Визначення пікової гарантованої потужності, встановленої потужності гес, а також зони роботи гес в добовому графіку навантаження енергосистеми в один із днів межені і в день весняного паводку

 

При визначенні встановленої потужності ГЕС важливе значення має пікова гарантована (чи робоча гарантована) потужність ГЕС. Ця потужність приймає участь в покритті максимума навантаження, при цьому її забезпеченність завжди знаходиться в межах розрахункової забезпеченості. В якості розрахункової забезпеченості в курсовому проектуванні рекомендовано приймати Р_РОЗР = 90%. По кривій забезпеченості середньодобових потужностей N_B = f(P) визначають забезпечену середньодобову потужність ГЕС, а потім обчислюють добову потужність дня за формулою

 

Е_ЗАБ = 24 N_ЗАБ . (3.8)

 

Враховуючи, що на участку розташування базису графіка навантаження аналізуюча крива має вигляд прямої, рівняння якої співпадає з виразом (3.8), визначення Е_ЗАБ можна виконати графічним способом, наведеним на рис.12.

Пікова гарантована потужність ГЕС N_ПГ визначається наступним чином: від кінця аналізуючої кривої (від точки К на рис. 12) відкладаємо вліво енергію Е_ЗАБ, а із отриманої точки опускається вертикальна пряма до перетину із аналізуючою кривою. Цей відрізок в певному маштабі представляє пікову гарантовану потужність ГЕС N_ПГ.

Встановлена потужність ГЕС представляє собою підсумкову паспортну (номінальну) потужність гідрогенераторів, встановлених на даній гідроелектростанції. Встановлена потужність на ГЕС складається із трьох частин:

 

N_ВСТ = N_ПГ + N_ДУБЛ + N_РЕЗ, (3.9)

де N_ДУБЛ – дублююча (додаткова) потужність, включається в роботу в паводковий період, що зменшує холості скиди витоку через водоскидні споруди;

N_РЕЗ – резервна потужність (аварійний, ремонтний, вантажний, господарський резерви).

Визначення N_ДУБЛ та N_РЕЗ, потребує спеціальних енергоекономічних розрахунків. Дублюючу потужність ГЕС орієнтовно можливо прийняти за формулою

 

N_ДУБЛ = N_10¸30% + N_ПГ, (3.10)

 

де N_10¸30% – середньодобова потужність ГЕС, забезпечена водою за розрахунковий період на 10¸30%.

Резервну потужність N_РЕЗ в курсовому проекті слід приймати виходячи з наступних міркувань:

якщо N_ДУБЛ = 0, тоді N_РЕЗ = (0,1¸0,15) N_ПГ;

якщо N_ДУБЛ > 0, тоді N_РЕЗ = 0.

В останньому випадку передбачається, що функції резерву виконуватиме резервна потужність.

Таким чином, при визначенні N_ВСТ в формулі (3.9) буде відсутнє N_ДУБЛ або N_РЕЗ. Це визначатиме співвідношення між N_ПГ і N_10¸30%.

Якщо N_ПГ > N_10¸30%, тоді

 

N_ВСТ = N_ПГ + (0,1¸0,15) N_ПГ = (1,1¸1,15) N_ПГ. (3.11)

 

Якщо N_ПГ < N_10¸30%, тоді

 

N_ВСТ = N_10¸30%. (3.12)

 

У нашому випадку (рис. 10) N_ПГ = 650 МВт, а N_10¸30% = 920 МВт, тому встановлена потужність дорівнює N_ВСТ = N_10¸30% = 920 МВт.

Пыд час роботи ГЕС в енергосистемі найбільший енергоекономічний ефект буде у випадку, коли ГЕС за добу виробляє енергію Е_ДОБ = 24 N_ВСТ і при цьому всією потужністю N_ВСТ бере участь в покритті добового графіка навантаження. Тому, при відшукуванні зони роботи ГЕС в графіку навантаження в полі графіка аналізуючої кривої будують прямокутний трикутник, вертикальний катет якого дорівнює N_ВСТ, а горизонтальний – Е_ДОБ (на рис. 12 такий трикутник побудовано для доби із потужністю водотоку N_П). Умовно змінюючи, положення трикутника знаходимо таке його положення на аналізуючій кривій, коли один із його катетів стане вертикальним, а інший – горизонтальним.

При відшукуванні зон роботи ГЕС в графіку навантаження в день паводка в його якості краще взяти день, якому на аналізуючий кривій (рис. 12) відповідає найбільша потужність, тобто день із середньодобовою потужністю N_В = N_П. Це перший день шостого місяця другого року (рис. 9). В цьому випадку може бути N_П > N_ВСТ і тому під час паводка можуть відбуватись холості скиди.

День межені краще взяти такий, коли ГЕС всією своєю потужністю N_ВСТ покриває верхню частину графіку навантаження. В цьому випадку знадобиться найбільша ємність водосховища для здійснення добового регулювання. Для знаходження цього дня на добовому графіку енергосистеми (див. рис. 12) відсікаємо його верхню частину, яка дорівнює потужності N_ВСТ і отримаємо заштриховану зону А. В цій частині графіка визначаємо вміст енергії Е_М і середньодобову потужність N_М (як позначено стрілками на рис. 12). За знайденим значенням N_М відшукуємо на хронологічному графіку середньодобових потужностей (див. рис. 9) відповідний день. Це шістнадцятий день шостого місяця першого року (див. рис. 9).

Іноді у маловодні дні межені розташування ГЕС навіть в самій верхній частині графіка навантаження не забезпечує використання всієї її потужності.

Інший випадок виникає, коли середньодобова потужність ГЕС (потужність за водотоком) буде більше встановленої потужності ГЕС. В цьому випадку під час роботи ГЕС навіть в базисі графіка навантаження (при цілодобовій роботі) ГЕС не спроможна всією своєю потужністю використати і видати в енергосистему всю енергію водотоку. В цьому випадку мають місце холості скиди води.

Визначення необхідної ємності водосховища для здійснення добового регулювання роботи ГЕС

У продовж доби побутові витрати річки практично не змінюються. У процесі добового регулювання роботи ГЕС цей рівномірний виток перетворюється в нерівномірний. Тому в деякі години доби відбувається накопичення води у водосховищі, а в інші часи – її спрацювання. Щоб визначити ємність водосховища необхідну для добового регулювання, необхідно перерахувати добовий графік роботи ГЕС N = f(t) в добовий графік витрат Q = f(t). Найбільша ємність водосховища знадобиться, якщо ГЕС всією своєю потужністю N_ВСТ покриває верхню частину графіка добового навантаження. На добовому графіку енергосистеми (рис. 12) цій частині графіка відповідає заштрихована зона А.

На рис. 13 штриховою лінією показаний графік роботи проектуючої ГЕС N = f(t) впродовж доби. Перераховуючи графік роботи проектованої ГЕС N = f(t) в графік Q = f(t) використано формулу (3.5). На рис. 13 графік Q = f(t) позначений суцільною лінією. Напір Н_НТ в цій формулі прийнятий постійним, хоча насправді при добовому регулюванні через коливання рівня води в нижньому б¢єфі він буде змінюватись. У нашому випадку напір Н_НТ визначається за кількістю енергії, яка міститься в зоні графіка, для якої визначається ємність водосховища при добовому регулюванні (на рис. 12 зоні А відповідає Е = Е_М). Визначається середньодобова потужність ГЕС N_ВСТ (в нашому випадку N_ВСТ = N_М = 455МВт). Далі за хронологічним графіком середнодобових потужностей (рис. 9) знаходимо дані із вказаною потужністю N_ВСТ і напір Н_НТ, який відповідає цьому дню - Н_НТ = 38м (це шістнадцятий день шостого місяця першого року).

Після визначення Н_НТ розв`язують вираз (3.5) відносно Q, підставляючи в нього значення N із графіка N = f(t), позначеного на рис. 13 штриховою лінією і отримують витрати Q, позначені на рис. 13 суцільною лінією.

Під графіком Q = f(t) будується інтегральна крива добового витоку в прямокутній системі координат (рис. 14). Вона будується за тим же принципом, що і крива в косокутних координатах (рис. 15). Відстань до полюса Dt на променевому маштабі витрат рекомендується приймати рівним 25000 с, що відповідає 6,95 годин.

Побудувавши інтегральну криву витоку ОК, її початок з¢єднують з точкою К прямою, напрям якої визначають середньодобові витрати. Помістивши інтегральну криву витоку в пару охоплюючих дотичних, які паралельні променю середніх витрат і вимірявши відстань між ними по вертикалі, знаходять ємність водосховища для добового регулювання витоку.

Визначення середнього річного виробітку електроенергії

Середньогодовий виробіток обчислюється як середньоарифметичний виробіток за дворіччя, причому виробіток за кожен рік враховується окремо. Енергія за два роки визначається площею, окресленою графіком середньодобових потужностей (рис. 9), помноженою на маштаб площі. Якщо на графіку N = f(t) є більш значні потужності, ніж N_ВСТ, то при обчисленні енергії графік зверху обмежується лінією на рівні N_ВСТ . Все, що знаходиться вище цієї лінії, втрачається у вигляді холостих скидів.

Обчисливши площу графіка і помноживши її на масштаб площі, отримаємо енергію за два роки, поділивши на 2, отримаємо енергію за рік.

Перелік характеристик витоку і основних енергетичних показників проектуючої ГЕС