Экономическое обоснование формы водоприемника ГЭС или ГАЭС
Особенностью конструкции водоприемных сооружений ГАЭС является то, что они попеременно работают в двух режимах: в турбинном, при котором вода из верхнего- бассейна движется в сторону агрегатов, и в насосном, при котором вода от агрегатов движется в сторону верхнего бассейна.
Так как основное назначение ГАЭС заключается в покрытии пика электрической нагрузки, при проектировании водоприемника необходимо стремиться обеспечить Минимум гидравлических потерь во время работы станции в турбинном режиме. Однако при движении воды в обратном направлении как следствие происходят изменение гидравлических характеристик водоприемника и увеличение гидравлических потерь. Очевидно, оптимальная геометрия водоприемника должна определяться техникоэкономическим сопоставлением различных вариантов очертания проточной части.
Изменение гидравлических характеристик водоприемного сооружения может быть достигнуто: либо усовершенствованием формы входной его части (например, раструба, очертания в плане, угла поворота подрешетчатых балок и т. д.), либо изменением размеров водоприемного сооружения (например, уменьшением угла диффузорности раструба, размещением между раструбом и водоводом дополнительного переходного участка), что потребует дополнительных капиталовложений.
Усовершенствование формы водоприемного сооружения не требует дополнительных капиталовложений, и поэтому его экономическая эффективность будет всегда оправдана, так как приводит к увеличению мощности и выработки электроэнергии.
Усовершенствование водоприемного сооружения, приводящее к снижению в нем гидравлических потерь, требует дополнительных капиталовложений, и эффективность такого усовершенствования должна быть обоснована технико-экономическим расчетом.
Для турбинного режима экономически оправдан водоприемник с углом раструба а40°, для насосного режима при а=8°. Если сохранить одинаковым входное-выходное сечение водоприемника-водовыпуска, получим большое различие в объеме работ и стоимости водоприемника (рис. 11.2).
Для ГАЭС надо выбирать водоприемник такой формы, чтобы он был экономически целесообразен при работе ГАЭС как в турбинном режиме, так и в насосном. Кроме раструба необходимо оптимизировать пазы затворов и решеток; учесть, что потери напора в решетках даже при одинаковых скоростях в них воды будут различными, что расход воды агрегатов в турбинном и насосном режиме неодинаков.
Задача оптимизации заключается не только в выборе наиболее целесообразной формы водоприемника, но также и рациональной формы и оптимального наклона стержней сороудерживающей решетки, если ее не вынимают из пазов при работе агрегата в насосном режиме. В противном случае наиболее целесообразная конструкция решетки выбирается как для гидроэлектростанции, т. е. для одностороннего движения воды в трубопровод. Аналогично решается вопрос об установке сороудерживающей решетки во всасывающе-отсасывающей трубе.
Для выбора экономически выгодного водоприемника-водовыпуска необходимо провести гидравлические испытания различных его форм и тщательно определить потери напора как в турбинном, так и в насосном режиме работы. При этом надо учитывать, что, работая в турбинном режиме, ГАЭС отдает в энергосистему дорогую пиковую энергию, а потребляет для насосов в период ночного снижения нагрузки дешевую энергию.
На ГАЭС недельного регулирования насосы работают большую часть суток общевыходных дней (суббота и воскресенье) и также потребляют дешевую электро-энергию.
Оптимальный водоприемник-водовыпуск ГАЭС можно выбрать по минимуму целевой функции
