Оптимизация водно-энергетических режимов приливных электростанций с ортогональными турбинами

• Автор: Савченков, Данила Степанович
• Шифр специальности: 05.14.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 179 с. : ил.

1.2. Обзор развития проектов ПЭС в России.

1.3. Характеристики неравномерности энергоотдачи. ПЭС.

1.4. Обзор возможностей уменьшения неравномерности энергоотдачи ПЭС за счет конструктивных и режимных мероприятий
1.5. Обзор работ по анализу возможностей работы ПЭС в энергокомплексе с компенсирующими и другихми электростанциями.

1.6. Обзор различных типов турбинного оборудования ПЭС.

1.6.1 Особенности характеристик осевых поворотнолопастных гидромашин ПЭС.

1.6.2 Особенности характеристик пропеллерных капсульных гидротурбин ЛМЗ.

1.6.3 Особенности характеристик ортогональных турбин

1.6.4 Сравнительный анализ режимов работы турбин ПЭС

1.7 Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВОДНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ и ОПТИМИЗАЦИОННЫХ РАСЧЕТОВ ПЭС

2.1. Исходные положения.
2.2. Исходные данные водноэнергетических расчетов
2.2.1. Мареограммы прилива
2.2.2. Батиграфические характеристики бассейна ПЭС
2.2.3. Сооружения ПЭС.
2.2.4. Основное оборудование ПЭС
2.2.5. Режимы работы ПЭС
2.3. Описание математической модели для водиоэнергетических расчетов ПЭС.
2.4. Описание математической модели, реализующей метод динамического программирования для ПЭС С турбинами ортогонального типа.
2.4.1. Описание алгоритма для случая односторонней работы ПЭС
2.5. Использование метода динамического программирования для оптимизации режима работы ПЭС с турбинами двойного регулирования
2.6 Выводы по главе
ГЛАВА 3. ВОДНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПЭС, ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ И СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ТУРБИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
3.1. Задачи водноэнергетических расчетов ПЭС
3.2. Обзор аналитических решений по оптимизации режимов ПЭС
3.3. Оценка влияния на выработку переменной или постоянной частоты вращения агрегата
3.4. Сравнение одностороннего и двухстороннего режимов работы ПЭС
3.3. Определение оптимальных значений напоров пуска и останова.
3.4. Сравнение ортогонального и капсульного агрегата по энергетическим характеристикам.
3.6 Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГОКОМПЛЕКСОВ В СОСТАВЕ ПЭС, ГЭС И ГАЭС.
4.1. О необходимости выравнивания энергоотдачи ПЭС
4.2. СоВхместные режимы работы энергокомплексов в составе ПЭС и ГЭС
4.3. Основные положения методики обоснования экономической эффективности в гидроэнергетике.
4.4. Результаты водноэнергегических расчетов, используемые в обосновании экономической эффективности ПЭС.
4.5. Повышение вытесняющей мощности энергокомплекса ПЭС и Г АЭС за счет работы в полупике графика нагрузки энергосистемы.
4.6 Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5. ПАРАМЕТРЫ ЭНЕРГОКОМПЛЕКСА В СОСТАВЕ ПЭС И ДРУГИХ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
5.1. Общие характеристики энергокомплекса на основе возобновляемых видов энергии.
5.2. Режимы кислогубской пэс в суточном месячном и годовом разрезах.
5.2.1. Водноэнергетические расчеты Кислогубской ПЭС в течение ти месячного периода.
5.2.2. Характеристики неравномерности энергоотдачи ПЭС
5.2.3. Характеристики электростанции, компенсирующей неравномерную энергоотдачу ПЭС
5.3. Режимы ветровой энергетической установки в суточном, месячном и годовом разрезах
5.3.1. Энергетические расчеты параметров ветровой энергоустановки на площадке Кислогубской ПЭС.
5.3.2. Характеристики неравномерности энергоотдачп ВЭУ
5.5.3. Характеристики электростанции, компенсирующей неравномерную энергоотдачу ВЭУ
5.4. Режимы фотоэлекгрической энергетической установки в суточном, месячном и годовом разрезах.
5.4.1. Энергетические параметры фотоэлектрической установки на площадке Кислогубской ПЭС
5.4.2. Характеристики неравномерности энергоотдачи ФЭУ
5.4.3. Характеристики электростанции, компенсирующей неравномерную энергоотдачу ФЭУ
5.5. Сравнение режимов работы приливной, ветровой и фотоэлектрической энергетичеекихустановок в суточном, месячном и годовом разрезах
5.6. Режимы энергокомплекса в составе приливной, ветровой и фотоэлектрической энергетических установок в суточном, месячном и годовом разрезах
5.6.1. Обработка данных при определении режимов работы энергокомплекса в составе ПЭС, ВЭУ и ФЭУ.
5.6.2. Характеристики неравномерности энергоотдачи энергокомплекса в составе ПЭС, ВЭУ и ФЭУ.
5.6.3. Характеристики электростанции, компенсирующей неравномерную
энергоотдачу энергокомплекса в составе ПЭС, ВЭУ и ФЭУ
5.7 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Список использованной литературы


Целый период в развитии приливной энергетики с г. Л.Б. Бернштейна. Исследования и проектноизыскательские работы по приливным электростанциям велись под его руководством в Гидропроекте и ВНИИГе. За эти годы разработана методика проектирования ПЭС, проведена рекогносцировка приливных побережий, выбраны створы, составлены схемы и оценки возможных установок, разработаны проекты опытной Кислогубской, Кольской и Тугурской ПЭС. В г введена в действие Кислогубская ПЭС. Бетонный агрегатный блок был сооружен в доке и доставлен в створ наплавным способом. Тонкостенная ячеистая железобетонная конструкция блока и усовершенствованный состав гидротехнического бетона прошли проверку летним периодом эксплуатации . Новый пик интереса к проектам приливных электростанций относится к г. В г на ОАО Севмаш изготовлен экспериментальный наплавной энергоблок с одноярусной ортогональной турбиной диаметром 5 м. В г. Кислогубской ПЭС и дал новую жизнь первой российской приливной электростанции. В г. НИИЭС и Белый уголь проведены 9 серий энергетических и динамических натурных испытаний ортогонального агрегата. Достигнут максимальный кпд турбины ,5 и мощность агрегата 0 кВт. В г. ПЭС установлен преобразователь частоты, который позволил оптимизировать работу турбины за счет ее эксплуатации при переменной частоте вращения . В г. Мезенской, Тугурской и Кольской ПЭС с новыми агрегатами на базе ортогональных турбин. Выполнено обоснование выбора площадки для первоочередной опытнопромышленной Северной ПЭС, в рамках которого проработаны 7 створов на побережье Баренцева и Белого морей. В г. Энергосетьироект выполнена работа по анализу возможности компенсации неравномерной энергоотдачи Мезенской ПЭС за счет ГЭС и ГАЭС Европейской части России . В настоящее время разрабатывается ТЭО Проект строительства Северной ПЭС установленной мощностью МВт в губе Долгая Баренцева моря. На Кислогубской ПЭС с г исследуются возможности энергокомплекса в составе приливной, ветровой и солнечной энергоустановок. Приливные электростанции в силу переменного характера поступления энергоресурса имеют энергоотдачу с суточной, месячной и годовой неравномерностью, которая должна быть компенсирована другими энергоустановками. Анализ неравномерности энергоотдачи ПЭС выполнен нами для 8ми створов на побережье Баренцева и Белого морей. Определяющим в формировании уровенного режима для всех рассмотренных створов являются приливоотливные явления. Непериодические составляющие уровня малы и определяются интенсивностью атмосферной циркуляции, сгоннонагонными явлениями и резкими изменениями атмосферного давления. Приливы носят полусуточный характер с двумя высокими и двумя низкими уровнями в течение суток. Водноэнергетические расчеты выполнены по синтезированным мареограммам прилива продолжительностью один год, разработанным специалистами Государственного океанографического института ГОИН . Уровни моря задавались с интервалом мин. Водноэнергетические расчеты выполнены для однобассейновой схемы ПЭС и 2х стороннего режима ее работы, как обеспечивающего максимум выработки электроэнергии. Холостой пропуск обеспечивается только через заторможенные турбины. Параметры ПЭС в рассмотренных створах приведены в табл. На рис. ПЭС в течение месяца. Таблица 1. Расположение площадки Средняя величина прилива. Площадь бассейна при МТУ, км2 Установлен. ПЭС, МВт Годовая выработка щ. Втчгод Использ. Губа Дроздовка Нокусвский зал. Губа Ивановская Нокусвский зал. Г ремихаСвятоносскпй зал. ИоканьгаСвятоносский зал. Лумбовскнй зал. Устье р. Суточная неравномерность энергоотдачи самая высокая. У наиболее эффективных однобассейновых ПЭС мощность изменяется от нуля до максимальной с 4мя пиками. Простои ПЭС изменяются при 2х стороннем цикле от часов в период сизигии до часов в период квадратуры. Суточная неравномерность может характеризоваться отношением для данных суток максимальной мощности к среднегодовой. Этот показатель учитывает как изменение абсолютного значения максимальной за сутки мощности, так и продолжительность работы ПЭС в генераторном режиме.