Гидроэлектрические станции - Использование технико-экономических показателей при проектировании

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Ответственным этапом планирования и проектирования является принятие решений. Применение современных методов математического анализа дает возможность получить объективное решение, базирующееся на широком комплексе фактических данных и обеспечивающее выполнение требуемых целей и условий оптимальности. При этом принято рассматриваемую систему подразделять на различные иерархические уровни. Так, к высшему уровню, который условно можно назвать глобальным, относятся решения, касающиеся планов развития крупных регионов и даже целой страны. Примером решения такого уровня являются «Основные направления экономического и социального развития СССР на 1986 — 1990 годы и на период до 2000 года». Определяющими факторами при этом служат располагаемые трудовые и материальные ресурсы и поставленные задачи.
Следующим иерархическим уровнем, который условно можно назвать отраслевым, является принятие решений по развитию данной отрасли, обеспечивающих выполнение задач, определенных на более высоком уровне. Например, для электроэнергетики — это выбор типов электростанций (тепловые на органическом топливе, атомные, гидроэлектрические), их размещение, параметры, линии электропередачи, способы покрытия пиковой части графиков нагрузки (строительство конденсационных тепловых электростанций, газотурбинных электростанций, гидроаккумулирующих электростанций) и решение других вопросов. Для принятия решений на этом уровне широко используется метод сравнительной эффективности для ряда сопоставляемых вариантов (альтернатив), причем критерий оптимальности обычно задается в форме (4.18), которой и будет выражаться целевая функция. Рекомендуется использовать и метод абсолютной эффективности — определение рентабельности по (4.8), который дает полезную дополнительную оценку.
Следующим иерархическим уровнем, который условно можно назвать локальным, является проектирование данного конкретного объекта, гидроэлектростанции. На этом уровне уточняются параметры станции, подпорная отметка, мощность и другие показатели, определенные на более высоком уровне, устанавливается расположение створа подпорных сооружений, выбираются типы плотин (бетонная, грунтовая и пр.), зданий ГЭС, водоприемников, деривационных водоводов, производится подбор гидросилового, электрического и механического оборудования, решаются вопросы строительства.
Для нахождения оптимальных решений широко используются технико-экономические показатели, при этом решаются две группы задач: 1) сопоставление дискретных вариантов, как это было рассмотрено выше; 2) определение оптимального значения каких-либо параметров, т. е. дифференциальная задача. В обоих случаях нужно различать задачи, когда решение не оказывает влияния на мощность и выработку энергии электростанции, и задачи, когда в зависимости от принимаемого решения изменяются мощность и выработка энергии.
К первой группе задач относятся выбор типа плотины (при определенной подпорной отметке), выбор типа водоприемника, выбор типа и размеров уравнительного резервуара и других сооружений. В этих условиях в качестве определяющего показателя могут использоваться капиталовложения по (4.2) и (4.2а), при этом условием оптимума является минимум капиталовложений по данному сооружению и сопряженным с ним и целевая функция имеет вид
Однако если для разных вариантов изменяются и сроки пуска агрегатов в эксплуатацию (например, пуск при пониженных отметках до окончания строительства), то при сопоставлениях вариантов необходимо учитывать и стоимость дополнительно выработанной энергии.
Ко второй группе задач, когда решение влияет на энергетические показатели электростанции, относятся: выбор подпорной отметки (возможно влияние и на другие ступени каскада), выбор типов турбин и числа агрегатов (возможны различные значения КПД), выбор диаметров или размеров поперечного сечения водоводов (влияют на гидравлические потери и на напор). В этом случае в практике проектирования обычно используют метод сравнительной эффективности, который, если обозначить обобщенное значение изменяющегося параметра X, имеет вид
Тогда ищется минимум целевой функции 3<(Х), чему и соответствует оптимальное значение искомого параметра, или в дифференциальной форме
где Ei(X) —эффективность дополнительных капиталовложений при изменении X, при этом оптимальному значению X соответствует Ei=EB, т. е. нормативное значение. Следует иметь в виду, что при вычислении капиталовложений Ki и издержек учитываются только те сооружения и оборудование, которые зависят от параметра X, а также включаются замыкающие затраты, компенсирующие изменение мощности и выработки энергии электростанции. При этом может учитываться и влияние фактора времени.