試算法在計(jì)算發(fā)電流量及繪制NHQ曲線中的應(yīng)用

李香麗　葉坤

摘 要：水電站投產(chǎn)時(shí)無機(jī)組NHQ曲線，也無繪制機(jī)組NHQ曲線的基本數(shù)據(jù)，即無計(jì)算發(fā)電引用流量的依據(jù)，給電站水庫(kù)調(diào)度工作帶來了一定的難度。電站水庫(kù)調(diào)度人員根據(jù)電站實(shí)際情況積極探討思考，最終考慮從機(jī)組出力公式出發(fā)分析計(jì)算，采用試算法計(jì)算發(fā)電流量和繪制NHQ曲線。通過對(duì)采用試算法計(jì)算得出的發(fā)電流量值與實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)組效率為某個(gè)值時(shí)，計(jì)算流量更接近實(shí)測(cè)流量。

關(guān)鍵詞：計(jì)算發(fā)電流量；繪制NHQ曲線；試算法；應(yīng)用

1 概述

水電站投產(chǎn)時(shí)水輪機(jī)廠家未提供電站NHQ曲線及數(shù)據(jù)表，僅有水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線圖片，圖上有幾個(gè)特征點(diǎn)的參數(shù)，如需其他具體數(shù)據(jù)，只能人工通過直尺量算，量測(cè)誤差較大，即表明電站沒有繪制NHQ曲線的基本數(shù)據(jù)。電站在汛期長(zhǎng)時(shí)間處于泄洪與發(fā)電并存的狀態(tài)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒o出的泄流曲線誤差較大，又無基本的NHQ曲線以供計(jì)算發(fā)電引用流量，電站下游雖有出庫(kù)流量控制水文站，所得總出庫(kù)流量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，但無法準(zhǔn)確的拆分出發(fā)電流量和泄洪流量，對(duì)電站的發(fā)電調(diào)度和防洪調(diào)度工作帶來了一定的難度。

2 發(fā)電流量計(jì)算分析

電站水庫(kù)調(diào)度人員根據(jù)電站的實(shí)際情況積極探討，考慮從機(jī)組出力理論計(jì)算公式N=AHQ出發(fā)計(jì)算理論的機(jī)組引用流量，同時(shí)通過與下游水文站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，得出相應(yīng)的機(jī)組效率，并繪制初步的NHQ曲線，為發(fā)電引用流量計(jì)算提供基本的參考依據(jù)。

2.1 機(jī)組出力計(jì)算公式

機(jī)組引用流量可通過機(jī)組出力公式N=AHQ進(jìn)行計(jì)算，

其中：N表示出力；

A表示綜合出力系數(shù)，A=9.81*η水輪機(jī)η發(fā)電機(jī)；H表示凈水頭，H=H毛-h損，H毛=H庫(kù)-H尾；Q表示機(jī)組發(fā)電引用流量。

水電站共有兩條引水隧洞，四條壓力管道，其中一條引水隧洞連接兩條壓力管道，每條壓力管道供一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，在此先假設(shè)1#機(jī)處于開機(jī)狀態(tài)，其他機(jī)組停機(jī)，即1#引水隧洞-1#壓力管道-1#機(jī)運(yùn)行，則Q管=Q，即公式（4）可變化為

2.4 采用試算法計(jì)算機(jī)組發(fā)電引用流量

由公式（5）可知機(jī)組出力是機(jī)組發(fā)電引用流量的三次函數(shù)，S、S1對(duì)于不同的引水隧洞在不同位置均不相同，同時(shí)水輪機(jī)及發(fā)電機(jī)效率不是定值，其隨著機(jī)組出力及凈水頭的變化而變化，通過求解該三次函數(shù)而得出機(jī)組引用流量相對(duì)比較困難，即使將水輪機(jī)效率和發(fā)電機(jī)效率設(shè)為某一定值，求解該三次函數(shù)也有一定的難度。

為便于工作中計(jì)算不同水頭、不同機(jī)組效率情況下的機(jī)組發(fā)電引用流量，我們通過公式（1）及公式（3）聯(lián)合試算得出機(jī)組發(fā)電引用流量。

根據(jù)公式（3）可知，當(dāng)知道機(jī)組發(fā)電引用流量，便可得出相應(yīng)的水頭損失，因此我們先假設(shè)一個(gè)機(jī)組發(fā)電引用流量數(shù)據(jù)Q1，將Q1帶入公式（3）得出相應(yīng)的水頭損失h損1，機(jī)組出力、庫(kù)水位和尾水位屬于已知量，先假定水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的效率為額定效率值，即視為定值已知量，則將機(jī)組出力N、h損1、h庫(kù)、h尾、η水輪機(jī)η發(fā)電機(jī)等已知量均帶入公式（1），可得出相應(yīng)的機(jī)組發(fā)電引用流量Q2，通過多次試算，待Q1=Q2即可。

根據(jù)以上試算原理，我們將公式（1）和公式（3）以及相應(yīng)的計(jì)算過程、參數(shù)均編寫至excel中，制作成簡(jiǎn)易的計(jì)算程序，用該簡(jiǎn)易的計(jì)算程序進(jìn)行試算，既方便又快捷，程序界面詳見圖1。

運(yùn)用圖1中的試算小程序時(shí)，將庫(kù)水位、尾水位、機(jī)組出力、機(jī)組效率等輸入，再任意輸入對(duì)應(yīng)機(jī)組的引用流量值（黃色部分），可得到粉紅色部分的機(jī)組反算引用流量，通過多次輸入機(jī)組引用流量數(shù)據(jù)（黃色部分），使其等于粉紅色部分的機(jī)組反算引用流量即可。

通過該小程序可方便快捷的計(jì)算出不同庫(kù)水位、尾水位、出力及不同機(jī)組效率情況下的機(jī)組發(fā)電引用流量，為我們新投產(chǎn)且無NHQ曲線的電站計(jì)算發(fā)電引用流量，無論是單臺(tái)機(jī)還是全站的發(fā)電引用流量計(jì)算提供了參考，為編制發(fā)電計(jì)劃提供了依據(jù)。

2.5 計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

電站在枯水期基本無泄洪的情況，下游水文站的實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)即是電站的總發(fā)電流量數(shù)據(jù)，根據(jù)這期間的水文站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與試算法計(jì)算得到的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，找到實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)較為接近時(shí)的機(jī)組效率值，根據(jù)該效率值計(jì)算繪制電站NHQ曲線，為電站發(fā)電調(diào)度工作提供依據(jù)。

得到較為準(zhǔn)確的NHQ曲線后，電站在汛期開啟泄洪閘門時(shí)，可通過下游實(shí)測(cè)總出庫(kù)流量數(shù)據(jù)校核泄流曲線，進(jìn)一步得到電站較為準(zhǔn)確的泄流曲線。試算法的使用，使得電站發(fā)電調(diào)度和防洪調(diào)度工作準(zhǔn)確度同時(shí)得到提升，可謂是一舉兩得。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用試算法計(jì)算發(fā)電引用流量及繪制NHQ曲線，為電站的水庫(kù)調(diào)度工作提供了依據(jù)和便利，即使電站無出庫(kù)控制水文站，無法通過計(jì)算值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析以得到較為準(zhǔn)確的機(jī)組效率值，設(shè)定機(jī)組效率為額定效率，根據(jù)試算法所得出的發(fā)電流量數(shù)據(jù)也可作為參考值，比無任何參考依據(jù)的情況下更夠更好的開展水庫(kù)調(diào)度工作，進(jìn)行水務(wù)計(jì)算。

對(duì)于雖有出庫(kù)控制站，但有泄洪洞泄洪的電站，需要拆分發(fā)電流量和泄洪流量，在使用試算法得到相對(duì)準(zhǔn)確的NHQ曲線后，可進(jìn)一步校核泄流曲線進(jìn)而得到較為準(zhǔn)確的泄洪流量數(shù)據(jù)。

根據(jù)自身電站的實(shí)際情況，采用試算法編輯試算公式和計(jì)算小程序，為電站計(jì)算發(fā)電流量以及繪制NHQ曲線提供依據(jù)，提高水庫(kù)調(diào)度工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]李煒.水力計(jì)算手冊(cè)[Z].北京：中國(guó)水利水電出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介：李香麗（1987-），女，河南尉氏縣人，助理工程師，學(xué)士，從事水情測(cè)報(bào)及水庫(kù)調(diào)度工作。

葉坤（1988-），男，四川成都人，助理工程師，學(xué)士，從事水情測(cè)報(bào)及水庫(kù)調(diào)度工作。