Стартовая >> Архив >> Генерация >> Расчетная обеспеченность работы гидроэлектростанции

Введение - Расчетная обеспеченность работы гидроэлектростанции

Оглавление
Расчетная обеспеченность работы гидроэлектростанции
Введение
Принципы энергоэкономических расчетов - введение
Принципы энергоэкономических расчетов
Дефициты электроэнергии в гидроэнергетической системе
Существующие методы водохозяйственных расчетов
Авторский метод водохозяйственных расчетов
Характер изменения дефицитов стока в маловодные годы
Расходная часть энергобаланса
Оценка регулируемости режима энергопотребления
Ущербы при недовыработке электроэнергии
Оценка ущерба при недовыработке электроэнергии
Оценка удельного ущерба промышленных потребителей
Оценка удельного ущерба потребителей - исходные данные и показатели
Энергоэкономика производственных потребителей
Энергоэкономика черной металлургии
Энергоэкономика производства ферросплавов
Энергоэкономика электросталелитейного производства
Энергоэкономика производства графитизированных электродов
Энергоэкономика цветной металлургии
Энергоэкономика производства алюминия
Энергоэкономика производства магния
Энергоэкономика химической промышленности
Энергоэкономика предприятий по добыче и обогащению полезных ископаемых
Энергоэкономика машиностроения
Энергоэкономика легкой и пищевой промышленности
Энергоэкономика железных дорог и коммунального хозяйства
Обеспеченная располагаемая мощность гидроэлектростанции
Аналитический метод построения перспективного графика нагрузки энергосистемы
Методы установления оптимального значения обеспеченности работы
Метод установления оптимального значения обеспеченности работы Д. С. Щавелева
Метод установления оптимального значения обеспеченности работы
Методика определения расчетной обеспеченности работы
Обеспеченность работы ГЭС и ГЭЭС
Понятие обеспеченности
Расчетные соотношения для определения обеспеченности работы ГЭС
Удельные экономические показатели электростанций
Изменения значений расчетной обеспеченности в зависимости от определяющих факторов

Под энергетической системой в самом общем смысле нами понимается комплекс взаимно связанных энергоустановок, позволяющих превратить потенциальную энергию природных энергоресурсов в нужный человеку вид.
Под электроэнергетической системой понимается электроэнергетическое хозяйство, представляющее совокупность, энергоустановок, обеспечивающих производство электрической энергии и транспортировку ее до потребителей, а также установок приема тока потребителями. Для полноты понятия следует добавить, что режимы работы энергоустановок электроэнергетической системы энергетически друг с другом тесно связаны и эксплуатационные их условия взаимно обусловлены.
В свете такого понимания электроэнергетическая система состоит из следующих составных элементов:
а)  предприятий, обеспечивающих добычу или приведение потенциальных энергоресурсов в удобное для утилизации состояние;
б)  энергоустановок, превращающих потенциальную энергию природных энергоресурсов в электрическую;
в)  энергоустановок, обеспечивающих транспортировку электрической энергии до потребителей в требуемых для них параметрах;
г)  энергоустановок, позволяющих хозяйственно использовать электроэнергию, т. е. токоприемников потребителей.

Все электроэнергетические системы имеют в своем составе перечисленные элементы. Отличаются они друг от друга только по характеру утилизируемых природных энергоресурсов, по составу сооружений и виду генерирующих энергоустановок.
Природными энергоресурсами, имеющими в настоящее время практическое применение, являются энергия водотоков, минеральное топливо (всех видов), энергия ветра и энергия атомноядерной реакции. Методы утилизации этих энергоресурсов различны, что в значительной мере создает существенные отличия в режиме электроэнергетических систем и характере работы электрогенерирующих установок.
Из всех составляющих энергосистему элементов энергоисточник является наиболее общим и объективным признаком для классификации электроэнергетических систем. Поэтому и представляется правильным разбивать электроэнергосистемы на следующие типы в зависимости от вида энергоисточников:

  1. Гидроэлектроэнергетическая,
  2. Теплоэлектроэнергетическая,
  3. Атомноэлектроэнергетическая,
  4. Ветроэлектроэнергетическая,
  5. Смешанная электроэнергетическая система, где энергоисточниками являются различные виды природных энергоресурсов.

Электроэнергетическая система смешанного типа в зависимости от удельного веса того или другого энергоисточника, участвующего в производстве электроэнергии, в свою очередь может быть разбита на ряд подтипов. Так, например, если преобладает гидравлическая энергия, то система будет именоваться электроэнергетической, с доминированием ГЭС, если будут преобладать тепловые электрические станции, — электроэнергетической системой с доминированием ТЭС.
Ветер как электроэнергоисточник пока не получил широкого практического применения, причиной чему служит сильная изменчивость его режима, рассредоточенность ветроресурсов и в известной мере «привязанность» ветроэлектроустановки к местности! Поэтому при современном уровне техники использования ветра вряд ли можно предполагать, что ветроэнергоисточнику, как общее положение, в смешанной промышленной энергосистеме будет принадлежать ведущая роль.
В свете задач, поставленных в настоящей работе, нас больше всего интересует работа системы, в которой генерирующими установками являются одни только гидростанции или где они имеют наибольший удельный вес.
Для гидроэлектроэнергетической системы характерен ряд особенностей, которые сводятся к следующему.
Энергоисточником данной системы являются энергетические ресурсы водотоков, которые в естественном состоянии сильно меняются во времени и, кроме того, зачастую территориально не связаны с районами расположения потребителей. Последнее обстоятельство в значительной мере облегчается тем, что представляется возможным передавать электроэнергию на большие расстояния. Однако оно во всех случаях в той или иной степени дает себя знать, осложняя схему, и условия эксплуатации энергосистемы, а также удорожая стоимость электроэнергии у потребителей.
Непостоянство режима водотока делает, в свою очередь, переменными во времени параметры и показатели гидростанции — расход, напор, мощность, выработку и др.  Эта отрицательная сторона режима водотока в значительной мере также может быть устранена путем регулирования стока. Однако оно не всегда и не везде технически возможно и экономически целесообразно.
Эти две особенности — «привязанность» к местности и переменность параметров генерирующих установок — ставят такую энергосистему в особо ответственное положение в отношении структуры и параметров электростанции.
Величина расчетного утилизируемого стока и расхода, определяющая мощность и выработку гидростанции, и размеры соответствующих сооружений и оборудования ГЭС в значительной мере зависят от степени изменчивости гидрологического режима водотока. На значение указанных параметров оказывают также существенное влияние зарегулированность режима стока, структура генерирующих мощностей и график нагрузки системы, однако наиболее существенным и определяющим остается гидрологический режим водотока.
В естественных условиях изменение гидрологического режима водотока, особенно в разрезе многолетия, не подчиняется функциональным закономерностям, а может быть отнесено к разряду явлений, которые в своих изменениях подчиняются вероятностным стохастическим) закономерностям. Следовательно, удовлетворение заданного уровня потребностей в электроэнергии на базе использования гидроэнергоресурсов, расчетные параметры и показатели водохозяйственных установок оказываются в значительной мере зависящими от факторов, подчиняющихся в своих колебаниях вероятностным закономерностям. В результате всего этого заданный уровень потребления электроэнергии в отдельные годы (или периоды) не может быть удовлетворен полностью, т. е. могут иметь место перебои в энергоснабжении ввиду уменьшения мощности и выработки ГЭС против определенной их проектной величины.
Задачи удовлетворения заданного уровня потребностей требуют со стороны ГЭС некоторой гарантированной мощности и выработки. Вероятность того, что эти основные производственные показатели гидростанции не уменьшатся против некоторой заданной их величины, и называется обеспеченностью работы ГЭС.
Таким образом, обеспеченность работы ГЭС представляет собой некоторый показатель гарантии тех или иных уровней выработки и мощности (в математическом ожидании) гидростанции, т. е. некоторый показатель степени гарантии потребителей в. энергоснабжении гидроэлектростанцией энергосистемы.
Снижение обеспеченности планового уровня производства электроэнергии приводит к соответствующему уменьшению параметров водохозяйственной установки и, следовательно, к сокращению размера единовременных капитальных затрат. С другой стороны, оно приводит к сокращению объема выпускаемой продукции промышленными предприятиями или, если ГЭС работает в энергосистеме, — к росту мощности компенсирующих электростанций. Увеличение же обеспеченности заданного уровня потребности путем соответствующего регулирования стока приводит к увеличению параметров водохозяйственной установки и, следовательно, к росту капитальных затрат и эксплуатационных издержек, но, с другой стороны, оно уменьшает дефицит энергии и увеличивает средний уровень объема выпускаемой продукции. Таким образом, обеспеченность 100-процентного удовлетворения потребностей является некоторой характеристикой уровня развития потребителей, а также ГЭС и энергосистемы в целом, т. е. всего производственно-энергетического комплекса.
Этим энергоэкономическим значениям показателя обеспеченности работы ГЭС до последнего времени не уделялось должного внимания, а при водохозяйственных проектировках его величиной просто задавались. Следствием всего этого явилось то, что в настоящее время нет всесторонне разработанной методики для определения оптимального значения обеспеченности ГЭС и гидро- электроэнергетической системы в целом.
Вопрос о необходимости установления значений расчетной обеспеченности на основе соответствующих водохозяйственных и энергоэкономических расчетов впервые, почти одновременно, был поставлен докторами технических наук В. П. Захаровым и В. Г. Айвазяном в 1943 —1944 годах. Позднее этим вопросом вплотную занимались С. Н. Крицкий и Μ. Ф. Менкель, С. Н. Никитин, Д. В. Коренистов, А. Д. Гильденблат и В. Р. Казак, Μ. П. Фельдман. Этими и другими специалистами Союза в настоящее  время уже довольно глубоко разработаны вопросы, связанные гс установлением оптимальных параметров ГЭС, в частности расчетной обеспеченности ее работы. Так, например, исследования «О гидрологических основах теории регулирования стока» C. Н. Крицкого и Μ. Ф. Менкеля [56], «Методика водохозяйственных и энергоэкономических расчетов комплексного регулирования стока» В. П. Захарова [35], «Методика и техника энергоэкономических расчетов при проектировании гидростанции» В. Г. Айвазяна [5], «Методика водноэнергетических расчетов» С. Н. Никитина [101], «Гарантированные мощности и энергии гидроэлектрических станций» Μ. П. Фельдмана [125], «Основы теории гидроэнергетического проектирования» М. А. Мосткова [83] проливают свет на многие вопросы данной проблемы и могут служить в качестве теоретической базы для разработки соответствующей методики. Однако данная проблема всесторонней и целеустремленной разработки все еще не получила и, как справедливо отмечают С. Н. Крицкий и Μ. Ф. Менкель, «более глубокий и детальный анализ конкретных экономических соотношений является делом ближайшего будущего».
Решение проблемы обеспеченности ГЭС и ГЭЭС связано с разработкой ряда частных вопросов, которые, по нашему мнению, сводятся главным образом к следующим.

  1. Расчетная обеспеченность, как указано, в значительной мере предопределяет основные параметры и производственные показатели водохозяйственной установки, в частности гидроэлектрической станции, а также в известной степени и уровень развития промышленных потребителей. Следовательно, ее целесообразная величина должна определяться из условий оптимального развития и экономической взаимосвязи этих отраслей производства, как составных элементов единого народнохозяйственного комплекса. Проблема разработки методики установления расчетной обеспеченности работы ГЭС, таким образом, может быть успешно разрешена только в результате глубокого исследования экономики развития энергосистемы и потребителей, взятых как одно целое. В связи с этим четкое установление основных хозяйственно-политических требований, стоящих перед каждым потребителем, особенно промышленным, в свете марксистско-ленинского учения о социалистическом расширенном воспроизводстве имеет основополагающее значение. Поэтому эти вопросы должны соответствующим образом рассматриваться при разработке методики определения оптимальных параметров ГЭС.
  2. Характер изменения экономики промышленного производства при различных уровнях энергоснабжения в значительной мере зависит от режима энергопотребления потребителей, степени приспособляемости его к условиям энергоснабжения и размера экономических последствий недополучения электроэнергии против потребного оптимального уровня. Последний вопрос, по существу, представляет проблему оценки размера необходимого государственного резерва, идущего на восполнение недовыработки продукции предприятиями в годы пониженной производительности ГЭС, т. е. оценки экономических последствий недовыработки электроэнергии на ГЭС в результате изменчивости гидрологического режима водотока. Решение этой проблемы является одной из главных задач при разработке методики установления оптимальных параметров ГЭС. Эти энергоэкономические вопросы, касающиеся потребителей и энергосистемы в целом, в настоящее время совершенно не разработаны. Поэтому крайне необходимо, чтобы они были достаточно широко рассмотрены.
  3. Режим и экономика энергопотребления, а также объем дефицита энергии (в математическом ожидании) и закономерность его изменения в зависимости от гидрологического режима водотока и водохозяйственных параметров их регулирования органически связаны и являются одной из основных проблем разработки указанной методики. В данном вопросе достоверная оценка объемов дефицита, естественно, имеет особое значение, в связи с чем правильная методика водохозяйственных расчетов приобретает первостепенную важность. Методика этого проектирования все еще является несовершенной, хотя трудами ряда советских ученых — С. Н. Крицкого и Μ. Ф. Менкеля, А. Н. Саваренского, В. П. Захарова и других — многие вопросы ее получили довольно глубокую теоретическую разработку. Поэтому максимальное устранение недостатков существующих приемов водохозяйственных расчетов и дальнейшее усовершенствование последних является также совершенно необходимым и должно составить неотъемлемую часть рассматриваемой проблемы.
  4. Одним из важнейших вопросов, от разрешения которых з значительной мере зависит широкое применение на практике предлагаемого метода, является максимальное облегчение приемов практического определения математического ожидания объемов дефицита и других режимных показателей гидроэнергоузла. Особая важность разрешения этих вопросов отмечается многими исследователями. В частности, А. Д. Гильденблат и В. Р. Казак считают: «К числу ближайших исследований рассматриваемой проблемы казалось бы правильным было отнести в первую очередь разработку приемов расчета, облегчающих определение дефицитов отдачи для достаточно широкого диапазона гидрологических и 'водохозяйственных параметров. Именно эта часть исследований является наиболее трудоемкой и встречает затруднения в практике проектирования» [19].
  5. Следующим не менее сажным вопросом рассматриваемой проблемы является установление степени участий ГЭС в покрытии максимума графика нагрузки энергосистемы. Необходимость решения этого вопроса диктуется, в частности, тем, что от него в значительной мере зависит структура и экономика энергосистемы и, как следствие, расчетная обеспеченность ГЭС.
  6. В настоящее время нет совершенных расчетных соотношений для практического определения обеспеченности работы ГЭС. Поэтому получение таких соотношений в более обобщенной форме и построение соответствующих расчетных графиков, естественно, является основной и, по существу, конечной задачей разработки методики.

Таковы вкратце, с нашей точки зрения, те основные научно-методологические и практические задачи, стоящие в данное время перед исследователями в области методики установления оптимальных параметров ГЭС, в частности расчетной обеспеченности ее работы.
В настоящей работе излагаются результаты исследования автора, посвященного разработке указанных выше вопросов и методической основы определения оптимального значения расчетной обеспеченности работы гидроэлектрической станции.



 
« Расчет минимального взрывоопасного содержания кислорода в аэровзвесях пыли топлива   Режим системы охлаждения генераторов на теплофикационных энергоблоках 250 МВт »
электрические сети