ИВЭ. Ч. 1. ВЭР

Порядок выполнения расчетов

1. Построить характеристики верхнего ZВБ = f (V )и нижнего

ZНБ = f (Q) бьефов.

2. Произвести расчет оптимальной глубины сработки водохранилища табличным методом.

2.1. Для определения оптимальной глубины сработки примем следующие допущения:

− в течение всего периода сработки водохранилища примем величину бытового расхода как среднее значение за период сработки:

k

∑Qi

31

где ZВБнач, ZВБкон – начальная и конечная отметки верхнего бьефа

(рис. 4. 4).

Рис. 4.4. Зависимость верхнего бьефа от его объема

Характеристика верхнего бьефа может быть представлена и обратной зависим остью, как V = f (ZВБ ). В данн ом случае это удобно, поскольку

аргумен том (переменной) являетс я ZВБ.

2.2. Расчет оптимальн ой глубины сраб отки ве дется табличным способом, общий вид пре дставлен в таблице 4.4. В основе расчета лежит метод подбора.

Рассмотрим поэтапно порядок заполнения таблицы:

−итак, шаг, с которым будем срабатывать водохранилище, примем равным 1 метр и будем подбирать hСРАБ с целью получения максимальной выработки;

−начальный об ъем водохранилища Vнач может быть найден по объемной характеристике верхнего бьефа. Сработка водохранилища всегда

начинае тся с отм етки НПУ независимо от того, на какую величину hСРАБ мы планируем сработать объем, поэтому Vнач =cons t;

− конечный объем Vкон зависит от глубины ср аботки hСРАБ и также определяется по объемной характеристике ве рхнего бьефа (рис. 4.4).

32

Таблица 4.4

Расчет оптимальной глубины сработки водохранилища

33

−суммарный расход в нижний бьеф QГЭС позволяет найти отметку

нижнего бьефа ZНБ по характеристике нижнего бьефа ZНБ = f (Q)

(рис. 4. 5);

Рис. 4.5. Зависимость уровня нижнег о бьефа от расхода через ГЭ С

−при расчете напора H необхо димо учитывать два фактора: сработка всегда ведется от НПУ и ZВБ усредняется по формуле (4.2);

−расчет ЭВ и ЭБЫТ представляет собой умножение мощ ности на

время сработки в часах. Проследите, как меняются эти величины, а вместе с ними и суммарная энергия и отразите это в выводах по рабо те;

−критерием окончания расчета, то есть получения оптимальной

глубин ы сраб отки, является максимальная выработка ГЭС, если

ЭГЭС i > ЭГЭС i+1, hСРАБ i – оптимальная глубина сработки и расчет заканчивается;

− произведите расчет графическим спосо бом: на основе рассчитанных в таблице значений постройте график зависимости энергий от глубины сработки (рис. 4.3);

34

−зная оптимальную величину hСРАБ, найдите УМО и по объемной

характеристике верхнего бьефа определите величину полезного объема водо-

хранилища VПОЛЕЗН ;

На основе проделанной работы сделайте выводы о методе расчета, о полученных величинах УМО, максимальной энергии и полезного объема водохранилища.

35

5. ВОДНО­ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГЭС ГОДОВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРИ ЗАДАННОЙ ОТДАЧЕ ВОДЫ В НИЖНИЙ БЬЕФ

Цель: рассчитать такой режим сработки-наполнения водохранилища годового регулирования, при котором ГЭС будет работать по требованиям водохозяйственного комплекса (ВХК).

Задачи

1. На основе гидрографа Q = f (t) маловодного года и заданного ряда

расходов в нижний бьеф, определенных требованиями ВХК, определить месяц начала сработки водохранилища и период сработки в годовом отрезке.

2.Произвести водно-энергетический расчет табличным способом.

3.Построить график сработки-наполнения водохранилища годового регулирования.

Основные сведения

Регулирование стока – перераспределение естественного стока реки в течение определенного промежутка времени. Такие промежутки определяются циклами регулирования – продолжительностью времени наполнения и сработки водохранилища. Циклы могут быть как короткими: суточные, недельные; так и длительными: годовыми, многолетними. В зависимости от вида цикла регулирования условия и время сработки водохранилища различно. Однако в основе любого регулирования лежит водно-энергетический расчет.

Водно-энергетические расчеты – это расчеты, целью которых в общем случае является: перераспределение естественного стока воды в водохранилище во времени и определение энергетических показателей ГЭС.

Самой простой задачей регулирования речного стока является регулирование по заданному расходу в нижний бьеф. Как правило, требования ВХК на нужды судоходства, ирригации, водоснабжения и т. п., являются ограничениями при водно-энергетических расчетах. Необходимость обеспечить заданный расход в реке в летний период ограничивает энергетиков при назначении гарантированных мощностей в зимние месяцы. Часть воды, которую можно было бы использовать в зимнее время для выдачи большей гарантированной мощности, приходится срабатывать летом, обеспечивая определенную отметку воды в нижнем бьефе для судоходства, потребностей рыбного и сельского хозяйства. Невозможно также полное перераспределение стока внутри одних суток без обеспечения санитарных попусков в нижний бьеф. Нельзя оголять водозаборы населенных пунктов, расположенных в нижнем бьефе ГЭС.

В настоящее время при назначении режимов работы ГЭС требования остальных участников водопользования являются обязательными для гидроэнергетиков и закреплены в нормативных документах [2].

36

Вданной работе рассмотрим ВЭР для ГЭС с водохранилищем годового регулирования по заданному расходу в нижний бьеф. В этом случае расчет сводится к определению мощности, вырабатываемой ГЭС, и изменению уровней воды в водохранилище при известном графике отпуска воды в нижний бьеф. Итерационные процедуры внутри алгоритма отсутствуют.

Вкачестве исходных данных необходим гидрограф маловодного года

играфик отпуска воды в нижний бьеф. Необходимо провести проверку на непротиворечивость исходных данных, а именно: сумма расходов по требованию ВХК не должна превышать суммы расходов по маловодному году. Действительно, невозможно обеспечить расходы в нижний бьеф, превышающие весь сток реки за период, подлежащий регулированию.

ВЭР ведется на основании данных по маловодному году. Поэтому для расчета необходим гидрограф маловодного года расчетной обеспеченности

PРАСЧ (гл. 2). Требования ВХК для каждого конкретного варианта задаются

преподавателем.

Для того чтобы начать расчет необходимо найти месяц начала сработки. Очевидно, что сработка водохранилища начинается после окончания половодья в первый месяц, когда бытового расхода недостаточно, чтобы осуществлять заданную отдачу по воде.

Мощность ГЭС при работе по требованиям ВХК (NВХК )определяется по известной формуле

где 8,5 – коэффициент мощности, включающий некий средний коэффициент полезного действия агрегата; H – средний напор в каждом конкретном ин-

тервале расчета; QВХК − расход в нижний бьеф, заданный требованиями ВХК.

где ZВБ – средняя отметка верхнего бьефа на расчетном интервале.

где ZВБнач – начальная отметка верхнего бьефа на расчетном интервале; ZВБкон – конечная отметка верхнего бьефа на расчетном интервале, которая

37

определяется по кривой связи вер хнего бьефа ZВБ = f (VВ)в зависи мости от

израсходованного объема водохранилища.

Израсходованный объем образуется как разни ца расхода, отпущенного

При проведении ВЭ Р необходимо соб людать н екоторые общие условия:

1.Начало сработки начинается от отметки НПУ.

2.Конечная отм етка верхнего бьефа предыдущего интервала является начальной отметкой следующего интервала.

3.После проведения полной сработки и наполнения водохранилища отметка верхнего бьефа должна достигать НПУ.

По результатам ВЭР для ГЭС с водохранили щем годового регу лирова-

ния стоится граф икZВБ = f (t ), представленный на рисунке 5.1.

Рис. 5 .1. График сработки и нап олнения водохранилища на годовом интервале с шагом в один месяц ZВБ = f(t)

Исходные данные

1.Характеристики нижнего бьефа представлены в таблице 5. 1.

38

Таблица 5.1

ZНБ,м 81 83 85 87 89 91

Q,мс 100 460 1200 2250 3800 5100

2.Характеристики верхнего бьефа представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2

3.Отметка НПУ – 102 м.

4.Гидрограф для расчетного маловодного года в створе ГЭС представлен в таблице 5.3.

Таблица 5.3

5. Требования ВХК по расходам в нижний бьеф представлены в таблице 5.4.

Таблица 5.4

6.Установленная мощность ГЭС: 500 МВт.

39