試算法在計算發電流量及繪制NHQ曲線中的應用

李香麗　葉坤

摘 要：水電站投產時無機組NHQ曲線，也無繪制機組NHQ曲線的基本數據，即無計算發電引用流量的依據，給電站水庫調度工作帶來了一定的難度。電站水庫調度人員根據電站實際情況積極探討思考，最終考慮從機組出力公式出發分析計算，采用試算法計算發電流量和繪制NHQ曲線。通過對采用試算法計算得出的發電流量值與實測流量數據對比發現，當機組效率為某個值時，計算流量更接近實測流量。

關鍵詞：計算發電流量；繪制NHQ曲線；試算法；應用

1 概述

水電站投產時水輪機廠家未提供電站NHQ曲線及數據表，僅有水輪機運轉特性曲線圖片，圖上有幾個特征點的參數，如需其他具體數據，只能人工通過直尺量算，量測誤差較大，即表明電站沒有繪制NHQ曲線的基本數據。電站在汛期長時間處于泄洪與發電并存的狀態，根據實驗模型給出的泄流曲線誤差較大，又無基本的NHQ曲線以供計算發電引用流量，電站下游雖有出庫流量控制水文站，所得總出庫流量數據準確，但無法準確的拆分出發電流量和泄洪流量，對電站的發電調度和防洪調度工作帶來了一定的難度。

2 發電流量計算分析

電站水庫調度人員根據電站的實際情況積極探討，考慮從機組出力理論計算公式N=AHQ出發計算理論的機組引用流量，同時通過與下游水文站的實測數據對比，得出相應的機組效率，并繪制初步的NHQ曲線，為發電引用流量計算提供基本的參考依據。

2.1 機組出力計算公式

機組引用流量可通過機組出力公式N=AHQ進行計算，

其中：N表示出力；

A表示綜合出力系數，A=9.81*η水輪機η發電機；H表示凈水頭，H=H毛-h損，H毛=H庫-H尾；Q表示機組發電引用流量。

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機組發電，在此先假設1#機處于開機狀態，其他機組停機，即1#引水隧洞-1#壓力管道-1#機運行，則Q管=Q，即公式（4）可變化為

2.4 采用試算法計算機組發電引用流量

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

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

根據公式（3）可知，當知道機組發電引用流量，便可得出相應的水頭損失，因此我們先假設一個機組發電引用流量數據Q1，將Q1帶入公式（3）得出相應的水頭損失h損1，機組出力、庫水位和尾水位屬于已知量，先假定水輪機和發電機的效率為額定效率值，即視為定值已知量，則將機組出力N、h損1、h庫、h尾、η水輪機η發電機等已知量均帶入公式（1），可得出相應的機組發電引用流量Q2，通過多次試算，待Q1=Q2即可。

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

運用圖1中的試算小程序時，將庫水位、尾水位、機組出力、機組效率等輸入，再任意輸入對應機組的引用流量值（黃色部分），可得到粉紅色部分的機組反算引用流量，通過多次輸入機組引用流量數據（黃色部分），使其等于粉紅色部分的機組反算引用流量即可。

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

2.5 計算值與實測值對比

電站在枯水期基本無泄洪的情況，下游水文站的實測流量數據即是電站的總發電流量數據，根據這期間的水文站實測數據與試算法計算得到的數據對比分析，找到實測數據與計算數據較為接近時的機組效率值，根據該效率值計算繪制電站NHQ曲線，為電站發電調度工作提供依據。

得到較為準確的NHQ曲線后，電站在汛期開啟泄洪閘門時，可通過下游實測總出庫流量數據校核泄流曲線，進一步得到電站較為準確的泄流曲線。試算法的使用，使得電站發電調度和防洪調度工作準確度同時得到提升，可謂是一舉兩得。

3 結束語

采用試算法計算發電引用流量及繪制NHQ曲線，為電站的水庫調度工作提供了依據和便利，即使電站無出庫控制水文站，無法通過計算值與實測值進行對比分析以得到較為準確的機組效率值，設定機組效率為額定效率，根據試算法所得出的發電流量數據也可作為參考值，比無任何參考依據的情況下更夠更好的開展水庫調度工作，進行水務計算。

對于雖有出庫控制站，但有泄洪洞泄洪的電站，需要拆分發電流量和泄洪流量，在使用試算法得到相對準確的NHQ曲線后，可進一步校核泄流曲線進而得到較為準確的泄洪流量數據。

根據自身電站的實際情況，采用試算法編輯試算公式和計算小程序，為電站計算發電流量以及繪制NHQ曲線提供依據，提高水庫調度工作效率。

參考文獻

[1]李煒.水力計算手冊[Z].北京：中國水利水電出版社，2006.

作者簡介：李香麗（1987-），女，河南尉氏縣人，助理工程師，學士，從事水情測報及水庫調度工作。

葉坤（1988-），男，四川成都人，助理工程師，學士，從事水情測報及水庫調度工作。