Эффективность пуска в эксплуатацию ГЭС при неполном напоре
Высокоэффективные крупные гидроузлы комплексного назначения, с высокими плотинами характеризуются относительно длительными сроками строительства до полного их завершения и большими капиталовложениями, которые «замораживаются» на период до ввода агрегатов в эксплуатацию. Поэтому очень важно ускорить начало работы агрегатов гидроэлектростанции еще в строительный период. Опыт последних лет полностью подтвердил целесообразность поэтапного ввода агрегатов в крупных гидроузлах с бетонными плотинами. Так, были осуществлены вводы на Братской, Красноярской, Усть- Илимской, Зейской и других ГЭС с плотинами высотой около 100 м, а затем на ГЭС с бетонными плотинами высотой свыше 200 м.
Впервые в мировой практике удалось разработать и осуществить поэтапный ввод агрегатов при гидроузлах с плотинами из местных материалов: Нурекекой, Чарвакской, Колымской и Усть-Хантайской ГЭС. Это стало возможным благодаря совершенствованию гидротурбинного оборудования и более рациональному учету работы сооружений в различные периоды эксплуатации. Установлено, что затраты на Красноярскую ГЭС к моменту ее завершения уже полностью окупились за счет выработки дешевой электроэнергии, причем темп ввода агрегатов мощностью 500 МВт каждый был очень высок; в 1967 г. - 1; в 1968 г. — 3; в 1969 г. — 4; в 1970 г. — 1 и в 1971г. — 2. На Зейской ГЭС с бетонной контрфорсной плотиной и турбиной диагонального типа, позволяющей работать агрегату при значительных колебаниях напора, первый агрегат был введен: при напоре — 52 % расчетного, ка- диталовложениях — 55% полных, укладкой бетона — 1250 тыс. м3 (при общем объеме плотины 2800 тыс. м3), т, е. ГЭС начала давать продукцию при 50 % освоенных капиталовложений.
Другим примером поэтапного ввода агрегатов может служить Нурекская ГЭС с плотиной из местных материалов высотой 300 м и полным объемом 56 млн. м3. Пуск первых трех агрегатов был осуществлен на неполном напоре — 40 % расчетного, было уложено насыпи 20 % полного объема плотины, а затраты по всем разделам сметы составили 47 % общей стоимости. Такой пуск комплексного гидроузла позволил уже в процессе строительства получать дешевую электроэнергию от введенных агрегатов и давать народному хозяйству эффект от использо-вания создаваемого плотиной водохранилища на нужды ирригации. Такая эффективность поэтапного ввода агрегатов позволила полностью окупить дополнительные затраты, связанные с установкой потребовавшихся для Нурекской ГЭС временных рабочих колес и водоприемников.
На Чарвакском комплексном гидроузле первые агрегаты и первая очередь водохранилища были введены при 51 % освоенных капиталовложениях по гидроузлу. На Саяно-Шушенской ГЭС первые агрегаты с временными рабочими колесами были введены при напоре 60 м, или 31 % расчетного, что позволило, не дожидаясь достижения проектной высоты плотины и полного напора, в течение 7 лет временной эксплуатации выработать 56 млрд. кВт-ч электроэнергии.
Конечно, пуск агрегатов на пониженном напоре в высоконапорных гидроузлах требует дополнительных затрат на установку временных рабочих колес агрегатов и временных сооружений, водоприемников, водосбросов и т. п. Однако эти затраты полностью и в короткий срок окупаются. Кроме того, при рациональном проектировании указанные затраты могут быть сведены к минимуму. Так, применение диагональных турбин позволяет отказаться от временных рабочих колес (Зейская, Колымская ГЭС), применение высоконапорного гидромеханического оборудования дает возможность не делать многоярусных водоприемников и водосбросов или значительно уменьшить число ярусов. Штрабление профиля плотин практически всех типов (разного типа бетонных и плотин из местных материалов) дает значительное снижение пусковых объемов работ, а следовательно, и капиталовложений, необ-ходимых для начала эксплуатации гидроузла.
Для обоснования целесообразности поэтапного ввода агрегатов на промежуточных напорах необходимо выполнить энергоэкономические расчеты, которые заключаются в определении дополнительной энергии Эдсш, получаемой за счет поэтапного ввода агрегатов, и дополнительных вложений пускового комплекса. Эффективность поэтапного ввода агрегатов определяется по условию
Большое значение имеет определение замыкающих затрат на электроэнергию зэ и суммарного эффекта Ээф от получаемой дополнительной энергии Эдоп. Так как в результате поэтапного ввода агрегатов ускоряется ввод гидротехнического сооружения, общий эффект ЭЭф может определяться по формуле
Учитывая большую эффективность ввода в эксплуатацию ГЭС при неполном напоре, в проекте должна предусматриваться возможность поэтапного ввода агрегатов- Иногда в проекте строительство гидроузлов разбивают на очереди, т. е. на какие-то законченные части объекта, например, гидроузел делят на очереди по напорам, или мощности, шлюзы — по ниткам, порты — по причалам и т. д. Это может быть вызвано требованиями потребителя, например, при строительстве ГЭС в изолированном и отдаленном районе рост потребления электроэнергии определяет ввод мощности очередями; иногда мощность крупной ГЭС превышает потребности и ГЭС целесообразно вводить очередями (Средне-Енисейская и Туруханская ГЭС). Иногда при строительстве крупных гидроэнергетических объектов возникают трудности с подготовкой ложа или наполнением водохранилища из-за необходимости давать попуски на нужды сельского хозяйства (Токтогудьская ГЭС), тогда объекты вводятся очередями. При проектировании водно-транспортных сооружений рост транспортных перевозок может определять постепенный (по очередям) ввод объектов — отдельных ниток шлюзов, повышение напора на шлюзы и др. В этих случаях все экономические показатели определяют по очередям. В сооружениях I очереди необходимо предусматривать вы-полнение всех объемов работ, позволяющих вести работы по следующим очередям, причем следует отметить, что с точки зрения максимального использования возможностей строительного коллектива и производственной базы, повышения эффективности капиталовложений строительство очередей предпочтительно вести, не прерывая стройку.