Влияние режима расходов ГЭС на напор

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ НАПОРЕ ГЭС.

Изменение напора ГЭС может вызываться непостоянством уровней верхнего и нижнего бьефов в течение периода оптимизации. На приплотинных ГЭС с большими водохранилищами уровень верхнего бьефа за сутки меняется мало (на сантиметры), а уровень нижнего бьефа достаточно сильно. На Камской ГЭС изменение уровня нижнего бьефа за сутки - 3,5 м, на Новосибирской - 2,5 м. На деривационных ГЭС на несколько метров может меняться напор за счет изменения уровня напорного бассейна.

Изменение напора вызывает "эффект последствий", т.е. влияние режима ГЭС на текущем интервале на последующие.

Пусть в системе имеются две станции - гидравлическая и тепловая. Между ними произвольно распределен заданный график нагрузки с соблюдением баланса мощности. По графику мощностей ГЭС определен график ее расходов.

Влияние режима расходов ГЭС на напор

Перераспределим нагрузку и посмотрим, к каким изменениям в системе это может привести. В момент t_а на интервале dt увеличим расход ГЭС на величину dQ, а в дальнейшем в момент t_б на интервале dt уменьшим расход ГЭС на ту же величину dQ. Как изменятся мощности станций в период от t_а до t_б? Увеличение расхода приведет к увеличению мощности на dP_а = q^-1dQ и к такому же снижению мощности тепловой станции. Тепловая станция системы будет иметь экономию топлива

,

где q_а, b_а - относительные приросты ГЭС и ТЭС; l_а = b_аq_а -множитель Лагранжа; dV= dQ dt - дополнительный сток ГЭС.

Экономия топлива найдена без учета изменчивости напора. В действительности увеличение расхода приводит к увеличению уровня нижнего бьефа. Так как этот процесс затухает медленно, то он будет продолжаться от t_а до бесконечности. Мощность ГЭС при этом снижается на

Таким образом, чтобы судить о мощностях, нужно знать изменчивость уровней нижнего бьефа dH_{t н.б} которая требует учета нестационарных процессов в нижнем бьефе.

Методы эти сложны, и получение величин dH_{t н.б} требует трудоемких расчетов. Поэтому обычно применяются упрощенные методы.

Дополнительный расход топлива ТЭС за счет увеличения уровня нижнего бьефа на dH_{t н.б}

где принято обозначение

Такое обозначение введено потому, что величина Dl_{а н.б.} имеет ту же размерность, что и коэффициент эффективности l.

Подобные рассуждения можно применить к моменту t_б, когда будет восстановлен баланс стока ГЭС, тогда получим

Но напор меняется и за счет изменчивости верхнего бьефа, поэтому необходимо учесть эффект последствия. В течение периода от t_а и t_б ГЭС работает с пониженными на dH_в.б по сравнению с первоначальным режимом уровнями верхнего бьефа. Можно так определить снижение мощности ГЭС в этот период:

причем производная показывает изменение мощности ГЭС от напора, а изменение напора от объема. Всего же объем изменился на dV. Пережог топлива на ТЭС

где

причем легко видеть, что размерность этой величины также совпадает с размерностью l.

Общее изменение расхода топлива системы на основании равно:

Если первоначальное распределение нагрузки было лучше второго, то dB_с > 0; если же последующий режим лучше, то dB_с <0, т.е. в системе будет экономия топлива. Примем для дальнейшего условие равноэкономичности режимов за расчетное, что соответствует dB_с = 0. Из последнего после сокращения dV следует

Отсюда следует, что при изменении напора ГЭС значение l, не остается постоянным. Поэтому на каждом расчетном интервале времени требуется определять свой коэффициент эффективности l.