Малые ГЭС

 

рис. 2   -Без водохранилища (Кол-во электроэнергии варьируется в зависимости от объема имеющегося стока реки: низкая гарантированная мощность)                                                         

рис. 3     -Водохранилище (Высокая гарантированная мощность круглый год, Обычно необходима большая дамба)                                                                                                                                           

              в) Выбор типа оборудования для малых ГЭС

   Проектированием и разработкой оборудования для таких ГЭС занимаются многие российские научно-производственные организации и фирмы. Одна из крупнейших - межотраслевое научно-техническое объединение “ИНСЭТ” (Санкт-Петербург). Специалистами “ИНСЭТ” разработаны и защищены патентами оригинальные технические решения систем автоматического управления малыми и микроГЭС. Использование таких систем не требует постоянного присутствия на объекте обслуживающего персонала - гидроагрегат надежно работает в автоматическом режиме. Система управления может быть выполнена на базе программируемого контроллера, который позволяет визуально контролировать параметры гидроагрегата на экране компьютера.

         Гидроагрегаты для малых и  микроГЭС, выпускаемые МНТО “ИНСЭТ”,  предназначены для эксплуатации  в широком диапазоне напоров  и расходов с высокими энергетическими  характеристиками и выпускаются  с пропеллерными, радиально-осевыми  и ковшовыми турбинами. В комплект  поставки входят, как правило,  турбина, генератор и система  автоматического управления гидроагрегатом. Проточные части всех турбин  разработаны с использованием  метода математического моделирования.

     География применения

         Малая энергетика - это на сегодняшний день наиболее экономичное решение энергетических проблем для территорий, относящихся к зонам децентрализованного электроснабжения. Обеспечение энергией удаленных и энергодефицитных регионов требует значительных затрат. И здесь далеко не всегда выгодно использовать мощности существующей  энергосистемы. Гораздо экономичнее развивать мощности малой энергетики, экономический потенциал которой превышает потенциал таких возобновляемых источников энергии, как ветер, солнце и биомасса, вместе взятых. В настоящее время гидроагрегаты “ИНСЭТ” эксплуатируются в Российской Федерации (Кабардино-Балкария, Башкирия), странах СНГ (Белоруссия, Грузия), а также в Латвии и других государствах.

         Экологичность и экономичность  мини-энергетики уже давно привлекли  внимание многих стран. МикроГЭС  “ИНСЭТ” работают в Японии, Южной  Корее, Бразилии, Гватемале, Швеции, Польше.

Компоненты: строительные работы

• Затраты обычно составляют до 60% от первоначальных затрат по проекту
• Отводная плотина или запруда
• Низкая дамба простой конструкции для ГЭС,  работающих в естественном режиме реки
• Бетонная, деревянная, каменная
• Стоимость одной дамбы может сделать проект  нерентабельным
• Водовод
• Водозабор с сороудерживающей решёткой и  затвором; отводящий водовод на выходе
• Вырытый канал, подземный туннель и/или  
  напорный трубопровод
• Клапаны/задвижки на входе/выходе из турбины для проведения ТО
• Здание ГЭС
• Турбина собственных нужд, механическое и электрическое оборудование
• Генератор
• Асинхронный генератор
• Должен быть привязан к другим генераторам
• Используется для подачи электроэнергии в большую сеть
• Синхронный генератор
• Может функционировать отдельно от других генераторов
• Для автономных и изолированных от сети установок
• Прочее оборудование
• Ускоритель, чтобы турбина соответствовала генератору
• Клапаны, электронное управляющее устройство, защитное устройство
• Трансформатор

     2. Факторы формирования и гидрологический режим поверхностного стока рек Кыргызстана (общий анализ).

     а) Краткая характеристика бассейнов

Реки  Аламедин и Алаарча являются левыми притоками р.Чу, формируют сток на северных склонах Кыргызского хребта в его средней, наиболее возвышенной части. Обе реки протекают через город Бишкек и его пригороды и строительство малых ГЭС на этих водотоках будет рентабельным, а вырабатываемая электроэнергия востребована.

На  рисунке 1.2. представлены бассейны рек, оцифрованные в программе Mapinfo на планшете 1:100000. Рельеф бассейнов горный, очень расчленённый, перепад высот составляет 3000-3500 м. Именно на водоразделе Аламединского и Алаарчинского бассейнов находится самая высокая вершина Кыргызского хребта (пик Западный Аламедин, высота 4875 м). 

При таких  значительных  высотах в бассейнах  рек развито значительное оледенение.  

В табл.2 представлены основные гидрографические характеристики бассейнов. 

     Таблица 2.

Гидрографические  характеристики бассейнов рек Аламедин и Алаарча 

 

 

Рис.4 . Карта бассейна  р.Алаарча (масштаб 1:100000). 

 

     Рис.5. Карта бассейна р.Аламедин (масштаб 1:100000).

     б) Гидрологическая  характеристика  рек Северного  склона Кыргызского  хребта                                                                                                    бассейнов рек  Аламедин и Алаарча.

     Рельеф  бассейнов горный, с большим перепадом  высот и все  ландшафтные и  климатические  условия подчинены  зональному распределению. Сухие засушливые степи предгорий сменяются горными  альпийскими лугами с участками  лесов и арчевых стлаников, которые  на высоте 3000 и более заменяются тундровой растительностью, а также  скалами, осыпями. Выше 3500 м. развито оледенение. Горные ледники, занимая 15-17% площади водосбора, являются источниками питания рек в самые засушливые месяцы июль-сентябрь.

     Климатические условия также изменяются с высотой  от засушливого умеренно-континетального  в предгорной части до арктического холодного в высокогорной зоне, поскольку  с высотой температура воздуха  уменьшается (температурный градиент 0,6-0,8⁰С на 100 м), атмосферные осадки  увеличиваются, а испарение уменьшается.

     В геологическом отношении борта  и дно долины сложены коренными, кристаллическими породами, прикрытыми на склонах четвертичными, осадочными отложениями. По сейсмическим  условиям бассейны относятся к 8-9-бальной  зоне.

     Гидрография бассейнов представлена основными  реками Аламедин, Алаарча и их многочисленными  притоками. До выхода из гор реки имеют  большие уклоны, скорости течения  в период паводков достигают 3-5 м/с.

       Гидрологический режим рек и  оценка потенциальных гидроэнергетических  ресурсов выполнены по данным  наблюдений на гидрологических  постах Гидромета  р.Аламедин  – выше устья р.Чункурчак и  Алаарча - выше устья р.Кашкасу. (гидрологическая информация прилагается).

      в) Гидрологический  режим рек

      Реки  Аламедин и Алаарча   расположены  в горной области, наиболее возвышенная  часть  которой (выше 3000 м) служит естественным аккумулятором влаги,  в виде "вечных" снежников, ледников и сезонного снега,  являющихся источниками питания хорошо развитой речной сети. 

      Основными  источниками  питания являются талые  воды сезонных снегов и  талые воды "вечных" снегов и ледников. Дождевые воды  в  стоке  рек имеют  второстепенное значение и не превышают 3%.  Подземные воды играют в  питании  рек значительную роль и имеют  решающее значение в меженный период.

      В годовом ходе стока рек выделяются три основных периода, в каждом из которых превалирует тот или  иной источник питания:

      1). Период снегового половодья, когда  сток формируют  талые  воды  сезонных снегов нижних и средних  ярусов гор. 

      2). Период ледниково-снегового половодья,  когда сток  формируется преимущественно  талыми водами высокогорных снежников   и  ледников. Этот период приходится  на самое жаркое время года  – июль-август, когда нулевая  изотерма поднимается выше  3500-4000  м. 

      3).  Период межени, когда поверхностный  сток в реки практически не  поступает, в связи с прекращением  процессов  таяния,  и  питание  осуществляется за счет подземных  вод, аккумулированных в толщах  зоны активного водообмена. В  это время отмечаются минимальные  и устойчивые расходы воды.

      По  источникам питания реки Аламедин и  Алаарча относятся к ледниково-снеговому  типу, поскольку летний сток (июль-сентябрь) превышает сток весенне-летний (март-июнь) (рис.).

      Ледниково-снеговое питание имеют реки со  значительной  площадью оледенения водосбора, где  удельный вес ледникового  питания  составляет основную часть стока. Половодье  на этих реках растянуто на весь теплый период, начинается в мае-июне, заканчивается - в  сентябре-октябре,  продолжительностью - 170 -180 дней. Пик  половодья и максимальные расходы  воды отмечаются  в  июле-августе  и в отдельных случаях носят  характер  гляциальных  селей.

      

      Рис.6. Гидрограф среднесуточных расходов воды р.Аларча.

      Одной из наиболее важных и показательных  характеристик речного стока  является норма годового стока и  изменчивость сток (коэффициент вариации).  Под нормой стока   понимается среднее значение стока  за  многолетний  период  такой  продолжительности, при дальнейшем увеличении которой величина стока  существенно не изменяется.

      Норма стока и коэффициент вариации рассчитаны за 80-летний период наблюдений (1929-2008 гг.). Данный период наблюдений включает маловодную и многоводную фазы режима стока, т.е. полный цикл (рис.7) и может быть использован для расчета нормы стока.

      

      Рис.7. Интегральная кривая среднегодового стока р. Алаарча

      Расчет  нормы стока, коэффициента вариации, кривых обеспеченности и интегральной кривой представлены в приложениях 1-4 отчета о практике, гидрологические  характеристики стока - в таблице 3.

      Таблица 3

      Основные  гидрологические характеристики стока