В статье представлен анализ современного состояния режимов работы гидроэнергетического комплекса и электроэнергетической системы Узбекистана.
Обоснована необходимость повышения маневренности подачи электроэнергии, которая обеспечивается высокоманевренными гидроаккумулирующими электростанциями. Предложено технико-экономическое обоснование по строительству ГАЭС на территории Узбекистана.
Ключевые слова: водохозяйственные системы, гидроэнергетический комплекс, гидроузел,технико-экономического обоснования основных параметров ГАЭС,прибыль,турбинный режим, насосный режим, алгоритм расчёта, математическая модель
В условиях Узбекистана дефицит водных ресурсов диктует несколько иные условия, вызванные ростом водопотребления на фоне увеличения численности населения и требований охраны окружающей среды. Самым главным вопросом при освоении водных ресурсов всегда было удовлетворение потребностей водного хозяйства и питьевого водоснабжения. Поэтому на нынешнем этапе развития гидроэнергетики освоение гидроэнергетических ресурсов необходимо осуществлять на внутренних водотоках сезонного действия, в системах водохранилищ, на гидротехнических сооружениях без ущерба интересам ирригации и водоснабжения. Это, как показывают расчеты, намного уменьшает капиталовложения на освоение гидроэнергетических ресурсов и даёт возможность более полно использовать потенциал накопленного объёма воды.
По данным наших исследований выявлено, что во многих водохозяйственных системах (ВХС) — Туямуюнской, Таллимарджанской, Куюмазарской, Гиссаракской, Чимкурганской, Андижанской и др. не обосновано теряется экологически чистая электроэнергия. Причиной является отсутствие научно-технических основ создания гидроэнергетических комплексов (ГЭК), обоснования параметров и эксплуатационных режимов этих объектов, а также необходимостью новых рациональных решений для повышения функциональных возможностей гидроэнергетических установок (ГЭУ) и регулируемых элементов гидротехнических сооружений [1].
Рассмотрим некоторые варианты технологических основ создания ГЭК для производства и аккумулирования энергии на существующих крупных ирригационных сооружениях республики.
- Талимарджанское водохранилище на Каршинском магистральном канале.
Талимарджанское водохранилище расположено на юго-западной части Кашкадарьинской области, и оно предназначено для регулирования стока Каршинского магистрального канала. Полезный объем водохранилища 1,5 млрд. м3.
Приплотинная насосная станция № 7 служит для наполнения Талимарджанского водохранилища, и она работает 6 месяцев в году, а в остальное время года вода будет полностью проходит по обводному каналу с максимальной пропускной способностью 195м3/с.
Рис. 1. Схема Талимарджанского гидроэнергокомплекса
На насосной станции установлены центробежные насосы 2400 ВР — 25/25 и 1600 В — 10/40 с общей суммарной мощностью 64,8 МВт и подачей 142 м3/с. Отличительной особенностью насосов 2400 ВР — 25/25 является то, что они имеют регулируемые направляющие лопатки, установленные в конусе всасывающей трубы. Имеющиеся возможности и благоприятные условия в районе Талимарджанского водохранилища способствуют созданию ГЭК с гидроэнергетическими установками суточного и сезонного регулирования. При необходимости после соответствующей реконструкции насосную станцию № 7 можно использовать в турбинном режиме, т. е. в качестве сезонной ГАЭС. Наличие регулируемых направляющих аппаратов у насосных агрегатов станции заметно упрощает регулирование их мощности в турбинном режиме. В результате строительства этого ГЭК будет возможность выработать электроэнергию не менее 50000 МВт · ч в год [2].
- Туямуюнский гидроузел на реке Амударья.
Гидроузел находится в нижнем течении р. Амударьи (рис.2) и представляет собой сложный многокомпонентный объект ирригационного назначения, включающий взаимосвязанную систему водохранилищ и магистральных каналов, насосных станций для водо-снабжения и эксплуатируемую Туямуюнскую ГЭС руслового типа, расчетный напор которой 16,4 м, расход Q = 6 Х 190 м3/с. Развиваемая мощность N = 6 Х 25 МВт. Система водохранилищ состоит из руслового и трех наливных: Капарас, Султансанджар и Кошбулак. Максимальный напор на канале для энергетического использования 10 м.
Рис. 2. Схема Туямуюнского гидроэнергокомплекса
Перепад на правобережном магистральном канале (ПК) составляет 6,1 м. Максимальный среднемесячный расход составляет 76 м3/с. Канал осветленной воды рассчитан на пропуск 500 м3/с из Султансанджар-ского наливного водохранилища в реку Амударья ниже Туямуюнской ГЭС. Длина канала 9 км, ширина по дну 41,5м.
При составлении проекта Туямуюнского гидроузла с ГЭС возможности более полного использования гидроэнергетического потенциала не были рассмотрены.
В связи с этим, учитывая благоприятные условия в районе гидроузла, предлагается схема переустройства его в ГЭК. Расчеты показывают, что в результате строительства этого комплекса появиться возможность увеличить выработку электроэнергии на 350 ГВт/год.
3. Арнасайское водохранилище реке Сырдарья.
Одним из таких потенциальных объектов является Арнасайское водохранилище, предназначенное для орошения части земель Мирзачульского, Арнасайского и Фаришского туманов (районов) Джизакского вилоята (области) общей площадью 40 тыс. га. Водохранилище предназначено для внутригодового перераспределения стока.
Следуя из условия обеспечения полива 40 тыс.га, при проектном КПД 82 %, требуемый объём составляет 285 млн.м3 воды, а остальной полезный объём водохранилища 190 млн. м3, находится в резерве и по нашему мнению может быть использован для выработки электроэнергии.
На основе обобщённой методики математического определения и расчёта основных параметров ГАЭС была разработана программа расчёта по технико-экономическому обоснованию основных параметров ГАЭС. Программа включает в себя — подпрограмму расчета энергогидравлических параметров ГАЭС, подпрограмму расчёта определения номинальной мощности и энергии ГАЭС, экономически выгодного диаметра напорного трубопровода, подпрограмму расчёта основных экономических показателей ГАЭС. На рис.3. представлены графические зависимости выработки электроэнергии и приведённый доход от работы ГАЭС на основе результатов по программе расчёта технико-экономического обоснования основных параметров ГАЭС.
Рис. 3. Математические зависимости приведённого дохода от выработки электроэнергии ГАЭС
Анализ результатов экономических расчётов показал, что средневзвешанное значение прибыли, работы станции, составляет 5 %. Анализ режимов работы ГАЭС в насосном режиме представленный на рис.4, показал, что наилучшие эксплуатационные характеристики наблюдаются при средних и малых подачах ГАЭС.
Рис. 4. Основные характеристики работы ГАЭС в насосном режиме
Представлены расчётные характеристики ГАЭС в турбинном режиме эксплуатации станции, на основе которых построены математические зависимости характеристик станции, рис. 5 и 6.
Рис. 5. Расходная характеристика ГАЭС, в турбинном режиме эксплуатации
Рис. 6. Основные характеристики работы ГАЭС в турбинном режиме
На основе разработанной математической модели и комплекса программ расчёта, задач по определению и обоснованию основных технико-экономических параметров ГАЭС, было произведены выбор основных гидросиловых оборудование для ГАЭС, с учётом особенностей гидрокомплекса и его режимных характеристик.
Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:
‒ на основе анализа современного состояния режимов работы гидроэнергетического комплекса и режимов работы электроэнергетической системы Узбекистана, обоснована необходимость повышения маневренности подачи электроэнергии, которая обеспечивается высокоманевренными гидроаккумулирующими электростанциями;
‒ разработан алгоритм расчёта определения и обоснования технико-экономических параметров ГАЭС;
разработана математическая модель и комплекс программ расчёта задач по определению и обоснованию основных технико-экономических параметров ГАЭС.
разработаны рекомендации по проектированию технологической части гидроаккумулирующих электростанций, с учётом региональных особенностей.
Литература:
- Мухаммадиев М. М., Халматов В. А., Джураев К. С. Проблемы развития гидроэнергетических комплексов // Современное состояние и перспективы развития энергетики: тезисы докл. Междунар. науч.-техн. конф. (Ташкент.18–20 дек. 2006 г.). ― Ташкент, 2006. ― С.125–128.
- Джураев К. С., Мукольянц А. А. Перспективы и особенности строительства ГАЭС в Узбекистане // Молодой ученый.― 2016. ― № 27. С. 64–68.
