Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Санкт-Петербургский государственный университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

лекции к гидрологии суши со слайдами.doc

Скачиваний:

Добавлен:

25.08.2019

Размер:

18.31 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 247 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Энергетика ссср в 1976-1980 годах

Производственная себестоимость I кВт.ч, отпущенного с шин ГЭС, в среднем в 5-6 раз ниже, чем по тепловым электростанциям. '

В табл. приводится средняя производственная себестоимость электроэнергии, вырабатываемой районными электростанциями за 1969-1977 гг. Низкую себестоимость производится электроэнергии(в пределах от 0,05 до 0.06 млн/квт.ч)за последние годы имели Братская, Красноярская, Усть-Каменогорская.

Показатель себестоимости	1969	1970	1971	1972	1973	1974
Средняя производственная себестоимость, коп/квт.ч	0.677	0.660	0.654	0.661	0.666	0.661
в том числе ТЭС	0.810	0.790	0.770	0.764	0.757	0.757
ГЭС	0.131	0.126	0.132	0.141	0.152	0.141
Отношение себестоимости электроэнергии на ТЭС к ГЭС	6.2	6.3	5.8	5.4	4.98	5.37

Колебания себестоимости электроэнергии ГЭС в отдельные годы зависят

от водности рек

1975 1977 1979

0,677 0,668 0,640

0,758 0,749 0,740

0,163 0,16 0,140

4,65 4,68 5,29

Гидростанции	Установленная мощность мВт	Среднемноголет. выработка электроэнер. в год млрд. кВт. ч	Число часов использования	Удельные кап. вложения		Себестоимость коп/квт
				Удельные кап. вложения
				руб/квт	коп/квт
Братская	4100	22,6	5500	144	2,62		0,056
Красноярская	6000	20,4	3400	95	2,77		0,082
строящиеся хх	21,6	82,2	3800	343,5	9,1		0.12
Вновь начинаемые стройки хх	17,4	57,5	3300	284,2	8,6		0,14

хх - приводятся по проектным данным.

ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Бассейн реки	Валовой гидроэнергетический потенциал, млрд, квт.ч	Экономически эффективная часть гидроэнергетических ресурсов
Бассейн реки	Валовой гидроэнергетический потенциал, млрд, квт.ч	млрд. квт.ч	% от валового потенциала
Енисея	600	300	50
Лены	590	235	40
Амударьи	306	79	26
Амура	228	Ы58	25
Сырдарьи	162	44	27
Волги	114	56	49
Колымы	104	27	26

Страна Год оценки Экономический потенциал, млрд. квт. Ч

Бассейн р.Енисея 1966 300

КАНАДА 1965 218

НОРВЕГИЯ 1967 152

ЯПОНИЯ 1967 132

ШВЕЦИЯ 1966 80

ФРАНЦИЯ 1967 70

ИТАЛИЯ 1966 70

Принципы использования гидроэнергии. Мощность и энергия речного потока

Масса воды, проходящая до устья от истока, определенную работу. Она обладает некоторым запасом потенциальной энергии. Чем выше уровень - тем больше запас энергии – следовательно, уклон и расход определяют водную энергию. Ее совокупность для данной реки или бассейна называется водноэнергетическими ресурсами. В естественных условиях эта энергия расходуется на размыв русел (сила трения), на влечение наносов, перекатывание гравия и т.п.

I II

α α

τ=1 cек L

Пусть участок реки имеет длину L,средний уклон I, падение Н, расход Q, среднюю скоростьV, и постоянную площадь живого сечения W.

Тогда Q=WV

В течение одной секунды объем воды между сечениями а-а и б-б на участке L переместится на расстояние численно равное скорости V и займет положение а.-а и б.-б. При этом поток совершит работу:

A=ms

Э=WLγVsinα

где γ объемная масса воды, WLγ - масса всей воды в пределах рассматриваемого участка, Lvsinα - путь воды в направлении действия силы тяжести. Так как W=Q/V, а Llnα=H, работу потока можно выразить

Э= (Q/V)γVН=QHγ

Но эта работа в одну секунду, т.е. численно равна мощности реки для участка N= QHγ

Так как необходимо все увязать, то надо подставить значение γ=1000 кГ/м³ и 1кВт=102кГС м/с, тогда мощность потока в кВт:

N= 1000QH/102=9.81 QH [кВт]

Общее количество работы или энергии за период времени Т в час. Отсюда легко получить теоретическое количество энергии от потока (объема воды W) за период времени Т на падении Н реки:

Э=(9.81/3600) WH= WH/367.2

Все эти формулы выряжают теоретически возможные энергоресурсы водотока (мощность и возможная энергоотдача) так как они не учитывают никаких потерь. Однако не всегда возможно использовать падение и сток.

Мощность ГЭС и ее энергоотдача (выработка).

Для использования водной энергии участка реки необходима гидросиловая установка, в которой водная энергии преобразовывается в механическую работу. На современных силовых установках водная энергия превращается в электрическую, они называются: гидроэлектрическими силовыми установками, или ГЭС или гидростанциями.

Водяная турбина и электрический генератор ГЭС называется гидроагрегатом, если они соединены на одном валу или с помощью передаточного механизма.

С помощью гидротехнических сооружений концентрируется (сосредотачивается) падение реки, т.е. создается напор ГЭС, а воду направляют через силовое(машинное)здание, где водная энергия с помощью гидроагрегата преобразуется в электрическую.

Гэс превращает в полезную работу не все энергоресурсы реки - часть их расходуется на преодоление различных сопротивлений:

-механических (трение в подшипниках гидроагрегата)

-гидравлических (трение воды о стенки, образование вихрей и др.)

-электрических (нагрев генератора и проводов)

Поэтому для определения мощности ГЭС вводят дополнительные множители, выражающие собой КПД:

-водоподводящих сооружений

-водяной турбины

-электрического генератора

Произведение Нη_с является напором (сосредоточенным падением) Н_ГЭС. Средние значения КПД электрогенератора ГЭС 0,95-0.97. КПД крупных водяных турбин 0.86-0.88.

В предварительных расчетах общий Кпд принимают равным 0.75. Тогда формула мощности ГЭС:

N_гэс=9.81Q_гэсНη_сη_гη_т.

Для очень крупных ГЭС с большими КПД и мощность равна:

N_гэс= (8.3-8.5)Q_гэсН_гэс

Суммарную мощность установленных на ГЭС гидроагрегатов называют установленной мощностью

Выработка энергии ГЭС за период времени Т при переменной мощности N_гэс определяется формулой:

Э_гэс=ʃΝ_гэсdT,

где Ν_гэс - фактическая мощность, с которой ГЭС работает в интервале времени ΔΤ.

Годовая выработка электроэнергии в кВт.ч определяется через объем стока проходящего за год через турбины:

Э_гэс=(W_гэсН_гэсη_гη_т)/367,2

Плотины

Сегодня мы рассмотрим плотины как наиболее общие гидротехнические сооружения, в тоже время наиболее важные. Водоподпорным называется сооружение, удерживающее воду с одной стороны на более высоком уровне чем с другой: часть водного объекта с более высоким уровнем называется верхним бъефом, по другую сторону – нижним. Разность уровней – напором. Плотиной называется водоподпорное сооружение перегораживающее русло или долину реки. Водоподпорные сооружения, устраиваемые вдоль берегов для защиты земель от затопления называются дамбами-валами.

К водоподпорным относятся следующие сооружения: специальные шлюзы (судоходные, регуляторы), плотоходы и др.

Классификации

по цели устройств
по возможности пропуска воды
по основному материалу
по высоте создаваемого напора
по характеру основания

По цели устройства:

для поднятия уровня
для создания водохранилища

По возможности пропуска воды:

глухие плотины
водосбросные плотины

По основному материалу:

земляные
каменной наброски
сухой каменной клади
каменно-земляные
каменные
бетонные
железобетонные
деревянные
прочие: сталь, синтетические, комбинированные

По цели создаваемого напора:

низконапорные (до 25)
средненапорные (до 75)
высоконапорные (более 75)

По характеру основания (для фильтрации):

на мягких грунтах
на скальных

Взаимодействие река-плотина

Различают уровни.

Высший проектный уровень водохранилища (верхнего бьефа плотины), который подпорные сооружения могут поддерживать в нормальных эксплуатационных условиях в течение длительного времени, называется нормальным подпорным уровнем (НПУ). Минимальный уровень водохранилища, до которого возможна его сработка в условиях нормальной эксплуатации, называется уровнем мертвого объема (УМО). Объем воды заключенный между НПУ и УМО, называется полезным, так как именно этим объемом воды и можно распоряжаться в различных хозяйственных и других целях. Объем же воды, находящейся ниже УМО, называется мертвым, так как использование его в нормальных условиях эксплуатации не предусматривается.

Пропускная способность гидроузла (его турбин, водосливных пролетов, донных отверстий, шлюзов) по экономическим и реже техническим соображениям ограниченна. Поэтому когда по водохранилищу идет расход очень редкой повторяемости (раз в сто, тысячу, а то и десять тысяч лет), гидроузел не в состоянии пропустить всю массу воды, идущую по реке. В этих случаях уровни воды на всем водохранилище и у плотины повышаются, увеличивая его объем иногда на значительную величину; одновременно увеличивается пропускная способность гидроузла. Такой подъем уровня выше НПУ в период прохождения высоких половодий редкой повторяемости называется форсированием уровня водохранилища, а сам уровень — форсированным подпорным (ФПУ). На водохранилищах, используемых для водного транспорта или лесосплава, сработка уровня в период навигации ограничивается уровнем, при котором речной флот по состоянию глубин может продолжать нормальную работу. Этот уровень, находящийся между НПУ и УМО, называется уровнем навигационной сработки (УНС). Уровни воды, в особенности при НПУ и ФПУ, у плотины, в средней и верхней зонах водохранилища не одинаковы. Если у плотины уровень соответствует отметке НПУ, то по мере удаления от нее он повышается вначале на сантиметры, а затем и на десятки сантиметров, а в отдельных случаях и на один-два метра. Это явление носит название кривой подпора.

ФПУ