Лекция 4. Потери воды в водохранилище.

1. Испарение: Q_исп=(h_в-h_с)F_i/t_исп

Fi – площадь водохранилища, t_исп – время открытого русла.

2. Потери на фильтрацию

Q_ф=h_фF_ф/t_ф

h_ф – слой фильтрации

F_ф – площадь фильтрации

t_ф – время фильтрации

3. Потери на льдообразование

g_л – удельный объем льда

h – толщина льда

F – площадь зеркала водохранилища

F=f(zвб)

V=f(zвб)

Fумо

Fнпу

Zумо

Zнпу

F, V

Zвб

Vполезн

 

4. Потери на шлюзование

l,b,h – длина, Ширина и высота шлюзовых камер

t_шл – период навигации

 

Задачи водохранилища

1. Организация пропуска половодий и паводков;

2. Обеспечение гарантированной водо- и энергоотдачи;

3. Оптимизация использования воды в народном хозяйстве.

Определение потенциальных энергетических ресурсов ГЭС

Z1

Z2

L, км

Z, м

Мощность и энергия естественных свободно текущих рек называется потенциальными энергетическими ресурсами.

 

Пусть через сечение 1 за время Т протекает количество воды c объемом W. Энергия, содержащаяся в этом объеме воды, будет определяться по следующей формуле:

Z₁ – отметка поверхности воды в створе 1

g – ускорение свободного падения

g – объемный вес воды

P₁ – среднее давление в створе 1

U₁ – средняя скорость воды в створе 1

a₁ – коэффициент, учитывающий распределение скорости воды в створе 1

 

b, м

U, м/c

На рисунке изображено распределение скорости воды между берегами.

 

Определим то количество энергии, которое нужно на продвижение объема воды из створа 1 в створ 2 – Э_1-2

Для решения этого выражения примем следующие допущения:

1. Изменение кинетической энергии при перемещении из створа 1 в створ 2:

2. Изменение давления

g=1000 кг/м³

Z₁-Z₂=H

Э_1-2=1000∙g∙H∙W

, [Вт]

Q – Расход реки, м³/с

, кВт

Техническая мощность – это реальная мощность, она будет меньше за счет потерь в гидротехнических сооружениях, с турбинах, в генераторах.

Потери учитываются КПД.

Гидротехнические ресурсы делятся на три категории:

- Потенциальные

- Технические

- Экономические

 

Потенциальные ресурсы – это теоретические запасы энергии без учета потерь.

[для СССР:]

Теоретические ресурсы ~3300млрд.кВт.ч

Технические ресурсы ~2100млрд.кВт.ч

 

Потери делятся на

- Потери в расходах воды: испарение с поверхности водохранилища, фильтрации, утечки через затворы

- Потери напора:

§ Гидравлические потери в водоводах

§ Невозможность использования истоков рек

 

Экономический потенциал – это часть технического потенциала, которая в современных условиях целесообразно использовать.

Экономический потенциал – 1100 млрд.кВт.ч

В РФ – 852 млрд.кВт.ч

Выработка ГЭС – 178,5 млрд.кВт.ч

 

Лекция 5

Схемы концентрации напора

1. Плотинная

2. Деривационная

 

1. ГЭС приплотинного типа – это такие ГЭС, напор которых создается только плотиной.

Плотина – это гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток

H

Нижний и верхний бьеф – это часть реки примыкающая к плотине с низовой и верховой стороны соответственно.

2. Деривационная ГЭС – это ГЭС, напор которой создается деривацией.

Zвб

Zнб

H

I - I

I

I

Деривация – это искусственный водовод, выполненный в виде открытого канала, туннеля и трубопровода.

 

 

Состав сооружений:

1. Плотина

2. Водоприемник

3. Деривация

4. Здание ГЭС

5. Уравнительные резервуар

6. турбинный трубопровод

 

ГАЭС – это ГЭС, работающая на воде, перекачиваемой из нижнего бьефа в верхний, поэтому схема ГАЭС представляет собой деривационную схему с двумя бассейнами: нижним и верхним.

Принцип работы ГАЭС: в часы сниженной нагрузки в энергосистеме ГАЭС работает как насос, перекачивая воду из нижнего бассейна в верхний. В часы максимальной нагрузки ГАЭС работает как ГЭС, т.е. как генерирующий источник.

Суточный график нагрузки.

 

КПД ГАЭС ~75%/

S1>S2 на 40 %

С точки зрения эксплуатации станция очень удобна.