Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ Борщ Павел Сергеевич

МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ
<
МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Борщ Павел Сергеевич. МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ: диссертация ... кандидата технических наук: 05.14.08 / Борщ Павел Сергеевич;[Место защиты: Московский энергетический институт (технический университет)].- Москва, 2014.- 147 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Методы планирования выработки электроэнергии на ГЭС

1.1. Общие сведения 12

1.2. Описание ОЭС Европейской части России 14

1.3. Современное состояние ОЭС Центра и ОЭС Средней Волги .

1.4. Методы прогнозирования величины речного стока 25

1.5. Методы водноэнергетических расчетов 32

Заключение к первой главе 37

Глава 2. Формирование методики планирования выработки электроэнергии гэс на основе учета стокообразующих и атмосферных факторов .

2.1. Расчет водноэнергетических режимов ГЭС и каскадов ГЭС 38

2.2. Постановка задачи 44

2.3. Учет влияния стокообразующих факторов на выработку электроэнергии ГЭС

2.3.1. Постановка задачи 46

2.3.2. Состав данных 52

2.3.3. Формирование модели планирования выработки электроэнергии на ГЭС во втором квартале на основе стокообразующих факторов

2.4. Учет влияния атмосферных факторов на выработку электроэнергии ГЭС .

2.5. Учет влияния стокообразующих и атмосферных факторов на выработку электроэнергии ГЭС 2.6. Анализ регрессионной модели 78

Заключение ко второй главе 82

Глава 3. Разработка модели планирования выработки электроэнергии во втором квартале на основе стокообразующих и атмосферных факторов для каждой ГЭС отдельно

3.1. Разработка методики планирования выработки электроэнергии на основе стокообразующих факторов

3.2. Разработка методики планирования выработки электроэнергии на основе атмосферных факторов .

3.3. Разработка методики планирования выработки электроэнергии на основе стокообразующих и атмосферных факторов .

3.4. Проверка адекватности регрессионной модели прогнозирования выработки электроэнергии

3.5. Планирование выработки электроэнергии каскада Рыбинской и Нижегородской ГЭС Заключение к третьей главе 97

Глава 4. Планирование выработки электроэнергии гэс на основе прогноза притока воды

4.1. Получение прогнозного уравнения притока воды в Рыбинское и Горьковское водохранилища на период половодья на основе стокообразующих и атмосферных факторов .

4.2. Формирование расчетных гидрографов притока воды в Рыбинское и Горьковское водохранилища

4.3. Проведение численных экспериментов по расчету электроэнергии на примере Рыбинской и Нижегородской ГЭС

Заключение к четвертой главе 112

Глава 5. Сравнение вариантов методик планирования выработки электроэнергии каскада рыбинской и нижегородской гэс во втором квартале

5.1. Получение уравнения планирования выработки электроэнергии во втором квартале для Рыбинской и Нижегородской ГЭС с учетом их каскадной работы 4

5.2. Сравнение методик планирования выработки электроэнергии во втором квартале на основе стокообразующих и атмосферных факторов .

5.3. Сравнение методики планирования выработки электроэнергии во втором квартале на основе стокообразующих и атмосферных факторов и методики на основе прогноза притока воды .

Заключение к пятой главе 126

Выводы 127

Список литературы

Введение к работе

Актуальность работы. В современных условиях работы гидроэлектростанций на оптовом рынке электроэнергии важной задачей является выбор их оптимального режима работы. Необходимость заблаговременного определения и планирования выработки электроэнергии гидроэлектростанций для повышения экономической эффективности использования водных ресурсов, предотвращения потерь выработки электроэнергии при колебании водности рек, стабильность работы энергетических систем – это основные условия, соблюдение которых дает возможность выполнения предъявляемых современным рынком электроэнергии и водохозяйственным комплексом требований.

При разработке прогнозного баланса электроэнергии на предстоящий год интервал заблаговременности представления плановых показателей выработки составляет от 120 дней до 45 дней при планировании на год. Выработка электроэнергии представляется по месяцам периода планирования.

Плановая годовая выработка ГЭС определяется для календарного года (январь - декабрь), в то время как основной объем энергоресурсов (воды) поступает в водохранилище во втором квартале (в период весеннего половодья). Для расчета выработки на календарный год необходимо знать запасы воды в водохранилище на начало года (01.01), что так же не может быть определено с требуемой заблаговременностью.

Назначение выработки электроэнергии гидроэлектростанциями на предстоящий год вызывает определенные затруднения, прежде всего по причине неопределенности гидрологической обстановки, т.к. гидрологические прогнозы приточности воды в водохранилища ГЭС на год не даются. Гидрометцентром РФ разрабатываются гидрологические прогнозы, охватывающие период от одного месяца до одного квартала. Прогноз выпускается за 2-3 дня до начала расчетного (планового периода). Эти прогнозы, совместно с данными о запасе воды в водохранилище, могут использоваться при оперативной корректировке плановой выработки на ближайший квартал и месяц, однако непригодны для годового планирования.

Для надежного топливо- и энергообеспечения необходимо планировать выработку электроэнергии на ГЭС (и каскадах ГЭС) с максимальной заблаговременностью. В настоящее время методики планирования выработки электроэнергии ГЭС основаны на данных об объеме притока воды в бассейны рек, и являются краткосрочными прогнозами, так как значения объема притока становятся известными с малой заблаговременностью.

Цель исследования. Целью данной работы является разработка методики планирования выработки электрической энергии каскада ГЭС и ее апробации на примере Рыбинской и Нижегородской ГЭС для второго квартала, на основе данных, известных на момент составления прогноза.

В рамках сформулированной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

  1. Проведен анализ существующих методов планирования выработки электрической энергии ГЭС.

  2. Разработана методика планирования выработки электроэнергии на основе использования стокообразующих факторов (величина запас воды в снежном покрове, увлажнение почвы) и атмосферных факторов, а именно особенностей атмосферной циркуляции давления (величины геопотенциала) на уровнях Н=100мб и Н=500мб.

  3. Разработана и апробирована математическая модель планирования выработки электроэнергии на ГЭС, на примере Рыбинской и Нижегородской гидроэлектростанций Волжско-Камского каскада (далее ВКК) для второго квартала на основе данных, известных на момент разработки плана.

Объектом исследования является каскад верхневолжских гидроэлектростанций: Рыбинской и Нижегородской.

Научная новизна. В работе представлен метод физико-статистического планирования выработки электроэнергии каскада ГЭС на основе факторов, влияющих на формирование речного стока: стокообразующих и атмосферных, при этом учитывалась пространственная неоднородность формирования стока на территории водосборов Рыбинского и Горьковского водохранилищ.

Методика исследования.

Для получения прогностических зависимостей использовалась множественная линейная корреляция с пошаговым регрессионным анализом. Учитывалась пространственная неоднородность формирования стока на территории водосбора Рыбинского и Горьковского водохранилищ путем представления их в виде совокупности однородных районов, для каждого из которых находилось свое прогностическое уравнение.

Достоверность полученных результатов подтверждена опытом эксплуатации ГЭС.

Практический выход и внедрение. Результаты могут быть использованы в рамках разрабатываемого в ОАО «РусГидро» СТО «Гидроэлектростанции. Долгосрочное, среднесрочное и краткосрочное планирование водноэнергетических режимов. Методические указания». Результаты исследований диссертационной работы были представлены и обсуждены на:

всероссийской научной конференции «Современные проблемы стохастической гидрологии и регулирования стока», г. Москва, 2012 г.;

на XVIII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электроника и энергетика», МЭИ, Москва, 2012 г.

заседании кафедры НВИЭ НИУ «МЭИ» г. Москва, 2013г.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, приложения, выводов по работе, списка литературы, включающего в себя 96 наименований и приложения. Работа изложена на 134 страницах машинописного текста.

Описание ОЭС Европейской части России

Объем выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях является важной частью топливно-энергетического баланса экономики страны. Доля выработки электрической энергии на ГЭС значительна, при этом покрывая неравномерную часть графика нагрузки, гидроэлектростанции обеспечивают надежность энергосистемы, являются оперативным и стратегическим резервом мощности.

Существенная неравномерность производства электрической энергии во времени и несовпадение в течение года графика выработки электроэнергии на ГЭС и графика потребления, зависимость от режима стока рек и регулирующих возможностей водохранилища – основные особенности выработки электрической энергии на ГЭС.

Возможность перераспределения расхода гидроресурсов в длительных и краткосрочных циклах управления позволяют оптимизировать режимы работы ЕЭС, что дает существенную экономию топлива на тепловых станциях и улучшает экономические показатели энергосистемы [8].

На нерегулируемых ГЭС или на ГЭС с водохранилищами суточного регулирования колебания выработки энергии практически полностью совпадают с колебаниями водности рек.

ГЭС без регулирования стока работают по режиму водотока, т.е. zвб (t)= НПУ = const. Их режим полностью и однозначно определяется приточностью к створу ГЭС. Для рек снегового питания график работы ГЭС без регулирования, как правило, относительно равномерный во времени и соответствует базисной зоне графика нагрузки. Для рек дождевого питания режим отдачи ГЭС во времени может быть неравномерным, но и он соответствует базисному режиму. На ГЭС без регулирования не устанавливаются никакие виды резерва системы. В периоды пропуска максимальных расходов, когда напор может быть меньше расчетного напора, возможно появление связанной по напору мощности, что вызывает появление дополнительные потери мощности и энергии. Для повышения эффективности ГЭС без регулирования стока на них иногда размещают, так называемую, сезонную мощность. Она обеспечена водой только ограниченное время в году и влияет только на расход топлива в системе, не увеличивая вытесняющей мощности ГЭС. Коэффициент использования стока для ГЭС без регулирования очень низкий, коэффициент же использования напора значителен для ГЭС руслового типа и несколько меньше для деривационных.

ГЭС суточного регулирования стока преобразуют, как правило, равномерный график приточности к створу согласно требованиям неравномерного суточного графика нагрузки. Для этого в некоторое время суток происходит накопление естественного стока в водохранилище, а затем его расходование в часы пиковых нагрузок. При равномерном графике приточности к створу ГЭС в течение года для реализации суточного регулирования достаточно иметь водохранилище в размере половины объема суточного стока. Наличие водохранилища увеличивает обеспеченность отдачи ГЭС в течение года. Коэффициент использования напора на ГЭС суточного регулирования несколько меньше, чем на ГЭС без регулирования. На ГЭС суточного регулирования также возможна установка сезонной мощности.

На ГЭС длительного регулирования (сезонного и многолетнего) есть возможность размещать различные виды резерва энергосистемы, в том числе нагрузочный и аварийный. Наличие сезонного регулирования увеличивает мощность и обеспеченность отдачи ГЭС в течение длительного времени.

На ГЭС многолетнего регулирования избыточный сток многоводных лет накапливается в водохранилище и срабатывается в маловодные годы. Перераспределение стока между отдельными годами возможно только при глубоком многолетнем регулировании стока, при этом происходит и общее уменьшение колебаний годовой выработки энергии ГЭС. Средний уровень верхнего бьефа на ГЭС многолетнего регулирования сравнительно наименьший из всех возможных видов регулирования. Следствием этого являются значительные потери энергии на транзитном стоке при очень высокой обеспеченности энергетических и водохозяйственных показателей ГЭС [9,10]. 1.2. Описание ОЭС Европейской части России.

На территории Европейской части России работают параллельно 5 объединенных энергосистем: Центра, Северо-Запада, Средней Волги, Юга и Урала [11,12,13]. Эти ОЭС обеспечивают электроснабжение 62 субъектов Российской Федерации и включают в себя 56 региональных энергосистем. ОЭС Европейской части России обеспечивают параллельную работу ЕЭС России с энергосистемами Украины, Белоруссии, Казахстана, Эстонии, Латвии, Литвы, Грузии, Азербайджана и Финляндии. Через энергосистему Финляндии осуществляется экспорт больших объемов электроэнергии в Норвегию.

Учет влияния стокообразующих факторов на выработку электроэнергии ГЭС

Основные факторы, влияющие на формирование весеннего половодья -запасы воды в снеге и характер распределения его на площади водосбора, интенсивность и продолжительность снеготаяния, степень осеннего увлажнения и промерзания почвогрунтов.

Кроме того, на весеннее половодье оказывает влияние величина и форма бассейна, рельеф, характер почв, геологическое строение бассейна, наличие в бассейне озер, лесов, болот. Перечисленные факторы в той или иной степени вызывают аккумуляцию и регулирование образовавшихся от снега талых вод.

Условие формирования весеннего стока изменяются по территории водосборного бассейна Горьковского и Рыбинского водохранилища. Обычно учет неоднородности условий формирования половодья осуществляется путем разбиения рассматриваемой территории на ряд районов, для каждого из которых условия формирования весеннего стока допустимо рассматривать как одинаковые.

Для учета пространственной неоднородности формирования стока территория водосборов крупных рек или водохранилищ обычно представляются в виде совокупности однородных районов, для каждого из которых находится свое прогностическое уравнение.

Как правило, получаемые прогностические зависимости носят локальный характер и устанавливаются для водосбора конкретной реки, но если для рассматриваемой территории характерна некоторая однородность физико-географических условий формирования стока, то они могут устанавливаться на основе данных по ряду бассейнов.

На практике оказывается, что для разных территорий влияние одних предикторов больше, чем других, что затрудняет выделение однородных районов. В связи с этим может быть поставлена задача разработки методов прогнозирования на основе обобщения информации, используемой для выпуска прогноза, для разных предикторов по различным территориям. Например, информация о снегозапасах может обобщаться по большим территориям, чем данные о влажности или льдистости почвы.

Так территория Горьковского водохранилища в данной работе была поделена на четыре района, с учетом ландшафтно-географических особенностей нечерноземной зоны европейской территории России. Площади разбиения водосбора Горьковского водохранилища на четыре района приведены в таблице 2.3.1.1.[63]

Площади районов водосбора Рыбинского водохранилища. Номер района 1 2 3 4 Площадь территории района, км2 30 000 35 000 45 000 35 000 Процесс формирования весеннего стока может быть описан с разной степенью детализации. Наиболее детальное описание обычно дается в математических моделях формирования стока, использующих в качестве входной информации метеорологические данные. В методах долгосрочного прогноза весеннего стока или притока воды обычно ограничиваются использованием прогностических физико-статистических зависимостей прогнозируемого элемента от определяющих его значение гидрометеорологических факторов. Для рек зоны умеренного климата европейской территории России в качестве таковых в практике гидрологического прогнозирования чаще всего используются: 1. Показатель количества влаги, поступающей на водосбор в период весеннего половодья; 2. Показатель увлажненности верхнего, обычно называемого «активным», слоя почвогрунтов; 3. Глубина промерзания почвогрунтов.

Конкретные формы представления каждого из указанных факторов определяются при анализе особенностей гидрометеорологического режима рассматриваемого водосбора или его района. Так характеристикой объема поступления влаги может быть величина снегозапасов на момент выпуска прогноза или их максимальная за эту зиму величина. Величина дополнительного поступления воды в период весеннего половодья может рассчитываться для всего этого периода или для его отдельных фаз. В качестве характеристики увлажнения почвогрунтов в разных случаях может оказаться целесообразным использование измерений влажности почвы на агрометстанциях, значения расхода или уровня воды в зимние месяцы, уровень грунтовых вод или рассчитанные по той или иной численной схеме показатели увлажнения.

В качестве показателя объема воды, участвующего в формировании весеннего половодья, был принят показатель S – т.е. значение запаса воды в снежном покрове, мм.

Снеговой покров в бассейнах рек залегает неравномерно. Степень неравномерности зависит от рельефа местности, наличия растительности и интенсивности ветров. Существенную роль играет расположение бассейна по отношению к зимним ветрам: на наветренных склонах и открытых площадках без растительности высота залегания снега всегда меньше, чем на подветренных склонах.

Разработка методики планирования выработки электроэнергии на основе атмосферных факторов

В первом варианте структуры модели планирования учитывалось только влияние запаса воды в снеге и величина увлажнения почвы в первом квартале на всей площади водосборов Рыбинского и Горьковского водохранилища на выработку электроэнергии ГЭС во втором квартале.

Определение величины увлажнения почвы на площади водосборов Рыбинского и Горьковского водохранилищ осуществлялся по методике, изложенной в главе 2.3.1., с учетом уравнений таблицы 2.3.2.

Территория водосборов Рыбинского и Горьковского водохранилищ были разбиты по четыре района каждый с учетом ландшафтно-географических особенностей нечерноземной зоны европейской части России. Для каждого района были найдены значения снегозапасов для залесенной и открытых частей района. Далее по формуле (2.3.3.2.) был определен запас воды в снежном покрове – S (мм). После чего было определено средневзвешенное значение снегозапасов для всей территории водосборов Рыбинского и Горьковского водохранилищ.

Для определения прогнозного уравнения был использован метод аппроксимации. В качестве аппроксимирующих выражений использовались зависимости (2.3.3.4.) и (2.3.3.5.).

Для определения коэффициентов аппроксимирующих выражений применялся метод наименьших квадратов. В дальнейшем для определения наиболее приемлемого вида математической модели, необходимо было определение значений коэффициентов уравнений (2.3.3.4.) и (2.3.3.5.) сравнение значений y, полученных по аппроксимирующему уравнению, с экспериментальными значениями.

Из-за больших объемов расчетов, при определении типов зависимостей выработки электрической энергии ГЭС во втором квартале от величины запасов воды в снежном покрове и значений увлажнения почвогрунтов в первом квартале, определенных по формулам главы 2.3.3., был применен компьютерный метод обработки данных.

Найденные коэффициенты уравнений, полученные при расчетах для выбора типов зависимости выработки электроэнергии ГЭС во втором квартале от величины стокообразующих факторов в первом, в соответствии с условием (2.3.3.6.), представлены на примере Нижегородской ГЭС в таблице 3.1.1. и 3.1.2.

Расчет же планируемой выработки электроэнергии Рыбинской и Нижегородской ГЭС проводился по данным на 28 февраля с учетом уравнения (2.3.3.6.), так как по данным службы прогнозов принято считать, что значение величины запаса воды в снежном покрове на данную дату максимально.

В уравнении (3.1.1.) и (3.1.2.) y – выработка электроэнергии во втором квартале, x1– величина запаса воды в снежном покрове на 28 февраля (в мм), x2 – значение увлажнения почвы на те же даты (в мм). На рис. 3.1.1. представлена фактическая и прогнозная выработка электроэнергии для Рыбинской и Нижегородской ГЭС на 28.02. Рис. 3.1.1. Значение фактической и прогнозной выработки электроэнергии на Рыбинской и Нижегородской ГЭС на основе данных о запасе воды в снежном покрове и увлажнения почвы. 3.2. Разработка модели планирования выработки электроэнергии на основе атмосферных факторов.

Первым шагом модели планирования выработки электроэнергии во втором квартале на Рыбинской и Нижегородской ГЭС было выявление значимых точек значений геопотенциала Северного полушария, методом дискриминантного анализа. На начальном этапе был выбран уровень барического поля, при котором проводились вычисления (в нижней стратосфере Н=100мб и в тропосфере Н=500мб) и месяц проведения вычислений. Для определения характера протекания синоптических процессов, расчеты проводились последовательно для двух месяцев, а именно для января и февраля. Были получены коэффициенты близости di 2, на основании которых выбирались области полей с высокими значениями данных коэффициентов. Значение коэффициентов близости выбиралось не ниже 0,6, а количество точек для проведения дальнейших расчетов не меньше 9. Разложение выбранных полей проводилось по естественным ортогональным функциям, т.е. находились разложения, имевшие оптимальную сходимость. Собственные функции данной совокупности полей или их естественные составляющие находились с использованием формул (2.4.3.-2.4.24.). После чего находилось уравнение регрессии для зависимости выработки электроэнергии во втором квартале от коэффициентов разложения, полученных при разложении поля аномалии барического поля (для уровня геопотенциала Н=100мб и Н=500мб) – уравнение (3.2.1.) для Рыбинской ГЭС и уравнение (3.2.2.) для Нижегородской ГЭС на 28.02.[78,94,95] где верхний левый индекс: «100» - уровень замера величины геопотенциала равный 100мб, верхний правый индекс: «1» - месяц замера величины геопотенциала, нижний индекс соответствует номеру коэффициента разложения поля геопотенциала. Для разложения по естественным ортогональным составляющим применялась программа RAZLOZEN (разработка лаборатории прогнозов Гидрометцентра РФ), являющаяся математической моделью решения задачи разложения геопотенциала в значимых точках на естественные ортогональные функции. Исходными данными для нее являлись полученные при дискриминантном анализе пронумерованные точки для соответствующего месяца разложения и уровня измерения геопотенциала. Стоит отметить, что разложение проводилось только по первым 10 коэффициентам естественных ортогональных функций, а использовались только первые пять коэффициентов из ранее полученных. Это обусловлено тем, что при длительном ряде наблюдений первые 5-6 коэффициентов дают полное отражение хода разложения всего поля. Коэффициенты разложения геопотенциала по естественным ортогональным функциям (на примере территории Горьковского водохранилища) представлены в табл. П5.2 и П6.2.

На рис. 3.2.1. представлены значения фактической и прогнозной (полученной по уравнению 3.2.1.) выработки электроэнергии, рассчитанной на 28.02 на основе атмосферных факторов для Нижегородской ГЭС.

Значения фактической и прогнозной (полученной по уравнению 3.2.2.) выработки электроэнергии, рассчитанной на 28.02 на основе атмосферных факторов для Рыбинской ГЭС представлены на рис. 3.2.1.

Формирование расчетных гидрографов притока воды в Рыбинское и Горьковское водохранилища

В результате расчетов, проведенных в главах 4 и 5, были получены следующие коэффициенты эффективности методик планирования выработки электроэнергии Рыбинской и Нижегородской ГЭС, с учетом их каскадной работы во втором квартале: 1. По методике планирования выработки электроэнергии на основе стокообразующих и атмосферных факторов, представленной в 5 главе, был получен коэффициент эффективности S/o =0.26. 2. По методике планирования выработки электроэнергии на основе прогноза притока воды коэффициент эффективности составил S/o =0.46. Данные коэффициенты эффективности были получены для суммарной выработки Рыбинской и Нижегородской ГЭС с учетом их каскадной работы. При этом для Рыбинской ГЭС были получены следующие коэффициенты эффективности: 1. По методике планирования выработки электроэнергии на основе стокообразующих и атмосферных факторов, представленной в 5 главе, был получен коэффициент эффективности S/o =0.35. 2. По методике планирования выработки электроэнергии на основе прогноза притока воды коэффициент эффективности составил S/o =0.39. А для Нижегородской ГЭС: 1. По методике планирования выработки электроэнергии на основе стокообразующих и атмосферных факторов, представленной в 5 главе, был получен коэффициент эффективности S/o =0.60. 2. По методике планирования выработки электроэнергии на основе прогноза притока воды коэффициент эффективности составил S/a =0.66.

В результате можно сказать, что эффективность первой методики значительно выше эффективности методики на основе прогноза притока воды в Рыбинское и Горьковское водохранилище. Столь высокие коэффициенты эффективности второй методики можно объяснить, совокупностью погрешностей: погрешностью прогнозной модели притока воды и погрешностью при определении расчетного гидрографа.

Сравнение результатов методик планирования выработки электроэнергии на основе стокообразующих и атмосферных факторов (глава 5) и методики планирования выработки электроэнергии на основе прогноза величины стока Рыбинской и Нижегородской ГЭС.

1. В главе рассмотрена модель планирования выработки электроэнергии во втором квартале с использованием стокообразующих и атмосферных факторов Рыбинской и Нижегородской ГЭС при их каскадной работе и получена система расчетных уравнений.

2. На первом этапе получения прогнозной модели планировалась выработка всего каскада при рассмотрении всей площади водосбора каскада, а на втором осуществлялось планирование отдельных ГЭС каскада, начиная с верхней ступени каскада и далее вниз по течению реки.

3. Выполненный сравнительный анализ результатов использования различных методик планирования выработки электроэнергии во втором квартале для Рыбинской и Нижегородской ГЭС выявил, что оптимальной методикой планирования является методика на основе стокообразующих и атмосферных факторов с учетом их каскадной работы (рассмотренной в пятой главе). Данная методика дает наилучшие (минимальные коэффициенты эффективности).

1. Рассмотрены существующие методы планирования выработки электроэнергии на ГЭС.

2. В результате проведенной работы разработана методика планирования выработки электроэнергии во втором квартале на Рыбинской и Нижегородской ГЭС на основе учета стокообразующих и атмосферных факторов на 28.02, т.е. с заблаговременностью порядка 1 месяца.

3. В ходе работы были рассмотрены два подхода к планированию выработки электроэнергии во втором квартале для Рыбинской и Нижегородской ГЭС с учетом их каскадной работы: непосредственное (прямое) планирование с использованием факторов, непосредственно влияющих на выработку с требуемой заблаговременностью: запас воды в снежном покрове, влажность почвогрунтов и особенностей атмосферной циркуляции и планирование на основе прогноза притока воды.

4. В ходе работы доказано, что на точность методики планирования непосредственно влияет режим работы ГЭС в каскаде.

5. Показано, что при планировании выработки электроэнергии во втором квартале для каждой ГЭС отдельно, коэффициенты эффективности методик значительно хуже, чем для планирования суммарной выработки электроэнергии каскада ГЭС.

6. Сравнительный анализ результатов различных методик планирования выработки электроэнергии во втором квартале для Рыбинской и Нижегородской ГЭС (на основе различных предикторов и на основе прогноза речного стока) выявил, что оптимальной методикой планирования является методика на основе стокообразующих и атмосферных факторов. Наилучшие (минимальные коэффициенты эффективности) дает методика планирования выработки электроэнергии на основе совместного учета запаса воды в снежном покрове величины увлажнения почвогрунтов и значения особенностей атмосферной циркуляции давления на 28.02. Методика, основанная на прогнозе притока воды в Рыбинское и

Горьковское водохранилища, дает несколько худшие результаты (коэффициенты эффективности выше), в связи с наложением погрешностей определения прогнозных значений притока воды, формирования расчетного гидрографа, а затем и прогнозных значений выработки электроэнергии.

7. Планирование выработки электроэнергии каскада ГЭС целесообразно осуществлять в два этапа. На первом этапе планируется выработка всего каскада, а на втором осуществляется планирование отдельных ГЭС каскада.

8. Выбор предикторов и их количества, влияющих на планирование выработки электроэнергии должны определяться для каждой конкретной ГЭС или каскада ГЭС. Это связано с разной степенью влияния факторов, определяющих процесс весеннего половодья для различных водосборов или водохранилищ крупных рек.

Похожие диссертации на МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАСКАДА ГЭС С УЧЕТОМ СТОКООБРАЗУЮЩИХ И АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ