Гидроэнергетические ресурсы. Практические занятия

1.

Гидроэнергетические
ресурсы
Практические занятия
1

2.

ЭНЕРГИЯ И МОЩНОСТЬ
ВОДОТОКА
2

3.

Энергия и мощность водотока
Энергия водотока на участке определяется с
использованием уравнения Бернули:
Мощность водотока на участке :
3

4.

Энергия и мощность водотока
В естественных условиях разность кинетических энергий
мала и ею можно пренебречь. Тогда:
Энергия водотока на участке:
Мощность водотока на участке :
Или для удобства практического
использования и для пресной воды:
4

5.

Валовой энергетический потенциал
В естественном состоянии энергия реки расходуется на преодоление сил трения при
взаимодействии потока с руслом, на перемещение наносов, на преодоление
препятствий в руслах (пороги, перекаты и др.).
Для примера рассмотрим несколько рек:
Название
Длина
реки
реки, L, км
Средний
уклон, i
Среднемноголетний
расход, Qср.мн., м3/с
Среднемноголетний
сток, Wср.мн., км3/год
р. Москва
473
0,000 329
150
4,73
р. Волга
3 690
0,000 069
7 870
248,38
р. Терек
623
0,004 400
297
9,37
р. Тулома
64
0,000 750
241
7,61
Уклон – отношение высоты к длине участка:
Зная среднемноголетний расход, можно вычислить среднемноголетний сток:
, где
- количество секунд в месяце.
5

6.

Валовой энергетический потенциал
Вычислим валовой энергетический потенциал этих рек:
Название реки
Энергия, ГВт ч/год
Мощность, ГВт
р. Москва
2 015
0,23
р. Волга
172 572
19,7
р. Терек
70 080
8,0
р. Тулома
964
0,11
6

7.

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
СОЗДАНИЯ НАПОРА
7

8.

Принципиальные схемы
создания напора
Наиболее эффективное использование энергии водотока
возможно при концентрации перепадов уровней на
относительно коротком участке.
Для использования падений уровня рек, распределенной
по
значительной
длине
водотока,
прибегают
к
искусственному сосредоточению перепада, что может быть
осуществлено разными способами.
8

9.

Принципиальные схемы
создания напора
Плотинная схема создания напора предусматривает подпор уровня водотока
путем сооружения плотины. Образующиеся при этом водохранилище может
использоваться в качестве регулирующей емкости, позволяющей периодически
накапливать запасы воды и более полно использовать энергию водотока.
9

10.

Принципиальные схемы
создания напора
Плотинная схема создания напора. Русловая ГЭС
10

11.

Принципиальные схемы
создания напора
Плотинная схема создания напора. Приплотинная ГЭС
11

12.

Принципиальные схемы
создания напора
Деривационная схема позволяет получить сосредоточенный перепад путем
отвода воды из естественного русла по искусственному водоводу, имеющему
меньший продольный уклон. Благодаря этому уровень воды в конце водовода
оказывается выше уровня воды в реке.
В зависимости от типа искусственных водоводов (деривации) различают ГЭС
с напорной и безнапорной деривацией.
12

13.

Принципиальные схемы
создания напора
Деривационная схема создания напора. Деривационная ГЭС с безнапорной
деривацией
13

14.

Принципиальные схемы
создания напора
Комбинированная схема предусматривает создание напора посредством
использования как плотины, так и деривационных сооружений.
14

15.

Принципиальные схемы
создания напора
Комбинированная схема создания напора. Деривационная ГЭС с напорной
деривацией
15

16.

ХАРАКТЕРНЫЕ НАПОРЫ ГЭС
16

17.

Схема гидротурбинной установки

18.

Статический напор
Разница отметок бьефов называется
статическим напором - Нст

19.

Напор брутто
Напор брутто это разность удельных энергий
верхнего и нижнего бьефа:
[м]
[м]

20.

Напор турбины (напор нетто)
Напор турбины (нетто) это разность удельных
энергий на входе в турбину и выходе из
нее:
[м]
hпот – гидравлические потери
по длине и местные (между
сечениями 1-1 и 2-2)

21.

Напор турбины (напор нетто)
Напор турбины (нетто) это разность удельных
энергий на входе в турбину и выходе из
нее:
[м]

22.

Напор турбины (напор нетто)
Напор турбины (нетто) это разность удельных
энергий на входе в турбину и выходе из
нее:
[м]

23.

Напор турбины (напор нетто)
Напор турбины (нетто) это разность удельных
энергий на входе в турбину и выходе из
нее:
[м]

24.

Напор турбины (напор нетто)
Напор турбины (нетто) это разность удельных
энергий на входе в турбину и выходе из
нее:
[м]
Так как разность скоростных напоров мала, то
в практических расчетах напор турбины
определяется по выражению:
[м]

25.

ОСНОВНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЭС
25

26.

Энергия и мощность
гидроэлектростанции
Энергия, используемая гидроэлектростанцией, может
быть получена из уравнения Э =