Гидроэнергетические ресурсы водохранилищ
Неэнергетического назначения
На территории бывшего СССР эксплуатируется около 2000 водохранилищ емкостью свыше 1 млн. м2каждое. Большинство водохранилищ построены без ГЭС и предназначены для орошения земель, водоснабжения населения и промышленности. Создаваемые плотинами гидроузлов таких водохранилищ напор и попуски в нижний бьеф могут быть использованы для выработки электроэнергии.
Пристройка малых ГЭС к неэнергетическим водохранилищам обеспечит повышение эффективности комплексного использования водных ресурсов, уменьшит или полностью исключит затраты на создание напорного фронта, водохранилища, водосборных сооружений, на переустройство нижнего бьефа, основание стройплощадки (прокладка дорог, электроснабжение строительства) и др. Эти затраты соизмеримы со стоимостью энергетического тракта малой ГЭС, а зачастую значительно превышают ее.
Пруды и копани объёмом меньше 1 млн. м2обладают небольшим энергетическим потенциалом, потому что основной объём воды из них забирается из верхнего бьефа, а сбросы в нижний бьеф состоят только из санитарного попуска, составляющего незначительную величину, устанавливаемую по летнему минимальному стоку 85 %-го по обеспеченности году.
Снижение уровней верхнего бьефа, следовательно, и напора, на ряде гидроузлов по отношению к максимальному достигает 50...60 %. Эффективное использование гидроэнергетического потенциала таких водохранилищ возможно по таким схемам: применение многоскоростных турбин, соединяемых с генератором через редуктор с постоянной частотой вращения; применение многоскоростных генераторов; установка на одной ГЭС турбин, рассчитанных на разные напоры.
|
|
|
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАЛЫХ ГЭС
Основные, исходные положения при проектировании современных малых ГЭС: малые ГЭС должны быть полностью автоматизированы и работать без постоянного эксплуатационного персонала, что повышает их экономическую эффективность; проектирование конкретных объектов должно вестись, как правило, на основе унифицированных проектных решений.
Эти условия позволяют снизить стоимость ГЭС и обеспечить быстрый ввод ГЭС после получения заказа на проектирование.
Основные схемы использования водной энергии
Чтобы превратить энергию текущей воды в электрическую, необходимо, как это следует из (1.12), иметь определенные значения расхода и напора. В естественных условиях концентрированные в определенном месте напоры и гарантированные расходы встречаются крайне редко. Обычно равнинные реки имеют уклоны свободной поверхности i = 0,05...0,1 % ° (0,05...0,1 мпадения высоты на 1 км длины реки), горные – 5...10 % °. Поэтому необходимые для турбины ГЭС напоры создают искусственно.
|
|
|
В зависимости от местных топографических и инженерно-гидрогеологических условий, величины напоров, расходов и к.п.д. ГЭС применяют различные схемы гидроузлов и конструкции ГЭС.
По способу создания напора малые ГЭС подразделяются на плотинные, деривационные, смешанные (плотинно-деривационные) и малые ГЭС при готовом напорном фронте (на перепадах каналов, в системах водоснабжения и др.).
В состав ГЭС в зависимости от её типа входят головной узел, деривация (в деривационных и смешанных ГЭС) и силовой узел.
Головной узел представляет собой глухую или водосливную плотину при помощи, которой можно поднять уровень воды в верхнем бьефе до расчетной высоты с целью подачи воды в напорный бассейн ГЭС или в деривацию. Головной узел включает также водоприемник, водосброс и водовыпуск.
Деривация представляет собой группу водопроводящих напорных или безнапорных сооружений (каналы, штольни, трубопроводы и т.д.), при помощи которых вода из реки (водохранилища) подается в напорный бассейн ГЭС.
Силовой узел состоит из напорного трубопровода, берущего начато от напорного бассейна и соединенного с турбинами, здания станции и отводящего канала. В здании ГЭС установлены турбины с генераторами и вспомогательное оборудование.
|
|
|
Плотинные схемы. Это наиболее распространенные схемы энергетического использования равнинных малых рек со сравнительно малыми уклонами. Напор на гидроустановке создается сооружением плотины перегораживающей реку и подпирающей в ней воду (рис. 2.1). Водное пространство перед плотиной носит название верхнего бьефа (ВБ), водное пространство ниже плотины называется нижним бьефом (НБ).
Плотинная схема энергетического использования может осуществляться в зависимости от типа речной долины равнинной реки и напора в двух вариантах: без выхода подпорного уровня на пойму и с выходом на неё (рис. 2.2).
Первая схема (рис. 2.2, а) рекомендуется для рек с широкой поймой и глубоко врезанным руслом. В этом случае отметка нормального подпорного уровня назначается так, чтобы при возведении плотины вода не выходила из основного русла реки. Для такой схемы характерны русловая компоновка здания ГЭС с небольшими напорами (от 1,5 до 4,5 м)и небольшая мощность станции (от нескольких сотен до одного-двух тысяч киловатт).
На равнинных реках с относительно неширокой глубоко врезанной поймой и слаборазвитым руслом целесообразно создавать ГЭС с водохранилищем сезонного регулирования с затоплением поймы (рис. 2.2, б).
|
|
|
Деривационные и смешанные схемы. Такие схемы широко применяются в практике строительства малых ГЭС главным образом в горных и предгорных районах. Вода из реки отводится специальным каналом с малым уклоном, значительно меньшим, чем уклон реки. Благодаря этому вода в конце канала оказывается на более высокой отметке, чем в естественном русле, в результате чего полученный сосредоточенный напор воды может быть использован на турбинах гидростанции.
Схемы деривационных станций могут быть следующими:
· деривация вдоль реки. Такие схемы применяют на реках со значительными уклонами и скоростями течения (рис. 2.3, а);
· деривация на спрямлении русла реки(рис. 2.3, б) Спрямляя деривацией отдельные излучины реки, можно получить значительные напоры ГЭС даже на реках с небольшим уклоном;
· переброска стока из одной реки в другую(рис. 2.3, в). Такие схемы применяют, когда две соседние реки разделены невысоким и коротким водоразделом и имеют разное высотное положение. Это позволяет на короткой деривации, соединяющей обе реки, получить значительный напор. Так построена Сторожевская МГЭС в Ставропольском крае мощностью 880 кВт на канале, соединяющем реки Кяфар и Бижгон. При длине деривации около 3 км напор ГЭС составляет 31м.
Рисунок 2.1 – Схема создания напора плотиной
Рисунок 2.2 – Плотинные схемы малых ГЭС:
а – без выхода отметок нормального подпорного уровня (НПУ) на пойму; б – с затоплением поймы; 1 – здание ГЭС; 2 – водосбросная плотина; 3 – глухая плотина
Схемы малых ГЭС при готовом напорном фронте. В качестве створов с готовым напорным фронтом могут использоваться водохранилища неэнергетического назначения, перепады каналов, трубопроводы систем водоснабжения (коммунально-бытового, промышленного, сельскохозяйственного). По способу создания напора такие малые ГЭС можно отнести либо к плотинным, либо к деривационным.
В состав сооружений большинства неэнергетических водохранилищ входят плотина из грунтовых материалов, паводковый водосброс и водовыпуск для пропуска в нижний бьеф расходов в заданном режиме. Часто водосброс и водовыпуск совмещены в одном сооружении. В гидроузлах на скальном основании водовыпуск устраивается в виде тоннелей в береговых склонах на участке примыкания плотин.
|
|
|
Рисунок 2.3 – Схемы деривационных малых ГЭС:
а – с деривацией вдоль реки; б – на спрямлении русла реки; в – переброска стока из одной реки в другую; 1 – головной узел; 2 – деривация; 3 – напорный бассейн; 4 – напорный трубопровод; 5 – здание ГЭС;
6 – холостой сброс
Водовыпуски гидроузлов на нескальном основании устраиваются трубчатыми в теле грунтовых плотин. При таких компоновках гидроузла пристройку ГЭС целесообразно осуществлять путем подключения к концевой части водовыпуска отдельных ниток подводящих турбинных водоводов.
При существующих и строящихся гидроузлах такое решение позволит построить малую ГЭС без коренной реконструкции водовыпуска и перерыва нормального режима эксплуатации водохранилища.
МГЭС на перепадах каналов целесообразно строить по типу деривационных. На канале перед входом в быстроток (или перепад) происходит переключение расходов из канала в параллельное русло с подводом воды к напорному бассейну и турбинным водоводам. На строящихся каналах целесообразно строительство МГЭС вместо перепадного сооружения.
Таким образом, многообразие возможных схем сооружения МГЭС значительно. Выбор оптимальной схемы требует соответствующего технического и экономического обоснования.
Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 315; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!