2.2. Плотины и деривация каскадов ГЭС

Предложено определение эффективности использования водно-энергетических ресурсов для гидроэнергетики при строительстве каскадов из плотинных и деривационных ГЭС. Автор курса: Георгий Николаевич Петров Любую реальную реку можно разбить на произвольное количество ступеней, n, с равными для каждой ступени напорами. Но расход воды в реке на каждом из этих участков будет различным, непрерывно увеличивающимся от истока к устью. Соответственно, будут возрастать как мощности, так и выработки электроэнергии на каждой их построенных на каждой их этих ступеней ГЭС. Также непостоянны будут расходы воды и на каждом отдельном участке, увеличиваясь от его начала к концу. Для деривационных ГЭС расчётный напор определяется расходом воды в начале участка, для плотинных ГЭС – расходом в его конце. Поэтому мощность каждой деривационной ГЭС будет несколько меньше плотинной для всех рассматриваемых участков. То же самое можно сказать и о суммарной мощности каскадов из n ГЭС этих двух типов на одной реке. Для гипотетического случае реки, напоры и расходы которой линейно возрастают от начала к концу, эти суммарные мощности каскадов могут быть рассчитаны по зависимостям (слайд 3): Мощность n плотинных ГЭС: ∑N_плотин =9,81η H/n ∑_(i=1)^(i=n)(Q_0+q i/n L) =9,81η(Q_0+(n+1)/2n q*L)*H Мощность n деривационных ГЭС: ∑N_дерив =9,81η H/n ∑_(i=0)^(i=n-1)(Q_0+q i/n L) =9,81η(Q_0+(n-1)/2n q*L)*H где: Н – общий напор всех ГЭС, η – кпд ГЭС, Q0 – расход реки в ее истоке, q – линейный градиент расхода реки: Qx = Q0 + qx Qx – расход реки на расстоянии x от истока (0 ≤ x ≤ L ), L – общая длина реки. Исследования показывают, что полученные уравнения достаточно хорошо описывают и ситуацию на реальных реках. При проектировании деривационных ГЭС также необходимо учитывать дополнительные потери напора на деривацию. В результате выполненных исследований можно сделать общий вывод: Эффективность гидроэнергетики – это не максимизация использования ресурсов, а выбор наиболее эффективного для конкретных случаев варианта. В такой постановке это многокритериальная задача. Задания для самоконтроля Можно ли любую реальную реку разбить на несколько ступеней с равными напорами? Для каких условий относительно напора выполнены все расчеты в настоящей презентации? Какой тип ГЭС (плотинные или деривационные) более полно используют энергетические ресурсы реки? От чего зависит степень возможного освоения гидроэнергоресурсов рек для разных категорий ресурсов? Дополнительное задание В настоящей презентации все расчеты выполнены для случая, когда расход воды в реке возрастает линейно. Можно ли сделать такие расчеты, когда расход увеличивается нелинейно?