HydroMuseum - Графік навантаження забезпеченості середньодобових потужностей
Графік навантаження забезпеченості середньодобових потужностей
Графік навантаження забезпеченості середньодобових потужностей.У великих енергосистемах вироблення електроенергії гідроелектростанцією зазвичай розміщується у верхній піковій частині добового графіка навантаження, так як ГЕС краще інших електростанцій пристосована до швидкої зміни режимів роботи, покриття короткочасних піків навантажень. Подібне розміщення добової вироблення гідроелектростанції практично завжди здійснюється в тому випадку, якщо вона має в своєму розпорядженні водосховище або басейн добового регулювання, що дозволяє перерозподілити природний добовий стік, і якщо зміна турбінних витрат, викликана зміною навантажень, не обмежується будь-якими умовами. І тут на ГЕС здійснюється необмежене добове регулювання. Наявність різних вимог та обмежень, які мають бути враховані при роботі проектованої гідроелектростанції (наприклад, обмеження коливань рівнів нижнього та верхнього б'єфу гідроелектростанції за умовами судноплавства або з інших міркувань), визначають досить жорсткий режим роботи проектованої ГЕС в енергосистемі протягом доби. У цьому випадку на гідроелектростанції може здійснюватись лише обмежене добове регулювання.
Необмежене добове регулювання
Визначення зони роботи гідроелектростанції у добовому графіку навантаження енергосистеми у маловодний період. Найбільш доцільний режим роботи гідроелектростанції при необмеженому добовому регулюванні в маловодний період, як це випливає з наведених вище міркувань, буде в тому випадку, якщо при розміщенні в добовому графіку навантаження енергосистеми гарантованого добового вироблення гідроелектростанціїЕоб. ГЕСбуде витіснятися найбільше значення потужності інших електростанцій системи. Це відбудеться в тому випадку, якщо весь можливий добовий виробіток ГЕС розмістити в піку графіка навантаження.
Мал. 1 Визначення зони роботи ГЕС у графіку навантаження енергосистеми при необмеженому добовому регулюванні у маловодний період.
Розрахунок виконується у наступній послідовності (рис.1). На осі абсцис графіка аналізує кривою відкладемо вліво від точки d, що характеризує максимальне вироблення добового графіка навантаження енергосистеми, добове забезпечене вироблення ГЕСЕоб.гес.ТочціСна осі абсцис відповідатиме точкаСна кривої, що аналізує. Провівши з цієї точки вертикальну лінію, отримаємо відрізок її ординати, розташований між точкоюСі горизонтальною лінією, проведеною через максимум аналізуючої кривої. У відповідному масштабі цей відрізок ординати дорівнює гарантованій потужності гідроелектростанціїNгар.гес. З цією потужністю гідроелектростанція покриває пікову частину графіка навантаження (зона роботи гідроелектростанції на кресленні заштрихована). Як видно із рис. 1, у період доби від 0 до t1 гідроелектростанція не працює. У цей час весь природний приплив води накопичується у водосховищі. У період від t1 до t2 гідроелектростанція працює зі змінним навантаженням. Коли навантаження ГЕС перевищує середньодобову потужність, забезпечену водострумом, відбувається спрацювання об'єму води з водосховища, оскільки в цей час додатково до побутового стоку, що надходить у водосховище, гідроелектростанція починає споживати необхідну кількість води з обсягу, накопиченого раніше у водосховищі.
Таким чином, гарантована потужність гідроелектростанціїN про. гесскладається з двох потужностей - середньодобової потужностіN про. гес, що забезпечується природним припливом води у водосховище, і потужності, яка забезпечується в результаті спрацювання додаткового обсягу води у водосховище,
N гар.гес =N про. гес. + N пік. гес
Якщо робота проектованої ГЕС намічається спільно з іншими електростанціями системи, які розташовуються у верхній піковій частині графіка навантажень, всі побудови проводяться аналогічно розглянутим вище, але тільки для частини графіка навантажень, яка залишилася після зрізання піку графіка іншими електростанціями.
Визначення роботи гідроелектростанції в добовому графіці навантаження енергосистеми в періоди середньої та високої суміжності. водосховища. Це пов'язано з тим, що середньодобова потужність водотоку в цей період, а отже, і можливе вироблення енергії гідроелектростанції зазвичай значно перевищують середньодобову потужність та вироблення розрахункової забезпеченості. Тому в періоди середньої та високої межі зона роботи гідроелектростанції розміщується в базисній або напівпіковій частині добового графіка навантаження, причому максимальна потужність, з якою гідроелектростанція в цей період бере участь у покритті графіка навантаження, може прийматися рівною гарантованою або встановленою потужністю Рис. 1. Визначення зони роботи ГЕС у графіку навантаження енергосистеми при необмеженому добовому регулюванні у маловодний період.
Зону роботи гідроелектростанції у добовому графіку навантаження визначають наступним чином. На полі графікааналізуючою кривою (рис. 2) в масштабі, прийнятому для її побудови, будують прямокутний трикутник, один з катетів якого (паралельний осі абсцис) відповідає добовому виробленню гідроелектростанції, що визначається водострумом в даний момент часуЕсут.вод, а інший дорівнює гарантованої (або встановленої) потужності гідроелектростанціїNгар.гес. Зміщуючи цей трикутник з аналізуючої кривої, знаходять таке його положення, при якому вершиниаісрозташуються на кривій, що аналізує. Знайдене положення трикутника визначає зону роботи гідроелектростанції у добовому графіку навантажень енергосистеми, що розміщується між горизонтальними лініями, проведеними через дві вершини трикутникаатас(заштрихована площа на рис. 2).
Обмежене добове регулювання
Визначення зони роботи гідроелектростанції в добовому графіку навантаження енергосистеми при обмеженні регулювання умов підтримки в нижньому б'єфі витрат води не менше заданих. Найбільший енергетичний ефект при дотриманні зазначених умов обмеження добового регулювання буде отримано в тому випадку, якщо задана витрата води нижнього б'єфу, яка визначається потребою водокористувачів, розташованих на нижній ділянці річки, або іншими умовами, надходитиме в нижній б'єф після використання його в турбінах гідроелектростанції для вироблення електроенергії. У зв'язку з цим зона роботи гідроелектростанції у добовому графіку навантаження енергосистеми визначається в такий спосіб.
Мал. 2. Визначення зони роботи ГЕС у графіку навантаження енергосистеми при необмеженому добовому регулюванні у періоди високої та середньої межі.
Мал. 3. Визначення зони роботи ГЕСу графіку навантаження енергосистеми при обмеженні регулювання умов режиму нижнього б'єфу.
У базовій частині добового графіка навантаження енергосистеми розміщується потужність гідроелектростанції, що визначається заданою (гарантованою) витратою нижнього б'єфу (рис. 3, а):
Nбаз.гес=9,81QгарНнетто ήен.Обор.
Отже, в базисі добового графіка навантаження енергосистеми буде розміщена певна частина забезпеченого добового вироблення гідроелектростанціїЕбаз.гес = Nбаз.гзс ·24.Решта забезпеченоїЕпік.гес = Еоб.гос-Ебаз. 6>розміщується в піку добового вироблення гідроелектростанції добового графіка навантаження енергосистеми.
Побудова проводиться у тій послідовності, як і під час розрахунків необмеженого регулювання маловодний період. Частина забезпеченого добового виробленняЕ пік.гесвідкладається вліво від точки, що характеризує максимальне вироблення добового графіка навантаження енергосистеми. На осі абсцис отримують положення точкиз, через яку проводять вертикальну лінію до перетину з кривою, що аналізує. Відрізок ординати, розташований між точкою перетину і горизонтальною лінією, проведеної через максимум аналізує кривою у відповідному масштабі, дорівнює пікової потужності гідроелектростанціїN пік.гес. Гарантована потужність гідроелектростанції при даному виді регулювання дорівнюватиме:
Нгар.гес=Nбаз.гес+Nпік.гес.
Режим роботи гідроелектростанції визначається сумарним графіком, що характеризує зміну навантаження протягом доби під час роботи в піковій та базовій частині добового графіка навантаження енергосистеми (рис. 3, б).
У багатоводний період року (весняні та осінні паводки) та за відсутності глибокого регулювання стоку з метоюзменшення холостих скидів води гідроелектростанція має працювати з максимальною пропускною спроможністю турбін. У цей період вона виробляє максимально можливу кількість електроенергії, добового регулювання не веде та розміщується у базисі графіка навантаження енергосистеми. Хоча за такого режиму роботи ГЕС теплові електростанції змушені працювати з більшою нерівномірністю протягом доби та витрачати більше палива на 1 кВт·год виробленої електроенергії, загалом для енергосистеми розміщення ГЕС у базисі навантажень у паводковий період є економічним.
ОПТИМІЗАЦІЯ РЕЖИМІВ РОБОТИ ГІДРОЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ ПРИ ДОБОВОМ РЕГУЛЮВАННІ
Внаслідок розрахунків добового регулювання, виконаних з використанням графічних побудов, визначають режими роботи гідроелектростанції протягом доби. Однак при цій методиці розрахунків поряд з навантаженнями, що забезпечують нормальну роботу агрегатів, можуть бути отримані такі навантаження ГЕС, при яких умови експлуатації гідротурбін є несприятливими (наприклад, при деяких режимах гідротурбіни можуть працювати з низькими ККД або в умовах підвищеної кавітації). Тому зазвичай після вибору гарантованої потужності ГЕС навантаження гідроелектростанції коригують з урахуванням ефективної експлуатації гідросилового обладнання. Уточнений графік навантажень гідроелектростанції мають у своєму розпорядженні в добовому графіку навантаження енергосистеми таким чином, щоб була забезпечена найбільш економічна робота інших електростанцій енергосистеми (графік навантаження проектованої ГЕС може розташовуватися в різних зонах добового графіка навантаження енергосистеми — рис. 4). Вибір оптимальних режимів роботи електричних станцій в енергосистемі провадиться для різних розрахункових періодів розвитку енергетичної системи.
Рольгідроелектростанцій в енергосистемах особливо суттєва, тому що ці електростанції здатні ефективно працювати в режимах змінних навантажень і здійснювати функції резерву енергосистеми. Гідросилове обладнання ГЕС має високий рівень маневреності і дозволяє дуже швидко і без збільшення втрат проводити зміни режимів роботи від нульового навантаження до повного. Тому вироблення енергії гідроелектростанцій розміщується, як правило, у піковій частині графіка навантаження енергосистеми. Сучасні потужні теплові та атомні електростанції зазвичай працюють із постійними навантаженнями, «покриваючи» базис графіка навантаження енергосистеми, оскільки їхнє енергетичне обладнання має обмежені маневрені можливості.
Мал. 4. Покриття розрахункового добового зимового перспективного графіка навантаження об'єднаної енергосистеми. В умовах маловодного року.
1. 4 - зона роботи ТЕС; 2. 3 - діючі гес; 5 - проектовані ТЕС та ГЕС.