一种火电厂供水水库防洪标准的选取方法技术

本发明专利技术公开了一种火电厂供水水库防洪标准的选取方法，参照《水利水电工程结构可靠性设计统一标准（GB 50199-2013）》中的设计原理，通过风险分析，以火电厂工程预期净收益的数学期望为指标，建立了考虑供水水库防洪可靠性后电厂工程在第n年年末预期净收益数学期望的数学模型；进而按照经济收益最大化的原则，为供水水库选取合适的防洪标准及相应的加固改造方案。本发明专利技术方法能有效改善实际工程中供水水库加固改造工作往往难以落实的局面，可以为火电厂工程选取出最优的供水水库加固改造方案，使工程的安全性和经济性达到最佳匹配状态，达到提高工程经济效益、节约社会资源的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于火力发电

技术介绍
《大中型火力发电厂设计规范（GB 50660-2011)》第4. 2. 3条规定：火力发电厂供 水水源应可靠；当从水库取水时，水库防洪标准不应低于100年一遇设计、1000年一遇校 核；当水库防洪标准不能满足电厂取水要求时，应论证采取其他措施保证火力发电厂的取 水可靠。 根据《防洪标准》以及《水利水电工程等级划分及洪水标准》等规范，水库工程水 工建筑物的防洪标准应根据水库的等别和水工建筑物的级别加以确定。水库工程的等别及 水工建筑物的级别详见表1，各级别水工建筑物的防洪标准详见表2。 表1水库工程的等别及水工建筑物的级别CN 105117523 A 说明书 2/8 页注：当山区、丘陵区的水库枢纽工程挡水建筑物的挡水高度低亍15m，且上下游水头差 小于IOm时，其防洪标准宜按平原区、滨海区的标准确定；当平原区、滨海区的水库枢纽 工程挡水建筑物的挡水高度高于15m, Fi上下游水头差大于IOm时，其防洪标准宜按山区， 丘陵区的标准确定。 随着国民经济的快速发展，火电厂电源点的数量越来越多、布局越来越广，以小型 水库作为火电厂水源的项目越来越多。但是，根据表1和表2可知，小型水库的设计和校核 洪水标准不能满足《大中型火力发电厂设计规范》中的相关要求；即便对于平原或滨海区的 中型水库，其防洪标准也不满足规范中的相关要求。因而，在实际工程中，当以小型水库作 为大中型火电厂的供水水源，要求其按照100年一遇设计、1000年一遇校核的防洪标准进 行加固改造时，其加固改造工作往往难以落实。 因此，当以水库（特别是小型水库）作为大中型火电厂的供水水源时，应采用合理 的分析方法，并结合实际工程情况，对水库的防洪标准选取问题进行深入的研究，以节约社 会资源、提高工程的经济效益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种火电厂供水水库防洪标准的 选取方法，参照《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》中的设计原理，通过风险分析，以 火电厂工程预期净收益的数学期望为指标，建立了相应的数学模型；进而利用该模型，为供 水水库选取合适的防洪标准及相应的加固改造方案提供了一种有效的方法。 本专利技术所采用的技术方案为：，包括如 下步骤： 步骤一：制定可能的加固改造方案并核算相关费用：对供水水库分别按照安全级 别为III级、II级、I级的要求，以《水利水电工程等级划分及洪水标准》中相应的防洪标准为 前提，以满足预想的使用年限为目标，以满足第三层次设计规范中各水工建筑物的安全性 要求为基础，制定相应的加固改造方案并核算相关费用； 步骤二：确定水工建筑物在设计使用年限内的目标可靠指标β :根据《水利水电 工程结构可靠性设计统一标准》要求，结合水工建筑物的设计使用年限，选取对应的目标可 靠指标β ; 步骤三：确定供水水库工程在设计使用年限内每一年失效概率Pfe:利用结构可靠 度的时段分析方法，通过时段数目的缩减积分处理，推导供水水库工程在设计使用年限内 每一年失效概率Pfe的计算公式，即可确定某已知供水水库工程在设计使用年限内每一年 失效概率Pff3; 步骤四：确定考虑供水水库防洪可靠性的火电厂工程预期净收益En:根据供水水 库防洪可靠性，推导出火电厂工程在第η年年末预期净收益的数学期望值En的计算公式； 与步骤三中结构可靠度的时段分析方法相结合，建立考虑供水水库防洪可靠性后火电厂工 程在第η年年末预期净收益数学期望En的数学模型； 步骤五：选取供水水库防洪标准：根据《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》 要求，选取各安全级别所对应的目标可靠指标作为各方案相应的β值，计算各方案的En，按 照经济收益最大化的原则，选取火电厂供水水库防洪标准和最优的加固改造方案。 所述供水水库工程在设计使用年限内每一年失效概率计算公式推导方法如 下： 根据结构可靠度的时段分析方法，通过时段数目的缩减处理，可得到目标可靠指 标β的计算公式，如下所示： β = φ ' (4)式中，Φ (t)为一维标准正态分布的概率密度函 数；p 相关系数矩阵p中非对角元素的值；φ为一维标准正态分布的分布函数；φ 1S φ的反函数；Oni为多维标准正态分布函数； 当供水水库工程已确定的情况下，其设计使用年限数m、目标可靠指标β、各年限 之间相关系数Pe均已知，则根据式⑴~⑷，采用逐次逼近法，可求得相应的供水水库工 程每一年的目标可靠指标进而求得供水水库工程每一年的失效概率Pfe，如下所示 Pfe= Φ (-β e) (5) 式（5)即为所求的供水水库工程每一年的失效概率Pfe的计算公式。 所述各年限之间相关系数P e取值为0. 1~0. 5。 所述火电厂工程在第η年年末预期净收益的数学期望值En的计算公式，如下所 示： CN 105117523 A 说明书 4/8 页 式中：S为供水水库的改造费用，A为：火电厂利用某供水水库作为其供水水源时 起，火电厂的资金价值，A中不包含S ;&为：在火电厂的设计使用年限内，当供水水库安全 运行时的火电厂第j年的预期收益，简称F,为无风险时的收益；i为在火电厂的设计使用年 限内的投资回收率；η为火电厂的设计使用年限； 公式（6)成立的假设条件为： 1)只考虑供水水库防洪可靠性对火电厂工程预期总收益的影响，不考虑其他的风 险因素； 2)供水水库因洪水而毁坏时，不影响火电厂自身的防洪安全； 3)在火电厂的设计使用年限内，当供水水库因洪水而毁坏时，假设其不可修复，相 应的改造费用损失殆尽；火电厂因此而失去水源，在剩余的预期使用年限内运行功能丧失、 且不再恢复，火电厂全部资金价值损失殆尽，同时不考虑火电厂停运的间接损失； 4)在经济分析时段中的某年内，供水水库的运行状况只考虑两种可能性：(a)供 水水库全年处于安全运行状态；(b)供水水库在某一时刻因洪水而毁坏，此时计算模型中 该年的收益取为〇。 与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是： (1)能有效改善实际工程中水库加固改造工作往往难以落实的局面，可以为火电 厂工程选取出最优的水库加固改造方案，使工程的安全性和经济性达到最佳匹配状态，达 到提高工程经济效益、节约社会资源的目的； (2)除了可以应用于供水水库防洪标准的选取之外，还可以推广到其它方面的设 计工作中去，如对设计使用年限、抗力水平等作出经济评估，给出最优的设计方案；其在应 用角度上具有广泛的推广价值。【附图说明】 图1是本专利技术的流程图。 当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火电厂供水水库防洪标准的选取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：制定可能的加固改造方案并核算相关费用：对供水水库分别按照安全级别为Ⅲ级、Ⅱ级、Ⅰ级的要求，以《水利水电工程等级划分及洪水标准》中相应的防洪标准为前提，以满足预想的使用年限为目标，以满足第三层次设计规范中各水工建筑物的安全性要求为基础，制定相应的加固改造方案并核算相关费用；步骤二：确定水工建筑物在设计使用年限内的目标可靠指标β：根据《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》要求，结合水工建筑物的设计使用年限，选取对应的目标可靠指标β；步骤三：确定供水水库工程在设计使用年限内每一年失效概率Pfe：利用结构可靠度的时段分析方法，通过时段数目的缩减积分处理，推导供水水库工程在设计使用年限内每一年失效概率Pfe的计算公式，即可确定某已知供水水库工程在设计使用年限内每一年失效概率Pfe；步骤四：确定考虑供水水库防洪可靠性的火电厂工程预期净收益En：根据供水水库防洪可靠性，推导出火电厂工程在第n年年末预期净收益的数学期望值En的计算公式；与步骤三中结构可靠度的时段分析方法相结合，建立考虑供水水库防洪可靠性后火电厂工程在第n年年末预期净收益数学期望En的数学模型；步骤五：选取供水水库防洪标准：根据《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》要求，选取各安全级别所对应的目标可靠指标作为各方案相应的β值，计算各方案的En，按照经济收益最大化的原则，选取火电厂供水水库防洪标准和最优的加固改造方案。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢红前，朱寿建，项雯，孙良辰，顾晓庆，张戈，刘爽，
申请(专利权)人：中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32