Водно – энергетические расчеты ГЭС. Определение вида регулирования. Величина полезного объема водохранилища

1.Водно – энергетические расчеты ГЭС

Проектируемую ГЭС целесообразно использовать для покрытия пиков графика нагрузки энергосистемы. Однако ГЭС будет работать и в базисной части графика нагрузки, так как по санитарным условиям требуется постоянный попуск в нижний бьеф расхода Q_сп = 252,28·10⁶ м³/с. Суммарная мощность, с которой ГЭС будет покрывать график нагрузки, называется рабочей гарантированной мощностью.

Величина этой мощности складывается из двух частей и может быть определена по формуле.

Расчеты по определению N_{раб гар} следует проводить с учетом вида регулирования стока в водохранилище.

1.1. Определение вида регулирования

Наибольший эффект в использовании воды достигается при полном годичном регулировании, при котором отсутствуют холостые сбросы воды из водохранилища. Но для проведения этого вида регулирования стока необходимо водохранилище большего объема.

Проверим возможность проведения полного регулирования в наших условиях. Эту задачу решаем графоаналитическим способом с помощью интегральной кривой разностного гидрографа, полученного по данным статьи ВХБ. Подсчет координат интегральной кривой в таблице 1.

Для построения в дальнейшем разностного гидрографа в таблице 1 подсчитываются расходы воды за отдельные периоды года.

Месяцы	Избыточный объем стока, млн. м3	Расход за период, м3/с	Сумма объемов нарастающим порядком, млн. м3
I	-16,44	-6,25	-16,44
II	277,76	26,94	261,32
III	582,74	105,61	844,06
IV	2523,38	959,46	3367,44
V	1004,49	381,93	4371,93
VI	692,57	263,33	5064,5
VII	392,57	149,26	5457,07
VIII	93,37	35,5	5550,44
IX	120,01	45,63	5670,45
X	432,94	164,61	6103,39
XI	133,34	50,69	6236,73
XII	-116,26	-44,2	6120,47

Величина полезного объема водохранилища, необходимая для проведения полного годичного регулирования стока, в данном случае составляет W_полн = 800 млн.  м³.

При изъятии из водохранилища такого количества воды его уровень упадет на 14 м.

Из условия получения максимальной выработки электроэнергии на ГЭС сработка водохранилища должна составлять величину, определяемую формулой.

При этом H_max – максимальный напор ГЭС предварительно может быть определен как разность между отметкой НПУ и уровнем воды в НБ в меженный период.

H_max = 236 – 212 = 24 м.

h_{ср опт} = (0,15-0,25)·24 = 3,6-6 м.

Таким образом, глубина сработки при полном годичном регулировании оказывается слишком большой и даже при полном перераспределении годового стока выработка электроэнергии не увеличивается из-за значительного падения напора. Следовательно, в данных условиях целесообразно проводить неполное годичное (сезонное) регулирование стока. Окончательно принимаем глубину сработки h_ср = 9 м. Этой глубине сработки соответствует полезный объем водохранилища V_плз = 500 млн. м³.

Полный объем водохранилища при НПУ составляет  млн.м³. Отметка уровня мертвого объема равна

 м.

Мертвый объем водохранилища составляет

млн.м³

4.2. Выявление режимов работы водохранилища и определение зарегулированного расхода

Для удобства дальнейших построений проводим интегральную кривую до начала паводка следующего года. Для определения зарегулированного расхода и выявления режимов работы строим вторую (вспомогательную) интегральную кривую, параллельную первой и отстоящую от неё на расстоянии равном V_плз = 500 млн.м³. Проводим общую касательную abк обеим интегральным кривым в пределах гидрологического года. Следует заметить, что для получения постоянного в течении всего года зарегулированного расхода в пределах гидрологического года можно провести только одну общую касательную к обеим интегральным кривым. Тангенс угла наклона общей касательной к оси абсцисс определяет величину зарегулированного расхода. Для данных условий Q_зар составляет:

м³/с

Вертикальное расстояние между общей, касательной и верхней интегральной кривой определяют величину полезного объема воды в водохранилище V_плз в каждый момент времени.

4.3. Определение напора ГЭС

Напор ГЭС на данный момент определяется как разность уровней воды в верхнем и нижнем бьефах

Уровни в ВБ находятся по кривой связи . Для этого вначале по интегральной кривой находим полезный объем воды в водохранилище V_плзi, прибавляем этот объем к мертвому объему водохранилища W_УМО и получаем полный объем водохранилища W_вдх в данный момент времени.

Уровни воды в НБ находятся по кривой связи  в зависимости от расхода воды поступающей в НБ в данный момент времени (Q_зарi+Q_сп). Для удобства расчеты проводим в таблице 5.2.

Средневзвешенный напор вычисляется по выражению:

м.

где H_i – напор за период t_i м.

В дальнейшем будем считать, что H_срвз=H_р.

Таблица 5.2 – Определение напоров ГЭС по периодам