ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ НОВОСИБИРСКОЙ ГЭС В МАЛОВОДНЫЕ И СРЕДНЕВОДНЫЕ ГОДЫ

Аннотация. В данной статье определяются гарантированные мощности, построение основных характеристик Новосибирской ГЭС. Проведены водно-энергетические расчеты для маловодного и средневодного года, которые лежат в основе управления гидроэлектростанцией, их результаты позволяют судить об объемах и сроках использования для выработки электроэнергии.

Ключевые слова: Гидроэлектростанция, маловодный год, средневодный год, гидрограф, водно-энергетический расчёт.

В данном исследовании рассматриваются режимы работы Новосибирской ГЭС в маловодные и средневодные годы. Проведены водно-энергетические расчеты для маловодного и средневодного года, которые лежат в основе управления гидроэлектростанцией, их результаты позволяют судить об объемах и сроках использования для выработки электроэнергии.  Для решения основных проблем эксплуатации Новосибирской ГЭС необходимо построить кривую обеспеченности стока в створе р. Обь.

Кривая обеспеченности позволяет решить многие задачи, такие как:

1) расчет наибольших и наименьших притоков;

2) определение расчетной обеспеченности и гарантированной мощности проектируемых и эксплуатируемых гидроэлектростанций;

3) определение установленной мощности ГЭС;

4) исследование режимов регулирования стока водохранилищами;

5) определение размеров водосбросных отверстий плотин;

6) сравнение различных рек по подобным показателям, позволяющее делать обширные гидрологические выводы.

В качестве исходных данных задан гидрологический ряд среднемесячных расходов воды за период в 74 года в створе реки. Рассчитаем среднегодовое значение расхода воды для каждого члена ряда, расположим их в порядке убывания и отложим по оси ординат.

Значение обеспеченности для каждого года выстроенного по убыванию ряда рассчитываем по следующей формуле:

Где m – порядковый номер каждого рассматриваемого года в убывающем ряду; n- общее количество лет в статистическом ряду

Полученная в результате эмпирическая кривая обеспеченности будет иметь вид, представленный на рисунке 1.

Рисунок 1. Эмпирическая кривая обеспеченности реки Обь

Определим маловодный и средневодный год по кривой обеспеченности графическим способом. Для дальнейших исследований данные годы принимают значения 92,5 % (маловодный) и 50 % (средневодный) соответственно.

Значению 92,5 % соответствует среднегодовое значение бытового расхода:

Год, в котором расход соответствует данному расходу – 1917 г.

Выбранный год принимаем расчетным маловодным годом.

Значению 50 % соответствует среднегодовое значение бытового расхода:

Год, в котором расход соответствует данному расходу – 1902 г.

Выбранный год принимаем расчетным средневодным годом.

Далее построим выбранные гидрографы для средневодного и маловодного года. Полученные гидрографы будут иметь вид, представленный на рисунке 2 и 3 соответственно.

Рисунок 2. Гидрограф расчетного средневодного года

Рисунок 3. Гидрограф расчетного маловодного года

Далее построим характеристики верхнего и нижнего бьефа. Бьефом является часть реки, водохранилища, канала или другого водного объекта, присоединенная к гидротехническому сооружению. К таким сооружениям относятся: плотина, шлюз, гидроэлектростанция и другие.

Существует верхний бьеф, располагающийся выше по течению, и нижний, который расположен по другую сторону гидротехнического сооружения. Верхним бьефом Новосибирской гидроэлектростанции является водохранилище.

На основе данных зависимости объема водохранилища от отметки верхнего бьефа, полученных от диспетчерского персонала работников Новосибирской ГЭС, построили объемную характеристику верхнего бьефа

Рисунок 4. Объемная характеристика верхнего бьефа

Также, на основе данных зависимости расхода воды от отметки нижнего бьефа, полученных от диспетчерского персонала работников Новосибирской ГЭС, построим объемную характеристику верхнего бьефа. Принимаем для дальнейших расчетов летний период работы ГЭС с мая до сентября включительно, остальные месяцы будут относиться к зимнему периоду.

Рисунок 5. Расходная характеристика нижнего бьефа

Далее определим напор для каждого месяца работы ГЭС. Для этого определим отметку нижнего бьефа по расходной характеристике в соответствии с рисунком 1.5, и высоту сработки водохранилища hср. Определение высоты сработки водохранилища представлено на рисунке 2.8

Рисунок 6. Определение высоты сработки водохранилища

Так как период сработки водохранилища достаточно велик, поэтому для расчета среднего за период напора H_ГЭС величину h_ср необходимо усреднить.

Примем:

При расчете напора принимаем два фактора: сработка начинается от НПУ; h_ср усредняется по формуле

  Рассчитаем среднегодовое значение напора:

Потом определяем гарантированную мощность для маловодного года.

На основе гидрографа маловодного года рассчитаем гарантированные мощности для каждого месяца.

      – расход воды после распределения стока в i-том месяце;

H  –  среднегодовое значение напора.

В ходе проделанных расчетов мы построили кривую обеспеченности стока в створе р. Обь. Определили гидрографы маловодного и средневодного года по кривой обеспеченности. Построили характеристики верхнего и нижнего бьефов, перераспределили естественный сток реки в течение года. Далее, рассчитали среднегодовой напор, по которому определили гарантированные мощности Новосибирской ГЭС для маловодного года. Полученные значения мощностей являются основой для водно-энергетических расчетов.

В ходе проделанных расчетов мы спланировали оптимальные режимы управления водохранилищем в течение годового интервала в условиях различной водности. Тем самым, минимизировали холостые сбросы, а также увеличили мощность ГЭС в меженный период путем перераспределения естественного стока реки.

Список литературы:

1. Секретарев, Ю. А. Гидроэнергетика: контр. задания и метод. Указания [текст] / сост.: Ю. А. Секретарев, А. А. Жданович, С. В. Митрофанов. – Новосибирск: Изд - во НГТУ, 2013. – 64 с.
2. Официальный сайт филиала ПАО «РусГидро» [электронные ресурсы] / Новосибирская ГЭС. – URL: http://www.nges.rushydro.ru/hpp/general/.
3. Филиппова, Т.А. Гидроэнергетика: учебное пособие [текст] / Т.А. Филиппова, М.Ш. Мисриханов, Ю.М. Сидоркин, А.Г. Русина. – 2-е изд., перераб. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2012. – 620 с.
4. Особенности взаимодействия гидроэнергетических объектов с окружающей средой [электронные ресурсы]. – URL: http://energetika.in.ua/ru/books/book- 5/part-3/section-4/4-1/
5. Скалкин, Ф. В. Энергетика и окружающая среда [текст] / Ф. В. Скалкин, А. А. Канаев, И. 3. Копп. - Л.: Энергоиздат: Ленингр. отд-ние, 1981. - 280 с.
6. Наблюдения на водохранилищах за переработкой берегов [электронные ресурсы] / Мероприятия по защите берегов от переработки. – URL: http://kursika.ru/doc731610.html