книги из ГПНТБ / Обрезков, В. И. Гидроэлектрические станции в электроэнергетических системах

кого регулирования. Сформулируем ее следующим обра­ зом. При известных начальной отметке верхнего бьефа

венное допущение, что в рассматриваемый период сра­ ботай холостые сбросы отсутствуют іи что нам известна характеристика водохранилища 2в .б(Ѵ) и кривая связи

решается относительно V(t).

Для удобства расчетов уравнение (2-4) обычно запи­ сывают в дискретной форме, т. е. в виде конечных разно­

интервалов времени, в пределах которых считают по­

60

Это уравнение может быть решено как в табличной форме, так и в графической. При этом если рассматри­ вается только период сработкя, то максимальная вели­ чина разности между начальным объемом водохранили­ ща V(zB.6o) и конечным Ѵк(^п .б.к) есть наибольшее зна­ чение срабатываемого объема водохранилища, т. е. тот полезный объем, который необходим для того, чтобы обеспечить заданный зарегулированный расход Qper- Та­ ким образом,

шать задачу регулирования и на переменную отдачу по воде. Для ѳтого вместо постоянного значения Qp e r сле­ дует под знаком суммы подставлять соответствующие интервалу і = 1 , 2, ... , п его значения, т. е. учитывать

Qperi-

Как было сказано выше, расчет регулирования может проводиться и для второй постановки задачи, т. е. когда при тех же начальных условиях и заданном полезном объеме водохранилища требуется определить макси­ мально возможную величину зарегулированного расхода

что в конечных разностях для интервала Ati дает:

Решение этого уравнения также можно осуществить в табличной форме или графически.

Рассмотрим теперь простейшую задачу энергетиче­ ского регулирования, а именно регулирвание на постоян­ ную отдачу по мощности. Отличительной особенностью решения этой задачи является то, что при этом необхо­ димо учитывать изменение не только расхода водохрани­ лища, но и напора. Начнем рассмотрение этой задачи для второй постановки, когда известен объем и требует­ ся определить максимально возможную постоянную отдачу.

61

Итак, требуется определить, с какой постоянной (средней) мощностью будет работать Г Э С гори сработке

при .решении задачи водохозяйственного регулирования, считать сбросный расход Q C 6 p = 0 и примем для упроще­ ния выкладок условие, что 9 , 8 і г | г = kN = const, т. е. будем считать, что к. п. д. Г Э С в течение всего периода еработ-

обеспечило бы сработку водохранилища до заданной

to

(2-11)

В этом уравнении значение HT(t) является функцией режима сработки водохранилища Г Э С (подробнее об этом см. гл. 3). Для русловой Г Э С без учета неустано­ вившегося движения в бьефах и потерь напора в водоподводящих сооружениях можно считать, что

или с учетом ТОГО, ЧТО <3и.б(/) = Qr(0>

(2-13)

62

iVr =const будет определено, если известен закон измене­ ния Hv(t) (ом. гл. 3). В общем случае решение будет, очевидно, невозможно, так как •характеристики бьефов нелинейны. В частном случае при /-/r = const задача, как нетрудно видеть, сводится к рассмотренной выше задаче регулирования стока на 'постоянную отдачу по расходу.

Следовательно, задачу приходится решать с некото­ рыми допущениями. Так, на практике обычно принима­ ется, что знаменатель уравнения (2-15) можно опреде­ лить как

жет определяться по-разному, что и позволяет учитывать

63

Таким образом, для решения задачи производится двойное осреднение: по расходу и напору. В этом случае уравнение (2-15) принимает вид

Решение его не требует никакого итерационного про­ цесса и затруднений не вызывает.

Значительно сложнее осуществить решение обратной задачи, т. е. при заданном Nr=const определить конеч­ ную отметку 2в .б.к . Рассмотрим решение ее при тех же начальных условиях и допущениях, что и при решении первой задачи.

Запишем с этой целью уравнение (2-19) в разверну­ том виде:

(2-20)

Нетрудно видеть, что при использовании уравнения (2-20) решение задачи в общем случае, т. е. при нели­ нейных характеристиках zB.e(V) и 2,і.о(<2п.с), может быть осуществлено только на основе итерационного процесса.

Таким образом, мы рассмотрели основное положение расчета регулирования стока. При этом были приняты некоторые упрощающие решение допущения. Практиче­ ская реализация выведенных уравнений будет рассмо­ трена применительно к конкретным задачам, рассматри­ ваемым в следующих параграфах. При этом на примере годичного регулирования будет рассмотрена возмож­ ность получения строгого решения.

2-2. Расчет суточного и недельного регулирования

Расчет суточного регулирования осуществляется как для выбора параметров ГЭС (предельных отметок уров­ ней верхнего бьефа, регулирующей емкости, установлен-

64

ной мощности и т. д.), так и для выбора наиболее целе­ сообразного ее режима. Ясно, что обе эти задачи в ряде случаев будут тесно переплетены между собой и одна из другой вытекать. Так, например, мы не можем при­ ступить к выбору емкости водохранилища суточного ре­ гулирования (или БСР), не зная расчетного суточного графика нагрузки ГЭС, а чтобы знать график нагрузки, необходимо провести расчеты по определению оптималь­ ного режима ГЭС при заданных параметрах бассейна. Однако условное деление задачи на проектную (выбор оптимальных параметров) и эксплуатационную (выбор оптимального режима) необходимо, поскольку критерии оптимальности, методы и цели расчета в обоих случаях яляготся .различными.

Таким образом, по существу расомотрим те же две задачи регулирования, что и в предыдущем параграфе, только расчет будем производить на переменную отдачу по мощности. Этот расчет вследствие специфики суточ­ ного регулирования, вытекающей прежде всего из малой длительности расчетных интервалов и некоторых других

мощности, т. е. энергетическое регулирование при первой

плекса) или неограниченным. Кроме того, в случае дери­ вационной ГЭС немаловажное значение имеет место рас­ положения регулирующей емкости. Емкость в виде БСР может быть расположена в начале деривации, в конце, или, наконец, необходимая емкость будет заключена в самой деривации. Необходимо учитывать и сам тип деривации, т. е. является ли она безнапорной или напор­ ной. Все это ведет к некоторому различию в схемах ре­ шения задачи и при одном и том же графике нагрузки ГЭС и прочих равных условиях может привести к раз­ личным значениям регулирующей емкости (прежде всего за счет разницы в среднесуточных напорах соответст-

вательно, новое значение выработки ГЭС и соответ­ ствующие ей расчетные параметры БСР. Расчет по определению графика нагрузки ГЭС может при этом быть выполнен с помощью ЭВМ или вручную. В послед­ нем случае расчет можно выполнить с помощью инте­

сти' ГЭС. Этот треугольник необходимо перемещать по ИКН так, чтобы стороны ab и ас были параллельны со­ ответствующим осям координат до тех пор, пока -верши­ ны острых углов его коснутся ИКНПолучившееся поло­ жение треугольника однозначно определит местоположе­ ние ГЭС в суточном графике нагрузки системы, а следовательно, и ее режим.

Возможна и обратная задача, когда при заданных значениях емкости БСР и среднесуточного расхода водо­ тока требуется определить график нагрузки ГЭС .(при

ного графика нагрузки ГЭС или с его определением. В последнем случае обычно требуется найти такой ре­ жим ГЭС, при котором с точки зрения системы наиболее эффективно и экономично использовался бы заданный суточный сток воды. При этом в основу определения эко­ номичности режима ГЭС могут быть положены различ­ ные критерии оптимальности, например минимум затрат на топливо в стоимостном «ли натуральном выражении. Эти -критерии будут более подробно рассмотрены в гл. 7.

При рассмотрении расчета суточного регулирования мы исходили из наиболее простого случая — отсутствия каких-либо режимных ограничений для ГЭС. Такое по­ ложение в настоящее время практически не встречается. Всегда есть какие-либо требования неэнергетических участников комплекса, учет которых при определении режима работы ГЭС обязателен. В этом случае схема расчета, конечно, соответствующим образом усложнится. Она усложнится и при учете потерь воды и напора по тракту водовода в БСР, а также в том случае, когда рассматриваемая ГЭС работает в системе параллельно

сдругими гидростанциями, в том числе расположенными

вкаскаде. Изменение в расчете вызовет и то обстоятель-

сиво, что бытовой расход в течение суток может быть переменным. Наконец, серьезное усложнение расчета вы­ зовет необходимость учета неустановившегося движения в бьефах ГЭС.

Все это приводит к тому, что расчет суточного регу­ лирования выполнить 'вручную с должным качеством до­ статочно сложно. Некоторые попытки более строгого ручного решения задачи суточного регулирования будут рассмотрены в гл. 3. В гл. 7 будут изложены некоторые общие положения расчета с использованием современ­ ных математических методов и средств вычислительной техники.

Выше отмечалось, что для того, чтобы избежать беспо­ лезных сбросов воды в .выходные дни, суточное регули­ рование ГЭС дополняется недельным. Для этого нужна лишь достаточная емкость 'Водохранилища. Если такое водохранилище по топографическим и иным соображе­ ниям создать можно, то переход на недельное регулиро­ вание тем самым предрешен, так как более длительное регулирование для энергосистемы всегда оказывается более эффективным.

Расчет недельного регулирования не имеет принци­ пиальных отличий по сравнению с расчетом суточного регулирования и может быть осуществлен рассмотрен­ ными выше методами. Однако сама процедура расчета будет более громоздкой (особенно при наличии режим­ ных ограничений).

2-3. Расчет годичного регулирования

Годичное регулирование, как было отмечено в § 1-6, связано с перераспределением стока 'внутри года, и по­ этому для его расчета требуется прогноз режима стока на год. Такой прогноз, как уже говорилось, принципи­ ально может быть получен только в вероятностной фор­ ме с использованием того или другого закона распреде­ ления вероятностей. Все это должно повлечь за собой использование вероятностных методов расчета регулиро­ вания. Теоретические основы этих методов разработаны для самых общих случаев регулирования, когда в систе­ ме имеется несколько ГЭС, связанных или несвязанных между собой по водотоку. Практические приемы с ис­ пользованием указанных методов наиболее полно раз-

6 8

На практике в настоящее время применяются мето­ ды, почти исключительно основанные на использовании детерминированной исходной информации, ів связи с тем, что современные отечественные серийные ЦВМ еще не позволяют реализовать на них задачи оптимизации ре­ жимов энергосистем в вероятностной постановке. Кроме того, сейчас уже имеется ряд приемов расчета, позво­ ляющих при детерминированной постановке задачи учесть при решении вероятностный характер основной исходной информации. К приемам, основанным на ста­ тистической обработке результатов расчета, можно отне­ сти и корректировку расчетного режима по мере уточне­ ния гидрологического прогноза, что широко используется в эксплуатационной практике.

В этом параграфе будут рассмотрены лишь детерми­ нированные методы расчета. Начнем их рассмотрение с простейшего случая — на постоянную отдачу по рас­ ходу. При расчете вручную, т. е. без применения средств вычислительной техники, обычно используют два спосо­ ба расчета: табличный и графический.

а) Табличный расчет регулирования на постоянную

отдачу по расходу. В принципе такой способ расчета, как

и любой другой, сводится к сопоставлению притока воды

спотреблением и перераспределению притока в соответ­ ствии с графиком потребления.

наоборот, определение отдачи по заданному объему. При этом также могут быть определены промежуточные состоян ия водохра нилища.

В обеих указанных постановках задачи весь расчет­ ный период Т (в данном случае год) разбивается на п в общем случае неодинаковых интервалов времени Ми так что

использование тех же самых функций распределения вероятностей, однако он псе же существенно отличается от рассматриваемого здесь метода.

69