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

это делали при расчете годичного регулирования, две крайние касательные к интегральной кривой стока: верхнюю и нижнюю. Направление этих касательных должно совпадать с направлением линии, соответствую­ щей расходу Qmh и тогда на интегральной кривой по­ лучим точки а и Ь. Расстояние по вертикали между касательными определяет искомый полный полезный объем водохранилища V. Если провести касательные к другим точкам критического периода, то получим меньший объем водохранилища, и поэтому не будет обеспечена бесперебойная заданная отдача ÇM „.

Для определения зарегулированного расхода при заданном объеме водохранилища строим еще одну ин­ тегральную кривую AB, лежащую ниже первой инте­ гральной кривой и отстоящую от нее на величину, рав­ ную заданному объему водохранилища V* (рис. 2-11). Проведем общую к обеим кривым касательную cb, обеспечивая максимальную величину отдачи. Направле­ ние этой касательной определяет искомую величину зарегулированного расхода Q] r e r (по лучевому мас­ штабу).

Итак, мы рассмотрели простейшую задачу, которая относится к водохозяйственному регулированию. Если вести расчет с учетом изменения напора и на перемен­ ную во времени отдачу, то осуществление такого рас­ чета с помощью интегральной кривой становится более

собом в принципе ничем не отличается от того, который был описан в предыдущем параграфе при рассмотрении годичного регулирования.

Главными характеристиками зарегулированного ре­ жима независимо от того, каким методом он определя­ ется, являются коэффициент зарегулирования <х= = Фрег/Смн= Wper/H^Mii и обеспеченность р гарантирован­ ной отдачи. Ясно, что' как Wver, так и р находятся в пря­ мой зависимости от полной полезной емкости водохра­ нилища V многолетнего регулирования.

При заданном объеме водохранилища чем выше обес­ печенность, тем меньше гарантированная отдача Wver, и наоборот. Увеличение обеспеченности р данной гаран­ тированной отдачи Wper требует увеличения емкости

90 V

водохранилища, при снижении р необходимая емкость водохранилища уменьшается.

Расчет многолетнего регулирования стока с помощью обобщенных графиков. Как уже было отмечено, много­ летнее регулирование по существу состоит из двух за­ дач: перераспределение величин годового стока, когда внутригодовая неравномерность не учитывается, и до­ полнительное перераспределение неравномерного стока внутри отдельных лет.

В соответствии с этим весь полезный объем водохра­ нилища обычно рассматривают состоящим из двух частей. Одна часть, называемая многолетним объемом, служит для многолетнего регулирования, выравненных

см. далее). Нетрудно видеть, что с того момента, когда среднегодовой расход Qr станет больше Qp e r, появится холостой сброс, максимальный объем которого опреде­ лится отрезком

Итак, полный полезный объем водохранилища много­ летнего регулирования определяется суммой многолет­ ней и годичной составляющих:

Ѵ=Ѵті+ѴТ. (2-44)

91

Разделив V и его компоненты на средний за много­ летний период годовой сток Wo, получим выражение, определяющее полезный объем, в относительных еди­ ницах:

где

ß M H =V W№o H ' ß r = V r / W 0 .

Введение этих относительных величин позволило упростить некоторые расчеты многолетнего регулирова­ ния. Так, в практических расчетах нередко встречается задача, в которой требуется по заданному значению обеспеченности определять зарегулированную отдачу

Рис. 2-13. Графики Плешкова для расчета многолетнего регулиро­ вания.

или многолетний объем водохранилища. Такая задача может быть решена только методом последовательных приближений на основе расчета нескольких вариантов, что, конечно, требует большой затраты времени и труда'.

графики позволяют из трех величин ßMn, а и р по двум заданным легко находить третью. На рис. 2-13 в качест­ ве примера показано два графика Плешкова. Несколько

92

позднее аналогичные графики, но для /' = 0,30 были nôJ строены И. В. Гуглием. Все эти графики, а также ана­ логичные графики при Csf^Cv H. M. Милославского широко непользовались на протяжении более 20 лет. Однако после того, как было доказано, что для подав­ ляющего большинства наблюденных гидрологических рядов невозможно принять гипотезу о независимости членов ряда, их практическое значение упало. Графики

Гуглия также не отвечали требованиям. В связи с этим были предприняты попытки составить новые графики с учетом корреляционных связей между стоками смеж­ ных лет.

93

расчета многолетнего регулирования, позволяющий из­ бежать условного деления объема водохранилища на

лишь применительно к одному водопользователю. Меж­ ду тем на практике при комплексном использовании водотока приходится иметь дело с регулированием на несколько отдач с различными обеспечениостями. Метод расчета на две обеспеченности в свое время был пред­

94

В этом параграфе были рассмотрены лишь основные положения расчета многолетнего регулирования. Как водохозяйственное регулирование, так и энергетическое (особенно) отличаются большой сложностью и громозд­ костью. Поэтому эти расчеты в проектной практике в настоящее время проводятся главным образом с по­ мощью ЦВМ, для чего разработано несколько методов, доведенных до алгоритмов и машинных программ. Все они позволяют решать задачу более строго и с сущест­ венно меньшей затратой времени и средств, чем вруч­ ную (см., например, [Л. 9, 36]).

2-5. Расчет каскадного и к о м п е н с и р у ю щ е г о регулирования

Каскадное регулирование. В настоящее время энер­ гетическое и водохозяйственное использование рек осу­ ществляется почти исключительно по каскадной схеме. Каскадные схемы имеют свои особенности, отражаю­ щиеся на режиме работы каждой отдельной ГЭС. Эти особенности, если рассматриваемые ГЭС работают в од­ ной энергосистеме и если отсутствуют водохозяйствен­ ные потребители воды, в основном сводятся к тому, что для каждой ГЭС имеется общий энергоноситель — сток воды за рассматриваемый период. При сомкнутом каска­ де проявляется гидравлическая связь по напору и рас­

ня водохранилища в створе (&+1)-й ГЭС. Поскольку этот уровень при регулировании не является постоянным во времени, то вместе с ним непрерывно меняется и ве­ личина подпора нижнего бьефа вышележащей ГЭС, а вместе с ним и напор этой ГЭС. При наличии водо­ хозяйственной связи между ГЭС, кроме того, расчет усложняется рядом факторов, ограничивающих энерге­ тические возможности ГЭС.

В расчетах регулирования каскада необходимо учи­ тывать также переменные во времени и гидравлически связанные динамические объемы водохранилищ, а так­

95

бьефа в створе ГЭС, но п кривую свободной поверхно­ сти (кривую подпора) на всем протяжении бьефа. Стро­ гое решение этой задачи может быть осуществлено лишь на основе расчета неустановившегося движения воды. Такой расчет вручную является весьма громоздким и требует затраты большого количества времени, поэтому в настоящее время он осуществляется почти .исключи­ тельно с помощью ЭВМ на основе решения тем или другим методом уравнения Сен-Венана.

Определение времени добегания расхода при строгом решении также требует расчета неустановившегося движения.

В расчетном отношении более сложным каскадом является такой, у которого ГЭС располагаются не толь­ ко последовательно друг за другом на одной реке, но и на ее притоках. Таким каскадом, например, является Волжско-Камскнй, включающий в настоящее время во­ семь ГЭС на Волге и три на Каме.

К методу расчета каскада, расположенного в одной речной системе, близко примыкает метод расчета режи­ ма работы энергетических или водохозяйственных уста­ новок, использующих сток различных рек, но снабжаю­ щих энергией или водой общих потребителей (межбас­ сейновое компенсированное регулирование стока). В этом случае нет ни расходной, ни напорной связи, однако общность потребителей приводит к тому, что режим ра­ боты каждой установки зависит от режима работы дру-' гих установок (§ 1-6).

При каскадном расположении гидроэлектростанций энергоэкономический эффект их режима работы опре­ деляется совокупностью режимов работы каждой из них. Или, иначе, максимальная отдача каскада вовсе не обя­ зательно должна' соответствовать сумме максимальных отдач каждой ГЭС в отдельности. Отсюда режим сра­ ботай и наполнения каждого водохранилища должен быть подчинен требованию достижения наибольшего энергоэкономического эффекта системы. Решение задачи в такой постановке, даже при детерминированной фор­ ме задания исходной информации, независимо от дли­ тельности регулирования в настоящее время возможно практически только при условии использования совре­ менных средств вычислительной техники. Ранее, когда ЭВМ не было, расчеты по каскадному регулированию «вручную? были возможны только для простейших

96

Рассмотрим теперь в качестве иллюстрации один из приемов расчета, применявшийся в недалеком прошлом, когда ЭВМ для этой цели еще не использовались, — расчет водохозяйственного регулирования с помощью интегральной кривой стока, исходя из условия макси­ мального выравнивания расхода воды водохрани­ лищами каждой установ­ ки каскада, полезные объ­ емы которых известны.

Для второй по течению реки установки расчет ведет­ ся по такой же интегральной кривой, но уже исправлен­ ной в соответствии с зарегулированными расходами первой ступени и наличием боковой приточности, а при необходимости и времени добегания. Для этой цели строится интегральная кривая естественного притока ко второй ступени, а затем из ее ординат вычитаются объемы стока, задержанные к данному моменту в пер­ вом водохранилище (рис. 2-15,6). Соединяя полученные точки, строим исправленную интегральную кривую при­ тока в водохранилище второй ступени, учитывающую результаты регулирования верхним водохранилищем. Проводя регулирование вторым водохранилищем, имею­ щим полезный объем хУг, определяем соответствующую кривую зарегулированного стока и зарегулированные расходы.

Аналогичным образом поступаем и со следующими ступенями каскада. Так, для k-н ступени нужно из ин­ тегральной кривой естественного притока в ее водохра-