Каскад деривационных гидроэлектростанций

 

Использование: в гидроэнергетике при строительстве каскадов гидроэлектростанции в горных районах. Сущность изобретения: каскад включает размещенную в водоеме водозаборную часть, соединенную с герметичным напорным водоводом, на котором последовательно расположены гидроагрегаты, при этом турбины гидроэлектростанции каскада установлены с возрастанием коэффициента полезного действия по направлению потока. 1 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к выработке электроэнергии в каскадах деривационных гидроэлектростанций.

Известен каскад деривационных гидроэлектростанций, включающий размещенную в водоеме водозаборную часть, соединенную с герметичным напорным водоводом, на котором последовательно расположены гидроагрегаты, при этом напорный водовод в месте расположения каждого гидроагрегата имеет резервный напорный водовод с резервным гидроагрегатом. Указанный каскад деривационных гидроэлектростанций по технической сущности и достигаемому результату более близкой к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

Его недостатком является то, что напор воды на каждой ступени каскада гидроэлектростанций расходуется полностью на выработку электроэнергии и на выходе из ГЭС он равен нулю, следовательно для его эффективной работы требуется наличие дополнительного объема воды, накапливаемой водосливной плотиной, установленной на берегах в русле реки между верхней и нижней гидроэлектростанциями, что приводит к удорожанию выработки электроэнергии из-за дополнительных расходов на строительство индивидуальных напорных бассейнов.

Целью изобретения является повышение мощности каскада деривационных гидроэлектростанций, экономии энергоно- сителя и строительных материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в каскаде деривационных гидроэлектростанций, включающем размещенную в водоеме водозаборную часть, соединенную с герметичным напорным водоводом, на котором последовательно расположены гидроагрегаты, при этом напорный водовод в месте расположения каждого гидроагрегата имеет резервный напорный водовод с резервным гидроагрегатом, новым является то, что турбины гидроэлектростанций каскада установлены с возрастанием коэффициента полезного действия по направлению потока. Это позволяет использовать напор воды, т.к. на каждой ступени каскада, кроме верхней, будет происходить наращивание напора воды за счет суммирования неиспользованного напора воды в турбинах всех выше расположенных ступеней.

Анализ технического решения и сравнение с прототипом показывает, что нарастание преобразующей энергии в гидроагрегатах за счет увеличения КПД каждого последующего гидроагрегата является новым, не известным ранее приемом.

Заявляемый каскад деривационных ГЭС при меньшей безопасности эксплуатации (при прорыве водовода можно воду перекрыть задвижкой и т.д.), с меньшим суммарным сопротивлением (при получении наибольшей мощности на каждой ступени каскада суммарный коэффициент сопротивления турбин влияет на расход воды, уменьшает его) экологически чистую с малым содержанием солей воду высокогорного региона с суровым климатом транспортирует без потерь в зону благоприятных климатических условий, сохраняя флору и фауну прилегающих к каскаду территорий.

Каждый каскад деривационных ГЭС собирается из высокопрочных полимерных труб и представляет собой несколько однотипных деривационных гидроэлектростанций, соединенных между собой и водоемом в единую герметически связанную систему. Каждый каскад ГЭС имеет основной и резервный напорный водоводы.

Изобретение поясняется чертежом, где изображены схематически водоем и первые два каскада ГЭС.

Первый каскад ГЭС включает водоем 1, в котором размещена водозаборная часть 2, соединенная с напорным водоводом 3, на котором установлен постоянно работающий гидроагрегат 4. Водовод 3 перекрывается задвижками 5 и 6, приводимыми реверсивным электроприводом 7. На резервном напорном водоводе 8 установлен резервный гидроагрегат 9, перекрываемый задвижками 10 и 11.

Второй каскад деривационных ГЭС включает напорный водовод 12, герметично соединенный с основным водоводом 3, на котором установлен гидроагрегат 13. Водовод 12 перекрывается задвижками 14 и 15. Резервный напорный водовод 16, на котором установлен резервный гидроагрегат 17, перекрывается задвижками 18 и 19. Основной водовод 3 размещают на высоком берегу вдоль реки или на склоне, на склонах гор или в пробитом в горе туннеле.

Работа каскада деривационных ГЭС осуществляется следующим образом.

Вода из водоема 1 по водозаборной части 2, не контактируя с грунтом и атмосферой, через задвижку 5 поступает в гидроагрегат 4, а затем в последующие гидроагрегаты, приводя в движение гидротурбины. При этом на первом гидроагрегате энергия потока расходуется с наименьшим КПД тем самым создается предпосылка для использования энергии потока воды в более мощных последующих гидроагрегатах.

Во время профилактики гидротехники суммарная мощность не уменьшается за счет наличия электростанций на резервных водоводах.

Технико-экономическим преимуществом изобретения является то, что каждый каскад ГЭС представляет герметичную систему, не имеет плотин, следовательно, исключается потеря электроносителя вследствие отсутствия фильтрации и испарения, обеспечивает сохранность флоры и фауны прилегающей к ГЭС территории. При этом повышается мощность каскадов ГЭС, сокращаются затраты на строительство и эксплуатацию.

Формула изобретения

КАСКАД ДЕРИВАЦИОННЫХ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ, включающий размещенную в водоеме водозаборную часть, соединенную с герметичным напорным водоводом, на котором последовательно расположены гидроагрегаты, при этом напорный водовод в месте расположения каждого гидроагрегата имеет резервный напорный водовод с резервным гидроагрегатом, отличающийся тем, что турбины гидроэлектростанций каскада установлены с возврастанием КПД по направлению потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1