发电功能计算验算和试验验证

（1）发电功能计算验证。水电站是将水能转换成电能的工作装置，水能涵盖了水体的位能、压能和动能。水头和流量是构成水能的两个基本要素，是水电站动力特性的重要表征。水能向电能转换的效率取决于水体与水轮机、水轮机与发电机之间能量转换的过程及转换形式，即水轮机效率及发电机效率，之积称为水轮发电机效率。水电站水轮发电机组的发电总功率计算应按公式（4.1）进行。

式中　N——水轮发电机功率（装机容量），k W；

　　　Q——水轮机流量，m3/s；

　　　H——发电净水头，H=H上-H下-H损，H上为水电站上游水位，H下为水电站下游水位，H损为水电站水头损失，包括沿程损失和局部损失，m；

　　　η——水轮发电机效率，是水轮机效率、发电机效率之积。由公式可以看出，当拦河坝高程一旦确定，影响水电站发电总功率的关键，是水电站水头损失和水轮发电机效率（水轮机效率与发电机效率之积）。减少水电站水头损失可从选择局部阻力小的进水口型式、渐变段型式、分岔管型式和拦污栅型式，以及进行流道光滑衬砌、层流流态设计等；提高水轮发电机效率可以从选择高效率的水轮机型号（包括进水蜗壳、尾水管等）、高效率的发电机组来进行。

水电站设计流量的选择，也是确定装机容量的关键。对于无调节能力的径流式水电站，电站设计流量的选择方法一般采用水能最优利用率分析法和年利用小时法进行，并通过装机容量方案的技术经济比较后确定；对于有调节（完全调节、不完全调节）能力的水库型水电站，设计流量的选择方法一般采用快速水能规划法、基本曲线法、最优化数学模型法、通用图解法和简化等流量法等。

苏布雷水电站工程的枢纽布置优化方案中，拦河坝坝址、拦河坝坝高以及水电站主厂房位置，引水形式设计流量都无变化，微型电站虽然位置调整，但其动力特性的重要参数、取水方式、机组型式都保持原有设计，因而枢纽布置优化后的苏布雷水电站工程的发电功能完全可以满足合同要求。(www.xing528.com)

（2）发电功能试验验证。影响水电站发电功能的主要因素，是水电站水头损失和水轮发电机的效率。

对于水电站水头损失，有沿程水头损失和局部水头损失。沿程水头损失沿流程存在，与水流流经的流道（管道、渠道）长度成正比，与水流流速、流态、流道断面和流道沿程的糙率或沿程损失系数有关，局部水头损失是局部区域内由于水流边界条件发生变化所产生的水头损失。在流道（管道、渠道）系统中有进水口、拦污栅、闸门槽、渐变段等，会对水流形成局部扰动、紊流，形成局部阻力。一般的流道糙率或沿程损失系数、常见的流程突变装置或设施局部损失系数也都有历史试验数据可以借鉴采纳，不需另做试验验证，只有当采用新型结构或不能判断流道水流状态时才会进行水头损失的试验验证。

对于水轮发电机效率，它是水轮机效率和发电机效率的乘积。水轮机效率表示的是水能转换成机械能的效率，发电机效率是机械能转换成电能的效率。相对于比较稳定，只与发电机容量、冷却介质和冷却方式有关的发电机效率（一般都能达到95%），水轮机效率则更加重要。可以说水轮机的效率特性，决定了水电站机组的效率特性。水轮机效率一般与蜗壳、水轮机、尾水管型式有关，而水轮机效率在水电站运行中也不会一成不变，水轮机偏离高效率区、水轮机腐蚀等都会影响水轮机效率。

目前，国内外水轮机制造商都是根据相似理论，由模型试验来得到水轮机的运行特性曲线，也有采用计算机数模拟全流道网络进行分析研究的。

苏布雷水电站工程合同要求，对于选定的水轮机，尾水管型式，若无运行效率的应用经验值时，应进行计算机模拟实验或模型试验。