Использование микро-ГЭС деривационного типа для электроснабжения отдаленных населенных пунктов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 27 июля, печатный экземпляр отправим 31 июля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №24 (262) июнь 2019 г.

Дата публикации: 17.06.2019

Статья просмотрена: 7 раз

Библиографическое описание:

Бадмаев А. В., Доржиев В. В. Использование микро-ГЭС деривационного типа для электроснабжения отдаленных населенных пунктов // Молодой ученый. — 2019. — №24. — С. 124-128. — URL https://moluch.ru/archive/262/60765/ (дата обращения: 18.07.2019).



В статье рассмотрено электроснабжение отдаленного населенного пункта с использованием микро-ГЭС деривационного типа. Определен гидроэнергетический потенциал реки с использованием гидрологических данных. Произведен расчет параметров и выбор оборудования микро-ГЭС.

Ключевые слова: гидрологический потенциал, микро-ГЭС, деривация, возобновляемые источники энергии, электроснабжение.

  1. Местоположение и характер объекта электроснабжения

Объектом электроснабжения является курорт Умхей, который расположен в Республике Бурятия Курумканского района. Расположен курорт в 100 км от районного центра на высоте 640 метров над уровнем моря. Рядом с курортом протекает р. Баргузин (110 км от устья). Река является вторым по объему притоком озера Байкал, протяженность которого составляет 480 км. Площадь бассейна 21.1 тыс. км2, судоходна на 204 км от устья. Количество притоков 223. Расход воды за год 110 м3/сек. Модуль стока 5.56 л/км3. Падение его от истока до устья составляет 1344 м, средний уклон 2,8 % [1]. Климат резко континентальный с сухим жарким летом и холодной зимой. Максимальная температура летом 38 C, зимой -45 C. Характер нагрузки коммунально-бытовой. На территории курорта находятся жилые дома, а также столовая и баня. Объект показан на рисунке 1.

Рис. 1. Курорт «Умхей»

На основе данных о суточных нагрузках, предоставленных Курумканским РЭС, построим график для нашего объекта. Максимальная мощность в сутки составляет P = 21,5 кВт, а минимальная — 7,53 кВт.

Рис. 2. График нагрузки

Общее требуемое количество электрической энергии в течение года W, определяется по формуле (1):

кВт*ч (1)

где P — суммарная мощность за сутки, кВт;

D — количество дней.

кВт*ч

  1. Определение гидротехнического потенциала

Для выработки энергии на реке Баргузин предлагается строительство микро-ГЭС деривационного типа. Так, мощность станции можно оценить по формуле (2):

, (2)

где P — мощность микро-ГЭС, кВт; Q0 — норма стока, м3/с; H — напор, м;  — коэффициент полезного действия; KP % — расчетный модульный коэффициент 85 % обеспеченности.

Перепад высот местности определяем с помощью программы Google Earth (рис. 3)

Рис. 3. Рельеф местности на месте прохождения водотока

Значения среднего многолетнего стока и коэффициентов вариации и асимметрии допускается определять по картам [2], опубликованных в официальных документах Госгидромета в области гидрологии [3].

Из [2] определяем следующие данные: - средний многолетний модуль стока л/с*км2 (подрайон 15б — таблица 2.6, приложения 2, приведенный на карте приложения 1, лист 3 [2]); - коэффициент вариации ; - коэффициент асимметрии . Средний годовой расход определялся для площади водосбора F = 4000 км2 по формуле , м3/с. Расчет выполнялся по биномиальной кривой распределения (отклонение от среднего значения ординат распределения Пирсона III типа: ) и представлен в табл. 1

Таблица 1

Расчетные гидрологические данные

P, %

1

5

10

25

50

75

85

90

95

Ф(P,Cs)

2,61

1,75

1,32

0,63

-0,07

-0,75

-0,85

-1,04

-1,52

KP %

1,52

1,35

1,26

1,13

0,99

0,85

0,83

0,79

0,70

qP %= KP %*, л/(с*км2)

15,37

13,64

12,77

11,37

9,96

8,59

8,38

8,00

7,03

Q = *0,001*F, м3

60,72

53,86

50,43

44,92

39,34

33,91

33,11

31,60

27,77

При сооружении малых ГЭС принимается обеспеченность годового стока 85 %. Расчетный модульный коэффициент по данным табл. составляет KP % = 0.83, расчетный модуль годового стока — л/(с*км2), среднегодовой сток Q = 33,1 м3/с.

  1. Выбор оборудования

Важнейшими факторами выбора оборудования были надежность, условия эксплуатации, также стоимость и доступность. Всем этим факторам соответствует оборудование компании «МНТО ИНСЕТ». Исходя из расчета электрических нагрузок и параметров микро-ГЭС (напор, расход воды) выбираем микрогидроэлектростанцию мощностью 30 кВт (МикроГЭС — 50Пр).

http://www.inset.ru/offers/Diagr.png

Рис. 4. Диапазон эксплуатации гидротурбин в зависимости от напора и расхода воды

4. Расчет параметров микро-ГЭС

4.1 Расчет диаметра трубопровода

Для расчета необходимы следующие данные:

среднегодовой расход реки 85 % обеспеченности Q85 % = 33,1 м3/с; - разность уровней воды в напорном трубопроводе; - длина трубопровода; - коэффициент полезного действия гидроагрегата —  = 0,8. Диаметр стальной трубы определим по формуле (3) в соответствии с [4]:

, (3)

где Q — допустимый расход в трубопроводе, м3/с; H — напор, м; A — расчетное значение удельного сопротивления трубы, определяемого по табл. 9.3 [4]; L — длина трубопровода, м.

Таблица 2

Допустимый расход втрубопроводе

Условный проход, мм

Удельное сопротивление A, мм2

Напор, м

Допустимый расход втрубе Q, м3

450

0,09928

10

0,6478

500

0,05784

10

0,8316

600

0,02262

10

1,3572

Для дальнейших расчетов рассмотрим трубопровод с диаметром 450 мм.

4.2 Расчет технических параметров

В таблице приведены расчеты параметров микро-ГЭС. Рассчитаны мощность и энергия водного потока, пропускаемая водоводом без ограничений по мощности и вырабатываемой энергии, создаваемых гидротурбиной и асинхронным генератором.

Таблица 3

Технические данные микро-ГЭС

Время, мес

% от годового расхода воды

Расход воды вреке, м3/с

Напор, м

Расход воды через трубу D = 450 мм, м3/с

Мощность ГЭС, кВт

Возможная вырабатываемая энергия, кВт*ч

1

4,5

17,865

8

0,5677

35,64

26518

2

4,1

16,277

8

0,5677

35,64

24807,16

3

3,5

13,895

8

0,5677

35,64

26518

4

3,2

12,704

8,5

0,5852

39,04

28107,02

5

6,8

26,996

9

0,6021

42,53

31640,48

6

12,4

49,228

9

0,6021

42,53

30619,82

7

15

59,55

10

0,6347

49,81

37059,57

8

17,1

67,887

10

0,6347

49,81

37059,57

9

13,9

55,183

9

0,6021

42,53

30619,82

10

7,8

30,966

8

0,5677

35,64

26518

11

6,3

25,011

8

0,5677

35,64

25662,58

12

5,4

21,438

8

0,5677

35,64

26518

Как показывают расчеты, данная схема микро-ГЭС покрывает пиковую нагрузку электроснабжаемого объекта.

Россия обладает огромным гидроэнергетическим потенциалом для развития микро-ГЭС. Разработка и реализация таких проектов в сфере малой гидроэнергетики, способна решить проблемы с электроснабжением удаленных объектов.

Литература:

1. Водные системы Баргузинской котловины / Б. Б. Намсараев, В В. В. Хахинов, Е. Ж. Гармаев, Д. Д. Бархутова, З. Б. Намсараев, А. М. Плюснин. — Улан-Удэ: Издательство Бурятского госуниверситета, 2007. — 154 с.

2. СНиП 2.01.14–83. Определение расчетных гидрологических характеристик / Госстрой СССР. — М.: Стройиздат, 1985. — 36 с.

3. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. Л.: Гидрометеоиздат, 1984 г. — 368 с.

4. Гидравлика / А. И. Богомолов, К. А. Михайлов. 2-е изд. — М.: Стройиздат, 1972 г. — 268 с.



Задать вопрос