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

*В том числе 828 Mam, II очередь Днепровской ГЭС.

**В том числе 192 Mem, II очередь Кегумской ГЭС.

**» Переходит мощность 520 Мет Ингурской ГЭС и 1 800 Мет Нурекской ГЭС.

уменьшения холостых сбросов или перераспределения стока в многолетнем периоде.

В зависимости от того, что представляет собой по условиям регулирования данный каскад гидроэлектро­ станций, он будет по-разному участвовать в балансе мощности энергосистемы. Кроме условий регулирования,

работки гидроэнергии, будет отличаться от режима, по­ лученного, например, по критерию минимума издержек в системе. Но стоит изменить условие водности, как воз- ' никает совершенно другая картина. Наконец, все изме-

.191

располагаемая мощность по водотоку всех ГЭС в дан­ ные сутки будет больше минимальной нагрузки энерго­ системы (рис. 5-3). На нерегулируемых ГЭС сброс воды

в случае, когда ночные провалы графика нагрузки си­ стемы требуют кратковременного останова блочных те­ пловых агрегатов. Как следует из § 4-1, расход топлива на маневрирование такими агрегатами может оказаться больше расхода, который получился бы, если бы вместо тепловых агрегатов остановить на эквивалентную мощ­ ность агрегаты нерегулируемой ГЭС. Кроме того, частые остановки блочных агрегатов снижают надежность их работы и поэтому являются крайне нежелательными.

Вопрос о том, какая из ГЭС будет производить сброс •воды, решается в зависимости от конкретных условий, в частности определяется значением водохранилища для неэнергетических потребителей воды, если оно имеет ком­ плексное назначение, и состоянием энергетического и гидротехнического оборудования ГЭС.

При отсутствии регулирования рабочая мощность каждой ГЭС при Qe = const и базовом режиме работы в течение суток является постоянной. Однако она не мо­ жет быть одинаковой для различных суток, так как ги-

дрологическне условия (бытовые расходы) могут изме­ няться. Тогда, располагая ГЭС в базисной части годово­ го графика нагрузки системы, получим режим ГЭС, по­ добный тому, который изображен на рис. 5-4. В этом режиме во время паводков ГЭС работают все 24 ч в сутки с установленной мощностью, в остальную же часть года — в соответствии с располагаемыми по водо­ току мощностями, которые в общем случае, естественно, будут меньше установленных.

Для низконапорных ГЭС во время паводков возмож­ но снижение располагаемой и рабочей мощности ГЭС вследствие повышения уровня нижнего бьефа и соответ­ ствующего уменьшения напора. В этом случае режим работы ГЭС (например, ГЭС-1) в паводок будет подо­ бен тому, который изображен на рис. 5-4 пунктиром.

В маловодные периоды и отдельные сутки энергия, вырабатываемая нерегулируемыми ГЭС, очень невелика,

оДни 365 ловодному периоду, было бы не­

так и для народного хозяйства в целом. Поэтому на не­ регулируемых ГЭС обычно стремятся установить допол­ нительную сезонную мощность, которая, разумеется, бу­ дет дублирующей. Эта мощность не влечет за собой больших капитальных затрат, так как основные гидро­ технические сооружения ГЭС остаются при этом практи­ чески неизменными. Вместе с тем использование сезон­ ной мощности позволяет выработать дополнительно де­ шевую гидроэнергию и сэкономить топливо на ТЭС.

194

информации и использования ее при определении опти­ мального режима работы ГЭС в энергосистеме в совре­ менных условиях, как было отмечено в § 2-2, принципи­ альных затруднений нет.

Исходя из отмеченных в § 4-1 основных маневренных качеств гидравлического и теплового энергетического оборудования электростанций и самого значения суточ­ ного регулирования, ГЭС с суточным регулированием обычно размещается в пиковой части суточного графика нагрузки. В этом случае ТЭС получают возможность ра­ ботать с более или менее равномерной нагрузкой, т. е. с лучшими технико-экономическими показателями.

Суточное регулирование, как уже отмечалось в § 1-6, позволяет получать существенное увеличение мощности ГЭС по сравнению с нерегулируемыми ГЭС. Это очень важное свойство суточного регулирования, и оно широко используется. Однако при работе в энергосистеме часто требуются от ГЭС не только выдача максимально воз­ можной пиковой мощности, но и одновременно обеспе­ чение работы системы с наилучшими технико-экономиче­ скими показателями, что в конечном счете сводится к ми­ нимизации издержек производства (см. § 7-4). Для нере­ гулируемой ГЭС оба эти требования не противоречат друг другу, так как такая ГЭС работает в базисной ча­ сти графика нагрузки. ГЭС суточного регулирования в таком режиме работает только в паводок. Во все остальное время наивыгоднейший режим будет опреде­ ляться не только величиной бытового расхода, как это имеет место для нерегулируемой ГЭС, но и составом ге­ нерирующего оборудования, графиком нагрузки энерго­ системы, относительным объемом водохранилища и се­ зонными неэнергетическими ограничениями. Этот режим будет соответствовать определенной зоне работы ГЭС в суточном графике нагрузки, которая, как увидим да­ лее, вовсе не обязательно должна быть самой пиковой.

Если рассматриваемая ГЭС имеет неограниченное суточное регулирование, то ее место в суточном графике нагрузки будет определяться условием полного исполь­ зования суточной приточности воды и наибольшей воз­ можной рабочей мощностью ГЭС во время прохождения пика нагрузки.

Рассмотрим применительно к этому случаю один из приближенных способов определения зоны работы ГЭС в суточном графике из условия наибольшей выработки

196

ею электроэнергии (т. е. максимально возможного ис­ пользования заданного суточного стока) и максимально возможного (без дублирования) вытеснения мощности ТЭС [Л. 29]. Определим приближенно количество энер­ гии, которое может выработать ГЭС при указанных ус­ ловиях. Это может быть сделано при использовании из­ вестной формулы

Эт = 24Л'\ = 24-9,8 ОДт Д г -

В этой формуле среднесуточный расход ГЭС Qv равен заданному среднесуточному бытовому расходу, а сред­ ний напор определяется как разность отметок верхнего бьефа (отметка ЫПУ и УМО) и нижнего бьефа. Что ка­ сается к. п. д. ГЭС, то он также принимается обычно рави ым некоторому среднему за данные сутки значению.

э

Рис. 5-5. Определение места работы ГЭС су­ точного регулирования в суточном графике нагрузки энергосистемы.

Согласно требованию о том, чтобы ГЭС работала с максимальной рабочей мощностью Л/г, для маловодного периода обычно ее принимают равной установленной за вычетом резервной. Такое условие является типичным. В периоды, более многоводные, к ГЭС могут быть предъ­ явлены другие требования, которые и должны быть учтены.

Место работы ГЭС в суточном графике нагрузки на­ ходится способом, изложенным в § 2-2 (ірис. 5-5). Анали­ зируя рисунок, отмечаем, что чем меньше будет бытовой расход, т. е. чем меньше суточная энергия ГЭС, тем бо­ лее высокое положение будет занимать ГЭС в суточном графике нагрузки системы. По мере увеличения бытового расхода при той же рабочей мощности ГЭС будет, нао-

197

борот, опускаться все ниже и ниже. Наконец, может воз­ никнуть такое положение, при котором ГЭС будет не в состоянии пропускать через свои турбины весь проте­ кающий бытовой расход и излишки воды будут сбрасы­ ваться вхолостую.

Рассмотрим теперь случай, когда в системе имеются две ГЭС, работающие без гидравлической связи между собой, т. е. находящиеся на разных водотоках. Если одна из этих ГЭС имеет суточное регулирование, а другая его не имеет, то разделение нагрузки между ними произво­ дится элементарно просто. Та ГЭС, которая работает без регулирования, должна располагаться в базисе графика нагрузки, а место работы другой ГЭС определяется рас­ смотренным выше способом. В многоводные сутки все ГЭС работают в нижней части графика нагрузки, и если при этом их общая установленная мощность окажется выше минимальной нагрузки системы, то неизбежен хо­ лостой сброс излишков воды.

Если обе ГЭС имеют возможность осуществить су­ точное регулирование, то зона работы их в суточном гра­ фике нагрузки в некоторых случаях может быть найдена

одной ГЭС. Предполагается, что зона работы этой ГЭС должна находиться внутри общей зоны работы двух ГЭС. Место работы другой ГЭС однозначно определяет­ ся как оставшаяся зона в треугольнике abc. При этом может оказаться, что зона работы этой ГЭС будет, как это показано на рис. 5-5, разделена на две части.

ИКН может быть использована для определения ме­ ста работы двух ГЭС и в том случае, когда зоны работы этих ГЭС в суточном графике нагрузки не перекрыва­ ются.

В других случаях используются иные критерии и приемы (в том числе и ЭВМ) для определения места работы ГЭС в энергосистеме (см. гл. 7). Несомненно, что в случае комплексного использования стока простой учет требований неэнергетических компонентов (не говоря уже об оптимальном распределении его) становится без

198

использования вычислительных машин просто невозмож­ ным.

Если в энергосистеме имеется не по одной регулируе­ мой и нерегулируемой ГЭС, а по группе тех и других, то все сказанное выше будет относиться и к этому слу­

сутки все ГЭС в общем случае работают в базисной ча­ сти графика нагрузки. Исключение могут составить прежде всего те случаи, когда при дефиците пиковой мощности в энергосистеме (см. гл. 6) ГЭС суточного регулирования, несмотря на наличие сбросов, будет ра­ ботать в пиковом режиме.

До сих пор рассматривалось распределение нагрузки исходя из условия неограниченного суточного регулиро­ вания в сочетании с максимально возможным вытеснени­ ем мощности ТЭС. Такой критерий, как будет рассмотре­ но в гл. 7, отнюдь не всегда обеспечивает экономичность режима энергосистем. Поэтому, если ввести в рассмо­ трение более обоснованный экономический критерий (на­ пример, минимум расхода условного топлива), то для современных систем полученная картина может изме­ ниться. В самом деле, современные высокоэкономичные крупные энергоблоки ТЭС, которые положены в основу развития отечественной энергетики, не обладают возмож­ ностью работать в резкоперемеином режиме и поэтому должны располагаться почти всей своей установленной мощностью в базисной части графика нагрузки. Но тогда может случиться, что в условиях роста избыточной приточиости ГЭС не сможет уже опускаться в базисную часть графика нагрузки энергосистемы. Всякая попытка это осуществить может привести не только к снижению надежности работы тепловых энергоблоков, но и к пере­ жогу-топлива в системе, связанному с маневрированием ими в переменном режиме, т. е. экономически может ока­ заться более выгодным осуществлять сброс излишков воды на ГЭС, чем ухудшать режим блочных ТЭС.

Есть и другие ограничения, которые уже частично рассматривались в § 4-1 и которые также влияют на ре­ жим работы ГЭС. К таким вопросам следует отнести учет ограничений, распределение резервов, оптимизацию графика ремонта оборудования и т. д. Во всех этих случаях режимы ГЭС будут определяться различным

199