способ использования энергии водотока

Формула изобретения

СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ВОДОТОКА, включающий регулирование стока каскадом плотинных гидроэлектростанций и выработку электроэнергии, отличающийся тем, что, с целью облегчения конструкции плотин, в часы провала нагрузок в энергосистеме регулирующие сток емкости наполняют при автоматической стабилизации перепада уровней воды на каждой гидроэлектростанции, кроме последней на водотоке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано преимущественно для преобразования механической энергии равнинных рек в электрическую.

Известен способ использования энергии водотока, включающий регулирование стока водохранилищем, образованным плотиной, расположенной поперек русла реки и создающей сосредоточенный напор воды, подводимой к турбинам гидроэлектростанции [1]

Недостаток этого способа заключается в необходимости возведения плотины большой высоты для возможно более полного энергетического использования падения реки, что приводит к увеличению площади затопления по ее берегам.

Известен также способ использования энергии водотока, включающий регулирование стока каскадом гидроузлов гидроэлектростанций, содержащих плотины относительно меньшей высоты, причем представляется возможным полнее использовать падение реки для выработки электроэнергии без увеличения площади затопления земель [2]

Недостаток известного способа каскадного использования энергии водотока заключается в периодическом увеличении напора воды на гидроузлы каскада в часы провала нагрузок в энергосистеме: вследствие падения уровня нижнего бьефа и повышения уровня верхнего бьефа при остановленных гидроагрегатах (в процессе регулирования стока гидроэлектростанциями), что требует возведения массивных плотин для удержания увеличивающегося напора воды на них.

Цель изобретения облегчение конструкции плотин каскада гидроэлектростанций.

Это достигается тем, что согласно способу использования энергии водотока, включающему регулирование стока каскадом плотинных гидроэлектростанций и выработку электроэнергии, в часы провала нагрузок в энергосистеме регулирующие сток емкости наполняют при автоматической стабилизации перепада уровней воды на каждой гидроэлектростанции, кроме последней на водотоке.

На фиг.1 схематически изображен энергетический каскад гидроузлов на водотоке, план; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Для осуществления способа использования энергии водотока в составе каскада предусматривает нижний (по течению) на водотоке 1 гидроузел 2, верхний 3 и промежуточные 4 и 5 гидроузлы. Каждый из них содержит плотину с водосбросным сооружением 6 и здание гидроэлектростанции 7, а верхний и промежуточные гидроузлы также автоматическое устройство 8, обеспечивающее стабилизацию величины перепада между уровнями воды в верхнем и нижнем бьефах гидроузла. Такое автоматическое устройство может быть выполнено в виде глубинного водопропускного отверстия в плотине, расположенного ниже уровня воды нижнего бьефа, которое перекрывается со стороны нижнего бьефа установленным на горизонтальной оси поворотным щитом, соединенным с уравновешивающим напор воды грузом. Нижний и промежуточные гидроузлы создают подпор воды без выхода отметок нормального подпорного уровня 9 на пойму, а верхний водохранилище, емкость которого при максимальном 10 и минимальном 11 наполнении назначают с учетом регулирующей способности русловых емкостей нижележащих бьефов каскада.

Данный способ осуществляют следующим образом.

По окончании спада нагрузок энергосистемы включают гидроагрегаты каскада гидроэлектростанций и срабатывают объемы воды, накопленные в водохранилище верхнего гидроузла 3 и русловых емкостях нижелажащих бьефов каскада. При этом подпорные уровни 9 и 10 понижаются по всему каскаду одновременно, так как автоматическими устройствами 8 поддерживаются постоянные величины перепадов уровней воды на гидроузлах 3, 4 и 5 (предельно пониженное положение подпорных уровней показано на фиг.2 штриховыми линиями 11 и 12). С прохождением пика нагрузок в энергосистеме агрегаты останавливают и наполняют регулирующие сток емкости водохранилища и русловые емкости. При этом накапливаемые в них объемы воды распределяются равномерно по всем бьефам каскада, перетекая последовательно через автоматические устройства 8 из водохранилища в нижележащие бьефы и повышая в них подпорные уровни, а величина перепада уровней воды на гидроузлах 3,4 и 5 поддерживается постоянной. Тем самым емкости водохранилища и русловые емкости на остальном участке подпора водотока превращаются в единую ступенчатую регулирующую сток емкость энергетического каскада, а расчетный напор на плотины гидроузлов, расположенных выше низового гидроузла 2, остается неизменным и сравнительно небольшим (не больше заданной величины перепада уровней воды, поддерживаемого автоматическим устройством 8). Это позволяет выполнять плотины облегченными, например, с применением водонепроницаемых тканых материалов, устанавливаемых в рабочее положение при помощи системы вантовых тросов, и т.п.

Использование предлагаемого способа позволяет облегчить конструкцию плотин в каскаде гидроэлектростанций, особенно при освоении гидроэнергоресурсов малых равнинных рек, а также улучшить экологические условия таких водотоков и прилегающих к ним земель, поскольку при этом существенно уменьшается амплитуда колебаний уровней воды в бьефах при суточном (недельном) регулировании речного стока.