 |
Водноэнергетические расчеты в каскаде ГЭС
|
|
|
|
6.1. ВЭР1.К: расчет водноэнергетического режима каскада ГЭС при заданных значениях Zвб lн и Qнб lтреб(t).
Дано: схема каскада из трех ГЭС (см.рис. 4.1), для каждой из которых задана основная исходная информация, соответствующая рассмотренной в п.5.3 задачи ВЭР1; дополнительно задается тип каскада (сомкнутый или разомкнутый), а также время добегания (tдоб) расхода между створами смежных ГЭС и Qб.пр l(t) боковая приточность к створу l-й ГЭС.
Требуется найти для каждой ГЭС каскада основные водноэнергетические показатели режима, аналогичные перечисленным в п.5.3.
Рассмотрим вначале схему разомкнутого каскада ГЭС. В этом случае расчет ВЭР1.К сводится к последовательному расчету режима одиночных ГЭС “сверху вниз” по течению безитерационных процедур. Порядок расчета ВЭР1 для одиночных ГЭС рассмотрен выше. Расчет приточности к створу (l+1)-й ГЭС – Qб.пр (l+1)(t) производится по формулам, рассмотренным выше в разделе водохозяйственных задач.
Для сомкнутого каскада появляется дополнительная связь режимов двух смежных ГЭС в виде появления подпора в нижнем бьефе l-й ГЭС, т.е. Zнб l = (Qнб l, Zвб (l+1)). В этом случае, во избежание появления итерационного процесса, расчет ВЭР1.К следует вести “снизу вверх” по течению реки, используя те же расчетные формулы, что и для разомкнутого каскада ГЭС.
Например, для сомкнутого каскада трех ГЭС получаем следующую последовательность расчета:
ГЭС3: (Zвб 3н, Qнб 3треб(t)) ® [Qпр 3(t)=Qнб 2(t-t3) + +Qб.пр 3(t)]®[Qв3(t)=Qнб 3треб(t) – Qпр 3(t)]®Vсрб 3(t) ® [Vвб 3(t)=
=Vвб 3н(Zвб 3н) – Vсрб 3(t)]®[Zвб 3(t)=Zвб 3(Vвб 3(t))]®[Zнб 3(t)=
=Zнб 3(Qнб 3треб(t))]®НГЭС 3(t)®QГЭС 3пред(НГЭС 3(t))®QГЭС 3(t),
Qх. сбр. 3(t)®NГЭС 3(t).
ГЭС2: (Zвб 2н, Qнб 2треб(t))®[Qпр 2(t)=Qнб 1(t-t2)+
+Qб.пр 2(t)]®[Qв2(t)=Qнб 2треб(t) – Qпр 2(t)]®Vсрб 2(t)®[Vвб 2(t)=
|
|
|
=Vвб 2н(Zвб 2н) – Vсрб 2(t)]®[Zвб 2(t)=Zвб 2(Vвб 2(t))]®[Zнб 2(t)=
=Zнб 2(Qнб 2(t), Zвб 3(t))]®НГЭС 2(t)®QГЭС 2пред(НГЭС 2(t))®QГЭС 2(t),
Qх. сбр. 2(t)®NГЭС 2(t).
ГЭС1: (Zвб 1н, Qнб 1треб(t))®[Qв1(t)=Qнб 1треб(t)–Qпр 1(t)]®
Vсрб 1(t)®[Vвб 1(t)=Vвб 1н(Zвб 1н) – Vсрб 1(t)] ® [Zвб 1(t)=Zвб 1(Vвб 1(t))] ® [Zнб 1(t)=Zнб 1(Qнб 1(t), Zвб 2(t))]®НГЭС 1(t)®QГЭС 1пред®QГЭС 1(t),
Qх. сбр. 1(t)®NГЭС 1(t).
6.2. ВЭР2.К: расчет водноэнергетического режима каскада ГЭС при заданных значениях Zвб l(t)
Постановка задачи аналогична рассмотренной в п.6.1. за исключением замены в исходных данных (Zвб lн, Qнб lтреб(t)) на уровенный режим водохранилищ – Zвб l(t).
Поскольку в составе заданной информации присутствуют Zвб l(t), то это означает, что расчеты ВЭР2.К для любого вида каскада (сомкнутый или разомкнутый) должны проводиться только “сверху вниз” по течению реки для расчета баланса расходов между створами смежных ГЭС. Порядок расчета режима одиночной ГЭС (ВЭР2) рассмотрен выше в п.5.4.
6.3. ВЭР3.К: расчет водноэнергетического режима каскада ГЭС при заданных графиках NГЭС l(t) и Zвб lн(t)
Постановка задачи аналогична рассмотренной в п.6.1. за исключением замены в исходных данных Qнб lтреб(t) на график отдачи l-й ГЭС по активной мощности – NГЭС l(t).
Для разомкнутого каскада ведется “сверху вниз” по течению реки с использованием для каждой l-й ГЭС итерационной процедуры, рассмотренной выше в задаче ВЭР3 в п.5.5.
Для сомкнутого каскада расчет также ведется “сверху вниз” по течению реки, но с использованием дополнительной итерационной процедуры по уровенным режимам ГЭС каскада – Zвб l(t). Это означает, что для решения задачи на k-1 итерации следует задаваться начальными режимами Zвб lк(t), которые в процессе проведения ВЭР3 для каждой l-й ГЭС могут изменяться, т.е. будут получены значения Zвб l(k+1)(t). Итерационный процесс по Zвб l(t) следует продолжать до тех пор, пока не будет получено условие:
£ eN. (6.1)
Водноэнергетические расчеты ГАЭС несовмещенного типа
|
|
|
Основные исходные данные. Общие положения.
Дано: ГАЭС несовмещенного типа краткосрочного регулирования с блочной гидравлической и электрической схемой агрегатов Zвб(Vвб) и Zнб(Vнб), заданными в табличном виде (см. табл.7.1 и 7.2 и рис.7.1 а и б). НПУвб= 368,0 м; УМОвб=356,0 м; НПУнб= 264,0 м; УМОвб=252,0 м; hз=hр=0,9=const; hводз = hводр = 2 м = const, где индексы “з” и “р” соответствуют режиму “заряда” (насосный режим) и “разряда” (турбинный режим).
Таблица 7.1
Объемная характеристика верхнего бьефа
| Zвб, м | 358,2 | 360,2 | 362,2 | 364,15 | 366,1 | 368,0 | |
| Vвб ·106, м3 |
Таблица 7.2
Объемная характеристика нижнего бьефа
| Zвб, м | 252,0 | 254,9 | 257,2 | 259,2 | 260,9 | 262,5 | |
| Vвб ·106, м3 |
Для ГАЭС несовмещенного типа справедливы следующие соотношения по отметкам и объемам воды в водохранилищах:
Vå= Vвб(t)+ Vнб(t)= const. (7.1)
Это означает, что для любого заданного значения Zвб = А можно найти VвбА = Vвб(Zвб = А) и далее по (7.1) значение VнбА =(Vå – VвбА) и далее Zнб(VнбА)=В. Тогда напор ГАЭС – НГАЭС будет равен:
НГАЭС = (Zвб = А)–(Zнб = В), (7.2)
а напор агрегатов для режима заряда-разряда – Наз или Нар:
Наз = НГАЭС+Dhводз, (7.3)
Нар = НГАЭС–Dhводр. (7.4)
При этом на рис.7.1б характеристики бьефов построены в соответствии с (7.1). Это означает, что если Zвб(t)=НПУвб, то в это же время Zнб(t)=УМОвб; соответственно: при Zвб(t)=УМОвб получаем, что Zнб(t)ºНПУнб (см.рис.7.1б).
Рис. 7.1
Например, по данным табл.7.1 и 7.2 для заданного Zвб(t)= 360,2 м получаем Vвб(Zвб(t))= 10·106 м3. Тогда при Vå=30·106 м3 получаем, что Vнб(t)=20·106 м3 и, соответственно, Zнб(t)=260,9 м.
Мощности ГАЭС в режиме заряда-разряда – NГАЭСз и NГАЭСр определяются по формулам:
NГАЭСз = 
, (7.5)
NГАЭСр = 9,81·hр·Нар·QГАЭСз. (7.6)
где расчет QГАЭС может происходить по двум способам.
В первом из них QГАЭС(t) = `QГАЭС = const за интервал Dt и рассматривается по объемным характеристикам водохранилища ГАЭС:
QГАЭСз = 
, (7.7)
QГАЭСр = 
. (7.8)
Во втором способе учитываются значительные изменения параметров режима ГАЭС во времени за Dt и расчет QГАЭСз или QГАЭСр производится с использованием (7.5) или (7.6) для начала и конца рассматриваемого интервала Dt, в качестве которых обычно берется часовые интервалы времени. При этом принимается, что за Dt мощности и КПД ГАЭС постоянны (NГАЭСз (Dt)=`NГАЭСз = const или NГАЭСр (Dt)=`NГАЭСр = const) при условии, что Zвбн¹ Zвбк и Zнбн¹ Zнбк, т.е. НГАЭСз н ¹ НГАЭС нз к и НГАЭСр н ¹ НГАЭСр к. Интерполяция между указанными граничными значениями параметров режима принимается линейной.
|
|
|
Расчеты водноэнергетических режимов ГАЭС проводятся численными методами без использования так называемых “энергетических” характеристик водохранилищ ГАЭС. Рассматриваются следующие базисные или простейшие задачи: ГАЭС1 – расчет водноэнергетического режима ГАЭС при заданных уровенных режимах Zвб(t) или Zнб(t); ГАЭС2 – расчет водноэнергетического режима ГАЭС при заданных графиках NГАЭСз(t) или NГАЭСр(t) и Zвб0(t0) или Zнб0(t0).
7.2. ГАЭС1: расчет водноэнергетического режима ГАЭС при заданных графиках Zвб(t) или Zнб(t)
Дано: основные исходные данные в соответствии с п.7.1; дополнительные данные приведены в табл.7.3.
Таблица 7.3
Дополнительные исходные данные по двум вариантам расчета: ГАЭС1.1 – по Zвб 0(t0) и Zвб iк; ГАЭС1.2 – по Zнб 0(t0) и Zнб iк, где i – номер расчетного интервала.
| Вариант | № интервала | |||
| ГАЭС1.1 | Dt, ч | |||
| Zвб 0 = 368,0 м | Zвб, м | 366,0 | 362,0 | 360,0 |
| ГАЭС1.2 | Dt, ч | |||
| Zнб 0 = 262,0 м | Zнб, м | 258,0 | 256,0 |
Расчеты ведутся безитерационным путем по алгоритмам, представленным на рис.7.2 и 7.3 в табличной форме (см. табл.7.4 и 7.5).
Режим разряда ГАЭС
Дано: Dt, Zвбн, Zвбк, Vå; Zвбн > Zвбк; Dhводр, hр
¯
Vвбн(Zвбн)
¯
Vвбк(Zвбк)
¯
Vнбн =Vå – Vвбн
¯
Vнбк =Vå – Vвбк
¯
Zнбн(Vнбн)
¯
Zнбк(Vнбк)
¯
Нан = Zвбн – Zнбн –Dhводр
¯
Нак = Zвбк – Zнбк –Dhводр
¯
DVсрбвб = Vвбн = Vвбк
¯
`Qвр= 
¯
NГАЭСн = 9,81·hр·Нан·`Qвр
¯
NГАЭСк = 9,81·hр·Нак·`Qвр
Рис.7.2
| Режим заряда ГАЭС
Дано: Dt, Zнбн, Zнбк, Vå; Zнбн > Zнбк; Dhводз, hз
¯
Vнбн(Zнбн)
¯
Vнбк(Zнбк)
¯
Vвбн =Vå – Vнбн
¯
Vвбк =Vå – Vнбк
¯
Zвбн(Vвбн)
¯
Zвбк(Vвбк)
¯
Нан = Zвбн – Zнбн +Dhводз
¯
Нак = Zвбк – Zнбк +Dhводз
¯
DVсрбнб = Vнбн = Vнбк
¯
`Qвз= 
¯
NГАЭСн = 
¯
NГАЭСк = 
Рис.7.3
|
|
|
|
Таблица 7.4
Расчет ГАЭС1.1 по заданному графику Zвб(t) (разряд ГАЭС)
| Dt, ч | ||||||
| Zвб, м | ||||||
| Vвб·106 м3 | 30,0 | 26,2 | 26,2 | 14,5 | 14,5 | 9,5 |
| DVсрбвб·106 м3 | 3,80 | 11,7 | 5,0 | |||
| `Qвр, м3/с | 108,3 | |||||
| Vнб·106 м3 | 3,8 | 3,8 | 15,5 | 15,5 | 20,5 | |
| Zнб, м | 254,2 | 254,2 | 259,4 | 259,4 | 261,1 | |
| НГАЭС, м | 111,8 | 111,8 | 102,6 | 102,6 | 98,9 | |
| На, м | 109,8 | 109,8 | 100,6 | 100,6 | 96,9 | |
| NГАЭСр, МВт |
Таблица 7.5
Расчет ГАЭС1.2 по заданному графику Zнб(t) (заряд ГАЭС)
| Dt, ч | ||||||
| Zнб, м | ||||||
| Vнб·106 м3 | 23,4 | 11,9 | 11,9 | 7,3 | 7,3 | |
| DVсрбнб·106 м3 | 11,5 | 4,6 | 7,3 | |||
| `Qвз, м3/с | ||||||
| Vвб·106 м3 | 6,6 | 18,1 | 18,1 | 22,7 | 22,7 | |
| Zнб, м | 358,8 | 362,9 | 362,9 | 365,2 | 365,2 | |
| НГАЭС, м | 96,8 | 104,9 | 104,9 | 109,2 | 109,2 | |
| Наз, м | 98,8 | 106,9 | 106,9 | 111,2 | 111,2 | |
| NГАЭСз, МВт |
7.3. ГАЭС2: расчет водноэнергетического режима ГАЭС при заданных графиках NГАЭСз(t) или NГАЭСр(t) и Zвб 0(t0) или Zнб 0(t0)
Дано: основные исходные данные в соответствии с п.7.1; для режима ГАЭС2.1: Dt=2 ч; Zнб 0= 264,0 м;`NГАЭСз = 1000 МВт; для режима ГАЭС2.2: Dt=3 ч; Zвб 0= 368,0 м; `NГАЭСр = 800 МВт.
Требуется найти: Zнбк, Zвбк, Нан, Нак, QГАЭСн, QГАЭСк при eN=3%.
Решение задач ведется итерационным путем на основе задания ряда вариантов Zвбк или Zнбк и определения`NГАЭСрасч(Zвбк) или по`NГАЭСрасч(Zнбк) по алгоритмам, представленным на рис.7.2 и 7.3 соответственно. Процесс поиска решения в задачах ГАЭС2.1 и 2.2 представлен в табл.7.6 и 7.7, а также на рис.7.4. Искомое решение находится в нижней строчке табл.7.6 и 7.7.
. 
Рис. 7.4
ЛИТЕРАТУРА
1. Малинин Н.К. Теоретические основы гидроэнергетики: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1985.– 312 с.
2. Малинин Н.К. Напорные и энергетические характерис-тики ГЭС.– М.: МЭИ, 1988.– 100 с.
3. Малинин Н.К. Оптимизация режимов ГЭС и ГАЭС мето-дом динамического программирования.– М.: Изд-во МЭИ, 1991.– 112 с.
4. Гидроэнергетика: Учебник для вузов. Под ред. В.И.Обрезкова: 2-е изд., перераб. И доп. -М.: Энергоатомиздат, 1988.
Содержание
| Введение………………………………………………………............. | ||
| 1. Простейшие или базисные задачи водохозяйственных расчетов (ВХР) | ||
| 1.1. Состав исходной информации. Общие положения...................... | ||
| 1.2.ВХР1 - первая простейшая задача.................................................. | ||
| 1.3. ВХР2 - вторая простейшая задача.................................................. | ||
| 2. Обобщения простейшей или базисной задачи ВХР1 | ||
| 2.1. ВХР1.1: Задача с учетом пропускной способности водосливов гидроузла............................................................................ | ||
| 2.2. ВХР1.2: Задача с учетом потерь воды из водохранилища.......... | ||
| 2.3. ВХР1.3: Задача с учетом DQпот(Zвб) и Qв-ва(Zвб)............................ | ||
| 2.4. ВХР1.4: Задача вида ВХР1 с учетом ограничений по Z вбmax (t)............................................................................................. | ||
| 2.5. ВХР1.5: Задача вида ВХР1 с учетом ограничений по Z вбmin (t).............................................................................................. | ||
| 2.6. ВХР1.6 и ВХР1.7: Задачи вида ВХР1 с учетом вероятностного характера Qпр(t)....................................................................................... | ||
| 3. Обобщения простейшей или базисной задачи ВХР2 | ||
| 3.1. ВХР2.1: Задача с учетом пропускной способности водосливов гидроузла............................................................................ | ||
| 3.2. ВХР2.2: Задача с учетом потерь воды из водохранилища.......... | ||
| 3.3. ВХР2.3: Задача с учетом DQпот(Zвб) и Qв-ва(Zвб)............................ | ||
| 4. Обобщение простейших или базисных задач ВХР1 и ВХР2 для расчетов режимов каскада ВВХН | ||
| 4.1. ВХР1.К: Задача расчета ВХР1 для каскада из n гидроузлов (ГУ)...................................................................................... | ||
| 5. Простейшие или базисные задачи водноэнергетических расчетов (ВЭР) и их обобщения | ||
| 5.1. Основные исходные данные. Общие положения......................... | ||
| 5.2. Расчет предварительных типовых задач, входящих в состав ВЭР1, ВЭР2 и ВЭР3................................................................................ | ||
| 5.3. Решение простейшей задачи ВЭР1................................................ | ||
| 5.4. Решение простейшей задачи ВЭР2................................................ | ||
| 5.5. Решение простейшей задачи ВЭР3................................................ | ||
| 5.6. Обобщение задач ВЭР1 и ВЭР2..................................................... | ||
| 5.7. Обобщение задачи ВЭР3................................................................. | ||
| 6. Водноэнергетические расчеты в каскаде ГЭС | ||
| 6.1. ВЭР1.К: расчет водноэнергетического режима каскада ГЭС при заданных значениях Zвб lн и Qнб lтреб(t)................................... | ||
| 6.2. ВЭР2.К: расчет водноэнергетического режима каскада ГЭС при заданных значениях Zвб l(t)............................................................. | ||
| 6.3.ВЭР3.К: расчет водноэнергетического режима каскада ГЭС при заданных графиках NГЭС l(t) и Zвб lн(t).................................... | ||
| 7. Водноэнергетические расчеты ГАЭС несовмещенного типа | ||
| 7.1. Основные исходные данные. Общие положения......................... | ||
| 7.2. ГАЭС1: расчет водноэнергетического режима ГАЭС при заданных графиках Zвб(t) или Zнб(t)................................... | ||
| 7.3. ГАЭС2: расчет водноэнергетического режима ГАЭС при заданных графиках NГАЭСз(t) или NГАЭСр(t) и Zвб 0(t0) или Zнб 0(t0)............................................................................................... | ||
| Литература............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
