Оптимальные диспетчерские графики водохранилищ гидроэлектростанций

Лекция 5.   ОПТИМАЛЬНЫЕ ДИСПЕТЧЕРСКИЕ    ГРАФИКИ ВОДОХРАНИЛИЩ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

5.1 ОСНОВНЫЕ   ПРИНЦИПЫ    РАЗРАБОТКИ ДИСПЕТЧЕРСКИХ ГРАФИКОВ ВОДОХРАНИЛИЩ

Основные определения. Несмотря на вероятностный характер долгосрочного прогноза речного стока, рекомендации по практическому ведению режимов водохранилищ должны быть однозначными. Именно в этом заключаются принципы диспетчеризации режимов водохранилищ, реализуемые в форме диспетчерских графиков. Далее диспетчерскими графиками будем называть режимные рекомендации, представленные не только в графической, но и в табличной или аналитической форме. В них рекомендации по режимам водохранилищ ставятся в зависимость лишь от той информации, которая бывает известна однозначно к любому рассматриваемому моменту времени.

С математической точки зрения диспетчерский график представляет собой систему оптимальных управляющих функций и дает синтез (набор) оптимальных решений для условий любой водности и на любой момент времени в пределах цикла регулирования водохранилищ.

На рис. 5.1 изображена общепринятая в существовавшей практике в СССР и за рубежом схема разделения объема водохранилища на характерные зоны диспетчерского графика.

Зона I изображает неиспользуемый объем водохранилища, расположенный ниже уровней водозаборов (ниже УМО).

[pic 1]

Зона II изображает зону перебоев, при попадании в которую отдача должна назначаться ниже гарантированной. Часто внутри этой зоны выделяют подзоны — наносят линии перехода на разные пониженные отдачи.

Зона III гарантированного режима является наиболее ответственной зоной, где назначается гарантированная отдача воды или мощности. При гарантированных отдачах обеспечивается нормальное (но минимальное) водообеспечение или энергообеспечение. В частности, для ГЭС такая отдача определяется покрытием графика нагрузки при работе ТЭС с максимально возможной их мощностью.

Внутри зоны III также возможна разбивка на подзоны. Например, для водохранилищ многолетнего регулирования иногда (практика США) выделяются подзоны 1-го, 2-го и т. д. лет маловодного цикла. Линии, ограничивающие зону III, называют верхней и нижней линиями гарантированного режима.

В зоне IV возможно повышение отдач сверх гарантированных (зона избыточных отдач). Обычно такое повышение отдач дает дополнительный эффект лишь в энергетике, поэтому режимы водохранилищ в этой зоне имеют, главным образом, энергетический характер. В этой зоне выделяют подзоны с разными значениями мощности ГЭС— от гарантированной до полной мощности. Линию перехода на полную мощность часто называют противосбросной линией (она не допускает неоправданные холостые сбросы воды).

Зона V имеет место у водохранилищ, используемых для защиты нижнего бьефа ГЭС от наводнений. В этой зоне назначаются максимальные допустимые расходы воды в нижний бьеф. Линия, разделяющая зоны IV и V, есть нижняя линия зоны максимальных допустимых расходов воды в нижний бьеф ГЭС.

Зона VI, располагающаяся выше НПУ, — это зона повышенных холостых сбросов. В ней по условию безопасности гидросооружений открыты все водосливы. В верхней части этой зоны иногда выделяют подзону, в которой дополнительно включается сброс воды через шлюзы. Форсированный подпертый уровень (ФПУ) не должен превышаться в условиях любой водности.

Очевидно, и в зоне наводнений можно выделять подзоны с постепенным наращиванием открытий затворов водосливов. Изображенные на рис. 5.1 зоны не постоянны внутри года, а изменяют свое взаимное расположение по характерным фазам года — в пределах летней и осенней межени, весеннего половодья. Кроме того, эти зоны даже в любой фиксированный момент времени могут изменяться в зависимости от прогнозируемых или предшествующих расходов реки, а иногда и некоторых значений стокообразующих факторов.

Основное значение в диспетчерском графике имеют характерные линии, разделяющие изображенные зоны. На этих линиях происходит изменение стратегии управления водохранилищами. Задание этих линий означает и задание порядка распределения воды между участниками ВХК.