Как указывалось выше, задачей регулирования стока в энергетических целях является перераспределение его в соответствии с характером потребления.
В зависимости от цикла регулирования, т. е. продолжительности периода, в течение которого происходит опорожнение водохранилища до заданного уровня и последующее его наполнение до первоначальной отметки, различают следующие виды регулирования стока: суточное, недельное, сезонное (годичное) и многолетнее.
Суточное регулирование имеет целью обеспечить повышенные расходы в моменты пиков нагрузки гидростанции в течение суток за счет аккумулирования стока в водохранилище в часы минимальной нагрузки. Производимое при регулировании перераспределение стока дает возможность снизить или совсем избежать непроизводительных сбросов воды и полнее покрывать график потребления. При этом следует иметь в виду, что суммарная выработка энергии в течение суток при наличии суточного регулирования будет меньше, чем при круглосуточной работе гидростанции на бытовом расходе.
Потери энергии при суточном регулировании вызываются двумя обстоятельствами. Во-первых, в часы работы ГЭС на повышенных расходах по сравнению с бытовыми объем призмы регулирования срабатывается и уровень верхнего бьефа понижается до отметки ГМО. Это вызывает уменьшение напора гидростанции. Во-вторых, уменьшение напора ГЭС происходит также и за счет повышения уровня в нижнем бьефе при пропуске через турбины расходов, превышающих бытовые.
Величина потерь при суточном регулировании достигает иногда 5—10% от суточной выработки.
Суточное регулирование на сельских ГЭС встречается наиболее часто, так как необходимая емкость обычно обеспечивается создаваемым приплотинным водохранилищем.
При наличии большей емкости водохранилища иногда оказывается возможным осуществить недельное регулирование стока. Этот вид регулирования применяют при уменьшении потребления энергии в дни отдыха, когда возможная выработка энергии полностью не используется. Это может иметь место при сравнительно высокой насыщенности потребителей производственными энергоприемниками, так как осветительная нагрузка в дни отдыха не уменьшается, а чаще увеличивается.
Запас воды, созданный в водохранилище в день отдыха, используется в остальные дни недели для повышения суточной выработки. Водохранилище с недельным регулированием стока обеспечивает также и суточное регулирование.
Под сезонным регулированием понимается внутригодовое перераспределение стока между отдельными сезонами и месяцами. Водохранилище сезонного регулирования должно обеспечивать накопление воды весной для последующего пополнения бытового стока реки в маловодные периоды года. Такое регулирование вызывает необходимость создания водохранилища большой емкости. Если сток реки используется, кроме гидростанции, и другими потребителями, например водным транспортом или орошением, то при определении емкости водохранилища сезонного регулирования должны быть учтены и эти потребности.
Сезонное регулирование обеспечивает не только повышение мощности ГЭС в маловодный период года, но и увеличение годового количества вырабатываемой ею энергии за счет использования той части стока половодья, который при отсутствии водохранилища бесполезно сбрасывается. Водохранилище сезонного регулирования может .выполнять также функции недельного и суточного регулирования.
Многолетнее регулирование обеспечивает увеличение стока реки в маловодные годы за счет накопления воды в многоводные годы. Для проведения многолетнего регулирования требуются водохранилища с очень большим объемом. В условиях сельскохозяйственной гидроэнергетики они встречаются как исключение, при возможности использования существующих больших озер. Водохранилище с многолетним регулированием стока обычно выполняет и годичное регулирование, причем емкость его может доходить до двух- трехкратного объема среднегодового стока. Такое водохранилище может служить и для многолетнего и для годичного регулирования, однако величина зарегулированного расхода и его обеспеченность будут при этом различны.
Зарегулированным расходом называется средний расход, отдаваемый водохранилищем за период его опорожнения.
В зависимости от степени использования стока различают водохранилища с полным и неполным регулированием.
При полном регулировании водохранилище работает без сбросов и весь сток используется; неполное регулирование характеризуется наличием сбросов воды, вызываемых избытком притока за расчетный период над потреблением.
Если при суточном регулировании емкость водохранилища достаточна для обеспечения выработки энергии по графику потребления, то имеет место случай неограниченного суточного регулирования. При этом гидростанция может работать по графику при отсутствии и при наличии сбросов воды из водохранилища. Если полезный объем водохранилища мал для зарегулирования притока в соответствии с графиком потребления, причем часть потребности остается непокрытой, а часть притока идет в сброс, то регулирование стока будет ограничиваться емкостью водохранилища.
Последний вид регулирования носит название ограниченного, или частичного, регулирования.
Задачами расчетов регулирования стока являются:
а) определение необходимого объема водохранилища по заданному водопотреблению,
б) нахождение величины возможного водопотребления, исходя из объема водохранилища, определяемого местными условиями.
Для сезонного регулирования в задачу расчетов, кроме того входит выбор расчетного годового графика притока воды.
В основу расчетов регулирования стока должны быть положены следующие соображения:
а) использование энергии водотока должно быть возможно максимальным,
б) проектируемая ГЭС должна обеспечить покрытие отводимой для нее части графика энергопотребления системы,
в) стоимость электроэнергии проектируемой гидростанции не должна быть выше, чем на других станциях системы.
Для расчетов суточного регулирования стока принимается расчетный расход, обеспеченный 270 дней в году, и график потребления с самым невыгодным распределением в течение суток.
Расчет сезонного регулирования производится для следующих характерных годов: среднего, маловодного с обеспеченностью стока 75% и маловодного обеспеченностью 90%.
Исходными данными для расчета сезонного регулирования являются:
а) суточные графики потребления воды из водохранилища всеми водопотребителями для различных сезонов года;
б) средний суточный расход воды, устанавливаемый гидрологическими расчетами;
в) расчетные годовые гидрографы притока для среднего года и маловодных лет обеспеченностью 75 и 90%;
г) годовой гидрограф суммарного водопотребления всех водопользователей;
д) данные о потерях из водохранилища.
При заданном потреблении в процессе расчетов последовательно определяются: полезный объем водохранилища (в первом приближении, без учета потерь), моменты опорожнения водохранилища и расчетный режим его работы.
Определение необходимого объема водохранилища может быть произведено двумя способами: путем табличного расчета и графически — построением суммарных кривых притока и потребления и их сопоставлением.
