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.