Характер изменения дефицитов стока (или электроэнергии) в маловодные годы
В свете рассматриваемого вопроса наибольший интерес представляет зона дефицита, в частности объем (в математическом ожидании) недодаваемой потребителям воды (энергии) против плановой их потребности. Поэтому остановимся более подробно на Закономерностях их изменения.
Объем дефицита стока (или энергии) при многолетнем регулировании режима водотока зависит от всех указанных выше гидрологических характеристик и водохозяйственных параметров, а именно:
а', β, Cs, kco.
Для полного выяснения закономерности изменения Е представляется целесообразным исследовать его в отношении каждого из этих параметров и характеристик. Зависимость Е от одного из основных параметров — использования водных ресурсов α' — представлена на рисунках 6—13. Кривые здесь построены для параметра β' при заданных значениях Cs и kcо, причем по оси -абсцисс отложены значения Е (γό), а по оси ординат — а'.
Рассмотрение этих графиков позволяет отметить следующие характерные для всех значений β' закономерности:
а) при данном значении Cs объем дефицита Е (^а) увеличивается по мере роста а' и, наоборот, уменьшается по мере уменьшения а';
б) величина Е (γд) увеличивается по мере уменьшения коэффициента С, причем увеличение происходит более интенсивно при малых значения Cs, а именно, в пределах Cs от 0 до 0,25.
Следует также отметить, что степень влияния Cs на величину Е (γд) становится меньше по мере увеличения регулирующего объема водохранилища β'. Из этих двух закономерностей требует некоторого пояснения вторая, на которой остановимся, когда будет специально рассматриваться зависимость Е (γд) = f (Cs).
Рис. 6. Графики для определения водохозяйственных характеристик водохранилища при С= 0,25; kco — 0,70.
Рис. 7. Графики для определения водохозяйственные характеристик водохранилища при С = 0,25; kсо = 0,75,
Рис. 8. Графики для определения водохозяйственных характеристик водохранилища при С = 0,25; ксо =0,80.
сл
Рис. 9. Графики для определения водохозяйственных характеристик водохранилища при С= 0,5; к=0,7.
Рис. 10. Графики для определения водохозяйственных характеристик водохранилища при С= 0,5; ксо = 0,8
Рис. 12. Графики для определения водохозяйственных характеристик водохранилища при Cs 1,0; ксо=0,8.
Рис. 13. Графики для определения водохозяйственных характеристик водохранилища при Cs = 1,0; kc =0,9,
С точки зрения общего размера экономических последствий дефицита по энергосистеме в целом важна также и глубина перебоя в энергоснабжении. Если принимать за относительный показатель
этой характеристики дефицита величину γ, то зависимость f (а') для различных значений β и Cs имеет такую же закономерность, как и Е (γd) = f (α'), а именно: с увеличением степени регулирования водных ресурсов а' увеличивается и глубина дефицита и, наоборот, с уменьшением а' глубина дефицита уменьшается. Кроме того, следует отметить, что величина γ мало зависит от С.
Таким образом, увеличение α', при прочих равных условиях, приводит к росту объема и глубины дефицита. Следовательно, чем выше уровень использования водных ресурсов водотока, тем больше общий размер издержек электроэнергетического и водохозяйственного комплекса, вызываемых изменчивостью гидрологического режима водотока.
Увеличение α' связано с необходимостью регулирования стока, т. е. величина а' в свою очередь зависит от объема водохранилища β', следовательно, дефицит окажется зависимым (через а') и от β'. Эти зависимости, построенные нами при постоянных значениях Cs и а', представлены на рисунках 6—13.
Порядок построения этих графиков и приемы пользования ими просты и не нуждаются в особых пояснениях. В отношении общего характера закономерностей необходимо только указать на одно существенное обстоятельство. Как следует из графиков, увеличение полезной емкости водохранилища при заданном значении а' в целом уменьшает объем дефицита. Причем это уменьшение относительно более интенсивно происходит при значениях β' до 1,0, а при β'> 1,0 на единицу приращения β' объем дефицита сокращается в очень небольших размерах. Удельный эффект приращения величины β' в этом отношении уменьшается по мере роста значений Cs. Таким образом, рост полезной емкости водохранилища при заданном размере использования а' увеличивает его обеспеченность или при заданной величине обеспеченности, наоборот, она увеличивает а'. Следовательно, связь объема и глубины дефицита с β' в конечном счете реально обнаруживается через α' и р.
Для рассматриваемого нами вопроса наибольший интерес представляет характер зависимости объема и глубины дефицита от значения обеспеченности. Эта связь является самой тесной и зависит от всех гидрологических характеристик и параметров регулирования стока.
При данной величине α' объем дефицита увеличивается с уменьшением р, и наоборот. Причем интенсивность этой зависимости растет по мере увеличения степени зарегулирования водотока. Отсюда следует, что электроэнергетические системы, ориентированные на одну и ту же расчетную обеспеченность, но отличающиеся друг от друга степенью зарегулирования стока водотока, в отношении объема дефицита находятся не в одинаковом положении, а именно: чем больше α', тем относительно более резки перебои.
Как показывает соответствующий анализ, глубина дефицита от обеспеченности 100-процентного удовлетворения потребностей строгой зависимости не имеет, можно лишь отметить только некоторую общую тенденцию к ее росту с увеличением обеспеченности.
При построении указанных выше зависимостей (рис. 6—13) по оси абсцисс на равномерной шкале отложены величины обеспеченности 100-процентного удовлетворения потребностей, что сделано для того, чтобы иметь возможность определить любое ее промежуточное значение. По оси ординат отложены величины а', что также представляет некоторое удобство при практическом использовании графиков.
В координатах а' и р построены кривые серии значений β', которые позволяют определить величину полезной емкости водохранилища, необходимую для достижения проектного уровня а' с наперед заданной обеспеченностью или, наоборот, для получения необходимой обеспеченности заданной величины а'. Эти кривые, как видно из графиков, имеют различную закономерность. Во всех случаях с увеличением р уменьшается регулирующая способность β', что проявляется особенно резко при крайних (очень малых и больших) значениях обеспеченности. Такая общая закономерность в различных зонах графика имеет различную интенсивность. Так, например, при Cs = 0,5 в зоне значений β' > 1,0 кривая имеет монотонную тенденцию плавно снижаться по мере уменьшения уровня а', имея большую кривизну, глазным образом, при значениях >90%. Примерно при значениях β'< 1,0 (на данном графике) кривая приобретает другую форму, которая принимает более резкий характер по мере уменьшения β'. Плотность расположения этих кривых различна, в частности она увеличивается по мере роста полезной емкости водохранилища.
На этом графике, в тех же координатных осях, проведены линии равных значений объема дефицита (в математическом ожидании). Как и следовало ожидать, относительно большие величины. Е (γд) располагаются в зоне высоких значений а' и малых р и, .наоборот, относительно малые величины Е (уд) — в зоне малых а' и больших р. Одна и та же величина объема дефицита при различных значениях β' имеет различную обеспеченность, увеличиваясь в целом по мере роста полезной емкости водохранилища.
Изолинии Е(γд) имеют общую закономерность, характеризующуюся переменой знака кривизны.
Установление степени влияния С на значения Е (γό), аг, β' и Е (γд) особенно важно в связи с тем, что нами в качестве основной характеристики гидрологического режима принимается коэффициент Cs, который менее достоверно определяется, чем коэффициент вариации Cv. при одних и тех же исходных данных.
В связи с этим, на основе довольно большого количества соответствующих расчетов, были построены эти зависимости.
При построении зависимости Е (γа) =f (Cs), представленной на рисунке 14, за постоянные приняты β' и α', причем серии кривых проведены для а'. Из рассмотрения этих зависимостей вытекает один общий для всех вывод, а именно: по мере увеличения коэффициента асимметрии среднемноголетний объем дефицита Е (γд) уменьшается. При этом более интенсивное уменьшение имеет место при малых значениях Cs, примерно до Cs = 0,25, а затем оно становится незначительным. Такая, характерная для всех кривых общая закономерность при отдельных значениях β' имеет несколько отличный характер. Интенсивность уменьшения Е (γд) по мере увеличения Cs сильно сокращается в связи с ростом β', что в количественном отношении ΔЕ (при а' = — 0,4) можно усмотреть из данных таблицы 1.
Рис. 14. Зависимость дефицита Е (γ) от коэффициента Сs.
Таблица 1
Как видим, наибольшая интенсивность сокращения Е (γд) на единицу дополнительного значения Сs имеет место при β' = 0, т. е. при незарегулированном режиме водотока, а наименьшая — при β' = 4,0. Из данных этой таблицы можно заметить и другое: чем больше С, тем меньше изменяется объем дефицита. Такая закономерность усиливается по мере роста β'; при значении последнего, равном 4,0, можно считать, что Е (γд) почти не зависит от величины Cs.
Абсолютные величины Е (γд) в зависимости от Cs меняются также мало, что можно усмотреть из данных таблицы 2.
Таблица 2
