При оценке гидроэнергетического потенциала рек принято различать:
ü Теоретический потенциал (потенциальные энергетические ресурсы реки) – это суммарный энергетический потенциал речного стока.
ü Технический потенциал – часть теоретического потенциала, которая на современном уровне развития науки и техники может быть использована с помощью строительства гидроэлектростанций.
ü Экономический потенциал – часть технического потенциала, использование которой является экономически целесообразной.
При выборе места строительства гидроэлектростанции в первую очередь производится оценка потенциальных ресурсов реки на различных её участках. Потенциальными энергетическими ресурсами рек являются мощность и энергия потока.
Определению потенциальных энергоресурсов каждой реки предшествует составление её водного кадастра, включающего общее описание реки, имеющиеся исходные данные по гидрометрии, гидрологии, топографии и пр.
Потенциальные энергетические ресурсы реки могут быть получены на основе уравнения Бернулли,являющегося одним из основных уравнений в гидравлике.
|
|
Выделим участок реки, заключенный между двумя створами 1 и 2, как это показано на рис. 1.1.
Рис.1.1 Сечение реки
Согласно этому уравнению потенциальная валовая энергия водотока, теряемая потоком жидкости W (м3) на участке L1-2 равна разности энергий Э1 и Э2:
, (кВт*ч) (1.1)
где, - плотность жидкости (кг/м3), – ускорение свободного падения (м/с2), – удельная энергия положения (м), измеряемая высотой расположения центра тяжести сечения водотока над уровнем моря, – удельная потенциальная энергия давления (м) при избыточном давлении (Па), – удельная кинетическая энергия жидкости (м), при – коэффициенте Кориолиса.
Уравнение Бернулли лежит в основе расчёта многих энергетических характеристик. В частности:
Напор - это удельная потенциальная энергия положения, численно равная падению уровней водотока.
, (м) (1.2)
Мощность – это работа совершаемая потоком текущей воды в течение одной секунды (кВт).
Величина потока жидкости в рассматриваемом створе в течение одной секунды определяется как:
, (1.3)
где, - расход воды через 1 створ (м3/с).
Расход в реке на протяжении всего русла увеличивается при приближении к устью, вследствие бокового притока впадающих в реку ручьёв и речек, осадков и т.д. Следовательно, для получения его приближенного значения на участке реки используется среднее между створами 1 и 2 значение:
, (м3/с) (1.4)
После некоторых упрощений уравнение Бернулли может быть преобразовано в уравнение мощности и примет вид:
, (Вт) (1.6)
Учитывая что: ,
|
|
, (кВт) (1.7)
В связи с тем, что участки могут иметь разные длины, не всегда представляется возможным определить оптимальный участок, используя полученные значения напора, расхода и мощности.
В этих случаях для сравнения вариантов удобно использовать величину удельной мощности потока на участке реки, т.е. мощности, приходящейся на единицу длины реки:
, (кВт/км) (1.8)
Исходные данные:
№ | Река | Параметр | Номер створа | |||||||||
Волга | Z, м | 138,4 | 132,5 | 130,1 | 123,7 | |||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Лена | Z, м | 239,4 | 233,5 | 227,6 | 221,6 | |||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Ангара | Z, м | |||||||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Енисей | Z, м | |||||||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Волга | Z, м | 92,5 | 83,3 | 80,5 | ||||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Лена | Z, м | 189,4 | 165,3 | |||||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Ангара | Z, м | 277,5 | ||||||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Енисей | Z, м | |||||||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Волга | Z, м | 70,6 | 69,1 | 66,9 | 65,8 | 62,3 | ||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Лена | Z, м | 126,4 | 121,5 | 117,4 | 115,6 | |||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Ангара | Z, м | |||||||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Енисей | Z, м | |||||||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Волга | Z, м | 57,2 | 53,9 | 52,4 | 51,8 | 50,3 | 49,1 | |||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Лена | Z, м | 94,3 | 85,8 | 81,2 | 78,3 | 74,5 | ||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Ангара | Z, м | |||||||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Енисей | Z, м | 69,5 | 69,2 | 68,8 | 68,4 | |||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Волга | Z, м | 35,2 | 31,3 | |||||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Лена | Z, м | 57,2 | 53,7 | 52,1 | 49,7 | 47,2 | 45,3 | 42,4 | 41,2 | |||
Q, м3/с | ||||||||||||
Ангара | Z, м | 106,5 | 101,5 | |||||||||
Q, м3/с | ||||||||||||
Енисей | Z, м | 36,8 | 36,5 | 35,5 | 35,2 | 34,8 | 34,5 | |||||
Q, м3/с |
Длины участков:
Номер участка | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-5 | 5-6 | 6-7 | 7-8 | 8-9 | 9-10 | ||
Волга | L, км | ||||||||||
Лена | |||||||||||
Ангара | |||||||||||
Енисей | |||||||||||
Волга | |||||||||||
Лена | |||||||||||
Ангара | |||||||||||
Енисей | |||||||||||
Волга | |||||||||||
Лена | |||||||||||
Ангара | |||||||||||
Енисей | |||||||||||
Волга | |||||||||||
Лена | |||||||||||
Ангара | |||||||||||
Енисей | |||||||||||
Волга | |||||||||||
Лена | |||||||||||
Ангара | |||||||||||
Енисей |
|
|