- •1. Гарантированная, вытесняющая, рабочая, дублирующая и установленная мощности гэс. В чем разница?
- •2.Энергетические системы.
- •1. По виду используемого источника энергии:
- •2. По виду вырабатываемой энергии:
- •3. По виду теплового двигателя:
- •4. По назначению электростанций:
- •3.Графики нагрузки эс.
- •5.Алгоритм построение интегральной кривой нагрузки.
- •6.Зарегулированность речного стока.
- •7.Участие гэс без регулирования в энергетическом балансе системы
- •8.Виды водно-энергетического регулирования стока реки.
- •9. Гэс с суточным регулированием в суточном балансе мощности эс.
- •10.Гэс с суточным регулированием в годовом балансе мощности эс.
- •11.Гэс с суточным регулированием в годовом балансе энергии эс.
- •12.Общая характеристика режима работы гэс с годичным регулированием.
- •13.Гэс с годичным регулированием в балансе энергии и мощности эс.
- •14.Гэс с многолетним регулированием в энергетическом балансе системы.
- •15.Основные принципы разработки диспетчерских графиков водохранилищ.
- •16.Выбор основного энергетического оборудования гидроэнергетических установок. Общие положения.
- •17.Подбор гидротурбин по номенклатуре.
- •18.Подбор основного оборудования гэс по главным универсальным характеристикам.
- •19.Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для обеспечения ее бескавитационной работы.
- •20.Энергетические характеристики гидротурбинных агрегатов.
- •21.Энергетические характеристики гэс с одинаковыми агрегатами.
21.Энергетические характеристики гэс с одинаковыми агрегатами.
В случае одинаковых энергетических характеристик агрегатов распределение нагрузки или расхода ГЭС между включенными агрегатами должно всегда происходить равномерно. Этот тривиальный вывод следует из анализа необходимых условий оптимальности распределения нагрузки или расхода и одинаковости характеристики агрегатов.
На рис.1 дан пример построения энергетических характеристик ГЭС с тремя турбинами поворотно-лопастного типа. В условиях равномерного распределения нагрузки увеличение числа агрегатов до двух означает необходимость умножения ординаты и абсциссы каждой точки характеристик ΔNа(Qa) и Qa(Nа) соответственно на 2. Для построения характеристики ГЭС с тремя работающими агрегатами ординату и абсцису каждой точки указанных характеристик нужно умножить на 3. Таким образом, любой луч, проведенный из начала координат, должен пересекать характеристики потерь и расходные для z=2 и z=3, в точках, ординаты и абсциссы которых пропорциональны между собой:
ΔNГЭС1 : ΔNГЭС2 : ΔNГЭС3 = NГЭС1 : NГЭС2 : NГЭС3 = 1 : 2 : 3
и QГЭС1 : QГЭС2 : QГЭС3 = NГЭС1 : NГЭС2 : NГЭС3 = 1 : 2 : 3.
Рабочая характеристика (ηГЭС(NГЭС)) одного агрегата при z=2 и z=3 будет перемещаться по горизонтали, т.е. при ηГЭС1= ηГЭС2= ηГЭС3, соответствующие им мощности будут относиться друг к другу как NГЭС1 : NГЭС2 : NГЭС3 = 1 : 2 : 3.
То же самое будет происходить и с характеристикой qудгэс (N). Отсюда очевиден вывод: при постоянном напоре агрегатов максимальное значение к. п. д. при увеличении числа работающих агрегатов не изменяется. Это означает, что луч, проведенный из начала координат через точку 2, где ηа=макс, должен касаться как ΔNГЭС(NГЭС1), так и характеристик потерь для z=2 и 3. То же самое можно сказать и про характеристики QГЭС(NГЭС).
Вследствие того что ΔNГЭС(NГЭС) имеет в точках включения следующего агрегата излом, то qГЭС (N) в этих же точках изменяются скачкообразно (рис.1). Сами же характеристики qГЭСz (NГЭС) (z=1, 2, 3) перемещаются, как и рабочие, при увеличении числа включенных агрегатов по горизонтали.
Отметим одну важную особенность рассмотренных характеристик: при увеличении числа включенных агрегатов каждый последующий агрегат включается при большем к. п. д. Это объясняется значительным уменьшением пологости рабочих и расходных характеристик, а также характеристик потерь ГЭС. Отсюда следует, что угол наклона характеристики потерь или расходных характеристик к оси Nгэс при включении 2-го и 3-го агрегатов уменьшается (к. п. д. растет). Следствием этого является уменьшение по абсолютному значению скачка на характеристике относительных приростов ГЭС при росте числа работающих агрегатов. Если соединить между собой все верхние и нижние точки зависимости qГЭС (Nгэс), то полученные кривые АВ и CD должны при правильном их построении сближаться друг с другом по мере увеличения NГЭС.
Рассмотренная картина будет иметь место при оптимальном по ΔNГЭС или ηГЭС включении агрегатов.
Построенные энергетические характеристики ГЭС должны быть полностью согласованы друг с другом. Проверку этого нетрудно выполнить и с использованием особых режимных точек.
Рассмотрим общий вид основных энергетических характеристик ГЭС с одинаковыми агрегатами для нескольких значений напоров: НрN;
H1 - минимальный напор ГЭС и Н2 - максимальный напор.
При уменьшении напоров рабочие характеристики агрегатов, как правило, сдвигаются по величине ηамакс в сторону его уменьшения в зону меньших нагрузок. Следствием этого является то, что без учета ограничений режима координаты точек включения агрегатов при: уменьшении напора также перемещаются в зону меньших значений Nгэс (рис. 4). Линии включения при этом на расходной характеристике должны быть гладкими вогнутыми кривыми (рис.5а).
Энергетические характеристики ГЭС для случая, когда агрегаты включаются неоптимально по к. п. д. или по характеристике потерь мощности по условиям ограничений режима агрегатов, будут иметь несколько иной вид.
В качестве примера на рис.5б показано, как изменятся основные характеристики ГЭС, если включение следующего агрегата происходит при больших напорах из-за предельной мощности генератора, на малых — из-за связанной по напору мощности турбины. В этом случае включение следующего (z+l)-гo агрегата происходит не по линии 00, а по abсd, состоящей из кусков линий ограничений по генератору (ab), оптимального включения (bс) и ограничения по турбине (cd).
Более наглядно полученные результаты расчетов по поиску z° представляются на эксплуатационных характеристиках вида ηгэс=ηгэс (На, Nгэс) или ηгэс=ηгэс (На, Qгэс)
На рис. 6,а показано, как получить линию оптимального перехода от одного к двум агрегатам при изменениях Hа и Nrac. Для этого следует ординаты изолиний к. п. д. для z=1 (точки 1—7 на рис. 6,а) умножить на 2. В результате будут получены изолинии к. п. д. при работе двух агрегатов (точки 1'—7' на рис. 6,а). Пересечение изолиний к. п. д. и определит точки перехода от z°=l к 2°=2. На рис.6,б показан общий вид линии оптимального перехода от z°=l к z°=2 при включении второго агрегата из-за ограничений по генератору и турбине (линия abсd).
Общий вид эксплуатационных характеристик ГЭС с тремя одинаковыми агрегатами показан в координатах Н—N (рис. 6,а) и Н—Q (рис. 6.б).
Потери мощности в водоподводящих сооружениях ГЭС можно учесть путем внесения поправок в энергетические характеристики станции при Н=соnst. Для этого следует вначале получить характеристики всех потерь для разного числа включенных агрегатов (путем их суммирования при NГЭС=const) и затем по ним определить точки включения агрегатов (рис.7).
Для учета изменения zHБ(QГЭС) при Qx.с6p=0 и zВБ =const (НподГЭС=const) можно воспользоваться следующим алгоритмом для плотинной русловой ГЭС, где
Наi≈HГЭС и ΔNвод→0.
При zBБ=const величина На(NГЭС) может быть найдена при использовании расходных характеристик ГЭС или ΔNГЭС(NГЭС).
При QГЭС = 0 величина На = НподГЭС. Тогда, задаваясь QГЭС = A, найдем по zНБ(Qнб) величину zНБ(А), а следовательно, и На(А). На расходной характеристике ГЭС определяем два значения напоров, между которыми находится На(А). Тогда с учетом формулы линейной интерполяции можно найти Nгэс(zВБ, А)
где
Рассмотрев весь возможный диапазон QГЭС, построим QГЭС (Nгэс, zВБ). Точки перехода от z к (z+l)-мy агрегату на рис.4 определятся как пересечение QГЭС(Nгэс, zВБ) с линиями перехода на QГЭС (Nгэс, На).
При наличии холостых сбросов расчет QГЭС(Nгэс, zВБ) аналогичен рассмотренному алгоритму, но к QГЭС следует добавить Qx.c6p для расчета zНБ. Учет Qx.c6p наиболее удобен при наличии напорных характеристик ГЭС. Расходные и другие характеристики ГЭС с учетом в них Qx.c6p, как правило, не строятся.
Расходные характеристики ГЭС, построенные для zминВБ = const и zмаксВБ = const, обычно наносятся на эксплуатационные характеристики ГЭС и служат верхней и нижней границей предельных режимов работы ГЭС по напору и мощности (рис. 6).
Если режимы ГЭС ограничены по каким-либо условиям для малых нагрузок, то при учете в целом всех рассмотренных ограничений на эксплуатационной характеристике получается зона допустимых режимов работы ГЭС (рис. 6).