Эксплуатационные свойства ГЭС

Эксплуатационные свойства ГЭС определяются:

а) зависимостью развиваемой мощности, соответственно и выработки от водотока. Это имеет место всегда, независимо от степени зарегулированности водотока. Там, где отсутствует зарегулированность водотока, эта зависимость жесткая. Закономерности водотока по времени (до нескольких лет) превышают режим регулирования нагрузки (суточное регулирование и до годичного);

б) режимом использования ГЭС в энергосистеме, имеющем комплексный характер, который подчиняется требованиям других водопользователей и, следовательно, носит вынужденный характер. Так, по условиям рыбного хозяйства все Волжские ГЭС вынуждены иметь искусственный паводок до 1,5 месяцев, так как нерест ценных рыб происходит в озерах и необходимо обеспечить (с апреля) проход рыб. На этом Волжская ГЭС теряет до 1,5 млрд. кВт×ч ежегодно. Иногда зимний режим ГЭС носит вынужденный характер. Например, движение по льду. Если в этом случае снизить нагрузку, то вода упадет и произойдет отрыв льда от воды.

Различают следующие возможности регулирования стока

ГЭС работают на принудительном стоке. Сюда относятся ГЭС на оросительных каналах. В этом случае режим работы ГЭС будет определяться режимом полива.

ГЭС, работающие на естественном стоке (режим естественного стока). В этом случае наблюдается жесткая зависимость мощности от стока.

ГЭС с суточным регулированием. В часы провала (при наличии водохранилища) ГЭС отключаем и запасаем воду, а потом используем в пиках нагрузки. Чем больше суточная неравномерность и чем больше объем водохранилища, тем больше получаемая электрическая мощность.

ГЭС с недельным регулированием позволяют компенсировать как внутрисуточные колебания нагрузки, так и колебания среднесуточного расхода воды на протяжении недели. Объем водохранилища недельного регулирования должен быть больше, чем ГЭС с суточным регулированием. Возможность недельного регулирования может ограничиваться требованиями других водопользователей.

ГЭС с сезонным или годичным регулированием. Емкость водохранилища такова, что позволяет распределять годовой сток по сезонам года.

ГЭС с многолетним регулированием. В этом случае ГЭС сглаживает неравномерность годового стока по годам (Братская ГЭС, Красноярская ГЭС).

Эксплуатационные свойства ГЭС характеризуются следующими моментами:

1. Большая длительность в эксплуатации, характеризуемая быстрым пуском, набором и сбросом нагрузки 1,5-2 минуты. Это время ограничено только опасностью разрушения подпятника гидротурбин, возможностью явления гидравлического удара.

2. Высокий регулировочный диапазон. Гидроагрегаты могут практически менять нагрузку от 0 до 100%. Здесь также могут возникать ограничения – это внешние водопользователи.

3. Относительно малые потери при переменном режиме. Для сравнения – чтобы пустить современный блок требуется в среднем 200 т у.т.

4. Возможность полной автоматизации гидроагрегатов.

5. Высокая эффективность использования энергетического ресурса.

6. Высокая надежность ГЭС, Kr > 0,95.

Однако все эти свойства не всегда используются и зависят от схемы ГЭС, а также от требований других водопользователей. Мощность ГЭС выражается следующей зависимостью

NГЭС = 9,81QHh,

где Q – расход воды, H – напор (разность верхнего и нижнего бьефов), h - к.п.д.

Располагаемая мощность ГЭС может быть снижена из-за уменьшения напора, особенно у низконапорных (менее 50м) станций. Эти ограничения могут возникать во время паводка, когда сбрасывается много воды и уровень нижнего бьефа, повышается, а верхнего бьефа понижается, в предпаводковый период, когда идет сработка водохранилища. То же может происходить и летом, когда сбрасывается вода для судоходства.

Для высоконапорных ГЭС снижение напора может быть вызвано большими потерями в трубопроводах (коррозии).