Меню

Как определить мощность гидроэлектростанции



ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАЛЫХ ГЭС

Расчет мощности малых ГЭС

Энергетическая схема на примере деривационной малой ГЭС

Принимаемая в проектной документации мощность гидроэлектростанции — основной параметр, характеризующий ее как объект генерации электроэнергии.

Мощность малой ГЭС на конкретный момент времени определяется по формуле:

где:
Q — расход воды, протекающий через гидротурбины ГЭС (м 3 /с);
H — напор воды (м);
ηтурб — КПД турбины;
ηген — КПД генератора.

Размерность мощности, получаемой по данной формуле — кВт.

Для проекта малой ГЭС наиболее важными исходными данными при расчете выработки являются расходы воды. Их получают на основе имеющегося гидрологического ряда наблюдений на близкорасположенном водомерном посту реки.

Максимальная мощность малой ГЭС, называемая установленной мощностью, рассчитывается по модифицированной формуле:

Qмакс — максимально возможный расход воды, который способны пропустить агрегаты ГЭС;
Hрасч — расчетный напор воды, представляющий собой средневзвешенный напор за определенный отрезок времени.

Выработка представляет собой объем электроэнергии, вырабатываемой малой ГЭС. Выработка представляется в кВ·ч и рассчитывается для определенного периода времени (обычно — один год). Основная формула:

где:
Ni — ряд мощностей в течение расчетного периода времени T;
ti — ряд временных промежутков, соответствующих Ni и в сумме равных расчетному периоду времени T.

Источник

Расчет мощности гидроэлектростанции

Месторасположение гидроэлектростанции (ГЭС) выбирается по условиям рационального использования водотока [7]. На основе исходных данных, приведенных в задании, следует на топографической карте местности [8] показать месторасположение проектируемой ГЭС. Так как темы курсовых проектов, как правило, связаны с генерацией в Калининградской области, в качестве примера на рисунке 2 приведена топографическая карта Калининградской области. При необходимости получения более подробных данных о гидрологическом режиме водного стока реки студент может их выяснить, используя материалы, приведенные на сайде [8] и в работах [7,9].

Читайте также:  Какая мощность светодиода соответствует

Рисунок 2. Топографическая карта Калининградской области

Технологическая часть ГЭС проектируется на всю расчетную мощность водотока и дальнейшее расширение ГЭС не предусматривается.

На ГЭУ различают верхний и нижний бьефы. Водное пространство перед подпорными сооружениями, например перед плотиной, имеет более высокую отметку уровня и называется верхним бьефом (ВБ). Водное пространство за плотиной, за зданием станции и так далее имеет низкие отметки уровней и называется нижним бьефом (НБ, рисунок 3).

Рисунок 3. Разрез технологической схемы гидроэлектростанции для расчета напора. 1-линия энергии; 2-пьезометрическая линия; 3- водоприемник; 4-турбинный водовод; 3-здание ГЭС;4-генератор; 5-турбина; 6-спиральная камера; 7-отсасывающая труба.

Отметки уровня воды обозначается ▼ или с соответствующим числом, которое показывает высоту над уровнем моря (абсолютная отметка) или над какой-либо другой плоскостью сравнения (условная отметка)[7].

В расчетах напор ГЭС считается равным

=▼ВБ — ▼НБ — (1)

где — потери напора при движении воды от водозабора (сечение В-В) до турбинной камеры (сечение С-С), которые состоят из потерь напора на вход турбинный водовод, на преодоление сопротивления сороудерживающих решеток, на трение воды о стенки водовода и прочее. Эти потери составляют 2-5% от напора Н.

Расход воды Q,м 3 /с, используемый ГЭС для выработки электрической энергии зависит от притока воды к водохранилищу или верхний бьефу ГЭС, от наличия запасов воды в водохранилище и от потребности энергетической системы в данный момент в электрической энергии. При комплексном использовании водных ресурсов расход ГЭС зависит также от отъема воды из верхнего бьефа на орошение, водоснабжение, шлюзование судов и от режима водопотребления из нижнего бьефа ГЭС. Мощность ГЭС рассчитывается из условия использования максимального расхода воды. Максимальный расход, используемый ГЭС, равен пропускной способности всех ее турбин при расчетном напоре. Если напор составляет Н, м, расход воды равен Q, м 3 /с, то потенциальная мощность водотока в ваттах, равна

Читайте также:  Для сохранения передаваемой мощности

где плотность воды, кг/м 3 ; g — ускорение свободного падения тела, м/с 2 .

Мощность на валу турбин равна

где КПД турбины.

Значение КПД турбины зависит от ее конструкции, размеров и изменяется при изменении нагрузки. Для малых турбин, при диаметре рабочего колеса около 1 м, наибольший КПД составляет около 0,91; для крупных турбин диаметром 9-10 м КПД достигает 0,95-0,96. Электрическая мощность электрического генератора Ра меньше мощности турбины на величину потерь в генераторе

где КПД генератора; — КПД агрегата.

Установленная электрическая мощность ГЭС Р уст составит

Р уст = Ра* n, где, n-число генераторов.

Число гидроагрегатов выбирают на основе технико-экономических расчетов. В настоящем проекте достаточно выбрать марку и число гидроагрегатов. При проектировании малых ГЭС можно использовать технические данные гидроагрегатов, приведенные в [10-13].

Стоимость турбин, генераторов и здания ГЭС, обычно возрастают с увеличением числа агрегатов. Установку только одного агрегата можно допустить для ГЭС относительно небольшой мощности, работающей в крупной энергосистеме, когда остановка ГЭС не может существенно повлиять на работу энергосистемы. Число агрегатов увеличивают сверх четырех, если: размеры колеса трудновыполнимы, неудобны для транспортировки или крупная ГЭС предназначена для работы в энергосистеме малой установленной мощностью.

Источник

Как определить мощность гидроэлектростанции



Расчеты и выбор микро ГЭС

Одним из основных факторов, определяющих эффективность использования источника гидроэлектроэнергии, является локальный энергетический потенциал потока воды. При выборе рационального места размещения микро ГЭС приходится решать комплексную задачу, связанную с определением количества энергии, которое возможно получить при использовании данного водотока и его достаточность для удовлетворения нужд потребителей; напор или высоту падения, которым располагает данный источник воды; объемный расход и скорость; размеры напорного трубопровода; расстояния и мощности, передаваемые по линиям электропередач от рабочего колеса к генератору и от генератора к потребителям, наличие системы резервирования энергии и систем регулировки расхода и т.п.
Основными расчетными параметрами при определении мощности и типа микро гидроэлектростанции являются напор и объемный расход, соответственно потенциальная и кинетическая составляющая гидроэнергии.

Напор воды

Напор воды

Мощность ГЭС можно определить из выражения:

где
Q — расход воды через определенное сечение, м 3 /с;
Н – напор воды, подведенной к гидротурбине, м;
η – КПД гидроэлектростанции.
При определении напора необходимо учитывать полный (статический) напор и рабочий (динамический) напор. Полный напор — это расстояние по вертикали между верхней точкой подводящей трубы (отметки водозаборника) и точкой, где вода освобождается из турбины. Рабочий напор — это полный напор минус давление или гидравлические потери, связанные с трением и явлением турбулентности в трубопроводе. Эти потери зависят от типа, материала трубы, диаметра, длины трубы, количества изгибов и пр. Для определения реальной мощности рекомендуется вести расчет по рабочему напору Н.

где hтр – потери на трение в водоводе; hдоп – дополнительные или местные потери, связанные с засорением водозабора, бифуркацией на сужениях и расширениях, задвижках, клапанах и т.д.
Величину потерь напора на трение в водоводе можно определить по выражению:

Читайте также:  Для сохранения передаваемой мощности

где J − гидравлический градиент; L − длина водовода, м.
Для определения гидравлического градиента можно использовать следующую практическую формулу:

где V — скорость потока, м; D — диаметр водовода, м; a, n, m − коэффициенты материала, из которого изготовлен водовод (учитывают шероховатость поверхностей стенок и защиты внутренних поверхностей).
В водоводах закрытого типа для расчета потерь на трение:

1. стальная труба 0,885 (а), 1,8 (n), 1,17 (m)
2. бетонная труба 0,917 (а), 2,0 (n), 1,25 (m)

В водоводах закрытого типа для расчета потерь на трение рекомендуется использовать уравнение Дарси-Вейсбаха:

Уравнение Дарси-Вейсбаха

где R — гидравлический радиус (в метрах); V — средняя скорость потока, м/с; f — безразмерный коэффициент (приводится в гидрологических таблицах, в зависимости от степени шероховатости водовода и числа Рейнольдса).
Дополнительные или местные потери в водоводе определяются из выражения:

Расчет дополнительных (местных) потерь

Значения коэффициента εх приводятся в справочниках гидравлических сопротивлений (потери на сгибах, сужениях и т.д.).

При определении мощности гидроагрегата и проектировании гидроэлектростанции следует учитывать климатические особенности региона и местное законодательство в области гидроэнергетических ресурсов. Например, при использовании системы с напорным трубопроводом, выработка электроэнергии возможна в период открытого русла, поэтому важным критерием является даты начала и конца ледовых явлений. Во многих странах мира строго регулируются вопросы, связанные с использованием стока рек. Любое изменение русла реки или берега может повлиять на качество и уровень воды и среду обитания живой природы, независимо от того, находится река на частной территории или нет. В связи с этим при выборе места строительства микро ГЭС нужно стремиться использовать не более 10 % от имеющегося минимального потока (межень).

Специалисты компании WESWEN рекомендуют использовать для выбора типа и мощности гидроагрегата максимально полную информацию по используемому источнику энергии. Данные могут быть определены из кадастра гидроэнергетических ресурсов (средний уклон реки, средний расход воды водотока в период летней межени, средняя скорость течения в период летней межени, число часов в году с открытым руслом и пр.) или замерены вручную — известными методами определения напора (метод уровней) и расхода (метод плотин, ведра, поплавковый метод). Ручной метод всегда обладает погрешностью измерений и используется, как правило, для выбора микро ГЭС мощностью не более 10кВт.

Читайте также:  Какая мощность светодиода соответствует

Определения напора (метод уровней)

Определения напора (метод уровней)

Метод плотин для измерения потока

Метод плотин для измерения потока

Замер расхода воды

Замер расхода воды

Компании WESWEN предлагает несколько типов универсальных микро ГЭС небольшой мощности, которые могут быть использованы при стандартном диапазоне напора и расхода.

При индивидуальном проектировании и выборе мощности и типа гидротурбины специалистам компании необходимо предоставить максимально полную информацию, описанную в данной статье.

Источник

ЭНЕРГИЯ И МОЩНОСТЬ ГЭС

Энергия, используемая ГЭС, может быть определена из (3.3) путем замены Нуч на напор Н (3.6) или по (3.7). Однако на ГЭС выработку энергии и мощность принято измерять на выводах гидрогенератора, поэтому энергия и мощность ГЭС будут определяться с учетом коэффициентов полезного действия гидротурбины и электрогенератора.

Мощность на валу гидротурбины (кВт) определяется как

где QT — расход воды через гидротурбину, м 3 /с; Н — напор
турбины с учетом потерь по (5.6) или (5.7); — коэффициент
полезного действия (КПД) турбины (у современных
крупных гидротурбин nт = 0,93—0,96).
Электрическая мощность гидрогенератора

где — КПД гидрогенератора, обычно равный 0,97.

Регулирование мощности агрегата ГЭС производится измене-
нием расхода воды, проходящей через гидротурбину. Мощность:
ГЭС в i-й момент времени равна

где — расход ГЭС, напор ГЭС и КПД ГЭС в i-й момент времени. Выработка электроэнергии ГЭС (кВт • ч) за период времени Т(ч) определяется как

В качестве расчетного периода T рассматриваются час, сутки, неделя, месяц, год.

Годовая выработка электроэнергии ГЭС не является постоянной величиной, а изменяется в зависимости от объема стока, поступившего в водохранилище, степени его регулирования и условий эксплуатации ГЭС. При годичном регулировании годовая выработка электроэнергии ГЭС, как правило, существенно колеблется — в основном за счет энергоотдачи в паводковый период.

Читайте также:  Расчет мощности трансформатора для ктп

При многолетнем регулировании неравномерность выработки электроэнергии по годам бывает незначительной.

Очевидно, что электрическая мощность, подведенная к потребителю, меньше мощности, производимой гидроэлектростанцией, Сумма всех потерь при передаче электрической мощности от ГЭС до потребителя и при многократных преобразованиях ее в повышающих и понижающих трансформаторах можно оценить при помощи КПД системы передачи и преобразований Обычно составляет 0,92—0,93.

Установленная мощность ГЭС определяется как сумма

номинальных (паспортных) мощностей установленных на ней генераторов. Она соответствует максимальной мощности, которую может развить гидроэлектростанция.

Глава 4

ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА

| следующая лекция ==>
Напоры гидроэлектрических станций | ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЕТРОЭНЕРГЕТИКЕ

Дата добавления: 2017-10-09 ; просмотров: 841 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник