Регулирование стока должно вестись с учетом наиболее эффективного его использования, отвечающего требованиям не только гидроэнергетики, но и других водопользователей.
При регулировании стока по интегральным кривым сопоставление полезно-бытовых приточных расходов с проектируемыми потребными расходами также выражается в интегральной форме, т.е. проведением интегральной кривой потребления при заданных полезном объеме водохранилища Vп=680·106 м3 и режиме регулирования - с обеспечением орошения Qор=25 м3/с. Для этого строится вспомогательная интегральная кривая-эквидистанта. Она проводится смещенной вниз по вертикали на величину полезного объема водохранилища и образует зону, в пределах которой строится интегральная кривая отдачи.
2. Определение мощностей ГЭС по водотоку и средневзвешенного напора
Проведение интегральной кривой потребления в соответствии с режимом работы ГЭС позволяет построить гидрограф среднемесячных зарегулированных расходов, а также хронологические графики изменения УВБ и УНБ, напоров и мощностей ГЭС по водотоку.
УВБ для каждого интервала времени определяются по объему воды в водохранилище с помощью топографической характеристики.
Для построения графика колебаний УНБ используются значения зарегулированных расходов, возможных к использованию ГЭС и определяемых по линии потребления, а также кривую связи уровней в створе проектируемой ГЭС и расходов воды в НБ.
Полезный напор ГЭС в общем случае определяется как разность статического напора и потерь напора в энергетических водоводах.
Месяц
УВБ, м
УНБ, м
Напор, м
Q м3/с
Мощность NГЭС, 103кВт
Выработка Э, 106кВт·ч
Э·Н, 106кВт·ч·м
Нст
Н
I
401
237,1
163,9
162,34
79
113,432
81,671
13258,43
II
396
237,1
158,9
157,34
79
109,938
79,155
12454,30
III
391
237,1
153,9
152,34
79
106,445
76,640
11675,32
IV
391
237,1
153,9
152,34
79
106,445
76,640
11675,32
V
391
238,2
152,8
147,22
149,4
194,536
140,066
20620,50
VI
406
238,2
167,8
162,22
149,4
214,357
154,337
25036,54
VII
410
238,2
171,8
166,22
149,4
219,643
158,143
26286,46
VIII
424
237,9
186,1
181,85
130,4
209,735
151,009
27460,89
IX
427,8
237,9
189,9
185,65
130,4
214,118
154,165
28620,55
X
424
237
187
185,65
73,4
120,526
86,779
16110,76
XI
421
237
184
182,65
73,4
118,579
85,377
15594,29
XII
416
237
179
177,65
73,4
115,333
83,039
14752,21
I
408
237
171
169,65
73,4
110,139
79,300
13453,49
II
399
237
162
160,65
73,4
104,296
75,093
12063,96
III
392
237
155
153,65
73,4
99,752
71,821
11035,55
IV
391
237
154
152,65
73,4
99,103
71,354
10892,38
V
391
237
154
152,65
73,4
99,103
71,354
10892,38
VI
398
237,8
160,2
156,19
126,6
174,895
125,925
19668,57
VII
411
237,8
173,2
169,19
126,6
189,452
136,405
23078,87
VIII
427
237,7
189,3
185,53
122,8
201,509
145,087
26917,97
IX
427,8
237,7
190,1
186,33
122,8
202,378
145,712
27150,61
X
426
237,2
188,8
187,16
81
134,085
96,541
18068,63
XI
418
237,2
180,8
179,16
81
128,354
92,415
16556,99
XII
409
237,2
171,8
170,16
81
121,906
87,772
14935,31
I
399
237,2
161,8
160,16
81
114,742
82,614
13231,44
II
391
237,2
153,8
152,16
81
109,010
78,487
11942,63
III
391
238
153
148,58
132,9
174,655
125,752
18684,73
IV
391
238
153
148,58
132,9
174,655
125,752
18684,73
V
391
238
153
148,58
132,9
174,655
125,752
18684,73
VI
405
239,3
165,7
146,81
274,9
356,949
257,003
37729,98
VII
418
239,3
178,7
159,81
274,9
388,557
279,761
44707,92
VIII
424
239,3
184,7
165,81
274,9
403,145
290,265
48128,07
IX
427,8
239,3
188,5
169,61
274,9
412,385
296,917
50359,36
X
426
237,6
188,4
185,08
115,2
188,582
135,779
25130,28
XI
420
237,6
182,4
179,08
115,2
182,469
131,377
23527,35
XII
413
237,6
175,4
172,08
115,2
175,336
126,242
21724,01
?
14985,793
3702473,2
Потери напора в энергетических водоводах деривационных ГЭС определяются по зависимости:
По величинам зарегулированных расходов и полезных напоров для каждого расчетного интервала времени может быть определена мощность ГЭС по водотоку по зависимости:
По вычисленным значениям мощностей строится хронологический график изменения мощностей ГЭС, обеспеченных зарегулированным водотоком и напором:
Хронологический график дает наглядную картину последовательности изменения мощностей ГЭС. Для полноты представления о работе ГЭС и характеристики мощности ГЭС с точки зрения ее обеспеченности необходимо построить график обеспеченности мощностей ГЭС. Обеспеченность той или иной мощности ГЭС определяется по формуле:
m - порядковый номер мощности в убывающем ряду мощностей ГЭС;
n - общее число мощностей ГЭС в ряду.
Величина средневзвешенного по выработке напора ГЭС Нср.вз определяется по формуле:
3. Выбор установленной мощности ГЭС
Величина установленной мощности ГЭС зависит как от мощности зарегулированного водотока, так и от условий работы ГЭС в электроэнергосистеме. Установленная мощность ГЭС состоит из трех частей: .
Гарантированная мощность ГЭС определяется исходя из обеспеченного по воде ее участия в покрытии определенной части расчетного суточного графика нагрузки электроэнергосистемы, составленного на перспективу. Из всех возможных среднесуточных мощностей ГЭС по водотоку с помощью графика их обеспеченности по значению расчетной обеспеченности Рр=75% назначается величина обеспеченной мощности ГЭС . По этой мощности определяется обеспеченная суточная выработка электроэнергии ГЭС .
С целью учета развития электроэнергосистемы на перспективу почасовые ординаты заданного суточного графика нагрузки рекомендуется умножать на поправочный коэффициент К=1,3 (на конец первой пятилетки).
Размещение обеспеченной выработки в суточном графике нагрузки электроэнергосистемы и определение гарантированных мощностей ГЭС производится с помощью анализирующей кривой Э=f(Р).
Проектируемая ГЭС должна принимать максимальное участие в покрытии пика суточного графика нагрузки. При этом предполагается, что на ГЭС имеется возможность вести неограниченное суточное регулирование стока ( может размещаться в любой части графика нагрузки).
В нижний бьеф необходимо пропускать санитарный расход Qсан=11,9 м3. В базисе графика нагрузки электроэнергосистемы размещается базисная мощность (Н=166 м - средне декабрьский напор ГЭС) и соответствующая ей выработка электроэнергии , отвечающие санитарному расходу.
Остальную часть обеспеченной среднесуточной выработки электроэнергии ГЭС целесообразно разместить в пике графика нагрузки электроэнергосистемы
.
Суточный график мощностей ГЭС при таком режиме ее работы может быть получен совмещением базисной и пиковой зон в графике нагрузки, а величина гарантированной мощности - суммированием базисной и пиковой составляющих
Дополнительная мощность , как правило, имеет место на ГЭС с ограниченным длительным регулированием речного стока, когда возможные среднесуточные мощности по водотоку значительно превосходят гарантированную мощность.
Определение величины дополнительной мощности требует специальных энергоэкономических расчетов. В первом приближении можно принимать обеспеченность по водотоку суммы мощностей в пределах 10?15%. Следовательно, дополнительная мощность ГЭС . Располагать на ГЭС дополнительную мощность нет необходимости .
Резервная мощность должна обеспечивать бесперебойную работу электроэнергосистемы в целом. На предварительной стадии проектирования ее величина может быть принята равной 10% от , т.е. .
Установленная мощность ГЭС:
.
4. Расчет емкости суточного регулирования ГЭС
Так как от ГЭС при ее работе в пиковой части суточного графика нагрузки требуется резкопеременный мощностной режим, обеспечиваемый пропуском через ее турбины переменных расходов воды, возникает необходимость в определении величины объема для перераспределения суточного притока .
Расчет суточного регулирования ГЭС производится графоаналитическим способом с помощью интегральной кривой турбинного стока. Для этого подсчитываются расходы воды через гидротурбины:
- значение мощности ГЭС;
- напор ГЭС, м (принимается постоянным и равным среднедекабрьскому напору ГЭС Нср=166);
- КПД гидроагрегата.
Часы
1
17,44
11,90
42,83802
2
17,44
11,90
85,67604
3
17,44
11,90
128,5141
4
17,44
11,90
171,3521
5
17,44
11,90
214,1901
6
17,44
11,90
257,0281
7
17,44
11,90
299,8661
8
17,44
11,90
342,7041
9
47,94
32,71
460,4596
10
106,44
72,62
721,909
11
93,44
63,75
951,4265
12
21,94
14,97
1005,318
13
17,44
11,90
1048,156
14
17,44
11,90
1090,994
15
73,94
50,45
1272,613
16
281,94
192,37
1965,145
17
369,69
252,24
2873,218
18
376,19
256,68
3797,256
19
327,44
223,41
4601,55
20
236,44
161,32
5182,319
21
164,94
112,54
5587,463
22
86,94
59,32
5801,014
23
21,94
14,97
5854,906
24
17,44
11,90
5897,744
По полученному гидрографу расходов через ГЭС строится интегральный график суточного турбинного стока.
Регулирующая суточная емкость или полезный объем бассейна суточного регулирования определяется в масштабе объемов расстоянием по вертикали между верхней и нижней касательными к интегральной кривой турбинного стока, проведенными параллельно направлению луча, отвечающего среднему расходу ГЭС .
Отношение объема к обеспеченному среднесуточному притоку определяет значение относительной регулирующей емкости.
5. Составление паспорта водноэнергетических характеристик ГЭС
1. Характеристики естественного стока и водохранилища:
Среднегодовой сток W=3905,8·106м3
Полезный объем водохранилища Vп=680·106м3
Коэффициент емкости водохранилища ?=17,4%
Максимальный среднемесячный расход Qmax=374,856/с
Минимальный среднемесячный расход Qmin=11,862м3/с
Среднемноголетний расход Qср=123,19м3/с
2. Характеристика зарегулированного режима ГЭС:
Максимальный зарегулированный расход =274,9м3/с
Минимальный зарегулированный расход =73,4м3/с
Объем холостого сброса Wсбр=0 м3
Объем используемого стока Wисп=3905,8·106м3
Коэффициент использования стока Кисп=100%
Напоры:
Максимальный Нmax=190,1 м
Минимальный Нmin=152,8 м
Средневзвешенный Нср. вз=166,06 м
Среднегодовая выработка электроэнергии ГЭС
по зарегулированному водотоку 4995,3·106кВт·ч
Среднесуточная обеспеченная мощность ГЭС 110·103 кВт
Методические указания к курсовому проекту «Водноэнергетические расчеты» по курсу «Гидроэлектрические станции» для студентов специальности 29.04 - «Гидротехническое строительство» И.В. Синицын Минск 1990.
Гидроэлектрические станции/ Под ред. В.Я. Карелина, Г.И. Кривченко. 3_е изд. Перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 446 с.