王 平

（上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院 上海市 200434）

1 《規(guī)程》（SL76-2009）水能計(jì)算方法的主要問(wèn)題

1.1 計(jì)算方法分類(lèi)沒(méi)有區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)

《規(guī)程》按照水電工程水庫(kù)的調(diào)節(jié)性能劃分，把水能計(jì)算方法分為①無(wú)調(diào)節(jié)或日調(diào)節(jié)、②年調(diào)節(jié)水庫(kù)等流量調(diào)節(jié)、③年調(diào)節(jié)水庫(kù)已知水電站出力過(guò)程或已知興利庫(kù)容調(diào)節(jié)、④多年調(diào)節(jié)水庫(kù)電站共4種不同的計(jì)算方法。但該規(guī)程并沒(méi)有給出劃分這4種水庫(kù)調(diào)節(jié)性能的方法和標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)其它水利水電規(guī)范中也找不到類(lèi)似劃分標(biāo)準(zhǔn)，有些書(shū)籍中有按水庫(kù)庫(kù)容系數(shù)劃分水庫(kù)調(diào)節(jié)性能的經(jīng)驗(yàn)型方法，但劃分標(biāo)準(zhǔn)各不相同，任意性較大，舉例見(jiàn)表1。

水庫(kù)調(diào)節(jié)性能隨著不同地區(qū)、降雨徑流條件、庫(kù)容大小、發(fā)電用水過(guò)程等情況變化，在不同的年份或時(shí)段也會(huì)有所差異。根據(jù)更多的理論研究和實(shí)踐證明，年和多年調(diào)節(jié)水庫(kù)是沒(méi)有理論上的定量的判別標(biāo)準(zhǔn)的，只有日調(diào)節(jié)庫(kù)容有準(zhǔn)確的理論計(jì)算方法。所以，季調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)、多年調(diào)節(jié)是對(duì)調(diào)節(jié)性能的定性描述，并沒(méi)有準(zhǔn)確的統(tǒng)一的定量分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，也就無(wú)法正確選擇不同的水能計(jì)算方法。

1.2 年調(diào)節(jié)水庫(kù)的計(jì)算方法存在較大缺陷

把全年劃分為供水期和蓄水期兩部分，劃分過(guò)于簡(jiǎn)單，沒(méi)有反映水庫(kù)可能的多次運(yùn)行情況；不同水文年份均從相同的水位起調(diào)或終止，不符合實(shí)際情況；計(jì)算中必須預(yù)知未來(lái)一年的來(lái)水過(guò)程，假設(shè)條件與實(shí)際情況相差太大；差積曲線或等流量調(diào)節(jié)的目的僅是追求盡可能平緩的泄水過(guò)程，但與之相應(yīng)的并不是穩(wěn)定的合理的發(fā)電出力過(guò)程；沒(méi)有針對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)電要求和不同保證率發(fā)揮水庫(kù)的主動(dòng)調(diào)節(jié)作用，計(jì)算思路和結(jié)果與電力系統(tǒng)對(duì)水電站的要求并不相符。《規(guī)程》(SL76-2009)條文說(shuō)明4.0.7條對(duì)年調(diào)節(jié)水庫(kù)水能計(jì)算方法有如下的自我評(píng)價(jià)“嚴(yán)格說(shuō)，等流量調(diào)節(jié)有比較大的缺陷，由此計(jì)算的出力過(guò)程與實(shí)際情況也有較大的差異，但該方法卻有計(jì)算工作量小，簡(jiǎn)便易行的優(yōu)點(diǎn)”。如果說(shuō)在以手工計(jì)算的年代，等流量法還有計(jì)算工作量小，簡(jiǎn)便易行的優(yōu)點(diǎn)，但在以計(jì)算機(jī)為工具的年代，其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿秉c(diǎn)。

1.3 保證出力確定方法與理論定義有一定差距

根據(jù)《規(guī)程》(SL76-2009)條文說(shuō)明 4.0.7條，年調(diào)節(jié)水電站設(shè)計(jì)枯水年供水期平均出力可作為電站保證出力，這條內(nèi)容是沿用《規(guī)程》（SL76-94）計(jì)算保證出力的兩個(gè)方法之一，是在長(zhǎng)系列法計(jì)算基礎(chǔ)上再簡(jiǎn)化的方法?！兑?guī)程》（SL76-94）條文說(shuō)明3.1條對(duì)這種保證出力的計(jì)算方法有以下自我評(píng)價(jià)“目前采用長(zhǎng)系列來(lái)水過(guò)程按等流量調(diào)節(jié)或按一定的出力變化過(guò)程調(diào)節(jié)列表計(jì)算，將計(jì)算的出力值排頻率曲線近似代替概率曲線，這種方法缺乏嚴(yán)密的理論依據(jù)，因?yàn)檎{(diào)節(jié)后的出力嚴(yán)格來(lái)講不是隨機(jī)事件……”?！兑?guī)程》（SL76-2009）條文說(shuō)明4.0.7條“為了簡(jiǎn)化計(jì)算，用設(shè)計(jì)枯水時(shí)段供水期平均出力作為保證出力，用以代替供水期平均出力排頻后查得的對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)保證率的出力”。由此可知，《規(guī)程》（SL76-94）編制者當(dāng)時(shí)就指出了這一方法缺乏嚴(yán)密的理論依據(jù)，而《規(guī)程》（SL76-2009）只是對(duì)《規(guī)程》（SL76-94）這一缺乏嚴(yán)密理論依據(jù)方法的再次簡(jiǎn)化，原來(lái)方法存在的問(wèn)題并沒(méi)有在《規(guī)程》（SL76-2009）得到改正。

表1 水庫(kù)調(diào)節(jié)性能經(jīng)驗(yàn)型劃分標(biāo)準(zhǔn)

1.4 多年調(diào)節(jié)水庫(kù)水能計(jì)算部分方法不能滿足設(shè)計(jì)要求

《規(guī)程》（SL76-2009）推薦的多年調(diào)節(jié)水庫(kù)水能計(jì)算方法，是在常規(guī)的概率法線解圖的基礎(chǔ)上再次簡(jiǎn)化，計(jì)算只有結(jié)果，沒(méi)有各時(shí)段徑流調(diào)節(jié)過(guò)程，無(wú)法與水庫(kù)調(diào)度圖的計(jì)算銜接，計(jì)算效率較低、精度較差。目前全國(guó)多年調(diào)節(jié)大中型水庫(kù)和電站已基本不再使用概率法，都直接使用長(zhǎng)系列時(shí)歷法。

1.5 缺少調(diào)度圖有關(guān)具體內(nèi)容

《規(guī)程》（SL76-2009）4.0.1條規(guī)定了水能指標(biāo)主要采用時(shí)歷法，4.0.5條要求季調(diào)節(jié)及以上的水庫(kù)，應(yīng)按調(diào)度圖操作、計(jì)算、校核水能指標(biāo)。但《規(guī)程》（SL76-2009）缺少調(diào)度圖編制的具體方法，沒(méi)有提出各設(shè)計(jì)階段應(yīng)用調(diào)度圖的不同要求，也沒(méi)有指出一般徑流調(diào)節(jié)水能計(jì)算與按調(diào)度圖計(jì)算的相互關(guān)系。

1.6 計(jì)算方法采用的計(jì)算手段工作量大

《規(guī)程》（SL76-2009）計(jì)算方法是基于人工手算，如列表法、差積曲線法、查曲線圖法等，如用 30至 60年長(zhǎng)系列逐日流量計(jì)算，《規(guī)程》（SL76-2009）就沒(méi)有對(duì)應(yīng)方法，即使采用月流量資料多方案重復(fù)計(jì)算，工作量也浩大易出錯(cuò)。為減少工作量，不得不采用了很多不合理的簡(jiǎn)化、假設(shè)，留下了一些問(wèn)題。即使可以勉強(qiáng)使用計(jì)算機(jī)完成列表法和差積曲線法的部分計(jì)算，也僅是手工計(jì)算的電算模擬，思路還是同手工計(jì)算一樣。

2 水能計(jì)算方法的改進(jìn)思路和目標(biāo)

2.1 以計(jì)算機(jī)為工具，創(chuàng)新計(jì)算方法

原來(lái)手工計(jì)算時(shí)，長(zhǎng)系列時(shí)歷法試算保證出力十分困難，有了計(jì)算機(jī)卻變得非常容易；原來(lái)為了減少工作量，使用的列表法、差積曲線法、查圖法等，現(xiàn)在卻變得非常麻煩和費(fèi)時(shí)。所以改進(jìn)的水能計(jì)算方法應(yīng)以計(jì)算機(jī)為工具，從過(guò)去人工計(jì)算、繪圖、查圖、圖解法的狀態(tài)中解脫出來(lái)，但也不能僅是手工計(jì)算方法的電算化，而應(yīng)重新建立一套理論嚴(yán)謹(jǐn)準(zhǔn)確、適合用計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算的方法，應(yīng)使水能計(jì)算高效、準(zhǔn)確、易于操作。

2.2 把不同調(diào)節(jié)性能水庫(kù)的計(jì)算方法統(tǒng)一起來(lái)

《規(guī)程》（SL76-2009）按照水庫(kù)的調(diào)節(jié)性能劃分為四種不同的計(jì)算方法，由于缺少準(zhǔn)確的劃分標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際工作中常據(jù)年來(lái)水、發(fā)電用水要求，或僅以庫(kù)容系數(shù)等單因素指標(biāo)作為劃分水庫(kù)是屬年調(diào)節(jié)或多年調(diào)節(jié)。其實(shí)水庫(kù)年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)之間并無(wú)嚴(yán)格的界線，水庫(kù)調(diào)節(jié)性能隨年徑流的變差系數(shù)、徑流和用水過(guò)程及二者的負(fù)相關(guān)程度等多種因素而變化。改進(jìn)的水能計(jì)算方法應(yīng)對(duì)水庫(kù)的調(diào)節(jié)性能不作硬性的劃分，對(duì)各種調(diào)節(jié)性能的水庫(kù)采用統(tǒng)一方法計(jì)算，應(yīng)把不同調(diào)節(jié)性能對(duì)水庫(kù)電站發(fā)電指標(biāo)的影響反映在計(jì)算結(jié)果之中。

2.3 應(yīng)以調(diào)節(jié)發(fā)電出力為目標(biāo)，去除不合理的假定和簡(jiǎn)化

改進(jìn)的水能計(jì)算方法不應(yīng)簡(jiǎn)單地劃分每年供水、蓄水調(diào)節(jié)時(shí)期；不應(yīng)再硬性劃分長(zhǎng)系列中豐水、枯水調(diào)節(jié)年組；不應(yīng)再人為劃分年調(diào)節(jié)庫(kù)容和多年調(diào)節(jié)庫(kù)容；不應(yīng)再假設(shè)可預(yù)知未來(lái)一年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的徑流過(guò)程；不再對(duì)每年水庫(kù)的起止水位作人為的假定。改進(jìn)方法應(yīng)主要是按水庫(kù)蓄水情況和發(fā)電要求連續(xù)調(diào)節(jié)計(jì)算，以準(zhǔn)確反映水庫(kù)入庫(kù)水量和相應(yīng)發(fā)電過(guò)程隨機(jī)變化的真實(shí)狀態(tài)。水庫(kù)電站的運(yùn)行應(yīng)從主要調(diào)節(jié)和核算出庫(kù)流量，轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕{(diào)節(jié)和核算發(fā)電出力，原方法中單獨(dú)追求出庫(kù)流量盡量均衡的做法應(yīng)該改為爭(zhēng)取最大的發(fā)電保證出力，并使之嚴(yán)格符合設(shè)計(jì)保證率的要求，在此前提下再爭(zhēng)取提高總發(fā)電量。

2.4 準(zhǔn)確計(jì)算保證率和保證出力

2.4.1 水電站設(shè)計(jì)保證率、保證出力的準(zhǔn)確含義

《規(guī)程》（SL76-2009）應(yīng)用到“水電站設(shè)計(jì)保證率”、“保證出力”，但沒(méi)有給出兩術(shù)語(yǔ)的含義。查《水利水電工程技術(shù)術(shù)語(yǔ)》（SL26-2012）5.3.1.7條“設(shè)計(jì)保證率：規(guī)劃設(shè)計(jì)中選用的在多年期間用水部門(mén)的正常用水得到保證的程度，通常以保證正常用水的歷時(shí)與計(jì)算總歷時(shí)或保證正常用水的年數(shù)與計(jì)算總年數(shù)比值的百分?jǐn)?shù)表示”、5.3.4.2條“水電站保證出力：水電站在相應(yīng)于設(shè)計(jì)保證率的供水時(shí)段內(nèi)的平均出力”。再查《水利水電工程動(dòng)能設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5015-1996）2.0.4條“設(shè)計(jì)保證率：水電站正常發(fā)電的保證程度，用水電站正常發(fā)電的時(shí)段數(shù)與計(jì)算總時(shí)段數(shù)相比的百分率表示。時(shí)段長(zhǎng)短可根據(jù)水庫(kù)調(diào)節(jié)性能和設(shè)計(jì)需要，按年、月、旬、日分別選用”；2.0.20條“（1）保證出力：水電站在設(shè)計(jì)保證率枯水時(shí)段的平均出力”。又查《水電工程水利計(jì)算規(guī)范》（DL/T-5105-1999）3.0.9條“保證出力：水電站相應(yīng)于設(shè)計(jì)保證率的供水時(shí)段內(nèi)的平均出力”；6.0.6條“水電站的保證出力…應(yīng)根據(jù)長(zhǎng)系列徑流調(diào)節(jié)計(jì)算得到的出力過(guò)程，按各時(shí)段平均出力統(tǒng)計(jì)繪制其保證率曲線，按選定的發(fā)電設(shè)計(jì)保證率確定”。

由此可知，確定設(shè)計(jì)保證率及保證出力的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)范圍應(yīng)是全部系列的“計(jì)算總時(shí)段數(shù)”，而不僅是其中的枯水年或枯水時(shí)段。因保證出力是水電站正常發(fā)電時(shí)段中最小的時(shí)段平均出力，一般都發(fā)生在枯水期或供水期。水電站的出力都是以一定計(jì)算時(shí)段的平均出力表示的，所以上述規(guī)范所說(shuō)的“枯水時(shí)段的平均出力”，是指時(shí)段內(nèi)的平均出力，如果錯(cuò)誤地理解為時(shí)段之外的再平均，就不符合設(shè)計(jì)保證率的含義了。

2.4.2 《規(guī)程》（SL76-2009）簡(jiǎn)化方法不準(zhǔn)確的原因

弄清了保證率、保證出力的準(zhǔn)確含義后，再看《規(guī)程》（SL76-2009）4.0.7條“年調(diào)節(jié)水電站設(shè)計(jì)枯水年供水期平均出力可作為電站保證出力”、《規(guī)程》（SL76-94）3.4.3條“長(zhǎng)系列法計(jì)算。即根據(jù)某一正常蓄水位方案，確定出水庫(kù)極限工作深度，用列表法求出各年枯水期平均出力，并作出枯水期平均出力保證率曲線，計(jì)算相應(yīng)保證出力和枯水期保證電量”，這兩個(gè)方法都不準(zhǔn)確的原因，就是沒(méi)有在全部系列的“計(jì)算總時(shí)段數(shù)”范圍內(nèi)按準(zhǔn)確方法計(jì)算保證率及相應(yīng)保證出力，所以說(shuō)該方法是簡(jiǎn)化的或缺乏嚴(yán)密理論依據(jù)的。

2.4.3 采用等出力法計(jì)算保證出力

為獲得符合設(shè)計(jì)保證率的最大的保證出力，改進(jìn)方法應(yīng)采用等出力法調(diào)節(jié)（電力系統(tǒng)如有要求也可采用變出力法），即在正常發(fā)電期間按相等的時(shí)段平均出力發(fā)電，在豐水期可加大發(fā)電，在枯水期進(jìn)入發(fā)電破壞期。不同發(fā)電時(shí)期的判別條件主要是面臨時(shí)段的水庫(kù)實(shí)際蓄水位，而不是人為指定的豐枯水年份，也不是事先人為選定的每年供水、蓄水時(shí)期。水庫(kù)和電站的一切運(yùn)行都應(yīng)根據(jù)水庫(kù)實(shí)際蓄水量（還可考慮面臨時(shí)段的來(lái)水量），按照滿足電力系統(tǒng)發(fā)電要求而定。在正常蓄水位或汛期限制水位以下，不應(yīng)再對(duì)何時(shí)蓄高到什么水位，何時(shí)降低到某一水位做出限制性要求，因?yàn)檫@不是電力系統(tǒng)對(duì)發(fā)電的直接要求。改進(jìn)方法應(yīng)對(duì)全部系列時(shí)段進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)試算，求出準(zhǔn)確符合設(shè)計(jì)保證率的保證出力。

2.5 采用長(zhǎng)系列時(shí)歷法計(jì)算

目前水文計(jì)算規(guī)范和水利水能計(jì)算規(guī)范，都普遍要求采用資料不少于30年系列，改進(jìn)的水能計(jì)算方法應(yīng)用長(zhǎng)系列時(shí)歷法，有長(zhǎng)系列資料的情況下不必再選擇代表年或典型年等，以避免選典型年、代表年可能引起的誤差。

2.6 水能計(jì)算要與調(diào)度圖銜接

徑流調(diào)節(jié)和水能計(jì)算僅是水電站設(shè)計(jì)階段的初步計(jì)算結(jié)果，適用于規(guī)劃至可研階段。初步設(shè)計(jì)階段，具有季以上調(diào)節(jié)性能的水庫(kù)，還應(yīng)編制水庫(kù)調(diào)度圖，并按發(fā)電調(diào)度圖進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)和水能計(jì)算，以更精確計(jì)算電站的水能指標(biāo)，指導(dǎo)水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行，提高電力電量效益。所以，徑流調(diào)節(jié)和水能計(jì)算方法要從基本資料、計(jì)算原則、調(diào)節(jié)方式、方案設(shè)置等方面與后續(xù)的水庫(kù)調(diào)度設(shè)計(jì)有關(guān)內(nèi)容銜接，以協(xié)調(diào)徑流調(diào)節(jié)和水庫(kù)調(diào)度兩階段計(jì)算成果。

3 改進(jìn)的等出力法水能計(jì)算步驟

以發(fā)電為主的水庫(kù)，水能計(jì)算的目標(biāo)是合理調(diào)節(jié)水庫(kù)徑流，滿足電力系統(tǒng)正常發(fā)電要求，提高保證出力，并符合設(shè)計(jì)保證率，在此基礎(chǔ)上爭(zhēng)取多發(fā)電量。水能計(jì)算改進(jìn)算法的思路、內(nèi)容和目標(biāo)決定了改進(jìn)方法的主要計(jì)算步驟如下。

3.1 基本資料準(zhǔn)備

徑流調(diào)節(jié)和水能計(jì)算所需的基本資料主要有：歷年逐時(shí)段徑流、水庫(kù)水位與水庫(kù)面積、容積關(guān)系曲線；發(fā)電尾水位與流量關(guān)系曲線、水庫(kù)正常蓄水位及庫(kù)容、汛期限制水位、庫(kù)容及時(shí)間、死水位及庫(kù)容、水頭損失、水庫(kù)水量損失和生態(tài)環(huán)保等用水要求、裝機(jī)容量、發(fā)電設(shè)計(jì)保證率、機(jī)組出力限制條件、機(jī)組效率、出力系數(shù)等。

3.2 水庫(kù)起調(diào)水位或起調(diào)時(shí)段確定

根據(jù)徑流資料初步分析確定水庫(kù)的起調(diào)時(shí)段和起調(diào)水位。一般從系列年第一時(shí)段死水位、正常蓄水位或中間適當(dāng)?shù)乃黄鹫{(diào)，以后時(shí)段就可連續(xù)計(jì)算至系列末。必要時(shí)也可依據(jù)初步調(diào)節(jié)過(guò)程分析，重新確定起調(diào)水位。

3.3 初估保證出力

發(fā)電水庫(kù)水能計(jì)算的最重要參數(shù)是保證出力，設(shè)計(jì)階段的保證出力采用試算方法求出，在單個(gè)調(diào)節(jié)時(shí)段內(nèi)要多次小循環(huán)試算，然后以系列全部時(shí)段為單位再進(jìn)行多次大循環(huán)試算。如有一個(gè)適當(dāng)?shù)某跏脊烙?jì)值，可以減小試算的區(qū)間范圍。初始估計(jì)值只影響計(jì)算時(shí)間，不影響計(jì)算結(jié)果。

3.4 逐時(shí)段出力計(jì)算

徑流調(diào)節(jié)計(jì)算的基本原理是水庫(kù)的水量平衡，采用計(jì)算機(jī)模擬水庫(kù)電站運(yùn)行必須以預(yù)先制定的嚴(yán)格的運(yùn)行規(guī)則為控制，改進(jìn)計(jì)算法提供了一種運(yùn)行策略，它以面臨時(shí)段水庫(kù)蓄水狀態(tài)或再增加考慮面臨時(shí)段的入庫(kù)水量為依據(jù)，作出水庫(kù)的發(fā)電決策。在沒(méi)有編制水庫(kù)發(fā)電調(diào)度圖，僅進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)和水能計(jì)算階段，把水庫(kù)和電站運(yùn)行劃分為三個(gè)調(diào)節(jié)時(shí)期：正常發(fā)電期、加大發(fā)電期、發(fā)電破壞期。

調(diào)節(jié)原則為：水庫(kù)水位處于發(fā)電死水位和正常蓄水位或汛期限制水位之間區(qū)域，為正常發(fā)電期，水庫(kù)按保證出力發(fā)電；當(dāng)水庫(kù)水位在死水位時(shí)，可用水量達(dá)不到保證出力發(fā)電要求，按實(shí)有水量發(fā)電，電站處于發(fā)電破壞期；如水庫(kù)運(yùn)行水位在正常蓄水位或汛期限制水位，可用水量除可滿足正常的保證出力發(fā)電外，還能利用水庫(kù)蓄滿后的多余水量加大發(fā)電。

電站在加大發(fā)電期、發(fā)電破壞期水庫(kù)的出庫(kù)流量可以直接計(jì)算，發(fā)電出力不需要試算；正常發(fā)電期各時(shí)段電站的保證出力應(yīng)是相等的，但相應(yīng)水位是變化的，對(duì)應(yīng)的發(fā)電流量也是變化的，所以發(fā)電出力要通過(guò)試算。試算過(guò)程中，一般取發(fā)電流量作為試算因子，通過(guò)試算修正發(fā)電流量，使時(shí)段出力等于保證出力。

按時(shí)歷順序進(jìn)行逐時(shí)段水庫(kù)水量連續(xù)平衡計(jì)算，由于水庫(kù)來(lái)水流量過(guò)程、發(fā)電泄水流量過(guò)程配合情況不同，調(diào)節(jié)中水庫(kù)的蓄水、供水過(guò)程有不同組合，可能有一次連續(xù)蓄水過(guò)程和一次連續(xù)供水過(guò)程，也可能出現(xiàn)多次蓄水、供水變化過(guò)程。實(shí)際計(jì)算中并不需要對(duì)這些復(fù)雜多變的水位過(guò)程予以人為控制。發(fā)電要求是確定的，而發(fā)電的三個(gè)調(diào)節(jié)期的組合變化情況完全是自然的、隨機(jī)的，因此才盡可能接近水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行情況。

3.5 計(jì)算實(shí)際發(fā)電保證率

按照初估的保證出力（或前一輪次計(jì)算后修正的），對(duì)系列所有時(shí)段按時(shí)歷順序進(jìn)行逐時(shí)段的水庫(kù)水量連續(xù)平衡計(jì)算，可得出連續(xù)的發(fā)電出力過(guò)程，其中包含了正常發(fā)電的保證出力、加大發(fā)電出力、發(fā)電破壞期出力，把這些時(shí)段出力從大到小排隊(duì)，按發(fā)電保證率的定義，把出力大于等于初定保證出力的時(shí)段數(shù)與計(jì)算總時(shí)段數(shù)相比，求出初步的發(fā)電保證率。因初始計(jì)算的保證力是初估的，其對(duì)應(yīng)的保證率不可能恰好等于設(shè)計(jì)保證率，所以還需要修改保證出力，重新試算。經(jīng)過(guò)若干輪次的試算和修改，直到實(shí)際計(jì)算的保證率等于設(shè)計(jì)保證率。

3.6 保證出力的修正

計(jì)算實(shí)際的保證率如大于設(shè)計(jì)保證率，說(shuō)明這一輪次采用的保證出力偏小，應(yīng)把保證出力向大的方向修改；實(shí)際計(jì)算的保證率如小于設(shè)計(jì)保證率，說(shuō)明這一輪次采用的保證出力偏大，應(yīng)把保證出力向小的方向修改。用修改后的保證出力從上述3.4開(kāi)始新一輪次計(jì)算。

3.7 計(jì)算全部水能指標(biāo)

經(jīng)過(guò)若干輪次試算，可以求出準(zhǔn)確符合設(shè)計(jì)保證率的保證出力，然后就可對(duì)最后一輪次所有計(jì)算過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和相關(guān)計(jì)算，可輸出保證出力、年均發(fā)電量、保證電量、季節(jié)電量、峰谷電量、特征水位庫(kù)容、特征水頭、發(fā)電保證率、水量利用率、裝機(jī)發(fā)電利用小時(shí)等各種水能指標(biāo)和發(fā)電出力、流量、水頭等歷時(shí)曲線或頻率曲線等成果。

3.8 計(jì)算結(jié)果檢查分析

3.8.1 正常發(fā)電區(qū)

以正常蓄水位或汛期限制水位為上限，以發(fā)電死水位為下限。在此區(qū)間內(nèi)水庫(kù)各時(shí)段都應(yīng)能按正常保證出力要求發(fā)電，發(fā)電沒(méi)有加大或降低運(yùn)行情況。

3.8.2 發(fā)電破壞區(qū)

水庫(kù)水位在死水位時(shí)，水量不夠正常發(fā)電保證出力需要，發(fā)電產(chǎn)生破壞，發(fā)電破壞的累計(jì)時(shí)間應(yīng)符合設(shè)計(jì)保證率之外允許的時(shí)間，不應(yīng)遭到超設(shè)計(jì)保證率的破壞。但其降低出力受各時(shí)段天然來(lái)水控制，發(fā)電破壞深度可能較大。

3.8.3 加大出力區(qū)

水庫(kù)水位在正常蓄水位或汛期限制水位時(shí)，除滿足正常的發(fā)電保證出力需要外，水庫(kù)還有部分水量可加大放水，加大放水后水庫(kù)水位應(yīng)保持在正常蓄水位或汛期限制水位，利用加大放水發(fā)電不應(yīng)對(duì)其它時(shí)段正常發(fā)電產(chǎn)生影響，但水庫(kù)集中加大放水可能造成較多發(fā)電棄水。

3.9 用水庫(kù)調(diào)度圖進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化水能指標(biāo)

以發(fā)電為主的水庫(kù)采用全部正常發(fā)電期等出力法調(diào)節(jié)，從理論上說(shuō)，還留下發(fā)電破壞深度可能較大、發(fā)電棄水可能較多兩個(gè)小問(wèn)題。原因是水庫(kù)的發(fā)電破壞區(qū)、加大出力區(qū)僅是一條水位線，水庫(kù)可調(diào)度的范圍太窄。對(duì)于調(diào)節(jié)性能很小的水庫(kù)，這兩個(gè)問(wèn)題沒(méi)有實(shí)際意義，對(duì)于季調(diào)節(jié)以上的水庫(kù)，可以通過(guò)水庫(kù)調(diào)度圖解決。

以發(fā)電為主的水庫(kù)調(diào)度圖，可以按發(fā)電設(shè)計(jì)保證率之外的破壞時(shí)段降低（限制）出力要求，做出出力限制線，該線與死水位之間的區(qū)域就是出力限制區(qū)；也可做出保證出力的防破壞線，防破壞線與正常蓄水位或汛期限制水位之間的區(qū)域就是加大出力區(qū)。按水庫(kù)調(diào)度圖運(yùn)行，電站可以滿足正常保證出力發(fā)電，減小發(fā)電破壞深度、減少發(fā)電棄水，并優(yōu)化其它水能指標(biāo)。

本文提出的改進(jìn)等出力法水能計(jì)算方法，從基本資料、計(jì)算原則、調(diào)節(jié)方式、計(jì)算成果等方面都能與長(zhǎng)系列時(shí)歷法編制的水庫(kù)調(diào)度圖有關(guān)內(nèi)容銜接和協(xié)調(diào)。

4 改進(jìn)的等出力水能計(jì)算方法的檢驗(yàn)和使用效果

（1）改進(jìn)方法避免或解決了現(xiàn)行規(guī)程推薦方法存在的問(wèn)題，計(jì)算過(guò)程和結(jié)果體現(xiàn)了改進(jìn)方法的思路，實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)方法的目標(biāo)。改進(jìn)方法先后通過(guò)了以下三種方式的檢驗(yàn)：①不同人應(yīng)用該方法分別獨(dú)立編制計(jì)算程序,再對(duì)同一工程計(jì)算，進(jìn)行相同性檢驗(yàn)；②同一人分別應(yīng)用差積曲線等流量法、改進(jìn)的等出力法、改進(jìn)的等流量法等，分別編制不同方法的計(jì)算程序，對(duì)同一工程進(jìn)行差異性檢驗(yàn)計(jì)算（見(jiàn)實(shí)例）；③用長(zhǎng)系列時(shí)歷法編制水庫(kù)調(diào)度圖并計(jì)算水能指標(biāo)，與等出力法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行協(xié)調(diào)性檢驗(yàn)。

（2）筆者80年代陸續(xù)編制了常用的常規(guī)水能計(jì)算程序和改進(jìn)方法的水能計(jì)算程序，并經(jīng)過(guò)有關(guān)鑒定，在一定范圍內(nèi)推廣。經(jīng)過(guò)多工程的設(shè)計(jì)應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)差積曲線（等流量）法的計(jì)算理論和結(jié)果都有較多的不合理問(wèn)題，故從1985年起就不再使用該方法。改進(jìn)的等出力法和改進(jìn)的等流量法經(jīng)過(guò)了眾多電站的設(shè)計(jì)、審查和實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯不合理問(wèn)題。

（3）本文重點(diǎn)介紹的是正常發(fā)電時(shí)段全部等出力法。如采用變出力發(fā)電，只要將保證出力改為分段的變化值，分段連續(xù)計(jì)算，分段統(tǒng)計(jì)變出力指標(biāo)，其余方法類(lèi)似。對(duì)以城市供水為主水庫(kù)的水能計(jì)算，將試算參數(shù)由保證出力改為保證流量，其余步驟基本相同。

（4）從理論分析、設(shè)計(jì)實(shí)踐、工程運(yùn)用和同類(lèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電工程水利計(jì)算規(guī)范》（DL/T5015-1999）要求等多方面分析，應(yīng)以水能計(jì)算的等出力法（或變出力法）代替《小水電水能設(shè)計(jì)規(guī)程SL76-2009》推薦的等流量法、差積曲線法和附錄E的變流量法。

5 實(shí)例

安徽省金寨縣門(mén)檻石電站流域面積485km2，多年平均流量13.3m3/s，屬中型水庫(kù)，調(diào)節(jié)庫(kù)容 3410萬(wàn) m3，死庫(kù)容590m3，正常蓄水位201m，死水位170m，發(fā)電尾水位125m，電站裝機(jī)8000kw，出力系數(shù)8.0，發(fā)電和供水保證率都取 85%，電站規(guī)劃時(shí)用30年分旬流量資料。

分別采用方法 1差積曲線法（等同《規(guī)程》（SL76-2009）中年調(diào)節(jié)水庫(kù)的等流量列表法）、方法 2以城市供水為主的正常供水期全部等流量法、方法3以發(fā)電為主改進(jìn)的等出力法，采用相同基本資料，對(duì)同一方案對(duì)比計(jì)算。主要計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2、圖1、圖2。分析計(jì)算結(jié)果可知：

（1）方法 1假定預(yù)知每年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的來(lái)水量，以水庫(kù)減少棄水、出庫(kù)流量盡量均衡為目的調(diào)節(jié)，水能指標(biāo)不合理。

（2）方法 2以供水為主調(diào)節(jié)，可獲得最大的供水保證流量，各項(xiàng)指標(biāo)合理。

（3）方法 3以發(fā)電為主調(diào)節(jié)，可獲得最大的發(fā)電保證出力，各項(xiàng)指標(biāo)合理。

表2 不同計(jì)算方法水能指標(biāo)對(duì)比表

圖1 發(fā)電出力頻率曲線

圖2 發(fā)電流量頻率曲線

1 王平. 小水電站峰谷電量計(jì)算方法初探. 農(nóng)田水利與小水電, 1992(3).

2 王平. 水電站常規(guī)調(diào)度圖改進(jìn)算法的探討. 水能技術(shù)經(jīng)濟(jì), 1993(2).

3 王平. 水庫(kù)發(fā)電調(diào)度圖常規(guī)計(jì)算方法的問(wèn)題和改進(jìn)建議.水利水電工程設(shè)計(jì), 2007(3).

4 王平. 安徽省小水電規(guī)劃技術(shù)特點(diǎn). 小水電, 1997(6).