Понятие обеспеченности для гидроэнергосистемы
А. При незарегулированных режимах работы ГЭЭС
а) Расчетная обеспеченность работы системы незарегулированных ГЭЭС представляет относительную продолжительность среднесуточной суммарной гарантированной мощности ГЭС.
б) Расчетная обеспеченность работы ГЭЭС при суточном и недельном регулировании представляет собой относительную продолжительность времени (в сутках), в течение которого система ГЭС. может участвовать в покрытии максимумов нагрузки энергосистемы с суммарной располагаемой (гарантированной) мощностью.
Сделанная нами выше оговорка о зависимости этой величины от характера графика нагрузки энергосистемы справедлива и для этого случая.
Б. При зарегулированных режимах работы ГЭЭС
а) Расчетная обеспеченность работы ГЭЭС при сезонногодовом регулировании выработки представляет собой вероятность лет, в течение которых суммарная среднесезонная мощность всех ГЭС в критический период работы системы не ниже гарантированной.
б) Расчетная обеспеченность работы ГЭЭС при многолетнем регулировании выработки представляет собой вероятность лет, в течение которых суммарная выработка энергии всех ГЭС системы не ниже гарантированной.
В практике гидроэнергетического и вообще водохозяйственного проектирования значения расчетной обеспеченности принимаются априорно, без энергоэкономического анализа, несмотря на то, что уже свыше 10 лет многими исследователями [35, 54, 55, 106, 135 и ,др.] признана и доказана необходимость учета в энергоэкономических расчетах третьего члена уравнений (129) и (130), учитывающего влияние обеспеченности.
Так, при проектировании ГЭС часто применялись 50, 75, 85 или 95-процентные обеспеченности, в зависимости от индивидуального подхода к этому вопросу проектировщика. Точно так же и в других отраслях водного хозяйства, например в ирригации и в промышленном водоснабжении, совершенно произвольно принимались и принимаются в настоящее время обеспеченности, соответственно, 75 и 80-процентные.
Такая произвольность выбора значений расчетной обеспеченности независимо от экономических условий работы водохозяйственного предприятия приводила к полному разрыву на две части по — существу единого энергоэкономического расчета, а именно: определение экономически целесообразного предела капиталовложений в ГЭС и во всю энергосистему и определение экономически целесообразного предела использования водноэнергетических ресурсов.
Совершенно очевидно, что при различных экономических условиях оптимальные значения обеспеченности будут различны. Например, обеспеченность работы аналогичных ГЭС в системе с доминированием тепловых станций или в системе с крупным энергоемким потребителем-регулятором может быть существенно меньше, чем при работе на неэнергоемких потребителей при ничтожном участии тепловых электростанций.
Целесообразные размеры капиталовложений в установленную мощность ГЭС также зависят от указанных экономических условий, а именно: в первом случае капиталовложения могут быть больше, чем в последнем.
Все изложенное подтверждает необходимость и целесообразность определения экономически оптимального значения расчетной обеспеченности работы ГЭС и ГЭЭС в единой системе расчетов, исходящих из изложенного выше принципа минимума суммарных трудовых затрат на производство планируемых видов продукции в системе.
При этом следует иметь в виду, что, с одной стороны, между значениями обеспеченности работы ГЭС, установленной при проектировании, а с другой — теми значениями, которые будут иметь место в условиях ее эксплуатации, может быть существенное различие. Определение значений обеспеченности в каждом случае требует своеобразного подхода и приема.
В настоящей работе нами даются основы методики определения проектных значений обеспеченности работы ГЭС.
Изменение одного из расчетных параметров ГЭС или ГЭЭС (установленной или гарантированной мощности, средней или гарантированной выработки энергии) при постоянстве остальных параметров и неизменности условий работы системы приводит к однозначному изменению значения расчетной обеспеченности. От этих же параметров зависят эксплуатационные издержки производства, капиталовложения и народнохозяйственные ущербы в энергосистеме и у потребителей энергии. Поэтому возможно построение зависимостей суммы всех трудовых затрат (по уравнениям 129 и 130) на производство энергии на ГЭС или ГЭЭС от значения расчетной обеспеченности.
При этом зависимость Ит +
Рис. 28. Принципиальный график зависимости трудовых затрат производства энергии на ГЭС от значения обеспеченности.
= f (р) во всех случаях будет иметь в целом возрастающий характер с повышением значений обеспеченности р. В графическом виде эти зависимости выражаются монотонно возрастающей кривой с вогнутостью вверх (рис. 28а).
Такой характер зависимости имеет место и для случая питания потребителей от изолированно работающих нерегулируемых ГЭС. В этом случае при увеличении р
мощности каждой гидроэлектростанции снижаются, и для удовлетворения потребностей района необходимо строительство большого числа ГЭС с повышенными удельными капитальными вложениями. Аналогичный характер зависимости наблюдается и для системы ГЭС с дублирующей ТЭС. В этом случае при приближении к 100- процентной обеспеченности необходимо увеличение мощности ТЭС при совершенно недостаточном ее использовании. Данное положение справедливо также и для зарегулированной ГЭЭС с крупной регулирующей гидроэлектростанцией или каскадом ГЭС, так как для приближения р к 100% необходимо все большее и большее увеличение емкости регулирующего водохранилища.
Обратный характер имеет зависимость Е(ИУ) =fi(p) (см. уравнения 129 и 130). Она всегда является монотонно снижающейся. При этом для значения р — 100% (фиктивного) данный вид издержек будет равен нулю, а при уменьшении р величина Е (Иу) начнет возрастать более интенсивно, чем по линейной зависимости. С уменьшением значения обеспеченности р глубина возможного дефицита возрастает, а, следовательно, при покрытии графика нагрузки системы приходится использовать регулирующие элементы последней с все большими и большими дополнительными издержками на единицу недовыработанной на ГЭС энергии. Поэтому указанная зависимость в графическом изображении всегда выражается падающей до 0 кривой с вогнутостью вверх ( рис. 28б).
Такой характер зависимости
подтверждает существование во всех случаях вполне определенного значения расчетной обеспеченности, соответствующего минимума суммарных трудовых затрат в народном хозяйстве на производство электроэнергии на ГЭС или в ГЭЭС (рис. 28 в). Такое значение расчетной обеспеченности и соответствующие ему значения исследуемых параметров ГЭС или ГЭЭС являются оптимальными.
В большинстве случаев прямое установление зависимости издержек от расчетной обеспеченности является затруднительным; более удобным является установление таких зависимостей от других переменных параметров ГЭС и ГЭЭС (установленной или гарантированной мощности, мощности дублирующей электростанции, средней или гарантированной выработки, полезной емкости регулирующего водохранилища и т. п.). В этих случаях определение минимума суммарных трудовых затрат путем решения уравнений типа (129 и 130) дает также возможность установления экономически оптимального значения исследуемого параметра, а по нему в оптимального значения расчетной обеспеченности.
Во многих случаях необходимо одновременное выявление оптимальных значений нескольких (двух-трех) расчетных параметров ГЭС и ГЭЭС. Например, при проектировании изолированно работающей гидроэлектростанции с суточным регулированием — установленной мощности ГЭС и емкости бассейна суточного регулирования, а при проектировании нерегулируемой ГЭС и дублирующей. ТЭС — мощности и той и другой электростанции. Наконец, при проектировании мощной регулирующей ГЭС или каскада ГЭС в системе — установленной мощности и полезной емкости водохранилища. В этих случаях возможно составление системы уравнений (129 и 130) в частных производных по каждому из параметров. Совместное решение уравнений и может дать искомые значения исследуемых параметров, а посредством их и оптимальное значение расчетной обеспеченности.
При определении расчетной обеспеченности, как и вообще во всех видах технико-экономических расчетов, получаемые оптимальные значения следует считать приближенными. Это объясняется тем, что, с одной стороны, точность определения всех факторов, учитываемых в уравнениях, может быть невысокой.
С другой стороны, при окончательном выборе расчетных параметров могут иметь решающее значение факторы, которые не могут быть учтенными в уравнениях, как-то: местные природные условия (топографические, геологические и т. п.), многочисленные хозяйственные и конструктивные соображения и, наконец, соображения политического, оборонного и других порядков. Поэтому получаемые оптимальные значения параметров и расчетной обеспеченности являются ориентировочными, что следует иметь в виду при выборе окончательных проектных решений.
