ЭНЕРГОКОМПЛЕКСЫ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ АККУМУЛИРОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ
Как указывалось выше, одним из весьма перспективных способов накопления энергии, получаемой от возобновляемых источников, с целью последующего ее использования в соответствии с потребностями потребителя может явиться гидравлическое аккумулирование. Рассмотрим подробнее этот метод применительно к различным энергетическим комплексам.
5Л. СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ГИДРО — И
ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИ
Исходными данными для расчета и моделирования совместных режимов работы энергокомплекса на основе ВИ с гидравлическим аккумулированием являются:
• статистические данные гидрологических и метеорологических наблюдений в зоне строительства;
• основные параметры водохранилища;
• зависимость связи расходов и уровней в нижнем бьефе, кривые продолжительности стояния уровней моря и зависимости уровней нижнего бьефа от уровней в море при различных расходах ГЭС (если НБ — море).
• эксплуатационная характеристика гидротурбины;
• графики характерных нагрузок потребителя или графики участия работы энергокомплекса в графике нагрузки энергосистемы.
Для расчета режимов работы энергокомплекса, аналогично расчету регулирования стока с помощью водохранилища, необходимо иметь хронологический график изменения притока воды в водохранилище. Для этой цели используются гидрографы притока для разных временных промежутков Q„ = Гидрограф притока
характеризует поступление воды в аккумулятор — водохранилище ГЭС. На рис. 5.1 приведены годичные гидрографы притока реки Кемь в годовом изменении для многоводного, средневодного и маловодного годов, а на рис. 5.2 — суточный гидрограф.
Для расчета колебаний уровней в призме регулирования водохранилища между НПУ и УМО вычисляется кривая объема и уровней водохранилища Vedx = fgdx(yBB) (рис.5.3) и определяется его полезный объем Vnon = fedx(HIjy) — fgdx(YMO).
|
Рис. 5.1 Гидрограф среднемесячных расходов реки Кемь в створе |
|
Рис. 5.2 Среднесуточный гидрограф расходов р. Кемь (Ноябрь)
|
Рис 5.3 Кривая связи объема и уровня водохранилища Для расчета колебаний уровней в нижнем бьефе необходимо использовать кривую связи расходов и уровней в нижнем бьефе ГЭС УНБ = ГунбЦи (рис.5.4)
Если нижним бьефом ГЭС является море, то дополнительно устанавливается зависимость уровней нижнего бьефа от уровней в море при различных расходах ГЭС (рис. 5.5)
УНБ = fiQsx, Нсм)
где: Нсм = fCM (Р) — кривая продолжительности стояния уровней моря, м; Р — обеспеченность стояния уровней моря, %,
ПЗ!
Ш
А
УО
о
 |
>>
Г} =■ f(H, Nnc) или Ї] f(H,
 |
где: Н — напор; — мощность ГЭС; — расход ГЭС.
Для того чтобы определить потери при регулировании в режиме аккумулирования и эффективность аккумулирования, необходимо рассчитать выработку ГЭС без участия СВИЭ.
В общем виде выработка ГЭС вычисляется как;
^гэс / ^гэс (О
Г ^«(0 = <2^(0 -H(t)-ri(t)-g я(0 = УВБ(І) — УНБ(і)
УВБ(І) = УВБ(увд1(с))
< УНБ{і) = У(О)
V«b(t) = УВБ0) + j«Ш — Q^itydt
, Bit) = fiHW. Q^t))
где УВБ0 — начальный уровень верхнего бьефа;
Как видно из системы уравнений исходной зависимостью для расчета выработки ГЭС является Q^it) — график расходов воды пропускаемой через ГЭС. Для водохранилища, обеспечивающего суточное, недельное, месячное, годичное и многолетнее регулирование, это зарегулированный расход, определяемый зарегулированной мощностью:
где: QpeJjt) — график зарегулированных расходов ГЭС.
В случае, если объем водохранилища недостаточен для суточного регулирования стока, но является достаточным для аккумулирования энергии ВИЭ, тогда = Qn(t) и УВБ = const
|
На практике Q^(t) задается в табличном виде и задача определения выработки ГЭС решается дискретно:
|
На рис. 5.7 показан график выработки энергии ГЭС для случая, если энергокомплекс состоит только из одного участника — ГЭС.
 |
Для расчета объема воды, необходимого для аккумулирования другого источника, необходимо установить хронологический график изменения поступления этого возобновляемого источника энергии: = /«О(0 (рис.5.8-5.9)
|
т |
Г і |
|||||||||
|
————— ! |
||||||||||
|
|—————- j |
1————— |
|
8 Т 7 |
|
~s 5 л Л Ё п ^ 3 2 1 |
|
I И III IV V VI VII VIII IX X XI XII t, месяцы Рис, 5.8 Годовой ход скорости ветра на площадке Морской ВЭС |
|
Рис. 5.9 Суточный ход скорости ветра на площадке Морской ВЭС Мощность установки на базе ВИЭ Nm3 определяется по характеристике отдачи мощности установки (рис.5.10), для ВЭС это NB3V fxoM (Цвет) |
|
|
Скорость ветра, м/с
Рис. 5.10 Характеристика отдачи мощности ВЭУ "Епегсоп-ЕЗЗ"
С учетом хронологического изменения поступления ВИЭ мощность установки так же меняется во времени:
МуВИэ(*) = fxoM^euэ(£))
Выработка установки составит:
Эувиэ — I Nm3(t)dt
При этом выработка станции ВИЭ в течении определенного временного промежутка (рис. 5.11) рассчитывается как:
Эсвиэ = пуш / dt,
где: ПуШ — количество установок в системе;
|
Рис. 5 Л1 Суточная выработка Морской ВЭС в ноябре (п^ = 6) Графики характерных нагрузок Ниагр = fH(t) определяют динамику изменений режимов работы энергокомплекса, при которых подстраивается выдача энергии под требуемую, а также задают требуемую мощность станции ВИЭ для полного покрытия нагрузки (рис. 5 Л 2) |
|
О S 10 15 20 часы Рис. 5.12 Нагрузка энергосистемы (ноябрь) |
1 — 1
‘-‘нагр ^гэс
^увиэ
Расчет выработки энергокомплекса и потерь регулирования в режиме аккумулирования определяется выражением
гуакі
УВБЮ = VBE(yedx(t))
УНБ(0 = VHE(Q™(t))
H(t) = УВБ{і) — УНБ(і) t) =
WeeW H(t)
vedx{t) = /«*№„) + J(Q„(0 —
= N, taep(t) — ли,(0
o < A£?(t) < ЛЦГ
УА/О < УВБ(І) « ФПУ
Обобщенный алгоритм решения данной задачи можно представить в
 |
следующем виде:
На рис. 5.13-5.14 показаны графики выработки энергии в режиме аккумулирования энергии Морской ВЭС.
20
16 12
8 4 О
О 5 10 15 20
часы
Рис. 5.13 Выработка Морской ГЭС в режиме аккумулирования энергии Морской ВЭС.
|
25 20 15 10 5
|
часы
Рис. 5.14 Выработка энергокомплекса Морская ГЭС-Морская ВЭС с гидравлическим аккумулированием энергии КПД регулирования рассчитывается для одного шш нескольких циклов аккумулирования Тц, при котором в начале периода tw
аккумулирования и в конце t* уровни в водохранилище совпадают (рис. 5.15):
Л. ле? сс+ *’-.»)
|
Рис. 5.15 Колебания уровня верхнего бьефа в цикле аккумулирования энергии КПД регулирования зависит от соотношения параметров водохранилища, мощности участников энергокомплекса и нагрузки системы. При оптимизации параметров энергокомплекса КПД регулирования может составлять 98-99% При Т]^, = 99% , гітурб = 93% , 7]ген — 98% кпд гидравлического аккумулирования составит rf^K — 90% Алгоритм определения параметров и режимов работы энергокомплекса ГЭС-ВЭС с гидравлическим аккумулированием При определении оптимальных параметров и режимов работы энергокомплекса, важнейшую роль играет полезный объем водохранилища ГЭС, который возможно использовать для аккумулирования энергии ВЭС. |
