Мощность и выработка энергии ГЭС
Прежде чем попасть в турбину, вода должна пройти различные огради-тельные и направляющие сооружения (сороудерживающие решетки, подводя-щую камеру, трубопроводы и т.д). В этих сооружениях часть потока теряется на преодоление сопротивления. Подлежащая использованию в турбине энергия определяется как разность удельной энергии потока при входе в турбинную ка-меру и нижнего бьефа. Н=Евх-Ек, эта удельная энергия называется полезным или рабочим напором Н. Удельная энергия потока воды Евх и Ек определяется уравнением Бернулли [5].
Мощность потока, соответствующая этому напору:
Nn=9,81 QH[кВт], где Q-расход воды, поступающий из верхнего бьефа в нижний, м3/сек.
При использовании воды гидравлическим двигателем часть энергии теря-ется внутри самого двигателя.
Полезная мощность турбины
N=Nn т=9,81 QHт[кВт],
| где | г-полный КПД турбины (0,90 0,95), |
| Q-расход воды, проходящий через турбину, м3/сек. | |
| При прямом соединении вала турбины с валом генератора мощность аг- | |
| регата на зажимах генератора: | |
| Nаг=9,81QHт гпер, | |
| где | пер- КПД передачи при соединении вала турбины с генератором, |
т-КПД генератора (0,95 0,98).
Мощность гидростанции зависит от числа агрегатов n.
Nгэс=Nагn (кВт).
При работе ГЭС с постоянной мощностью N в течение t часов выработка эектроэнергии составит
Е=NГЭС t (кВт час).
Мощность ГЭС зависит как от количества воды, так и от напора. Вода, поступающая в турбину под высоким напором, имеет бо/льшую потенциальную энергию, чем при малом напоре. И поэтому на высоконапорной электростанции требуется меньший расход воды для получения одинаковой мощности: чем выше напор, тем меньше габариты турбины, что удешевляет стоимость всего сооружения. Но высокий напор не всегда удается создать. Это зависит от топографических условий района ГЭС.
Гидроэнергетика малых рек
В период послевоенного развития энергетической базы значительное внимание было уделено освоению потенциала малых рек. С 1946 по 1952 годы были построены более 6000 малых ГЭС общей мощностью около 500 МВт. Впоследствии хозяйственный интерес к малым ГЭС был утрачен. Из-за значительных затрат труда на эксплуатацию большая часть построенных ранее малых ГЭС была ликвидирована или законсервирована. Аналогичный процесс наблюдался во многих развитых странах мира (США, Франции, Японии).
Возникшие трудности топливоснабжения дали новый импульс к повышению эффективности и конкурентоспособности малых ГЭС.
Малые ГЭС могут служить надежным, маневренным резервом для ответственных потребителей как в районах централизованного электроснабжения, так и в изолированных районах.Сооружение малых ГЭС в качестве резервного источника электроснабжения более выгодно, чем установка дизель-генераторов, из-за высокой стоимости топлива и сложности технического обслуживания последних, особенно в районах Камчатки, Чукотки, Якутии. Строительство малых ГЭС при неэнергетических гидроузлах (на перепадах ирригационных систем) может оказаться экономически эффективным.
Ученые подсчитали, что ресурсы пресной воды могут быть полностью исчерпаны уже в XXI столетии. Поэтому проблема рационального комплексно-го их использования и охраны является ныне одной из важнейших научно-технических задач. Комплексное использование водных ресурсов означает, что для удовлетворения любых нужд населения и различных отраслей народного хозяйства находят экономически оправданное применение все полезные свой-ства того или иного водного объекта.