Колебания нагрузки ГЭС. Сумма потребностей в электроэнергии всех потребителей ГЭС называется ее нагрузкой. Графическое изображение изменения нагрузки во времени называется графиком нагрузки. Суточные колебания нагрузки выражаются суточным графиком нагрузки1, представленным на рис. 5.3. Суммарная мощность всех работающих агрегатов ГЭС в каждый данный момент времени должна соответствовать нагрузке с добавлением потерь, связанных с передачей электроэнергии.
Всех потребителей энергии делят на три категории: постоянные, спрос которых на энергию в течение года неизменен (например, заводы по производству алюминия); сезонные, нагрузка которых имеет сезонный характер, т. е. появляется только в определенное время года (например, торфоразработки, молотьба, насосные станции оросительных и обводнительных систем); с сезонно изменяющейся нагрузкой (например, освещение).
Рис. 5.3. Суточный график нагрузки крупного индустриального центра СССР в зимний день.
1 — непрерывно действующие предприятие, 2 — трехсменные предприятия, 3 — двух сменные предприятия, 4 — трамвай и железные дороги, 5 —односменные предприятия, 6 — осветительная нагрузка. 7 — мощность, потребляемая на собственные нужды электростанций.
Кроме того, различают нагрузки промышленные, сельскохозяйственные, коммунальные, бытовые, осветительные и др.
Площадь суточного графика нагрузки Эс (см. рис. 5.3) представляет собой суточное потребление энергии в кВт-ч по этому графику. Среднесуточная мощность суточного графика нагрузки Nср.сут определяется как мощность, которая в течение 24 ч дает ту же выработку энергии в кВт-ч. т. с. Эс = 24Nср.сут.
Отношение
(где Nмакс.сут — максимальная ордината, Nср.сут — средняя ордината суточного графика нагрузки) называется коэффициентом нагрузки.
Чем «плотнее» график нагрузки, т. е. чем больше β. тем большее количество энергии может быть отпущено потребителю при тон же максимальной мощности Nмакс.сут. Суточный график нагрузки ГЭС или энергетической системы2 не остается одинаковым в течение года. Его изменение обусловливается влиянием времени года на бытовую и коммунальную нагрузки. Для определенного года графики нагрузки для летних и зимних суток должны быть различны. Это различие тем больше, чем больше доля коммунальной, бытовой и сельскохозяйственной нагрузок.
1 По оси ординат отложена мощность, по оси абсцисс — время и часах.
2 Энергетической системой называется группа гидроэлектрических и тепловых электростанций, объединенных между собой и с потребителями энергии электрическими сетями.
Среднегодовая мощность ГЭС. получаемая делением годовом выработки электрической энергии на число часов в году (8760), меньше ее установленной мощности:
Делением головой выработки электроэнергии ГЭС на ее установленную мощность получают фактическое число часов использования установленной мощности
(31)
Для уменьшения влияния изменения расходов воды в рек их на работу ГЭС и улучшения ее работы прибегают к искусственному перераспределению речного стока регулированию путем накопления воды в многоводные периоды и расходования ее в маловодные периоды. С этой целью при ГЭС создаются водохранилища. Объемы их на крупнейших ГЭС СССР приведены в табл. 9.
Таблица 9
Объемы крупнейших водохранилищ действующих ГЭС СССР
* Включая регулирующую емкость Онежского озера.
** Сооружениями Иркутской ГЭС поднят примерно на 1,5 м уровень волы и оз. Байкал, имеющем площадь водного зеркала около 31 - 103 км2.
*** Включая оз. Зайсан.
Кроме колебаний расходов воды в реке, на величину мощности. как это видно из формулы (16), оказывают влияние колебания напора ГЭС. Причинами колебании напора могут быть колебания уровней воды верхнего и нижнего бьефов за счет годовых изменении расходов воды в реке (если ее сток недостаточно зарегулирован водохранилищем) и колебания уровней воды (в пределах суток и года) в бьефах при сработке и наполнении регулирующего водохранилища, расположенного непосредственно у ГЭС.
Колебания уровней в бьефах ГЭС могут происходить медленно или быстро. За счет годовых изменений расходов (стока) воды в реке происходят медленные изменения колебаний уровней в водохранилище и в верхнем бьефе. Такие нее колебания происходят и при годичном регулировании стока в водохранилище ГЭС. При суточном регулировании стока в водохранилище ГЭС эти колебания происходят быстрее. В первых двух случаях положение бьефов в каждый данный момент времени можно рассматривать кик установившееся, во втором случае имеет место неустановившейся режим водотока, что усложняет расчет положении бьефов (определение напора) для каждого данного момента времени.
Колебания уровней верхнего и нижнего бьефов имеют существенное значение для низконапорных ГЭС. так как приводят к значительным изменениям напора (мощности), и поэтому подлежат расчету с учетом неустановившегося режима бьефов при суточном регулировании.
