10)Работа гэс в энергосистеме.
В энергосистеме ГЭС обычно используется для выработки электроэнергии, покрытия графика нагрузки, особенно его пиковой части, регулирования частоты электрического тока в системе, в качестве резерва и для выработки реактивной мощности в режиме синхронного компенсатора.
Режим работы ГЭС в энергосистеме зависит от расхода воды, напора, объема водохранилища, потребностей энергосистемы, ограничений по верхнему и нижнему бьефу.
Агрегаты ГЭС по техническим условиям могут быстро включаться, набирать нагрузку и останавливаться. Причем включение и выключение агрегатов, регулирование нагрузки могут происходить автоматически при изменении частоты электрического тока в энергосистеме. Для включения остановленного агрегата и набора полной нагрузки обычно требуется всего 1—2 мин.
Мощность на валу гидротурбины (кВт) определяется как
где Qт — расход воды через гидротурбину, м3/с; Нт — напор турбины, м; hт — коэффициент полезного действия (КПД) турбины. Напор турбины равен:
где СВБ, СНБ — отметки уровня воды соответственно в верхнем и нижнем бьефе, м; Нг — геометрический напор; Dh — потери напора в водоподводящем тракте, м.
Потери напора обычно составляют 2—5 % Нг. Значение КПД гидротурбины зависит от ее конструкции, размеров и режимов работы. Коэффициент полезного действия современных крупных гидротурбин может достигать 0,95.
Электрическая мощность гидроагрегата Na на выводах генератора
где hген — КПД гидрогенератора. Обычно КПД гидрогенератора равен 0,9—0,98.
Регулирование мощности агрегата ГЭС производится изменением расхода, проходящего через гидротурбину. Мощность ГЭС в i-й момент времени равна:
где Qгi, Hгi, hгi — расход ГЭС, напор ГЭС и КПД ГЭС соответственно в i-й момент времени.
Выработка электроэнергии ГЭС (кВт · ч) за период времени Т (ч) определяется как
В качестве расчетного периода Т рассматриваются час, сутки, неделя, месяц, год.
Годовая выработка электроэнергии ГЭС не является постоянной величиной, а изменяется в зависимости от объема стока, поступающего в водохранилище, степени его регулирования и условий эксплуатации ГЭС. При годичном регулировании годовая выработка электроэнергии ГЭС, как правило, существенно колеблется в основном за счет энергоотдачи в паводковый период.
При многолетнем регулировании неравномерность выработки электроэнергии по годам бывает незначительной.
Среднемноголетняя выработка электроэнергии Э является важной характеристикой, используемой при определении технико-экономических показателей ГЭС.
Для оценки работы ГЭС в энергосистеме служит условное число часов использования установленной мощности в году Ту представляющее собой отношение:
где Nу — установленная мощность ГЭС; Эг — среднегодовая выработка.
11. Суточное регулированиестока реки.
Суточное регулирование при сравнительно постоянном притоке воды обеспечивает неравномерное потребление воды гидростанцией, следуя суточным колебаниям нагрузки энергосистемы. Примерный объем: оставляет от 5 до 10 / 0 от суточной пропускной способности всех турбин ГЭС. Если на гидростанции проводится только суточное регулиров шие, то цикл регулирования составляет одни сутки и к концу суток уровень воды в бьефе или бассейне возвращается к исходному положению. При суточном регулировании ГЭС покрывает пики суточного графика нагрузки. Режим работы ГЭС в маловодный период при неограниченном суточном регулировании. Суточное регулирование бывает неограниченным и ограниченным. Неограниченное суточное регулирование можнс проводить: 1) если верхний бьеф или бассейн суточного регулирования имеют достаточно большую емкость; 2) если в нижнем бьефе могут допускаться неограниченные колебания уровня; 3) если суточный режим работы ГЭС не ограничивается особыми условиями эксплуатации ее сооружений и оборудования. Суточный режим работы ГЭС при ограниченной емкости ВБ или бассейна суточного регулирования. Суточное регулирование ограничивается вследствие малой емкости бьефа или бассейна суточного регулирования или по условиям поддержания в нижнем бьефе необходимых уровней и расходов воды для удовлетворения санитарных требований и потребностей нижерасположенных предприятий и населенных пунктов. Суточное регулирование предполагает возможность перераспределения мощности водотока ( Мв) в течение суток, за счет аккумулирования части суточного стока. Суточное регулирование напряжения в этих сетях возлагается на ЦП. Поэтому суточное регулирование ПЭС должно осуществляться на одной или нескольких речных ГЭС, имеющих водохранилища краткосрочного регулирования, при мощности этих ГЭС, значительно превышающей мощность ПЭС.
Применяют чаще при использовании подземных вод; когда в ночное время воду подают в резервуар, а днем забирают на орошение или водоснабжение, расход больший, чем приток. Суточное регулирование стока воды позволяет использовать всю воду источника на орошение и тем самым увеличить площадь орошения.
12. Недельное регулирование стока реки.обеспечивает неравное потребление воды агрегатами ГЭС в течение недели в соответствии с требованием недельных колебаний нагрузки энергосистемы. В выходные дни нагрузка в энергосистеме падает. В этот период ГЭС может снизить свою мощность, а получающийся избыток воды аккумулируется в водохранилище. В рабочие дни ГЭС может увеличить мощность за счет сработки запасенных в водохранилище объемов воды.
При недельном регулировании режим работы ГЭС с увеличенной мощностью, как правило, не сопровождается увеличением выработки электроэнергии. Выработка электроэнергии может увеличиться только в случае сокращения холостых сбросов воды за счет емкости водохранилища. На режим недельного регулирования ГЭС могут также накладываться ограничения неэнергетических участников водохозяйственного комплекса.