[发明专利]一款物理学重力势能计算方法在乌江彭水水电站的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一款物理学重力势能计算方法在乌江彭水水电站的应用。

背景技术

乌江彭水水电站，原名乌江彭水水电枢纽，位于重庆市彭水自治县县城乌江上游11公里处万足乡境内长溪河坝址，下距河口涪陵142公里。它是国家计委列入干流规划中的第十个梯阶电站，重庆市唯一的大型水利建设项目，被国家和重庆市列为“十五”重庆前期工程项目。是以发电为主的电网骨干电站，兼顾防洪、航运和其他综合利用，可起调峰、调频、峰谷补偿的作用。

发明内容

本发明为了解决其技术问题，所采取的技术方案是：

1、电站总装机容量：①(按高中物理课本重力势能公式)，有效坝高(落差)82米，每秒流下的水量为2800m³/s(2.8×10⁶kg)，按水的机械能转化为电能的效率为77.77％，该电站发电的功率为：

2800m³/S水在82米高处的势能为：由重力势能公式，

E_P＝mgh代入2.8×10⁶×9.8×82J＝2.25008×10⁹

其中转化为电能的部分2.25008×10⁹×77.77％J≈1.75×10⁹J

因为所用的时间为1s，故发电功率为1.75×10⁹/1000≈1750000Kw，总装机容量为175万kw。

②电站装机容量大，单位造价低。工程静态总投资107.59亿元，动态总投资121.51亿元。单位造价6943元。总装机容量由公式得：175万千瓦(约占国家最大三峡电站1820万千瓦的10％；占全国次大水电站金沙江上溪罗渡水电站120万千瓦的15％和向家坝水电站600万千瓦的29％)。安装5台×35万千瓦的大型混流式水轮发电机组，保证出力38万千瓦，计算年平均发电时间4374小时，多年平均发电量由公式：E_年＝N×T＝1452000×4374＝63.51亿千瓦时，若考虑上游梯级成库后的调节作用，发电量还会增加，若与火电生产相同电量比较，每年约可节约燃煤300万吨，且不污染环境和大气。

2、乌江源远流长，水量充沛，多年平均流量1370立方米/秒，彭水河口(木棕河)1650立方米/秒。电站以上流域面积69000平方公里，占乌江流域总面积78.5％。电站正常蓄水位293米(黄海高程)，校核洪水位298.85米，相应水库库容14.65亿立方米，其中调节库容5.18亿立方米，防洪库容2.32亿立方米。

3、坝址系高山峡谷，岩石坚硬，有良好的地形质条件，是建筑大坝的最佳位置。电站坝顶高程301.5米，分别比彭水的乌江大桥(高程253米)高48.5米；县政府门前(高程245米)高56.5米；滨江大道(高程236米)高65.5米。河床最低开挖高度185米，最大坝高116.5米，最大坝底宽度90.26米，大坝为碾压形混泥土重力坝，共分15个坝段，其中船闸坝段32米，坝顶长度325.5米，坝轴线在河床溢流坝段为弧形，半径450米，大坝采用全表孔泄洪，共设9孔泄洪堰，堰孔宽14米，堰顶高程268.5米，堰面采用WES曲线，采用挑流或挑面流消能，1^#2^#5^#9^#孔，反弧半径43.98米，弧半径39.75米，鼻孔高度254米，挑角30°。地下电站布置在右岸山体内，主体建筑物有引水渠、进水塔、引水隧洞、引水压力钢管、主厂房、开关站、引水检修闸门廊道(井)，尾水渠和厂外防渗排水系统等组成；五条引水隧洞采用一机一孔布置，1、2、3、号洞径14米，4号洞径12.5米，5号机洞径10.5米，地下厂房252×30×76米，这一特大跨度的地下厂房居全国第一，引水压力钢管直径亚洲为最，并取消传统的调压井，在全国首次采用变顶高尾水扩容减压高新技术。

4、电站导流洞布置在河床左岸，共两条，断面为马蹄形，每条导流隧洞净断面积207.54平方米，进口高程208米，隧洞洞身轴线长分别为1338米、988米(支洞)、1230.7米，导流隧洞为四级建筑物，由进口明渠、进水塔、洞身及出口明渠四部分组成。电站施工导流采用了河床一次导流，枯水期隧洞导流，汛期围堰过水，基坑淹没的导流方案。