试算法在计算发电流量及绘制NHQ曲线中的应用

李香丽　叶坤

摘 要：水电站投产时无机组NHQ曲线，也无绘制机组NHQ曲线的基本数据，即无计算发电引用流量的依据，给电站水库调度工作带来了一定的难度。电站水库调度人员根据电站实际情况积极探讨思考，最终考虑从机组出力公式出发分析计算，采用试算法计算发电流量和绘制NHQ曲线。通过对采用试算法计算得出的发电流量值与实测流量数据对比发现，当机组效率为某个值时，计算流量更接近实测流量。

关键词：计算发电流量；绘制NHQ曲线；试算法；应用

1 概述

水电站投产时水轮机厂家未提供电站NHQ曲线及数据表，仅有水轮机运转特性曲线图片，图上有几个特征点的参数，如需其他具体数据，只能人工通过直尺量算，量测误差较大，即表明电站没有绘制NHQ曲线的基本数据。电站在汛期长时间处于泄洪与发电并存的状态，根据实验模型给出的泄流曲线误差较大，又无基本的NHQ曲线以供计算发电引用流量，电站下游虽有出库流量控制水文站，所得总出库流量数据准确，但无法准确的拆分出发电流量和泄洪流量，对电站的发电调度和防洪调度工作带来了一定的难度。

2 发电流量计算分析

电站水库调度人员根据电站的实际情况积极探讨，考虑从机组出力理论计算公式N=AHQ出发计算理论的机组引用流量，同时通过与下游水文站的实测数据对比，得出相应的机组效率，并绘制初步的NHQ曲线，为发电引用流量计算提供基本的参考依据。

2.1 机组出力计算公式

机组引用流量可通过机组出力公式N=AHQ进行计算，

其中：N表示出力；

A表示综合出力系数，A=9.81*η水轮机η发电机；H表示净水头，H=H毛-h损，H毛=H库-H尾；Q表示机组发电引用流量。

水电站共有两条引水隧洞，四条压力管道，其中一条引水隧洞连接两条压力管道，每条压力管道供一台机组发电，在此先假设1#机处于开机状态，其他机组停机，即1#引水隧洞-1#压力管道-1#机运行，则Q管=Q，即公式（4）可变化为

2.4 采用试算法计算机组发电引用流量

由公式（5）可知机组出力是机组发电引用流量的三次函数，S、S1对于不同的引水隧洞在不同位置均不相同，同时水轮机及发电机效率不是定值，其随着机组出力及净水头的变化而变化，通过求解该三次函数而得出机组引用流量相对比较困难，即使将水轮机效率和发电机效率设为某一定值，求解该三次函数也有一定的难度。

为便于工作中计算不同水头、不同机组效率情况下的机组发电引用流量，我们通过公式（1）及公式（3）联合试算得出机组发电引用流量。

根据公式（3）可知，当知道机组发电引用流量，便可得出相应的水头损失，因此我们先假设一个机组发电引用流量数据Q1，将Q1带入公式（3）得出相应的水头损失h损1，机组出力、库水位和尾水位属于已知量，先假定水轮机和发电机的效率为额定效率值，即视为定值已知量，则将机组出力N、h损1、h库、h尾、η水轮机η发电机等已知量均带入公式（1），可得出相应的机组发电引用流量Q2，通过多次试算，待Q1=Q2即可。

根据以上试算原理，我们将公式（1）和公式（3）以及相应的计算过程、参数均编写至excel中，制作成简易的计算程序，用该简易的计算程序进行试算，既方便又快捷，程序界面详见图1。

运用图1中的试算小程序时，将库水位、尾水位、机组出力、机组效率等输入，再任意输入对应机组的引用流量值（黄色部分），可得到粉红色部分的机组反算引用流量，通过多次输入机组引用流量数据（黄色部分），使其等于粉红色部分的机组反算引用流量即可。

通过该小程序可方便快捷的计算出不同库水位、尾水位、出力及不同机组效率情况下的机组发电引用流量，为我们新投产且无NHQ曲线的电站计算发电引用流量，无论是单台机还是全站的发电引用流量计算提供了参考，为编制发电计划提供了依据。

2.5 计算值与实测值对比

电站在枯水期基本无泄洪的情况，下游水文站的实测流量数据即是电站的总发电流量数据，根据这期间的水文站实测数据与试算法计算得到的数据对比分析，找到实测数据与计算数据较为接近时的机组效率值，根据该效率值计算绘制电站NHQ曲线，为电站发电调度工作提供依据。

得到较为准确的NHQ曲线后，电站在汛期开启泄洪闸门时，可通过下游实测总出库流量数据校核泄流曲线，进一步得到电站较为准确的泄流曲线。试算法的使用，使得电站发电调度和防洪调度工作准确度同时得到提升，可谓是一举两得。

3 结束语

采用试算法计算发电引用流量及绘制NHQ曲线，为电站的水库调度工作提供了依据和便利，即使电站无出库控制水文站，无法通过计算值与实测值进行对比分析以得到较为准确的机组效率值，设定机组效率为额定效率，根据试算法所得出的发电流量数据也可作为参考值，比无任何参考依据的情况下更够更好的开展水库调度工作，进行水务计算。

对于虽有出库控制站，但有泄洪洞泄洪的电站，需要拆分发电流量和泄洪流量，在使用试算法得到相对准确的NHQ曲线后，可进一步校核泄流曲线进而得到较为准确的泄洪流量数据。

根据自身电站的实际情况，采用试算法编辑试算公式和计算小程序，为电站计算发电流量以及绘制NHQ曲线提供依据，提高水库调度工作效率。

参考文献

[1]李炜.水力计算手册[Z].北京：中国水利水电出版社，2006.

作者简介：李香丽（1987-），女，河南尉氏县人，助理工程师，学士，从事水情测报及水库调度工作。

叶坤（1988-），男，四川成都人，助理工程师，学士，从事水情测报及水库调度工作。