Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Пос.ВХР.4_окт-формат_исправл.doc
Скачиваний:
49
Добавлен:
15.09.2019
Размер:
1.98 Mб
Скачать

11.2. Водноэнергетический эффект от каскадного регулирования

При вхождении каскада ГЭС в единую энергетическую систему его отдача определяется суммой мощностей всех всходящих в него ГЭС. Расчеты электрической компенсации в каскадах ГЭС, как и компенсации дефицитов воды у потребителей, выполняются по фактическим рядам стока и с применением обобщений. Но вместо расходов воды и объемов водохранилищ учитываются их эквиваленты – мощности и выработка электроэнергии. В каскаде из трех ГЭС, где водохранилище А служит компенсатором системы, а в водохранилищах Б и В поддерживаются более высокие уровни воды, наибольшая выработка электроэнергии на каскаде ГЭС может быть достигнута при выполнении следующих условий:

1) транзитный сток из водохранилища А, а также сток с частных водосборов установок Б и В будет проходить при высоких напорах на этих двух ГЭС;

2) высокий уровень воды в водохранилища Б дает выигрыш в напоре больший, чем потеря его в пункте А (из-за подпора от Б).

Общее увеличение напоров при высоких уровнях на ГЭС Б и В повышает энергетическую эффективность транзитного стока из водохранилища А. Однако чем меньше ежегодная сработка двух нижних водохранилищ, тем больше потери воды на холостые сбросы воды в период повышенного притока. Но при сравнительно глубоком регулировании стока на всех ГЭС для данного каскада более выгодным оказывается по возможности длительное сохранение высоких уровней водоемов Б и В. Сработка их намечается лишь в размере, необходимом для регулирования собственного притока в маловодном году. Остальная часть их объема используется для многолетнего регулирования и срабатывается только по исчерпании всего полезного объема водохранилища А [5].

Очередность опорожнения и наполнения водохранилищ определяется в зависимости от места ГЭС в каскаде. В период опорожнения данный вопрос должен рассматриваться каждый раз, когда на ГЭС хотя бы в течение части этого периода имеется свободная мощность сверх гарантированной. Если каждая из установок участвует в покрытии графика нагрузок полной мощностью, возможность маневрирования отпадает. Сработка водохранилищ каскада ГЭС назначается в такой последовательности, чтобы сумма обеспеченных мощностей и выработки электроэнергии по каскаду была наибольшей. В общем случае опорожнение выгодно начинать с верхнего водохранилища и переходить последовательно к нижележащим установкам, тогда весь транзитный сток и расходы за счет сработки водохранилищ проходят по каскаду при повышенных напорах. Совсем иное положение будет в случае, если сработка начнется с нижнего водохранилища. При такой схеме расходы за счет последующей сработки всех верхних водохранилищ проходят через нижерасположенные установки при пониженных напорах [21].

Наполнение также выгодно начинать с верхних водохранилищ, последовательно переходя на нижние. При этом транзитный сток после их заполнения будет проходить через них при максимальных напорах. За счет дополнительного притока с собственных водосборов водохранилища, расположенные ниже, будут заполняться одновременно с водохранилищами, расположенными выше.

Последовательность наполнения, начиная с нижнего водохранилища, приводит к тому, что весь сток проходит через вышележащие ГЭС при пониженном напоре. В случае большого дополнительного притока с собственного водосбора нижнего водохранилища часть притока (после заполнения водохранилища), когда он превышает пропускную способность турбин нижней ГЭС, должна быть сброшена вхолостую через водослив.

Оптимальная последовательность опорожнения и наполнения водохранилищ зависит от соотношения полезных объемов и напоров отдельных ступеней каскада. В результате, окончательные правила опорожнения и наполнения каскада водохранилищ могут быть установлены только после тщательного анализа расчетов по очевидным вариантам последовательности сработки и наполнения водоемов [21].

Наибольший эффект в энергетическом использовании реки каскадом ГЭС достигается при создании крупного водохранилища-регулятора на верхнем участке реки. Поэтому в первую очередь открывается возможность размещения крупного регулятора стока выше всех или большинства основных ступеней каскада, с которого должна начинаться сработка всех водохранилищ каскада [4].

Каскадное использование водных ресурсов реки способствует повышению его эффективности, но при этом энергетически может оказаться менее эффективным, чем использование всего водного и энергетического потенциала реки на одной ГЭС. Однако большая концентрация напора, особенно на равнинных реках, влечет за собой значительные затопления земель. Межбассейновое компенсирующее регулирование стока, возможное в случае электрического объединения ГЭС, расположенных в различных речных бассейнах, позволяет получить водноэнергетический эффект, который заключается в повышении их суммарной минимальной и иногда суммарной средней годовой выработки электроэнергии. Увеличение гарантированной мощности и минимальной годовой выработки электроэнергии значительно повышает надежность энергоснабжения, упрощает вопросы планирования и резервирования выработки электроэнергии в системе, экономит топливо на тепловых электростанциях и дает возможность увеличить участие ГЭС в покрытии максимума нагрузки энергосистемы. Например, компенсированный режим ре­гулирования стока рр. Ангары и Енисея был предусмотрен при проектировании Братской и Красноярской ГЭС (компенсатор – Братское водохранилище), благодаря чему оказалось возможным увеличить их суммарную гарантированную мощность более чем на 10% по сравнению с той, которая достигалась бы при их изолированной работе, и заметно увеличить суммарную установленную мощность ГЭС. Широкие возможности открываются при проведении межбассейнового компенсированного регулирования относительно слабо зарегулированной энергоотдачи ГЭС европейской территории России крупными водохранилищами, расположенными на реках Сибири (табл. 11.2) [5].

Таблица 11.2

Гарантированные мощности энергосистем Европейской части России и Сибири

Водноэнергетический эффект создания каскадов и объединений ГЭС в энергосистемы является результатом несовпадения фаз колебаний стока используемых рек или одной реки в разных створах и увеличения возможностей регулирования стока, которое позволяет сглаживать колебания суммарной энергоотдачи ГЭС. Крупные ГЭС с большими водохранилищами могут быть использованы как компенсаторы колебаний выработки электроэнергии остальных ГЭС. Они коренным образом перераспре­деляют отдачу на своих установках, приспособляя ее к неравномерной отдаче слабо регулируемых ГЭС. Например, провал выработки электроэнергии на ГЭС при очень низком стоке на реке без регулирования возмещается усиленной сработкой водохранилища регулирующей ГЭС на второй реке. И наоборот, значительный приток к первой ГЭС дает возможность снизить отдачу второй, иначе говоря, перейти к наполнению водоема-регулятора. Такое взаимодействие разных установок позволяет нерегулярно получаемый повышенный сток или мощности первой ГЭС перевести в категорию гарантированных, в чем и проявляется эффект от компенсирующего регулирования.

Новая ГЭС может влиять на водноэнергетические показатели существующих или ранее спроектированных ГЭС, подпирая нижний бьеф и уменьшая энергоотдачу вышерасположенной ГЭС; увеличивая энергоотдачу всех нижерасположенных ГЭС или единовременно уменьшая энергоотдачу нижерасположенных ГЭС в период первоначального заполнения мертвого объема нового водохранилища [5].