Водноэнергетические расчеты ГЭС для сезонного регулирования стока по диспетчерскому режиму. Методические указания к выполнению практических работ по д
.pdfВыполняется контроль количества расчетных случаев. Если К < KF
– намеченного числа расчетных случаев, то счет направляется на метку 107 для ввода новых исходных данных. В ином случае вычисления прекращаются и расчет считается оконченным (строки 113, 114).
Важное значение в рассмотренных вычислениях имеет подпрограмма интерполяции LAG 11, с помощью которой определяются значения уровней ВБ и НБ. Программа записана в формальных параметрах: массивы X и Y, количество элементов – N, входной параметр – D , выходной параметр – V, производная DYDX (в данных расчетах не используется). Подпрограмма LAG11 осуществляет линейную интерполяцию между узловыми точками сопряженных массивов X и Y (строки 151–162).
4. Инструкция по использованию программы «WRST»
4.1. Подготовка исходных данных
Достоверность результатов водно-энергетических расчетов целиком зависит от того, насколько правильно подготовлены и введены исходные данные. В первую очередь, это касается расчетных рядов притока в водохранилище (гидрографа), задаваемого в форме массива Q(M) среднемесячных расходов. Для годичного (сезонного) регулирования расчетный ряд может быть достаточно коротким и составлять 10-15 лет, но необходимо, чтобы он правильно отражал показатели всей совокупности водимых данных (многолетнего ряда). Это требование сводится к тому, чтобы средний расход по расчетному ряду был близок к среднемноголетнему (что обеспечивается правильным распределением многоводных, средних и маловодных лет, а также лет с различной сезонной неравномерностью стока).
При составлении расчетного ряда используются два метода: выделение характерной хронологической последовательности лет, удовлетворяющей указанным выше требованиям и составление ряда из отдельных лет, отобранных из многолетнего цикла.
Обычно гидрологический год отсчитывается от начала половодья, но, в данном случае, необходимо в качестве первого месяца расчетного ряда М1 принимать месяц окончания половодья, так как в разра-
11
ботанном алгоритме расчет начинается с полного водохранилища.
Кривая объемов водохранилища (рис. 3,а) задается по узловым точкам в виде двух сопряженных массивов W(N) и ZUU(N). Количество узловых точек – не более 10-ти. Для повышения точности расчетов массивы должны включать мертвый (VR) и полезный (VU) объемы.
Кривая нижнего бьефа (рис. 3,б) задается по узловым точкам в форме сопряженных массивов QLL(I) И ZLL(I). Количество узловых точек – не более 10-ти. Здесь не предусмотрено выделение зимних кривых при наличии ледяного покрова, а также различных кривых, учитывающих переменность подпора нижележащего узла. Это сделано для упрощения программы.
Потери из водохранилища и отбор воды из него на орошение и водоснабжение задаются в форме массива среднемесячных расходов QU(MD), где MD изменяется от 1 до 12, и характеризует календарные месяцы: 1 – январь, 2 – февраль и т.д.
Диспетчерский график должен быть задан в форме массива VD(MD), где MD = 1,2,...12 по календарным месяцам и затем уточняться по результатам выполненных расчетов. Одновременно устанавливается гарантированный расход QR.
Первоначальное построение диспетчерского графика рекомендуется выполнять следующим образом. Сначала устанавливаются месяц начала половодья (наиболее позднего) и его длительность Тполов. После этого на горизонтальную ось, разбитую на 12 месяцев, наносятся периоды межени Тмеж и половодья Tполов. Первоначальный диспетчерский график строится исходя из равномерного заполнения полезного объема водохранилища за время половодья и равномерной сработки в течение межени. По полученному графику находятся значения диспетчерских остатков объема VD(MD) на конец каждого календарного месяца (рис. 3,в).
Гарантированный расход QR определяется по формуле:
QR = Qмеж.мал + VU / Tмеж,
где Qмеж мал – средний расход маловодной межени; VU /Tмеж – увеличение расхода за счет сработки водохранилища.
12
а
б
в
Рис. 3. а – кривая объемов водохранилища; б – кривая нижнего бьефа; в – диспетчерский график
13
4.2. Ввод исходных данных
Программа водно-энергетических расчетов введена в библиотеку прикладных программ вычислительного класса кафедры ГС.
Расчетный модуль имеет имя WRST.EXE и находится в директо-
рии С:\PRAKTxxxx\KURSyy\GRUPzz (где xxxx – год, yy – курс, zz –
номер группы). При первом обращении к программе WRST.EXE ей создаются два пустых файла: DAN – для введения исходных данных и RES – для результатов расчетов.
Исходные данные вводятся в файл DAN с помощью текстовых редакторов «Блокнот» или WordPad.
Числа набираются на экране дисплея с первой позиции строки. Формат ввода целочисленных переменных – I3. Каждое число за-
нимает три позиции. Например: 365 или 005. Если в строке вводятся несколько чисел, то они набираются подряд, без пробелов и запятых.
Формат ввода действительных переменных – Е8.4. Каждое число занимает восемь позиций. В первой позиции записывается знак числа («+» или «–»), следующие четыре позиции – под мантиссу числа, далее знак показателя степени, следующие две позиции под значения показателя степени. Если в строке вводится несколько чисел, то они набираются подряд, без пробелов и запятых. Максимальное количество чисел в одной строке равно восьми. Для представления в данном формате, числа переводятся в следующую форму:
234,5 переводится в 0,2345 *103
2,345 переводится в 0,2345 *101
0,2345 переводится в 0,2345 *100
Ниже приводится запись указанных в примере чисел в формате Е8.4:
0,2345 *103 |
+2345+03 |
0,2345 *101 |
+2345+01 |
0,2345 *100 |
+2345+00 |
Строка 1 вводит в формате I3 значения шести целочисленных переменных: MF, M1, NF, JF, LA, KF.
В тестовом примере MF = 24, M1 = 9, NF = 5, JF = 5, LA = 0, KF = 1
Строка 1 имеет вид:
024009005005000001
Группа строк 2 вводит в формате 8Е8.4 массив среднемесячных расходов притока Q(M) длиной MF элементов (максимум 120 элементов). Массив начинается календарным месяцем с номером М1 (необходимо, чтобы он совпадал с концом половодья).
14
Значения расходов вводятся подряд по восемь чисел в строке. Последняя строка может содержать меньшее количество чисел.
Числовые значения элементов массива Q(М) из тестового примера представлены в табл. 1.
Таблица 1
Год |
Числовые значения элементов массива Q(M) по календарным месяцам |
|||||||||||
|
9 |
10 |
11 |
12 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
416 |
322 |
275 |
314 |
92 |
151 |
230 |
370 |
1920 |
2730 |
804 |
725 |
2 |
513 |
290 |
240 |
127 |
76 |
94 |
162 |
210 |
1300 |
1018 |
715 |
672 |
Группа строк 2 имеет вид:
+4160+03+3220+03+2750+03+3140+03+9200+02+1510+03+2300+03+
+3700+03+1920+04+2730+04+8040+02+7250+03+5130+03+2900+03+
+2400+03+1270+03+7600+02+9400+02+1620+03+2100+03+1300+04+
+1018+04+7150+03+672+03
Группа строк 3 (или одна строка) вводит в формате 8Е8.4 массив
VV(N) объемов воды в водохранилище в миллионах кубометров и массив ZUU(N) соответствующих отметок ВБ в метрах. Длина каждого массива – NF элементов (максимум 10). Значение первого элемента массива объемов равно нулю, последнего элемента – полному объему водохранилища (соответствует отметке НПУ). Числовые значения элементов массивов VV(N) и ZUU(N) из тестового примера даны в табл. 2.
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Объем водохранилища, млн м3 |
0 |
2000 |
4500 |
6000 |
|
8500 |
|
Отметка ВБ, м |
230 |
235 |
240 |
242,5 |
|
245,1 |
|
При этом группа строк 3 в формате 8Е8.4 имеет вид: +0000+00+2000+04+4500+04+6000+04+8500+04+2300+03+2350+ +0З+2400+03+2425+03+2451+03.
Группа строк 4 (или одна строка) вводит в формате 8Е8.4 массив
QLL(I) расходов в НБ в кубометрах в секунду, затем массив ZLL(I) – соответствующих отметок НБ в метрах. Длина каждого массива – JF элементов (максимум 10).
Числовые значения элементов массивов QLL(I) и ZLL(I) из тестового примера представлены в табл. 3.
15
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
|
|
|
|
Расход НБ, м3/с |
0 |
200 |
1000 |
2000 |
2500 |
Отметка НБ, м |
200 |
200,5 |
201,8 |
202,8 |
203,1 |
Группа строк 4 имеет вид: +0000+00+2000+03+1000+04+2000+04+2500+04+2000+03+2005+03+ +2018+03+2028+03+2031+03.
Строка 5 вводит в формате 8Е8.4 значения шести переменных:
VU, VR, QR, QPF, DК, EFF.
В тестовом примере VU = 4 000 млн м3; VR = 4 500 млн м3; QR = 358 м3/с, QPF = 900 м3/с; DK = 0; EFF = 0,9.
Строка 5 имеет вид:
+4000+04+4500+04+3580+03+9000+03+0000+00+9000+00.
Группа строк 6 вводит в формате 8Е8.4 массив VD(MD) диспетчерских остатков в полезном объеме водохранилища на конец календарного месяца в миллионах кубометров. Длина массива – 12 элементов (по количеству месяцев в году). Значение первого элемента массива равно диспетчерским остаткам в конце 1-го календарного месяца года (январь).
Числовые значения элементов массива VD(MD) из тестового примера представлены в табл. 4.
Таблица 4
Календарный |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
месяц |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Диспетчер- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ские остатки, |
1 538 |
846 |
330 |
0 |
200 |
3 0004 |
000 |
4 0003 |
5773 |
4872 |
7082 |
282 |
|
млн м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа строк 6 имеет вид:
+1538+04+8460+03+3300+03+0000+00+4000+03+3000+04+4000+04+ +4000+04 +3577+04+3487+04+2708+04+2282+04
Группа строк 7 вводит в формате 8Е8.4 массив расходов, безвозвратно забираемых из водохранилища (сюда включаются также потери на фильтрацию и испарение). Длина массива – 12 элементов (по количеству месяцев в году). Значение первого элемента массива равно расходу потерь из водохранилища в 1-й календарный месяц года (январь).
Числовые значения элементов массива QU(MD) из тестового примера приведены в табл. 5.
16
Таблица 5
Календарный месяц |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Расходы потерь из |
10 |
10 |
10 |
15 |
20 |
20 |
20 |
20 |
15 |
15 |
10 |
10 |
|
водохранилища, м3/с |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа строк 7 имеет вид:
+1000+02+1000+02+1000+02+1500+02+2000+02+2000402+2000+02+
+2000+02+1500+02+1500+02+1000+02+1000+02
На этом ввод исходных данных заканчивается.
4.3. Выполнение расчета
При обращении к исполняемому модулю WRST.exe осуществляется расчет с числовым материалом, содержащимся в файле DAN. Результаты помещаются в файл RES. Просмотр результатов выполняется в результате открытия файла RES редактором «Блокнот» или «Word». Для просмотра материала рекомендуется установить Альбомную ориентацию страницы и размер шрифта 8.
4.4. Данные, выдаваемые на печать
Программой WRST.exe предусмотрена выдача на печать всех основных исходных данных и полученных результатов расчетов.
Файл результатов имеет следующую структуру:
1)общие и режимные исходные данные (3 строки).
2)таблицы хронологической последовательности среднемесячных значений: М (порядковый номер месяца), MD (календарный номер месяца), Q (расход притока), QP (расход ГЭС), QS (расход холостых сбросов), ZU (отм. ВБ), ZL (отм. НБ), PH (напор статический), РМ (мощность ГЭС), DV (избыток над диспетчерским объемом). Количество строк равно MF.
3)суммарные значения за расчетный период: общий объем холостых сбросов за весь период расчета ( S ) и среднегодовая выработка энергии (ЕЕР).
4)введенный диспетчерский график VD(MD) и введенный график отборов из водохранилища (12 строк).
5)таблицы обеспеченности помесячных значений бытового расхода (Q), расхода ГЭС (QP), напора турбин (РН) и среднесуточной мощности ГЭС (РN). Дано 21 значение каждой величины, соответствующие обеспеченности 100, 96, 90 % и т.д. периодом 5 %.
17
4.5. Анализ полученных результатов
Диспетчерский график наполнения и сработки водохранилища получается методом последовательной коррекции по результатам водно-энергетических расчетов для рассматриваемого ряда лет.
В первом приближении принимается диспетчерский график, который отвечает условиям наполнения и сработки водохранилища в маловодные годы (см. раздел 4.1).
Корректируют диспетчерский график последовательно по календарным месяцам. Коррекция диспетчерской линии сработки начинается от полного водохранилища. Ее положение подбирают на конец первого месяца сработки так, чтобы наименьший из расходов ГЭС этого календарного месяца по всему рассматриваемому ряду лет был равен заданному гарантированному расходу QR.
Подобрав положение диспетчерской линии опорожнения на конец первого календарного месяца сработки, переходят к определению ее положения на конец следующего календарного месяца, используя тот же критерий. Такие шаги выполняются для всего периода межени (до начала половодья).
Если полное опорожнение водохранилища произойдет раньше наступления половодья, следует уменьшить значение гарантированного расхода. Если в самый маловодный год водохранилище не опорожнится к началу половодья, то следует увеличить значение гарантированного расхода. После чего повторить цепочку расчетов сначала.
Аналогично корректируется диспетчерская линия наполнения, начиная от пустого водохранилища. Последовательно корректируется положение диспетчерской линии на конец первого, затем второго и т.д. календарных месяцев наполнения. Критерием является условие, чтобы наименьший из расходов ГЭС в календарном месяце, для которого выполняется коррекция, был равен заданному гарантированному расходу QR.
При корректировке диспетчерского графика следует стремиться к уменьшению холостых сбросов.
18
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Асарин А.Е., Бестужева К.Н. Водноэнергетические расчеты. М.: Энергоатомиэдат, 1986.
2.Гидроэлектрические станции / Под ред. В.Я. Карелина, Г.И. Кривченко. М.: Энергоатомиэдат, 1967.
3.Обрезков В.И. Гидроэнергетика. М.: Энергия, 1978.
19
Приложение 1
Текст программы
C PROGRAM WRST (годичное и сезонное регулирование)
DIMENSION QS(400),ZU(400),ZL(400),VD(12),QU(12), *MDK(400),VV(10),ZUU(10),QLL(10),ZLL(10) COMMON/A/Q(400),QP(400),PH(400),PN(400),MF OPEN(1,FILE='TEST')
OPEN(3,FILE='RES') READ(1,1) MF,M1,NF,JF,LA,KF
1FORMAT(6I3)
READ(1,2) (Q(M),M=1,MF)
2FORMAT (8E8.4)
READ(1,2) (VV(N),N=1,NF),(ZUU(N),N=1,NF)
READ(1,2) (QLL(I),I= *1,JF),(ZLL(I),I=1,JF)
WRITE(3,3) (VV(N),N=1,NF) WRITE(3,33) (ZUU(N),N=1,NF)
3FORMAT(5X,'ОБЬЕМ (МЛН.M3)',10G11.4)
33 FORMAT(5X,'УРОВЕНЬ ВБ (M)',10G11.4)
WRITE(3,4) (QLL(I),I=1,JF) WRITE(3,44) (ZLL(I),I=1,JF)
4FORMAT(/5X,'РАСХОД (M3/C)',10G11.4) 44 FORMAt(5x,'УРОВЕНЬ НБ (М)',10G11.4)
K=1
107 READ(1,2) VU,VR,QR,QPF,DK,EFF WRITE(3,5) VU,VR,QR,QPF,DK,EFF
5 FORMAT(/5X,3HVU=,G12.4,'MЛН.M3 VR=',G12.4,'MЛH.M3 QR=', *G12.4,'M3/C QPF=',F12.4,'M3/C DK=',G12.4,2X,4HEFF=,G12.4)
READ(1,2) (VD(MD),MD=1,12)
READ(1,2) (QU(MD),MD=1,12) WRITE(3,103)
M=1 MD=M1-1
IF(MD.EQ.0) MD=12 VM=VD(MD) DV=0.
8QP1=QR+DV/2.63 IF(QP1.GT.QPF) GO TO 9 GO TO 10
9QP1=QPF
20