Введение к работе
Актуальность работы Современный комплексный подход к использованию и сохранению водных ресурсов бассейнов рек выдвигает на первый план задачу рационального и научно обоснованного регулирования и распределения речного стока как с точки зрения отдельных отраслей (энергетика, сельское хозяйство),так и с точки зрения народного хозяйства в целом.
Регулирование речного стока ведется с помощью комплексных гидроузлов (КГУ) многоотраслевого назначения. Большинство эксплуатируемых гидроузлов объединены в каскады, на базе которых существуют энерговодохозяйственные системы (ЭВХС). Сложность управления режимами каскадов КГУ определяется многоцелевым характером процесса управления. Кроме выработки электроэнергии ГЭО каскада должны обеспечивать требуемые режимы регулирования стока для других участников ЭВХС о учетом влияния режимов работы сельскохозяйственных комплексов (ОХК).
Ряд крупных КГУ имеют водохранилища энергосвльскохозяяствен-ного назначения.Наличие крупных сельскохозяйственных комплексов позволяет приходить к выводу о существенном влиянии их режимов на выбор водноэнергетических режимов (ЮР) каскада в целом. К числу таких каскадов относятся существующие и строящиеся каскада комплексных гидроузлов на реках Нил, Евфрат и др.
Согласование ВЭР*комплексных гидроузлов в таких каскадах должно базироваться на подходе к рассматриваемому'каскаду КГУ и СХК на его базе как к единому управляемому объекту.
Расширение круга задач,возникающих при назначении режимов работы каскадов КГУ с водохранилищами энергосэльскохозяйственного назначения, связанных с развитием комплексного использования водных ресурсов, обусловливается необходимостью разработки новых подходов к распределению воды в комплексных ЭВХО в условиях дефицита водных ресурсов. В частности, в настоящее время острым вопросом является совместный выбор рациональных годичных режимов работы ГЭО .входящих в состав КГУ и их каскадов,и СХК.
Возможности современной вычислительной техники позволяют ота-вить и решать в АСУ ТП каскада гидроузлов и ЭВХО задачи планирования и выбора рациональных ВЭР ГЭО и режимов работы СХК на основе информации с текущих режимов в каскада и режимов ОХК.
Существующие в настоящее время методики выбора водноэнерге-
тических режимов каскадов ГЭС КГУ основаны на энергетических критериях при наличии ограничений со стороны ВХС и предназначены для управления режимами енергосистем, в составе которых работают ГЭС.
Решение задачи требует разработки специальной методики, позволяющей управлять водноэнергетическкми комплексами каскада КГУ и режимами работы сельскохозяйственных комплексов на базе каскада КГУ в условиях дефицита водных ресурсов и равных приоритетов водопользования энергетическими и сельскохозяйственными отраслями при комплексном использовании воды.
Таким образом, выбор структуры и параметров действующей ЭВХО, основанный на тщательном анализе протекающих в ней технологических процессов, одновременно решает и проблему рационального использования водных ресурсов, уменьшения финансовых и водных затрат конечной выходящей продукции, причем наиболее экономичным способом, правильний выбор в АСУ ТП схем и режимов эксплуатации каскада КГУ и СХК, на основе которых базируется ЭВХО.
Цель работы . состояла в разработка методов выбора оптимальных годичных водноэнергетических режимов каскадов гидроузлов с водохранилищами внвргосельскохозяйственноґо назначения, предназначенных для автоматизированного управления годичных ВЭР каскада ГЭС и режимов работы сельскохозяйственных комплексов в составе ЭВХС. Методика позволяет по заданному критерию распределять нагрузку между ГЭС каскада, распределять отбираемый объем вода на нужды сельского хозяйства между СХК, о учетом ограничений на параметры гидравлических режимов в бьефах КГУ со стороны других неэнергети- ческих участников ЭВХО.
Методика исследования . основана на использовании математического аппарата исследований операций, методов нелинейного и линейного программирования. Разработанная методика выбора оптимальных ВЭР каскада ГЭС водохранилищами энвргосельскохозяйственного назначения учитывает нелинейность целевой функции и зависимостей, связывающих ее о параметрами ВЭР каскада ГЭС и режимами работы СХК, наличие функциональных ограничений, большую размерность задачи.
Научная новизна: Основные положения, которые выносятся на защиту?
і. Разработаны методике и математические модели автоматизированного выбора годичных водноэнергетических режимов комплексных гидроузлов с водохранилищами энвргосельскохозяйственного назначения, ориентированные на использование в автоматизированных систе-
мах управления технологическими процессами ЭВХО.
-
Исследованы и выявлены взаимосвязи и взаимовлияние режимов работы сельскохозяйственных комплексов и водноэнергетических режимов каскада ГЭС КГУ в составе ЭВХС.
-
Впервые совместно использованы и обоснованы для условия АСУ ТП ЛП-. -метод оптимизации параметров годичных водно-энергетических режимов работы каскадов КГУ и симплекс-метод оптимизации параметров режимов, работы сельскохозяйственных комплексов,по-зволяицих выбрать и планировать эффективное решение задачи выбора режимов работы каскада КГУ и ЭВХС в целом.
Практическая ценность и внедрения: Разработанная методика выбора оптимальных.годичных ВЭР каскадов КГУ с водохранилищами энергосельскохозяйственного назначения, имитационные модели сельскохозяйственных комплексов, алгоритмы оптимизации режимов работ ГЭС каскада и СХК.а также алгоритм рационального распределения объемов отбора воды на нужды с/х между СХК предназначены для управления водновнерг-етическими режимами в АСУ ТП ГЭС и каскадов КГУ,в РЭУ, ОДУ енергосистемами, использования в научно-исслэдовательских и проектных организациях, занимающихся планированием в энергетике и сельском хозяйстве, а также проектированием ГЭС и ЭВХС.
Результаты исследований внедрены в дипломном проектировании студентами СПбГТУ, при выполнении научно- исследовательских работ на кафедре возобновляющихся источников энергии и гидроэнергетики СПбГТУ.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на рабочем совещании технического отдела при Генеральной Организации Освоения Земель министерства водного хозяйства Сирии по вопросам "ГЭС Тишрин в составе каскада Евфрагских ГЭС в САР", Алеппо, июль 1Э93 г., на научных семинарах кафедры возобновляющихся источников энергии и гидроэнергетики СПбГТУ (1992-1994).
Публикации. По теме.диссертации опубликовано 4 печатные работы.
Объем работы.Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 132 наименований. Работа изложена на 4СО страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков и 5 таблиц.
-4.-