Курсовая работа : Водноэнергетические расчеты 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Курсовая работа >> Геология


Водноэнергетические расчеты




Кафедра «Гидротехническое и энергетическое строительство»

Курсовой проект:

«Водноэнергетические расчеты»

Минск 2008

Содержание

Содержание 2

Введение 3

1. Регулирование стока графическим способом 4

1.1 Построение гидрографов естественных и возможных к использованию расходов 4

1.2 Расчет регулирования стока методом графических построений 6

2. Определение мощностей ГЭС по водотоку и средневзвешенного напора 9

3. Выбор установленной мощности ГЭС 12

4. Расчет емкости суточного регулирования ГЭС 15

5. Составление паспорта водноэнергетических характеристик ГЭС 17

Литература 19

Введение

Курсовой проект выполняется с целью освоения методики определения основных энергетических параметров ГЭС. Полученные в результате этих расчетов параметры (установленная мощность и выработка электроэнергии, значения расходов и колебаний уровней воды в водохранилище и нижнем бьефе и др.) необходимы для проектирования гидротехнических сооружений, выбора оборудования, выполнения технико-экономических обоснований.

1. Регулирование стока графическим способом

1.1 Построение гидрографов естественных и возможных к использованию расходов

Гидрограф естественного стока реки вычерчивается по значениям заданных среднемесячных расходов за расчетный период.

Для более точного определения мощностей проектируемой ГЭС, обеспеченных по воде и напору, расчеты регулирования стока необходимо вести по расходам реки, возможным к использованию.

Для этого в гидрограф естественного стока вносятся коррективы, связанные с учетом потерь воды из водохранилища на фильтрацию, испарение и льдообразование.

Потери воды на фильтрацию оцениваются приближенно по заданной высоте слоя воды, теряемой в течение года из водохранилища, при среднем наполнении его емкости.

Годовой объем воды, теряемой на фильтрацию, определяется с помощью кривой расходов: .

Фильтрационный расход предполагается равномерным в течение года:

Потери воды на дополнительное испарение за тот или иной отрезок времени в виде слоя воды определяются как разность между испарением с поверхности воды и с суши.

В курсовом проекте годовой объем потерь на испарение определяется по высоте годового слоя испарения при среднем наполнении водохранилища: .

Помесячные расходы потерь воды на испарение зависят от внутригодового распределения среднего испарения:

Рi – доля испарения в i ом месяце, %;

– продолжительность месяца, с.

Для юго-восточного района

Месяцы

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

РI, %

1

1

3

7

16

17

19

17

11

5

2

1

Qи, м3

0,008

0,008

0,02

0,05

0,012

0,013

0,014

0,013

0,008

0,04

0,015

0,008

Потери воды на льдообразование в условиях сравнительно высокой степени зарегулирования стока носят временный характер (возвратные) и не вызывают заметного ухудшения энергетических характеристик водотока. С учетом этого корректировка гидрографа реки на льдообразование не производится.

Месяцы

Qестественный, м3

Qф, м3

Qи, м3

Qполезный, м3

Qср, м3

I

26

0,13

0,008

25,862

111,7693

II

25

0,13

0,008

24,862

III

37

0,13

0,02

36,85

IV

92

0,13

0,05

91,82

V

176

0,13

0,012

175,858

VI

251

0,13

0,013

250,857

VII

213

0,13

0,014

212,856

VIII

241

0,13

0,013

240,857

IX

149

0,13

0,008

148,862

X

67

0,13

0,04

66,83

XI

36

0,13

0,015

35,855

XII

30

0,13

0,008

29,862

I

17

0,13

0,008

16,862

95,76925

II

16

0,13

0,008

15,862

III

24

0,13

0,02

23,85

IV

78

0,13

0,05

77,82

V

117

0,13

0,012

116,858

VI

195

0,13

0,013

194,857

VII

262

0,13

0,014

261,856

VIII

225

0,13

0,013

224,857

IX

128

0,13

0,008

127,862

X

52

0,13

0,04

51,83

XI

19

0,13

0,015

18,855

XII

18

0,13

0,008

17,862

I

32

0,13

0,008

31,862

162,0193

II

12

0,13

0,008

11,862

III

58

0,13

0,02

57,85

IV

124

0,13

0,05

123,82

V

234

0,13

0,012

233,858

VI

328

0,13

0,013

327,857

VII

375

0,13

0,014

374,856

VIII

316

0,13

0,013

315,857

IX

259

0,13

0,008

258,862

X

112

0,13

0,04

111,83

XI

54

0,13

0,015

53,855

XII

42

0,13

0,008

41,862

Qср за 3 года

123,1859

1.2 Расчет регулирования стока методом графических построений

Расчеты по регулированию стока заключаются в последовательном во времени сопоставлении объемов притока и потребления воды.

По гидрографу откорректированных расходов в косоугольной системе координат строится ИКС. Ординаты ИКС определяются как разность между суммарным фактическим стоком и условным равномерным за период от начала регулирования до расчетного момента времени. Расчет удобно вести в табличной форме.

Год

Месяц

Δt, 106с

Q, м3

Фактический сток, 106 м3

Фиктивный сток, 106 м3

Разность стока, 106 м3

1

I

25,862

2,680

69,310

69,310

330,138

330,138

-260,828

II

24,862

2,420

60,166

129,476

298,110

628,248

-498,772

III

36,850

2,680

98,758

228,234

330,138

958,386

-730,152

IV

91,820

2,590

237,814

466,048

319,052

1277,438

-811,390

V

175,858

2,680

471,299

937,347

330,138

1607,576

-670,229

VI

250,857

2,590

649,720

1587,067

319,052

1926,628

-339,561

VII

212,856

2,680

570,454

2157,521

330,138

2256,766

-99,245

VIII

240,857

2,680

645,497

2803,018

330,138

2586,904

216,114

IX

148,862

2,590

385,553

3188,570

319,052

2905,956

282,615

X

66,830

2,680

179,104

3367,675

330,138

3236,094

131,581

XI

35,855

2,590

92,864

3460,539

319,052

3555,146

-94,606

XII

29,862

2,680

80,030

3540,570

330,138

3885,284

-344,714

2

I

16,862

2,680

45,190

3585,760

330,138

4215,422

-629,662

II

15,862

2,420

38,386

3624,146

298,110

4513,532

-889,386

III

23,850

2,680

63,918

3688,064

330,138

4843,670

-1155,607

IV

77,820

2,590

201,554

3889,618

319,052

5162,722

-1273,104

V

116,858

2,680

313,179

4202,797

330,138

5492,860

-1290,063

VI

194,857

2,590

504,680

4707,477

319,052

5811,912

-1104,435

VII

261,856

2,680

701,774

5409,251

330,138

6142,050

-732,799

VIII

224,857

2,680

602,617

6011,867

330,138

6472,188

-460,321

IX

127,862

2,590

331,163

6343,030

319,052

6791,240

-448,210

X

51,830

2,680

138,904

6481,934

330,138

7121,378

-639,443

XI

18,855

2,590

48,834

6530,769

319,052

7440,429

-909,661

XII

17,862

2,680

47,870

6578,639

330,138

7770,568

-1191,929

3

I

31,862

2,680

85,390

6664,029

330,138

8100,706

-1436,677

II

11,862

2,420

28,706

6692,735

298,110

8398,816

-1706,081

III

57,850

2,680

155,038

6847,773

330,138

8728,954

-1881,181

IV

123,820

2,590

320,694

7168,467

319,052

9048,006

-1879,539

V

233,858

2,680

626,739

7795,206

330,138

9378,144

-1582,937

VI

327,857

2,590

849,150

8644,356

319,052

9697,195

-1052,839

VII

374,856

2,680

1004,614

9648,970

330,138

10027,334

-378,363

VIII

315,857

2,680

846,497

10495,467

330,138

10357,472

137,995

IX

258,862

2,590

670,453

11165,919

319,052

10676,523

489,396

X

111,830

2,680

299,704

11465,624

330,138

11006,662

458,962

XI

53,855

2,590

139,484

11605,108

319,052

11325,713

279,395

XII

41,862

2,680

112,190

11717,299

330,138

11655,851

61,447

Регулирование стока должно вестись с учетом наиболее эффективного его использования, отвечающего требованиям не только гидроэнергетики, но и других водопользователей.

При регулировании стока по интегральным кривым сопоставление полезно-бытовых приточных расходов с проектируемыми потребными расходами также выражается в интегральной форме, т.е. проведением интегральной кривой потребления при заданных полезном объеме водохранилища Vп=680·106 м3 и режиме регулирования – с обеспечением орошения Qор=25 м3/с. Для этого строится вспомогательная интегральная кривая-эквидистанта. Она проводится смещенной вниз по вертикали на величину полезного объема водохранилища и образует зону, в пределах которой строится интегральная кривая отдачи.

2. Определение мощностей ГЭС по водотоку и средневзвешенного напора

Проведение интегральной кривой потребления в соответствии с режимом работы ГЭС позволяет построить гидрограф среднемесячных зарегулированных расходов, а также хронологические графики изменения УВБ и УНБ, напоров и мощностей ГЭС по водотоку.

УВБ для каждого интервала времени определяются по объему воды в водохранилище с помощью топографической характеристики.

Для построения графика колебаний УНБ используются значения зарегулированных расходов, возможных к использованию ГЭС и определяемых по линии потребления, а также кривую связи уровней в створе проектируемой ГЭС и расходов воды в НБ.

Полезный напор ГЭС в общем случае определяется как разность статического напора и потерь напора в энергетических водоводах.

Месяц

УВБ, м

УНБ, м

Напор, м

Q м3

Мощность NГЭС, 103кВт

Выработка Э, 106кВт·ч

Э·Н, 106кВт·ч·м

Нст

Н

I

401

237,1

163,9

162,34

79

113,432

81,671

13258,43

II

396

237,1

158,9

157,34

79

109,938

79,155

12454,30

III

391

237,1

153,9

152,34

79

106,445

76,640

11675,32

IV

391

237,1

153,9

152,34

79

106,445

76,640

11675,32

V

391

238,2

152,8

147,22

149,4

194,536

140,066

20620,50

VI

406

238,2

167,8

162,22

149,4

214,357

154,337

25036,54

VII

410

238,2

171,8

166,22

149,4

219,643

158,143

26286,46

VIII

424

237,9

186,1

181,85

130,4

209,735

151,009

27460,89

IX

427,8

237,9

189,9

185,65

130,4

214,118

154,165

28620,55

X

424

237

187

185,65

73,4

120,526

86,779

16110,76

XI

421

237

184

182,65

73,4

118,579

85,377

15594,29

XII

416

237

179

177,65

73,4

115,333

83,039

14752,21

I

408

237

171

169,65

73,4

110,139

79,300

13453,49

II

399

237

162

160,65

73,4

104,296

75,093

12063,96

III

392

237

155

153,65

73,4

99,752

71,821

11035,55

IV

391

237

154

152,65

73,4

99,103

71,354

10892,38

V

391

237

154

152,65

73,4

99,103

71,354

10892,38

VI

398

237,8

160,2

156,19

126,6

174,895

125,925

19668,57

VII

411

237,8

173,2

169,19

126,6

189,452

136,405

23078,87

VIII

427

237,7

189,3

185,53

122,8

201,509

145,087

26917,97

IX

427,8

237,7

190,1

186,33

122,8

202,378

145,712

27150,61

X

426

237,2

188,8

187,16

81

134,085

96,541

18068,63

XI

418

237,2

180,8

179,16

81

128,354

92,415

16556,99

XII

409

237,2

171,8

170,16

81

121,906

87,772

14935,31

I

399

237,2

161,8

160,16

81

114,742

82,614

13231,44

II

391

237,2

153,8

152,16

81

109,010

78,487

11942,63

III

391

238

153

148,58

132,9

174,655

125,752

18684,73

IV

391

238

153

148,58

132,9

174,655

125,752

18684,73

V

391

238

153

148,58

132,9

174,655

125,752

18684,73

VI

405

239,3

165,7

146,81

274,9

356,949

257,003

37729,98

VII

418

239,3

178,7

159,81

274,9

388,557

279,761

44707,92

VIII

424

239,3

184,7

165,81

274,9

403,145

290,265

48128,07

IX

427,8

239,3

188,5

169,61

274,9

412,385

296,917

50359,36

X

426

237,6

188,4

185,08

115,2

188,582

135,779

25130,28

XI

420

237,6

182,4

179,08

115,2

182,469

131,377

23527,35

XII

413

237,6

175,4

172,08

115,2

175,336

126,242

21724,01

Σ

14985,793

3702473,2

Потери напора в энергетических водоводах деривационных ГЭС определяются по зависимости:

По величинам зарегулированных расходов и полезных напоров для каждого расчетного интервала времени может быть определена мощность ГЭС по водотоку по зависимости:

По вычисленным значениям мощностей строится хронологический график изменения мощностей ГЭС, обеспеченных зарегулированным водотоком и напором:

Хронологический график дает наглядную картину последовательности изменения мощностей ГЭС. Для полноты представления о работе ГЭС и характеристики мощности ГЭС с точки зрения ее обеспеченности необходимо построить график обеспеченности мощностей ГЭС. Обеспеченность той или иной мощности ГЭС определяется по формуле:

m – порядковый номер мощности в убывающем ряду мощностей ГЭС;

n – общее число мощностей ГЭС в ряду.

Величина средневзвешенного по выработке напора ГЭС Нср.вз определяется по формуле:

3. Выбор установленной мощности ГЭС

Величина установленной мощности ГЭС зависит как от мощности зарегулированного водотока, так и от условий работы ГЭС в электроэнергосистеме. Установленная мощность ГЭС состоит из трех частей: .

Гарантированная мощность ГЭС определяется исходя из обеспеченного по воде ее участия в покрытии определенной части расчетного суточного графика нагрузки электроэнергосистемы, составленного на перспективу. Из всех возможных среднесуточных мощностей ГЭС по водотоку с помощью графика их обеспеченности по значению расчетной обеспеченности Рр=75% назначается величина обеспеченной мощности ГЭС . По этой мощности определяется обеспеченная суточная выработка электроэнергии ГЭС .

С целью учета развития электроэнергосистемы на перспективу почасовые ординаты заданного суточного графика нагрузки рекомендуется умножать на поправочный коэффициент К=1,3 (на конец первой пятилетки).

Размещение обеспеченной выработки в суточном графике нагрузки электроэнергосистемы и определение гарантированных мощностей ГЭС производится с помощью анализирующей кривой Э=f(Р).

Проектируемая ГЭС должна принимать максимальное участие в покрытии пика суточного графика нагрузки. При этом предполагается, что на ГЭС имеется возможность вести неограниченное суточное регулирование стока ( может размещаться в любой части графика нагрузки).

В нижний бьеф необходимо пропускать санитарный расход Qсан=11,9 м3. В базисе графика нагрузки электроэнергосистемы размещается базисная мощность (Н=166 м – средне декабрьский напор ГЭС) и соответствующая ей выработка электроэнергии , отвечающие санитарному расходу.

Остальную часть обеспеченной среднесуточной выработки электроэнергии ГЭС целесообразно разместить в пике графика нагрузки электроэнергосистемы

.

Суточный график мощностей ГЭС при таком режиме ее работы может быть получен совмещением базисной и пиковой зон в графике нагрузки, а величина гарантированной мощности – суммированием базисной и пиковой составляющих

Дополнительная мощность , как правило, имеет место на ГЭС с ограниченным длительным регулированием речного стока, когда возможные среднесуточные мощности по водотоку значительно превосходят гарантированную мощность.

Определение величины дополнительной мощности требует специальных энергоэкономических расчетов. В первом приближении можно принимать обеспеченность по водотоку суммы мощностей в пределах 10÷15%. Следовательно, дополнительная мощность ГЭС . Располагать на ГЭС дополнительную мощность нет необходимости .

Резервная мощность должна обеспечивать бесперебойную работу электроэнергосистемы в целом. На предварительной стадии проектирования ее величина может быть принята равной 10% от , т.е. .

Установленная мощность ГЭС:

.

4. Расчет емкости суточного регулирования ГЭС

Так как от ГЭС при ее работе в пиковой части суточного графика нагрузки требуется резкопеременный мощностной режим, обеспечиваемый пропуском через ее турбины переменных расходов воды, возникает необходимость в определении величины объема для перераспределения суточного притока .

Расчет суточного регулирования ГЭС производится графоаналитическим способом с помощью интегральной кривой турбинного стока. Для этого подсчитываются расходы воды через гидротурбины:

– значение мощности ГЭС;

– напор ГЭС, м (принимается постоянным и равным среднедекабрьскому напору ГЭС Нср=166);

– КПД гидроагрегата.

Часы

1

17,44

11,90

42,83802

2

17,44

11,90

85,67604

3

17,44

11,90

128,5141

4

17,44

11,90

171,3521

5

17,44

11,90

214,1901

6

17,44

11,90

257,0281

7

17,44

11,90

299,8661

8

17,44

11,90

342,7041

9

47,94

32,71

460,4596

10

106,44

72,62

721,909

11

93,44

63,75

951,4265

12

21,94

14,97

1005,318

13

17,44

11,90

1048,156

14

17,44

11,90

1090,994

15

73,94

50,45

1272,613

16

281,94

192,37

1965,145

17

369,69

252,24

2873,218

18

376,19

256,68

3797,256

19

327,44

223,41

4601,55

20

236,44

161,32

5182,319

21

164,94

112,54

5587,463

22

86,94

59,32

5801,014

23

21,94

14,97

5854,906

24

17,44

11,90

5897,744

По полученному гидрографу расходов через ГЭС строится интегральный график суточного турбинного стока.

Регулирующая суточная емкость или полезный объем бассейна суточного регулирования определяется в масштабе объемов расстоянием по вертикали между верхней и нижней касательными к интегральной кривой турбинного стока, проведенными параллельно направлению луча, отвечающего среднему расходу ГЭС .

Отношение объема к обеспеченному среднесуточному притоку определяет значение относительной регулирующей емкости.

5. Составление паспорта водноэнергетических характеристик ГЭС

1. Характеристики естественного стока и водохранилища:

  1. Среднегодовой сток W=3905,8·106м3

  2. Полезный объем водохранилища Vп=680·106м3

  3. Коэффициент емкости водохранилища β=17,4%

  4. Максимальный среднемесячный расход Qmax=374,856/с

  5. Минимальный среднемесячный расход Qmin=11,862м3

  6. Среднемноголетний расход Qср=123,19м3

2. Характеристика зарегулированного режима ГЭС:

  1. Максимальный зарегулированный расход =274,9м3

  2. Минимальный зарегулированный расход =73,4м3

  3. Объем холостого сброса Wсбр=0 м3

  4. Объем используемого стока Wисп=3905,8·106м3

  5. Коэффициент использования стока Кисп=100%

  6. Напоры:

Максимальный Нmax=190,1 м

Минимальный Нmin=152,8 м

Средневзвешенный Нср. вз=166,06 м

  1. Среднегодовая выработка электроэнергии ГЭС

по зарегулированному водотоку 4995,3·106кВт·ч

  1. Среднесуточная обеспеченная мощность ГЭС 110·103 кВт

  2. Обеспеченная суточная выработка электроэнергии 12,64·106 кВт·ч

  3. Гарантированная мощность ГЭС 375·103кВт

  4. Установленная мощность ГЭС 412,5·103кВт

  5. Максимальная мощность ГЭС 412,4·103кВт

  6. Минимальная мощность ГЭС 17,44·103кВт

  7. Максимальный расход ГЭС 256,68 м3

  8. Минимальный расход ГЭС 11,9 м3

  9. Максимальный УНБ 239,3 м

  10. Минимальный УНБ 237 м

  11. Обеспеченный среднесуточный приточный расход

  12. Обеспеченный суточный приток

  13. Среднесуточный расход ГЭС

  14. Регулирующая суточная емкость

  15. Коэффициент суточной емкости

Литература

  1. Методические указания к курсовому проекту «Водноэнергетические расчеты» по курсу «Гидроэлектрические станции» для студентов специальности 29.04 – «Гидротехническое строительство» И.В. Синицын Минск 1990.

  2. Гидроэлектрические станции/ Под ред. В.Я. Карелина, Г.И. Кривченко. 3 е изд. Перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 446 с.

Похожие работы: