|
Читайте также: |
Предисловие
Современную электроэнергетику России трудно представить без гидроэлектростанций. На сегодняшнее время на территории России насчитывается 102 рабочие ГЭС с мощностью больше 100 МВт. А мощность всех рабочих ГЭС составляет более 45 млн. кВт. При этом в год вырабатывается 165 млрд. кВтч. С этими показателями Россия занимает 5 место в мире.
Кроме того, гидроресурсы являются возобновляемым источником энергии, что является бесспорным преимуществом. Важным и актуальным достоинством также является экологичность выработки электроэнергии на ГЭС. Поэтому, очевидно, что развитие и поддержание гидроэнергетических систем является приоритетной задачей любого государства. Все это объясняет интерес к вопросам, касающимся современных ГЭС и их элементов.
Все крупные гидроэлектростанции в России и мире уникальны, поэтому при проектировании таких станций нельзя говорить о типовом подходе. В первую очередь это связано с тем, что реки, на которых они возводятся, имеют свои уникальные свойства и ландшафт.
Представленное пособие направлено на создание представления у студентов об электроэнергетическом потенциале рек, об основных характеристиках водохранилищ, о видах создания напоров на станциях, особенностях гидроагрегатов и их конструктивных элементов. Кроме того, студент сможет рассчитать и на основе этого спланировать управление водохранилищем годового регулирования.
Задачи расположены таким образом, что студент может проследить весь цикл от расчета гидроэнергетического потенциала реки, на которой только планируется строить ГЭС, до водно-энергетических расчетов, когда решается вопрос о регулировании водохранилища. Водно-энергетические расчеты лежат в основе управления гидроэлектростанцией, их результаты позволяют судить об объемах и сроках использования водохранилища для выработки электроэнергии. Методы и средства водно-энергетических расчетов сложны и разнообразны, в заданиях будет рассмотрен табличный метод расчета. Таким образом, здесь представлены основные проблемы, решаемые при проектировании и эксплуатации ГЭС.
Задание №1
Определение потенциальных ресурсов рек
(2 часа)
Цель: Познакомиться с основными гидрологическими и гидрографическими характеристиками рек, а также научиться определять оптимальный для строительства ГЭС створ реки на основе полученных данных.
Задачи:
1. Рассчитать энергию и мощность на участках реки;
2. Построить кадастровые графики:
Z=f(L), Q=f(L), Nуд=f(L), N∑=f(L);
3. Определить для строительства ГЭС створ с наибольшим энергетическим потенциалом.
Основные сведения
При оценке гидроэнергетического потенциала рек принято различать:
ü Теоретический потенциал (потенциальные энергетические ресурсы реки) – это суммарный энергетический потенциал речного стока.
ü Технический потенциал – часть теоретического потенциала, которая на современном уровне развития науки и техники может быть использована с помощью строительства гидроэлектростанций.
ü Экономический потенциал – часть технического потенциала, использование которой является экономически целесообразной.
При выборе места строительства гидроэлектростанции в первую очередь производится оценка потенциальных ресурсов реки на различных её участках. Потенциальными энергетическими ресурсами рек являются мощность и энергия потока.
Определению потенциальных энергоресурсов каждой реки предшествует составление её водного кадастра, включающего общее описание реки, имеющиеся исходные данные по гидрометрии, гидрологии, топографии и пр.
Потенциальные энергетические ресурсы реки могут быть получены на основе уравнения Бернулли,являющегося одним из основных уравнений в гидравлике.
Выделим участок реки, заключенный между двумя створами 1 и 2, как это показано на рис. 1.1.
Рис.1.1 Сечение реки
Согласно этому уравнению потенциальная валовая энергия водотока, теряемая потоком жидкости W (м3) на участке L1-2 равна разности энергий Э1 и Э2:
, (кВт*ч) (1.1)
где, 
- плотность жидкости (кг/м3), 
– ускорение свободного падения (м/с2), 
– удельная энергия положения (м), измеряемая высотой расположения центра тяжести сечения водотока над уровнем моря, 
– удельная потенциальная энергия давления (м) при избыточном давлении 
(Па), 
– удельная кинетическая энергия жидкости (м), при 
– коэффициенте Кориолиса.
Уравнение Бернулли лежит в основе расчёта многих энергетических характеристик. В частности:
Напор - это удельная потенциальная энергия положения, численно равная падению уровней водотока.
, (м) (1.2)
Мощность – это работа совершаемая потоком текущей воды в течение одной секунды (кВт).
Величина потока жидкости в рассматриваемом створе в течение одной секунды определяется как:
, (1.3)
где, 
- расход воды через 1 створ (м3/с).
Расход в реке на протяжении всего русла увеличивается при приближении к устью, вследствие бокового притока впадающих в реку ручьёв и речек, осадков и т.д. Следовательно, для получения его приближенного значения на участке реки используется среднее между створами 1 и 2 значение:
, (м3/с) (1.4)
После некоторых упрощений уравнение Бернулли может быть преобразовано в уравнение мощности и примет вид:
, (Вт) (1.6)
Учитывая что: 
, 
, (кВт) (1.7)
В связи с тем, что участки могут иметь разные длины, не всегда представляется возможным определить оптимальный участок, используя полученные значения напора, расхода и мощности.
В этих случаях для сравнения вариантов удобно использовать величину удельной мощности потока на участке реки, т.е. мощности, приходящейся на единицу длины реки:
, (кВт/км) (1.8)
Исходные данные:
| № | Река | Параметр | Номер створа | |||||||||
| Волга | Z, м | 138,4 | 132,5 | 130,1 | 123,7 | |||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Лена | Z, м | 239,4 | 233,5 | 227,6 | 221,6 | |||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Ангара | Z, м | |||||||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Енисей | Z, м | |||||||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Волга | Z, м | 92,5 | 83,3 | 80,5 | ||||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Лена | Z, м | 189,4 | 165,3 | |||||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Ангара | Z, м | 277,5 | ||||||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Енисей | Z, м | |||||||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Волга | Z, м | 70,6 | 69,1 | 66,9 | 65,8 | 62,3 | ||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Лена | Z, м | 126,4 | 121,5 | 117,4 | 115,6 | |||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Ангара | Z, м | |||||||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Енисей | Z, м | |||||||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Волга | Z, м | 57,2 | 53,9 | 52,4 | 51,8 | 50,3 | 49,1 | |||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Лена | Z, м | 94,3 | 85,8 | 81,2 | 78,3 | 74,5 | ||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Ангара | Z, м | |||||||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Енисей | Z, м | 69,5 | 69,2 | 68,8 | 68,4 | |||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Волга | Z, м | 35,2 | 31,3 | |||||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Лена | Z, м | 57,2 | 53,7 | 52,1 | 49,7 | 47,2 | 45,3 | 42,4 | 41,2 | |||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Ангара | Z, м | 106,5 | 101,5 | |||||||||
| Q, м3/с | ||||||||||||
| Енисей | Z, м | 36,8 | 36,5 | 35,5 | 35,2 | 34,8 | 34,5 | |||||
| Q, м3/с |
Длины участков:
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 99 | Нарушение авторских прав