Умови проектування і будівництва гідровузлів
План
1. Послідовність проектування ГЕС
2. Особливості виконання робіт при зведенні гідротехнічних об’єктів
3. Пусковий комплекс ГЕС
4. Економічні розрахунки ГЕС
5. Основні економічні показники ГЕС
6. Економічна ефективність гідровузла
7. Екологічні аспекти гідротехнічного будівництва
Список рекомендованої літератури
Умови проектування і будівництва гідровузлів. Пусковий комплекс. Особливості виконання гідротехнічних робіт при зведенні будівлі ГЕС. Економічна ефективність гідроенергетичних установок.
1. Послідовність проектування ГЕС
Рішення про будівництво гідроенергетичного об’єкту приймається на основі техніко-економічного обґрунтування (ТЕО) або техніко-економічних розрахунків (ТЕР), які обґрунтовують господарську необхідність і економічну доцільність його будівництва.
Порядок розробки проектно-кошторисної документації може відбуватися у дві стадії: виконання проекту і робочої документації, або в одну стадію – складається робочий проект.
Для складних гідротехнічних об’єктів складається схема комплексного використання і охорони водних ресурсів. Під час її розробки намічається найбільш раціональний варіант використання водних ресурсів водотоку з урахуванням потреб усіх водокористувачів, складається попередній план споруд гідровузла і вибираються їх створи, визначаються основні об’єми будівельно-монтажних робіт, основні параметри гідровузла (НПР, РМО, витрати ГЕС, установлена потужність, виробіток енергії та ін.), визначається економічна ефективність кожного елементу комплексу, розробляються заходи з охорони природного середовища та послідовність виконання робіт.
Техніко-економічним обґрунтуванням уточнюється розташування створу, виконуються водноенергетичні розрахунки, визначається основний склад споруд гідровузла, розробляється пускова схема ГЕС, визначаються об’єми будівельно-монтажних робіт і складається зведений розрахунок вартості будівництва гідротехнічного об’єкта.
Техніко-економічний розрахунок виконується для нескладних гідротехнічних об’єктів (малі ГЕС, дамби та ін.). При цьому виконуються всі розділи ТЕО у дещо спрощеному варіанті.
При розробці проекту детально проектуються конструкції гідротехнічних і енергетичних споруд, проводяться усі статичні і гідравлічні розрахунки з урахуванням особливостей району будівництва, будуються диспетчерські графіки регулювання, проводяться теоретичні і експериментальні наукові дослідження основних елементів гідровузла.
При складанні робочої документації виконується детальна розробка всіх елементів споруд гідровузла з усіма розмірами та відмітками. При цьому створюються групи робочого проектування, які призначені для внесення у робочу документацію змін, викликаних різними непередбаченими обставинами.
На всіх етапах проектування (крім етапу розробки робочої документації) проекти на нове будівництво і кошториси підлягають державній експертизі.
2. Особливості виконання робіт при зведенні гідротехнічних об’єктів
Для річкових гідротехнічних споруд можна виділити 5 основних етапів будівництва і, відповідно, пропуску будівельних витрат:
зведення споруд, необхідних для перекриття річки;
перекриття річки;
зведення першої черги споруд гідровузла;
наповнення водосховища і пуск перших агрегатів ГЕС;
добудова основних споруд до проектних відміток і пуск всіх агрегатів.
Після виконання основних етапів виконуються завершальні роботи по гідровузлу.
Будівництво споруд із ґрунтових матеріалів (греблі, дамби, насипи доріг, перемички та ін.) виконується методами насипу і виїмки ґрунтів, намиву ґрунтів (метод гідромеханізації), проведенням вибухових робіт.
Бетонні роботи. До бетону гідротехнічних об’єктів крім звичайних вимог міцності висуваються такі спеціальні вимоги, як водонепроникність, стійкість до почергового замерзання-розтавання (морозостійкість), стійкість до стирання наносами і проти дії великих швидкостей води, тріщиностійкість і т.п.
Бетон виготовляють із цементу і місцевих будівельних матеріалів: крупного (гравій, щебінь) і мілкого (пісок) заповнювачів. Для набуття спеціальних властивостей, у бетон додають пластифікуючі добавки. Бетонні споруди діляться на секції і блоки бетонування із перев’язкою швів. Після укладання в блоки, бетон ущільнюється.
Крім основних земельно-скельних та бетонних робіт при будівництві гідротехнічних об’єктів широко застосовуються такі види спеціальних робіт, як забивання паль шпунтів, прохід підземних виробок і влаштування їх лицювання, буро-вибухові роботи, цементаційні роботи та монтаж основного і допоміжного обладнання ГЕС.
3. Пусковий комплекс ГЕС
Сукупність споруд і обладнання, необхідних для пуску в експлуатацію гідроелектричної станції при потужності нижчій, ніж установлена, називається пусковим комплексом.
Пусковий комплекс встановлює:
проектну готовність споруд і технологічного обладнання до прийому напору води, пропуску будівельних і повеневих витрат, введення перших агрегатів і допоміжного обладнання;
раціональну схему експлуатації не повністю закінчених споруд гідровузла з урахуванням наповнення водосховища;
готовність приміщень і технічних засобів до ремонту основного і допоміжного обладнання;
допустимі режими роботи гідроагрегатів;
необхідний обсяг засобів керування основним і допоміжним обладнанням;
програму контролю та випробувань технологічного обладнання на період експлуатації до повного завершення будівництва;
можливість подальшого виконання будівельно-монтажних робіт без погіршення умов роботи пущених в експлуатацію агрегатів, з додержанням правил техніки безпеки і протипожежної безпеки.
До складу пускового комплексу входять:
загальні відомості по гідровузлу;
основні показники ГЕС і пускового комплексу;
склад і кошторисна вартість пускового комплексу;
основні умови для забезпечення пуску перших агрегатів;
коротка технічна характеристика і проект готовності споруд, обладнання і засобів керування пусковим комплексом;
креслення пускового комплексу.
4. Економічні розрахунки ГЕС
Оптимальні рішення з розвитку гідроенергетики приймаються на основі техніко-економічних розрахунків (ТЕР).
При ТЕР використовується метод порівняльної ефективності, який грунтується на порівнянні одноразових капіталовкладень і щорічних витрат по конкуруючих варіантах. Показником порівняльної економічної ефективності є приведені затрати:
З = нК + И [грн],
де н – нормативний коефіцієнт ефективності капіталовкладень;
К – капіталовкладення, грн.;
И – щорічні витрати виробництва (собівартість продукції), грн.
Для правильного визначення народногосподарської ефективності гідровузла і вибору його основних параметрів необхідно дотримуватися умов економічного, екологічного і енергетичного співставлення із замінюючими варіантами.
Енергетична ефективність ГЕС полягає у витісненні із пікової частини графіка добового навантаження енергосистеми потужності і енергії альтернативних електростанцій (АЕС, КЕС, ТЕС). Ефективність ГАЕС повинна визначатися у порівнянні із газотурбінною установкою (ГТУ). Для водного транспорту порівнюються перевезення у вільних умовах річки та залізничні перевезення. Для боротьби з повенями порівнюються споруди спеціальних протипаводкових водосховищ, захист території дамбами і винесення об’єктів із зони затоплення.
5. Основні економічні показники ГЕС
Основними економічними показниками ГЕС є:
- капіталовкладення в ГЕС (К, грн), які визначаються за локальними (об’єктними) і зведеним кошторисами;
- питомі капіталовкладення на 1 кВт установленої потужності (kN) і на 1 кВт·год виробленої енергії (kE):
- щорічні витрати по ГЕС:
И = А + Иек, грн;
де А – амортизаційні відрахування, грн.;
И ек – експлуатаційні витрати, грн.;
- собівартість електроенергії:
де Ер – виробіток електроенергії ГЕС за рік;
- рентабельність
де Пр – середньорічний прибуток ГЕС;
- абсолютний строк окупності капіталовкладень
нормативний коефіцієнт економічної ефективності
де ИГЕС і Иа – щорічні витрати по ГЕС і по альтернативному джерелу;
КГЕС і Ка – капіталовкладення по ГЕС і по альтернативному джерелу.
При н>0 будівництво ГЕС вважається економічно ефективним.
6. Економічна ефективність гідровузла
Витрати на будівництво, виражені у грошовій формі, називаються кошторисною вартістю будівництва.
Показником ефективності гідротехнічного будівництва є виконання умови, що фактичний строк окупності гідровузла повинен бути меншим, ніж нормативний (ТТн8,33 роки), або фактичний коефіцієнт ефективності капіталовкладень у гідровузол має бути більшим, ніж нормативний, тобто н=0,12 (для енергетичних гідровузлів).
Для комплексних гідровузлів використовується принцип однакової ефективності, при цьому н=0,08 і Тн=12,5 роки, для річкового транспорту н=0,1 і Тн=10 років.
7. Екологічні аспекти гідротехнічного будівництва
Технологічний процес виробництва електроенергії з екологічної точки зору практично не шкідливий. При нормальній експлуатації обладнання ГЕС відсутні будь-які шкідливі викиди в зовнішнє середовище.
Прямий вплив водосховища на зовнішнє середовище заключається в:
постійному і тимчасовому затопленні земель;
підтопленні земель, що примикають до водосховища;
створення водосховищ призводить до появи чи підвищення сейсмічності;
змінюється гідрологічний стік у верхньому і нижньому б'єфах;
змінюється температурний режим води;
виникають хвильові явища.
Непрямі впливи водосховища полягають в:
частковій зміні клімату (опадів);
переформуванні берегів водосховища;
виникненні островів у верхньому б'єфі і осушенні заплави у нижньому;
зміні режимів роботи рибного господарства.
Для зменшення цих впливів використовуються методи інженерного захисту територій (дамби обвалування, закріплення берегів), підготовка чаші водосховища (очищення), створення штучних нерестилищ, рибозаводів, рибопропускних споруд.
СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Введение в гидротехнику: Учебное пособие для вузов / А.Л. Можевитинов, Г.В. Смехов и др.- Под ред. А.Л. Можевитинова.- М.: Энергоатомиздат, 1984.- 232 с., ил.
2. Непорожний П.С., Обрезков В.И. Введение в специальность: Гидроэнергетика: Учебное пособие для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1990.- 352 с., ил.
3. Гидроэлектрические станции / Под ред. В.Я. Карелина, Г.И. Кривченко.- М.: Энергоатомиздат, 1987.- 464 с., ил.
4. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций. Справочное руководство. / Под ред. Ю.С. Васильева и Д.С. Щавелева.- М.: Энергоатомиздат..- Т.1, 1988.- 400 с, ил.
5. Кривченко Г.И. Гидравлические машины. Турбины и насосы.- М.: Энергоатомиздат, 1983.- 320 с, ил.