一種快速計算水電站發電量的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種計算水電站發電量的方法。
【背景技術】
[0002] 發電量是評價水電站經濟效益的重要指標，而徑流量又是發電量的重要影響因素 之一。在相同的水庫運行方式下，年發電量與年徑流量存在正相關關系，但是同時受年內徑 流分配過程影響，導致年發電量與年徑流量呈現多值對應關系。在年徑流量相同的情況下， 年發電量可能相差較多，甚至出現年徑流量較大而發電量較小的現象，其主要原因是徑流 量偏枯時水電站機組無法滿發、徑流量偏豐時發電水頭不足從而減小發電量。因此僅利用 年徑流量無法快速、準確的計算發電量，年內徑流分配過程與發電量關系也無法直接描述。 目前采用的計算方法復雜、工作量大、效率較低，且必須采用專業的計算軟件系統，應用場 景有限。
【發明內容】
[0003] 針對現有技術存在的不足，本發明提出了有效徑流量的概念和計算方法，將來水 情況轉化為有效徑流量，利用這種方法可快速計算水電站發電量。
[0004] 本發明的目的是這樣實現的：一種快速計算水電站發電量的方法，包括以下步 驟：
[0005] 步驟1，選取水電站的歷史多年逐旬徑流系列；
[0006] 步驟2,確定水電站的水庫運行方式，即確定水庫的非棄水期、棄水期的時段；
[0007] 步驟3,采取出入庫平衡的水庫運行方式，根據水能計算公式確定某一庫水位下不 同入庫流量Q對應的時段發電量E ;
[0008] 步驟4,根據入庫流量Q與時段發電量E的關系，確定某一庫水位下最大時段發電 量Eniax對應的入庫流量范圍[Q "，Qn]，其中仏為E _對應的最小入庫流量，Q "為E _對應的 最大入庫流量；
[0009] 步驟5,分段建立入庫流量與時段發電量之間的關系，當WQ#，建立 與￡之間的函數關系，即it = /(￡);當9心時，建立1^與$;之間的函數關系，即
[0010] 步驟6,逐旬計算有效徑流量W1，對于非棄水期，根據實際入庫流量計算旬等效徑 流量W i，即Wi= Q*T ;對于棄水期，當WQ#，旬有效徑流量叫==/ (D *仏〃.當Qn< Q彡Qn 時，旬有效徑流量W1= Q*T，當Q>Qjt，旬有效徑流量1= / ，其中T為旬時段；
[0011] 步驟7,將各旬^累加得到年有效徑流量W年；
[0012] 步驟8,根據歷史多年逐旬徑流系列和水庫運行方式利用水能計算公式逐年計算 年發電量E_;
[0013] 步驟9,將步驟8得到的年發電量和步驟7得到的等效徑流量進行擬合，得到相應 的函數表達式，最終結果制成表格便于查算。
[0014] 所述的歷史徑流系列為電站歷史多年，一般為30年以上的逐日、旬或月的平均入 庫流量。
[0015] 步驟6中的旬有效徑流量也可為日、周或月有效徑流量，相應的T為對應時段。
[0016] 快速計算水電站發電量的方法在測定河流來水中所蘊藏的發電能力的測定中的 應用。
[0017] 本發明提供的快速計算水電站發電量的方法，具有以下有效果：
[0018] 1)本發明從評價發電量角度出發，首次提出可以綜合反映年徑流量和年內徑流分 配過程的特征的單一指標一一有效徑流量，完善了水電站評價指標體系。
[0019] 2)本發明提出的有效徑流量指標，在一次性建模后，可以直接根據逐時段徑流量 計算得到，不需借助其他參數。
[0020] 3)本發明提出的"發電量一有效徑流量"互為轉換關系，在給定水電站水庫運行方 式下，將來水情況轉換為有效徑流量后，再經過簡單計算或查表即可得到相應的年發電量， 可以簡單、快速計算給定水庫運行方式下的年發電量，應用場景廣泛。
[0021] 本發明所述的應用中，步驟7中的有效徑流量與發電量基本呈現單值對應的線性 關系，反映了該年來水特征所蘊藏的發電能力，解決了無法利用實際徑流量快速計算發電 量的問題。
【附圖說明】
[0022] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0023] 圖1為本發明方法的流程圖。
[0024] 圖2為WQ#妁函數關系圖。 ^jTTlQX
X. m
[0025] 圖3為Q>Qn時，
L間的函數關系圖。
[0026] 圖4為年發電量與年有效徑流量之間的函數關系圖。
【具體實施方式】
[0027] 本發明的目的是這樣實現的：一種快速計算水電站發電量的方法，包括以下步 驟：
[0028] 步驟1，選取某水電站的歷史90年逐旬徑流系列；即電站歷史90年逐旬平均入庫 流量；部分數值見表1 :
[0029] 表1為某水電站歷史90年的逐句徑流系列（摘錄）
[0030] CN 105096216 A 說明書 3/9 頁
CN 105096216 A 說明書 4/9 頁
[0031] 步驟2,確定水電站的水庫運行方式，即確定水庫的非棄水期、棄水期的時段；該 水電站的1-6月、10-12月為非棄水期，7-9月為棄水期；
[0032] 步驟3,采取出入庫平衡的水庫運行方式，根據水能計算公式分別確定65米、70 米、75米庫水位下不同入庫流量Q對應的時段發電量E (部分數值見表2);不同入庫流量Q 對應的時段發電量E的計算為通用方法，（參考文獻：何俊仕，林洪孝主編.水資源規劃及 利用[M].北京：中國水利水電出版社，2006.)。
[0033] 表2為某一庫水位下不同入庫流量Q對應的時段發電量E (摘錄）
[0034]
[0035] 步驟4,根據步驟3計算得到的入庫流量Q與時段發電量E的關系，分別確定65米 庫水位下最大時段發電量E niax對應的入庫流量為Qni= Qn= 1030m3/s，70米庫水位對應的入 庫流量為Qni= Qn= 1070m 3/s，75米庫水位對應的入庫流量為Qni= 1000m 3/s，Qn= 1370m3/ s ；
[0036] 步驟5,分段建立入庫流量與時段發電量之間的關系，以庫水位65米時為例，當 Q〈1030m 3/s時，建立^_與.^~.之間的函數關系，即^一 = /(^);當Q>1030m3/s時，建立 cmax Ssm cmax cmax 與$之間的函數關系，即= 實際操作時，可采用采用MS Excel軟件分別繪制
c3Xixax '- vn ^ 妁散點圖，添加趨勢線并分段擬合趨勢線公式。
[0037] 如附圖2、附圖3,圖中R2表示橫軸和縱軸兩組數據的相關程度，R2= 1表示兩組 數據完全相關，R2= 〇表示兩組數據完全不相關。
[0038] 步驟6,逐旬計算有效徑流量W1，對于非棄水期，根據實際入庫流量計算旬等效徑 流量Wi，即Wi= Q*T ;對于棄水期，當WQ#，旬有效徑流量_ = I 〃，當QniS Qn 時，旬有效徑流量W1= Q*T，當Q>QJt，旬有效徑流量呢:=/ * 7%其中T為旬時段， 部分數值見表3 ;
[0039] 表3為本發明計算得到的歷史多年逐旬有效徑流量（摘錄）
[0040]
[0042] 步驟7,將各旬^累加得到年有效徑流量W _ ;部分數值見表4。
[0043] 表4本發明計算得到的歷史多年的年有效徑流量（摘錄）。
[0044]
[0045] 步驟8,根據歷史多年逐旬徑流系列和水庫運行方式利用水能計算公式逐年計算 年發電量，部分數值見表5。（計算參考文獻同步驟3:何俊仕，林洪孝主編.水資源規 劃及利用[M].北京：中國水利水電出版社，2006.)。
[0046] 表5在給定水庫運行方式下利用歷史多年逐旬徑流量計算得到的逐年年發電量 (摘錄）
[0047]
[0048」 步驟y，符步驟8侍到的牛反電重和步驟/侍到的牛令雙佇m重進仃m甘，卯附囹 4,根據擬合得到的函數表達式將最終結果制成表格便于查算，表6。
[0049] 表6為本發明計算得到的數值列表（摘錄）。
[0050]
[0051] 本發明提供的快速計算水電站發電量的方法，應用于測定河流來水中所蘊藏的發 電能力，即通過有效徑流量與發電量基本呈現單值對應的線性關系，測定該年來水特征所 蘊藏的發電能力，解決了無法利用實際徑流量快速計算發電量的問題。
[0052] 上述實施實例，僅為對本發明方法的目的、技術方案進一步詳細說明的具體個例， 本發明并非限定于此。本發明具有通用性，根據需要對其中一些技術細節進行調整，即可用 于水庫任意時段（包括日、周、旬、月、年等）的有效徑流量計算，同時有效徑流量也可稱為 有效水量、有效入庫水量或轉換為有效流量、有效入庫流量，凡在本發明的公開的范圍之內 所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種快速計算水電站發電量的方法，包括以下步驟： 步驟1，選取水電站的歷史多年徑流系列； 步驟2,確定水電站的水庫運行方式，即確定水庫的非棄水期、棄水期的時段； 步驟3,采取出入庫平衡的水庫運行方式，根據水能計算公式確定某一庫水位下不同入 庫流量Q對應的時段發電量E; 步驟4,根據入庫流量Q與時段發電量E的關系，確定某一庫水位下最大時段發電量E_ 對應的入庫流量范圍[Q"，QJ，其中〇>為E_對應的最小入庫流量，Q"為E_對應的最大入 庫流量； 步驟5,分段建立入庫流量與時段發電量之間的關系，當(KQJt，建立與之間的 函數關系，即步驟6,逐旬計算有效徑流量I，對于非棄水期，根據實際入庫流量計算旬有效徑流量 ^，即W1=Q*T;對于棄水期，當Q〈QJ寸，旬有效徑流量當0^Q彡Qn時， 旬有效徑流量W1=Q*T，當Q>Q"時，旬有效徑流量其中T為旬時段； 步驟7,將各旬^累加得到年有效徑流量W_ ; 步驟8,根據歷史多年逐旬徑流系列和水庫運行方式利用水能計算公式逐年計算年發 電量E年； 步驟9,將步驟8得到的年發電量和步驟7得到的有效徑流量進行擬合，得到相應的函 數表達式，最終結果制成表格便于查算。2. 根據權利要求1所述的快速計算水電站發電量的方法，其特征在于：所述的歷史徑 流系列為電站30年以上逐日、逐周、逐旬或逐月平均入庫流量。3. 根據權利要求1所述的快速計算水電站發電量的方法，其特征在于：步驟6中的旬 有效徑流量也可為日、周、或月有效徑流量，相應的T為對應時段。4. 權利要求1所述方法，其特征在于：步驟7的年有效徑流量與相應年份的年發電量 基本呈現單值對應的線性關系。
【專利摘要】一種快速計算水電站發電量的方法，主要包括選取歷史徑流系列、確定水電站的水庫運行方式、建立有效徑流與發電量之間的關系來計算水電站的發電量。本發明首次提出了有效徑流量指標，在一次性建模后，可以直接根據逐時段徑流量計算得到，不需借助其他參數；本發明提出的“發電量－有效徑流量”互為轉換關系，在給定水電站水庫運行方式下，將來水情況轉換為有效徑流量后，再經過簡單計算或查表即可得到相應的年發電量，可以簡單、快速計算給定水庫運行方式下的年發電量，應用場景廣泛。
【IPC分類】G06Q50/06
【公開號】CN105096216
【申請號】CN201510558187
【發明人】劉志武
【申請人】中國長江電力股份有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月1日