Усовершенствование методики определения технико-экономических показателей ГЭС с учетом заиления водохранилища тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.10, кандидат технических наук Плетнев, Дмитрий Евгеньевич

• Плетнев, Дмитрий Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Плетнев, Дмитрий Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Процесс заиления водохранилища и методы его расчета. 1О

1.1. Условия формирования и режим стока взвешенных наносов.

1.2. Механизм заиления водохранилищ.

1.3. Анализ методов расчета заиления водохранилищ.

1.4. Постановка задачи и основные этапы ее решения.

ВЫВОДЫ

Глава 2. Определение изменения энергетических и экономических показателей ГЭС на реках с большим объемом твердого стока на стадии проектирования.

2.1.Определение основных энергетических показателей ГЭС на стадии проектирования ГЭС без учета заиления.

2.2. Учет аккумуляции наносов в ложе водохранилища при водноэнергетических расчетах и ее влияние на энергетические показатели ГЭС.

2.3. Критерии определения финансово - экономической эффективности инвестиций в электроэнергетике и методы их расчета.

2.4. Методика определения изменения показателей финансово-экономической эффективности ГЭС, расположенных на горных реках.

ВЫВОДЫ

Глава 3. Исследование влияния заиления водохранилища на энергетические и экономические показатели Ирганайской ГЭС.

3.1.Краткая характеристика водного режима р.Аварское Койсу и исходные данные для расчета изменения энергетических показателей ГЭС по причине заиления водохранилища.

3.2. Определение изменения энергетических показателей Ирганайской ГЭС на стадии проектирования.

3.3. Исходные данные для определения изменения показателей финансово - экономической эффективности Ирганайской ГЭС.

3.4. Определение изменения показателей финансово -экономической эффективности Ирганайской ГЭС.

ВЫВОДЫ

Глава 4. Исследование влияния заиления водохранилищ на технико-экономические показатели каскада ГЭС.

4.1. Исходные данные для расчета изменения энергетических показателей Ирганайской ГЭС и Чиркейской

ГЭС, работающих в каскаде.

4.2. Определение изменения энергетических показателей Ирганайской ГЭС и Чиркейской ГЭС, работающих совместно.

4.3.Исходные данные для определения финансово-экономической эффективности каскада ГЭС с учетом заиления.

4.4 Определение финансово-экономической эффективности Ирганайской ГЭС и Чиркейской ГЭС с учетом заиления.

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Усовершенствование методики определения технико-экономических показателей ГЭС с учетом заиления водохранилища»

Эксплуатация ГЭС, расположенных на реках, протекающих в узких, ущелеобразных долинах с большими уклонами и скоростями течения, показывает, что водохранилища теряют часть полезной емкости по причине отложения наносов в верхнем бьефе [27,46,61,65,85,91,99]. При создании на реке аккумулирующей емкости происходит переформирование участков речного русла, причем спектр разновидностей русловых форм на горных реках значительно шире, чем у равнинных рек. Это связано с общим увеличением уклонов от предгорий к высокогорьям, с различиями на разных уровнях в развитии эрозийных и склоновых процессов, с изменением основных гидравлических и режимных характеристик потоков и форм транспорта наносов.

Русловые переформирования, связанные с созданием ГЭС, включают в себя заиление водохранилищ, обрушение берегов, размыв русла в нижнем бьефе и др [38,46,65].

В данной работе будет исследовано влияние заиления водохранилищ на работу ГЭС. Под термином "заиление" подразумевается отложение наносов, которые устойчиво взвешиваются в толще потока и которые в бытовых условиях чаще всего относятся к категории нерусловых [46]. При заилении водохранилищ Карасев И.Ф. в [27] выделяет по крайней мере три стадии:

-иррегулярный режим заиления, при котором определяющую роль играет начальная емкость, поглощающая все поступления наносов;

-регулярный режим заиления, характеризующийся тем, что независимо от начальных условий потеря емкости водохранилища происходит по экспоненциальному закону с уменьшением аккумуляции наносов во времени;

-заключительная стадия - восстановление транзита наносов через водохранилище.

В руководстве "Методика измерения расходов наносов и изучения деформации речных русел и исследование твердого стока" выпущенном СЭВ в 1972 году [58], принимается, что водохранилища потерявшие 70-80% своего объема, не могут считаться годными для нормальной эксплуатации.

Большинство водохранилищ в нашей стране используются комплексно, для нескольких целей: энергетики, питьевого, коммунального и промышленного водоснабжения, водного транспорта, орошения, рыбного хозяйства и др., - следовательно изменение объема водохранилища повлияет на водоподачу для каждой из этих отраслей. В данной работе рассматривается влияние отложения наносов в ложе водохранилища только на изменение показателей работы ГЭС.

Из всех отраслей водного хозяйства гидроэнергетика отличается наибольшей маневренностью, т.е. возможностью приспособления своего режима к различным гидрологическим условиям. В большинстве случаев ГЭС является составной частью большой энергетической системы. Вследствие этого при разработке диспетчерских правил управления водохранилищем приоритетными требованиями являются гарантированный расход воды и гарантированная энергоотдача. Гарантированная энергоотдача является одним из основных показателей при проектировании ГЭС, поскольку от нее зависит значение установленной мощности ГЭС, а также степень участия ГЭС в суточном графике электрической нагрузки энергосистемы [17,23,74,94,95].

Гарантированная отдача в основном определяется притоком воды и полезным объемом водохранилища. Гарантированная отдача по характеру может быть статической и динамической. Значение статической гарантированной отдачи является неизменной в течение длительного периода времени. В случае динамического характера гарантированная отдача зависит от изменяющихся во времени требований водопотребителей и водопользователей, электрических и гидравлических параметров гидроузла и энергосистемы. Одним из изменяющихся параметров гидроузла является полезный объем водохранилища, который теряется вследствие аккумуляции наносов в ложе водохранилища.

Актуальностьтемы диссертации определяется необходимостью научного обоснования влияния русловых деформаций в верхнем бьефе, вызванных отложением наносов, на проектирование и эксплуатацию ГЭС, расположенных на реках с большим объемом твердого стока.

Цель исследования заключается в совершенствовании методики определения технико - экономических показателей ГЭС с учетом транспорта наносов и их аккумуляции в ложе водохранилища, которые рассматриваются как составная часть русловых процессов в верхнем бьефе. В данном исследовании водохранилище, полезный объем которого уменьшается, представляется в виде динамической системы, в которой происходит не стационарный процесс с затуханием во времени. Правильность оценки водноэнергетических показателей гарантирует объективность определения эффективности капиталовложений в строительство ГЭС.

Учет изменения полезной емкости водохранилища, а также технико-экономических показателей ГЭС приведет к необходимости интенсивной разработки и проведения эффективных мероприятий по борьбе с заилением.

Методика исследования включает: а) обработку материалов гидрологических наблюдений за стоком наносов; выделение расчетных интервалов времени и расчетных участков; определение нормы стока наносов; б) расчет заиления по участкам и получение новой формы продольного русла; оценку потери полезной емкости водохранилища; построение зависимостей объемов водохранилища от уровней для каждого периода заиления; в) разработку оптимального режима работы ГЭС по принятым критериям для каждой стадии заиления; г) проведение водноэнергетических расчетов для определения энергетических показателей ГЭС для каждой стадии заиления; оценку изменения показателей работы ГЭС в течение времени; д) исследование влияния потери полезной емкости водохранилища на экономические показатели ГЭС: проведение экономических расчетов с использованием энергетических показателей, изменяющихся во времени, для определения финансово-экономической эффективности проектируемой ГЭС по критерию внутренней нормы рентабельности.

В результате исследования получены следующие выводы и результаты представляющие собой научную новизну:

1. На стадии проектирования при определении энергетических показателей работы ГЭС полезный объем водохранилища уменьшается, по причине отложения в его ложе наносов;

2. Научно обосновано изменение гарантированной, используемой мощности и среднемноголетней выработки энергии ГЭС в связи с потерей полезного объема водохранилища;

3. Исследовано влияние заиления водохранилищ ГЭС, работающих в каскаде, на энергетические показатели совместно работающих станций.

4. Произведена экономическая оценка эффективности инвестиций в ГЭС, учитывающая изменение показателей работы ГЭС во времени, системы финансирования и долговременность результатов проекта.

Практическое использование основных результатов работы необходимо при проектировании и эксплуатации ГЭС, в частности при: а) производстве водноэнергетических расчетов на стадии проектирования ГЭС, расположенных на реках с большим объемом твердого стока; б) исследовании режимов работы и эффективности использования ГЭС в энергетических системах; в) исследовании совместной работы ГЭС, входящих в состав объединенных энергосистем. д) экономической оценке проекта сооружения ГЭС, расположенных на реках с большим объемом твердого стока.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены и обсуждены на:

- международной конференции "Стохастические модели гидрологических процессов и их использование в защите окружающей среды.", Москва, 1998г.

- на заседании кафедры НВИЭ МЭИ (г.Москва, 1999 г.). Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. Александровский А.Ю., Плетнев Д.Е. Влияние заиления водохранилища на энергетические параметры Ирганайской ГЭС. -Реф.журнал 22, Энергетика №8, 1998, 8Д17.Деп.

2. Александровский А.Ю., Плетнев Д.Е. Методика определения технико-экономических показателей ГЭС с учетом заиления водохранилищ. М:Гидротехническое строительство, №1,1999.

3. Aleksandrovsky A.U., Pletnev D.E. Accounting River-Bed Processes and Transportation of Drifts in Operation of Storage Lakes. Stochastic models of hydrological process and their applications to problems of environmental preservation, Moskow, Water problems Institute, 1998.