规水电机组相比不仅要确定额定水头还要确定额定扬程一般情况下抽水蓄能机组的发电额定水头可按满发额定容量时最小的上下库水位差减去相应的水头损失确定而额定扬程应根据满载抽水时最大的上下库水位差加上相应的水头损失确定13.0.11本条规定抽水蓄能电站的年电量应考虑本条所列外界条件的影响下载本文
