12 Баланс энергии
Баланс энергии строится по графику средних мощностей энергосистемы. Для построения баланса энергии необходимо рассчитать среднесуточную мощность проектированной ГЭС для каждого месяца. Среднесуточные значения мощности, проектируемой ГЭС, берутся из сработки для каждого месяца и вычисляются, как среднее значение мощности ГЭС за сутки. Данные для построения баланса энергии представлены в таблице 12.1. График баланса энергии продемонстрирован на рисунке 12.1.
Таблица 12.1 – Баланс энергии
Месяц |
Pср.сист, МВт |
Среднесуточная мощность существующей ГЭС, МВт |
Среднесуточная мощность проектируемой ГЭС, МВт |
I |
590 |
68 |
18 |
II |
563 |
65 |
16 |
III |
517 |
62 |
17 |
IV |
463 |
51 |
74 |
V |
417 |
48 |
74 |
VI |
390 |
45 |
68 |
VII |
390 |
45 |
67 |
VIII |
416 |
48 |
66 |
IX |
463 |
51 |
66 |
X |
516 |
62 |
33 |
XI |
563 |
65 |
27 |
XII |
590 |
68 |
19 |
Рисунок 12.1- Баланс энергии
13 Построение режимного поля
Необходимо определить область допустимой работы, проектируемой ГЭС, для этого было построено режимное поле с указанием линий ограничений для различных режимов.
Построение этих характеристик выполнялось по следующему уравнению:
(13.1)
где 
– отметка уровня воды в водохранилище,
которая изменяется в зависимости от
объема сработки от НПУ до УМО;
– отметка
уровня воды в нижнем бьефе в зависимости
от расхода в нижнем бьефе;
– потери напора в подводящих сооружениях.
Определены ограничения работы турбин:
Ограничение по расчетной установленной мощности, определено по следующему уравнению:
(13.2)
Ограничение по пропускной способности ГЭС, которую определялось по зависимости:
(13.3)
где 
– максимальная пропускная способность
ГЭС.
Ограничением
слева на режимном поле является
минимальный расход, определяемый
заданным ограничением по условиям
функционирования санитарного попуска
(
).
Результаты расчётов сведены в таблицу 13.1. Режимное поле представлено на рисунке 13.1.
Таблица 13.1 – Результаты расчетов режимного поля
Кривые связи нижнего бьефа |
Напорные характеристики |
Линия ограничения по расчётной установленной мощности (XII) |
Линия ограничения по пропускной способности ГЭС (XII) |
Линия ограничения по санитарному попуску |
Линия ограничения по расчётной установленной мощности (IV) |
||||||||||||
Qнб,м3/с |
Zнб, м |
ННПУ |
НУМО |
Н Zвб |
Н |
Q |
Н |
Q |
H |
Q |
Н |
Q |
|||||
0 |
290,05 |
90,55 |
89,95 |
90,36 |
86,91 |
110 |
86,7 |
110 |
83,5 |
10 |
85,80 |
159 |
|||||
20 |
291,01 |
89,59 |
88,99 |
89,40 |
86,90 |
110 |
86,65 |
110 |
85 |
10 |
85,85 |
158 |
|||||
40 |
291,81 |
88,79 |
88,19 |
88,60 |
86,72 |
110 |
86,6 |
110 |
87 |
10 |
85,90 |
158 |
|||||
60 |
292,47 |
88,13 |
87,53 |
87,94 |
86,72 |
110 |
86,55 |
110 |
88 |
10 |
85,95 |
158 |
|||||
80 |
293,02 |
87,58 |
86,98 |
87,39 |
86,72 |
110 |
86,5 |
110 |
89 |
10 |
86,00 |
158 |
|||||
Кривые связи нижнего бьефа |
Напорные характеристики |
Линия ограничения по расчётной установленной мощности (XII) |
Линия ограничения по пропускной способности ГЭС (XII) |
Линия ограничения по санитарному попуску |
Линия ограничения по расчётной установленной мощности (IV) |
||||||||||||
Qнб,м3/с |
Zнб, м |
ННПУ |
НУМО |
Н Zвб |
Н |
Qнб,м3/с |
Zнб, м |
ННПУ |
НУМО |
НZвб |
Н |
Qнб,м3/с |
|||||
100 |
293,49 |
87,11 |
86,51 |
86,92 |
86,72 |
110 |
86,45 |
110 |
90 |
10 |
86,05 |
158 |
|||||
120 |
293,89 |
86,71 |
86,11 |
86,52 |
86,72 |
110 |
86,4 |
110 |
90,05 |
10 |
86,10 |
158 |
|||||
140 |
294,23 |
86,37 |
85,77 |
86,18 |
86,72 |
110 |
86,35 |
110 |
- |
- |
86,15 |
158 |
|||||
158 |
294,49 |
86,11 |
85,51 |
85,92 |
86,72 |
110 |
86,31 |
110 |
- |
- |
86,20 |
158 |
|||||
180 |
294,79 |
85,81 |
85,21 |
85,62 |
86,70 |
110 |
86,31 |
110 |
- |
- |
86,25 |
158 |
|||||
Рисунок 13.1 – Режимное поле с учетом заданных ограничений по расходу, мощности и пропускной способности
По режимному полю были определены следующие величины:
Максимальный напор Нmax=90,05 м. Определяется, как точка пересечения линии ограничения по санитарному попуску с напорной характеристикой при НПУ;
Минимальный напор Нmin=86,10 м. Мы должны учесть режим работы станции в месяца с дублирующей мощностью и поэтому минимальный напор определяется как точка пересечения напорной характеристики при НПУ с линией ограничения по расчетной установленной мощности;
Расчётный напор Нрасч=86,70 м. Определяется в точке пересечения линии ограничения по расчетной установленной мощности с линией расчётного напора;
Для полученного диапазона изменения напора по справочным материалам подобраны все возможные типы гидротурбин, исходя из следующих условий:
Значение максимального напора не должно превышать значение предельного напора турбины;
Отношение
должно быть не меньше фиксированного
значения, указанного в параметрах
турбины.
Из каталога были выбраны турбины ПЛД115 – В45°, РО115 – В. Основные параметры выбранных модельных турбин представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Основные параметры выбранных модельных турбин
Параметр |
ПЛД115 – В45° |
РО115 – В |
|
Предельный напор |
Hпред |
115 |
115 |
Диапазон регулирования |
Hmin/Hmax |
0,50 |
0,60 |
Оптимальная приведенная частота вращения |
n'1o, мин-1 |
83 |
75 |
КПД модели в точке оптимума |
ηмо |
0,916 |
0,927 |
Приведенный максимальный расход |
Q'1max, л/с |
1200 |
1080 |
Коэффициент кавитации |
σ (Q'1max) |
0,40 |
0,15 |
Приведенный диаметр РК |
D'1м, м |
0,460 |
0,5156 |
Напор модельной турбины |
Hм, м |
4 |
4 |
Температура |
t, 0C |
9 |
2 |