Режим работы ГЭС, как известно, является переменным и зависит от изменчивости гидрологических явлений. В связи с этим некоторые авторы [117] выдвигали предложение стремиться к полной, 100-процентной обеспеченности мощности ГЭС путем снижения используемых на них расходов воды. Они предполагали, что этим возможно исключить указанную выше отрицательную экономическую особенность ГЭС и достигнуть на ГЭС такой же устойчивости выработки электроэнергии, как и на тепловых электростанциях. Однако такое предложение встретило ряд совершенно справедливых возражений [69, 81], которые сводятся к следующему:
а) Осуществление такого предложения приведет к чрезвычайной заниженности использования водноэнергетических ресурсов, поскольку для доминирующего большинства водотоков, за редким исключением рек, естественно зарегулированных крупными озерами (Нева, Ангара в СССР, р. Св. Лаврентия в Америке и другие), основная часть стока, проходит по руслу в период половодья при расходах, во много раз превышающих минимальные.
б) Принятие такого предложения повлечет за собой значительное повышение стоимости электроэнергии, вырабатываемой ГЭС. поскольку большая часть капитальных вложений и количество эксплуатационного персонала почти не зависят от используемого на ГЭС расхода воды или ее установленной мощности. Действительно, капитальные затраты на сооружение плотинного гидроузла, в особенности на ГЭС речного типа, зависят почти исключительно от создаваемого плотиной, напора и от максимальных паводковых расходов воды, которые должны пропускаться через сбросные элементы гидроузла.
в) Определение значения расхода (или стока) 100-процентной обеспеченности не может быть обосновано. В действительности, как бы ни был длинен ряд гидрологических наблюдений, всегда не исключена вероятность такого неблагоприятного сочетания гидрометеорологических условий, которое может вызвать расходы воды ниже минимальных наблюденных.
Исходя из перечисленных соображений, можно сказать, что для всех экономически целесообразно запроектированных ГЭС обеспеченность работы всегда меньше 100%.
Под обеспеченностью нами понимается:
а) в случае незарегулированного режима стока — относительная продолжительность времени, когда бытовой расход источника не меньше заданной плановой потребности.
б) в случае полного зарегулированного режима стока — вероятность того, что годовой сток не меньше (больше или равен) заданной плановой потребности.
При этом следует иметь в виду, что данный параметр ГЭС вообще может быть оценен тремя критериями, а именно: числом бесперебойных лет, длительностью бесперебойных периодов и объемом доставляемой воды. Каждый из этих критериев является более целесообразным для отдельных характерных режимов потребления или использования воды (энергии). Как указывают С. Н. Крицкий и Μ. Ф. Менкель [57, 58], при жестком режиме потребления, когда ниже определенного минимума предприятия полностью останавливаются, целесообразно пользоваться не объемом доставляемой воды, а длительностью бесперебойного периода ( так, например, в условиях судоходства); при гибком потреблении, наоборот, будет более правильным пользоваться объемом доставляемой воды и, наконец, если ущербы связаны с самим фактом перебоя, как, например, при расчете сбросных сооружений, то целесообразно пользоваться в качестве критерия числом бесперебойных лет.
Из этих трех видов критериев для оценки обеспеченности производственных показателей ГЭС наиболее приемлемым является объем доставляемой воды (энергии) в математическом ожидании. Однако в настоящее время при практических расчетах и теоретических исследованиях вместо этого пользуются критерием вероятности бесперебойных лет. Это делается несмотря на то, что при одной и той же величине обеспеченности по критерию бесперебойных лет может иметь место различный объем дефицита. Принятие этого критерия объясняется тем, что расчет обеспеченности по числу бесперебойных лет значительно проще, чем определение таковой по объему доставляемой воды и по относительной длительности бесперебойных периодов.
Обеспеченность по критерию длительности бесперебойных периодов, как справедливо указывают С. Н. Крицкий и Μ. Ф. Менкель [57, 58], является не совсем удобной и применимой для водохозяйственных расчетов при зарегулированном режиме водотока. Во- первых, это объясняется тем, что расчет ее в данном случае значительно сложней, и, самое важное, искомая характеристика может быть получена только после проведения всех водохозяйственных расчетов.
Во-вторых, те уточнения в определении действительной величины обеспеченности, которые могут быть достигнуты при этой форме критерия, не достигают дели, поскольку при этом не удается учитывать других неотъемлемых компонентов этой характеристики бесперебойности, а именно: глубины дефицита и его экономического последствия. Поэтому, учитывая еще и то, что при использовании критерия бесперебойных лет можно иметь некоторый запас в конечных результатах расчета, следует признать вполне допустимым и возможным определение обеспеченности по критерию бесперебойных лет при зарегулированном режиме водотока.
Обеспеченность работы ГЭС, определяемая по длительности бесперебойных периодов и более тесно связанная с ее обеспеченностью, устанавливаемой по объему доставляемой воды, должна быть принята для соответствующих расчетов при незарегулированном режиме водотока. Применение для этого случая критерия бесперебойных лет не имеет практического смысла, поскольку он не отражает внутригодового распределения стока, столь необходимого для всяких водохозяйственных расчетов в случае незарегулированного режима водотока. В связи с этим нам непонятно следующее утверждение С. Н. Крицкого и Ф. М. Менкеля: «Вводить же обеспеченность по времени только для установок, работающих без регулирования стока, применяя при регулировании другую форму выражения обеспеченности, явно нецелесообразно».
Как указано выше, для целей водноэнергетических расчетов наиболее приемлемым является критерий — объем доставляемой воды. Объем дефицита находится в тесной связи с величинами обеспеченности, определяемыми по указанным выше критериям. Следовательно, количество бесперебойных лет для зарегулированного стока и длительность бесперебойных периодов для незарегулированного стока могут быть приняты в качестве расчетных критериев обеспеченности при водноэнергетических проектировках. В настоящее время все еще отсутствует общепризнанное определение понятия обеспеченности для различных условий работы ГЭС и ГЭЭС. Поэтому для правильного установления расчетной методики необходимо остановиться на определениях обеспеченности, разграничивания при этом понятия обеспеченности работы отдельных ГЭС и ГЭЭС в целом при различных условиях зарегулированности используемых водотоков.
- Понятие обеспеченности для отдельных ГЭС А. При незарегулированном стоке
а) Обеспеченность установленной мощности ГЭС на незарегулированном, стоке представляет собой относительную продолжительность ее работы с полной установленной мощностью по режиму водотока. В случае участия ГЭС в покрытии пиковой части графика нагрузки энергосистемы действительная продолжительность ее работы может быть ниже.
б) Расчетная обеспеченность работы ГЭС на совершенно незарегулированном режиме стока представляет собой относительную продолжительность работы ГЭС с гарантированной мощностью, не требующей дублирования ее другими электростанциями.
в) Расчетная обеспеченность работы ГЭС при краткосрочном (суточном или недельном) регулировании мощности представляет собой относительную продолжительность (в сутках) работы ГЭС с располагаемой гарантированной (не требующей дублирования) мощностью на покрытие максимумов графика нагрузки. Значение этого параметра ГЭС зависит не только от гидрологического режима водотока и характеристики показателей оборудования ее, но и от графика нагрузки энергосистемы.
Б. При зарегулированном стоке
а) Расчетная обеспеченность работы ГЭС при сезонногодовом регулировании стока представляет собой вероятность лет, в течение которых среднесезонная мощность ее в период межени может быть не ниже гарантированной.
б) Расчетная обеспеченность работы ГЭС при многолетнем регулировании стока представляет собой вероятность лет, в течение которых выработка ее не ниже гарантированной.
Режим работы ГЭЭС может существенно отличаться от такового для работы отдельной ГЭС. В связи с этим необходимо введение понятий обеспеченности работы ГЭЭС, не нашедших пока достаточного отражения в существующей литературе.
