Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


Выбор створа гидроэнергетического узла

Выбор створа гидроузла и типа водоподпорного со-оружения является сложной и ответственной задачей, при решении которой вопросы надежности плотины и технико-экономического обоснования имеют первостепенное значение.

Решить задачу можно при двух предположениях, когда во всех рассматриваемых, близко расположенных друг к другу створах возможно сооружение плотин:

1) одного типа, например бетонной гравитационной;
2) разного типа. Предположим, во всех рассматриваемых вариантах отметка гребня плотины постоянна и водосбросные сооружения рассчитываются на одинаковый расход при одинаковых геологических условиях в сравниваемых створах. Если изменения объема водохранилища и напора ГЭС от смещения створа невелики и практически не оказывают влияния на степень регулирования речного стока, мощность и выработку ГЭС, сравнивать варианты можно по величине необходимых капиталовложений К. В этом случае предполагают, что величины ежегодных издержек пропорциональны капитальным вложениям, поэтому сравнение вариантов по расчетным затратам может быть заменено сравнением по капитальным вложениям. Предпочтение должно быть отдано варианту, у которого К=min.

Чаще встречаются случаи, когда во всех близко расположенных друг к другу створах возможно сооружение плотины разного типа. В общем случае необходимо учитывать разницу в мощности и выработке электроэнергии, возникающую из-за разных потерь воды на фильтрацию и различия в напорах. В таких случаях варианты сравнивают по величине приведенных расчетных затрат гидроузла с учетом затрат по другим электростанциям системы, необходимых для выравнивания мощности и выработки электроэнергии.

Рассмотрим пример, когда в створе возможно сооружение плотины из грунтовых материалов или из бетона, а в створе II — только из бетона. Рассматриваемый гидроузел относится к сооружениям 2-го класса.

В створе годовой сток реки составляет 6 км3, перепад уровней — 80 м, высота призмы годичного регулирования стока—15 м, максимальный расход воды, м3/с: основной расчетный 2500, особого сочетания 3000. Гидроэлектростанция приплотинного типа установленной мощностью 300 МВт со среднегодовой выработкой электроэнергии 1 млрд. кВт-ч.

В рассматриваемых вариантах гидроузла затраты по водохранилищу и зданию ГЭС с оборудованием остаются одинаковыми, поэтому сравнивают только затраты по изменяющейся части гидроузла.

Бетонный вариант гидроузла (рис. 10.2, а) представлен гравитационной плотиной со станционным и водосливным участками, возводимой в две очереди, с пропуском строительных расходов 2-й очереди через донные отверстия в плотине 1-й очереди. Здание ГЭС примыкает к станционному участку плотины и возводится во вторую очередь. Срок строительства 5 лет.

К переменной части гидроузла относят собственно плотину, без механического оборудования водосбросных сооружений (примерно одинаковых по затратам в обоих вариантах), но с включением цементационной завесы восновании, турбинные трубопроводы ГЭС. Потери воды из водохранилища через бетонную плотину пренебрежимо малы.

Грунтовый вариант гидроузла (рис. 10.2,6) представлен однородной плотиной из моренного грунта, возводимой с уплотнением укаткой в одну очередь, с отводом расходов реки в заблаговременно сооружаемый строительный туннель. Цементационная завеса в основании плотины не требуется. Водосброс принят берегового типа, шахтный, в качестве которого используется часть строительного туннеля. Здание ГЭС располагается у берега, за плотиной. Турбинные водоводы выполнены в виде напорных штолен. Срок строительства гидроузла 6 лет. Год начала строительства принят тот же, что и в варианте с бетонной плотиной. К переменной части гидроузла относим плотину с креплением ее откосов, водосброс (без учета его механического оборудования), строительный туннель, подземные турбинные водоводы. Подлежит учету существенная потеря воды из водохранилища вследствие фильтрации, предотвращение которой оказалось экономически неоправданным.

Критерием предпочтительности варианта считаем минимум приведенных затрат. Приведенные капиталовложения К определяем в соответствии с календарным планом строительства. Нормативные коэффициенты принимаем. Приведение делаем к 5-му году строительства, т = 5. Издержки определяем только по амортизационным отчислениям, включая капитальный ремонт, поскольку эксплуатационные расходы по обоим вариантам примерно одинаковы. При расчетах полагаем, что ГЭС вводится в эксплуатацию на полную мощность в 1-й год эксплуатации. В варианте с бетонной плотиной приведенные ежегодные издержки принимаем равными фактическим Ин.

Для выравнивания энергетического эффекта в варианте с грунтовой плотиной (из-за потерь энергии вследствие фильтрации воды) требуется увеличение мощности тепловых электростанций на 4 МВт и выработки электроэнергии на 30 млн. кВт-ч/год. Потери выработки энергии учитываем только в меженный период, когда нет холостых сбросов воды.

Приведенные затраты по заменяемой ТЭС определяем по формуле




Результаты вычислений приведенных по переменной части гидроузла и дополнительных мощности и выработки энергии тепловой электростанции сведены в табл. 10.1..


В табл. 10.1 капиталовложения К по гл. 2 сметы определены, как и при составлении сметы, по объемам работ и расценкам. Кроме того, добавлены в соответствии с местными условиями и типами сооружений капиталовложения по остальным главам сметы и непредвиденные расходы в размере 50 %

Приведенные затраты составят: по дополнительной мощности и выработке энергии тепловыми электростанциями, необходимыми для выравнивания энергетического эффекта по сравниваемым вариантам,

По приведенным затратам предпочтительным оказывается вариант с грунтовой плотиной, но по варианту с бетонной плотиной гидроэлектростанция вводится в эксплуатацию на год раньше. Это дает дополнительный эффект, равный 1 млрд. кВт-ч. Определим его в денежном выражении по величине топливной составляющей: 106 руб. Из полученного результата вычитаем издержки по эксплуатации ГЭС за один год. Капитальные вложения по всему гидроузлу составили 100 млн. руб., а ежегодные издержки — 2 млн. руб.

Отчисления на амортизацию остаются постоянными для всех лет, а эксплуатационные расходы для первых лет эксплуатации увеличены на 50 %. За первый год эксплуатации ГЭС издержки приняты равными 2,3 млн. руб.

В результате единовременный эффект составит:


Если эффект подсчитывается не по заменяемой энер-гии тепловых электростанций, а по тарифам, то опреде-ляют потребляемую энергию. Для этого выработку энергии умножают на коэффициент, равный порядка 0,85, и к издержкам по ГЭС добавляют издержки по линии электропередачи [см. (7.6) ].

При сопоставлении надо из приведенных затрат по изменяющимся сооружениям бетонного варианта 8,2 млн. руб/год вычесть приведенный эффект 1,3 млн. руб/год. В результате для варианта с бетонной плоти-ной получаем сопоставимые затраты: 8,02—1,3 = 6,72 млн. руб/год, которые все же больше сопоставимых затрат 6,31 млн. руб/год для варианта с грунтовой плотиной. Следовательно, в I створе более экономичным оказывается вариант с грунтовой плотиной.

Во 11 створе, расположенном выше по течению реки, целесообразен только вариант с бетонной плотиной. В этом створе годовой сток реки также равен 6 км3, но напор на 0,75 м меньше, чем в створе. Годовая выработка энергии составляет 990 млн. кВт-ч, т. е. на 10 млн. кВт-ч меньше, а заменяемая мощность тепловых электростанций на 2 МВт меньше, чем в варианте с бетонной плотиной в створе. Установленная мощность ГЭС может быть оставлена без изменения — 300 МВт. Уменьшаются площадь затоплений и компенсационные затраты по водохранилищу. Компоновка сооружений гидроузла во II створе аналогична бетонному варианту I створа. Срок строительства 5 лет.

Расчеты показали, что приведенные затраты по изменяющимся сооружениям гидроузла во II створе (бед экономии затрат по водохранилищу) составляют 7 млн.. руб/год. Годовая выработка электроэнергии ГЭС во II створе на 20 млн. кВт/ч, а заменяемая мощность тепловых станций на 2 МВт больше, чем в варианте с грунто-вой плотиной в створе. Поэтому для выравнивания энергетического эффекта к приведенным затратам грунтового варианта II створа 5,74 млн. руб/год надо добавить затраты тепловых станций на дополнительную мощность 2 МВт и дополнительную выработку электроэнергии АЭаэ=20-1,03=20,6 млн. кВт-ч. Дополнительные приведенные затраты по тепловым станциям (мощности и энергии) составят 0,33 млн. руб/год. С их учетом получим сопоставимые затраты по грунтовому варианту 1 створа: 5,74+0,33=6,07 млн. руб/год.

Во II створе ГЭС вводится в эксплуатацию на год. раньше, а это дает дополнительную выработку энергии 990 млн. кВт-ч.

Полные издержки по гидроузлу во II створе за пер-вый год эксплуатации составят 2,15-10 руб/год при ежегодных издержках нормальной эксплуатации 1,85 млн. руб/год. Чистый эффект от дополнительной выработки, энергии, подсчитанный по топливной составляющей, будет равен:


Переводя единовременный эффект в приведенные затраты, получим:

Сопоставимые приведенные затраты для изменяющихся сооружений II створа будут равны: 5,7 млн. руб/год, что меньше сопоставимых затрат 6,07 млн. руб/год для варианта с грунтовой плотиной в I створе.

Гидроузлы в вариантах с бетонной плотиной в I и II створах имеют одинаковый срок строительства — 5 лет, поэтому сравнивать их можно по приведенным затратам. Для выравнивания энергетического эффекта необходимо к затратам гидроузла во II створе добавить затраты тепловых станций по дополнительной мощности 2 МВт ш дополнительной выработке энергии 10,3 млн. кВт-ч/год.

Эти дополнительные затраты составят 0,22 млн. руб/ /год.

В результате получим сопоставимые затраты для II створа: 7+0,22 = 7,22 млн. руб/год, что меньше затрат 8,2 млн. руб/год по бетонному варианту I створа. Эко-номия приведенных затрат 8,02—7,22 = 0,8 млн. руб/год составляет 10 %.

Большими преимуществами II створа являются лучшие инженерно-геологические условия и меньшая площадь затопления. По совокупности предпочтение можно отдать II створу с бетонной плотиной (табл. 10.2), как это было принято в проекте Красноярской ГЭС на Енисее.

Учет эффекта по мощности усиливает полученный вывод. При тарифе 36 руб/кВт и снижении на 50 % эффекта в первом году получим дополнительную экономию в масштабе приведенных затрат 0,12-0,85-36-300 -103-0,5« » 0,55 млн. руб/год из-за меньших сроков строительства.

На окончательное решение в выборе варианта могут повлиять, однако, и следующие факторы:

1) транспортные условия;
2) размещение предприятий строительной базы;
3) размещение поселков для строительного и эксплуатационного персонала;

4) выносливость сооружений в сверхрасчетных условиях — неучтенный паводок или сейсмичность, выход из строя отдельных конструкций или элементов оборудования;
5) расход дефицитных и фондируемых материалов;
6) навык строительного коллектива, наличие необходимых механизмов, условия труда строителей и др.

В результате может быть принято окончательное решение о выборе наиболее экономичного варианта.

Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства: Учеб. для вузов. Д. С. Щавелев, М. Ф. Губин, В. Л. Куперман, М. П. Федоров; Под общ. ред. Д. С. Щавелева. — М.: Стройиздат, 1986. — 423 с.

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????