7dogs (7dogs) wrote,
7dogs
7dogs

Category:

Как работают ГЭС зимой


Подготовка ГЭС к весне

Как работают ГЭС зимой, когда приток в водохранилища сокращается порой до нуля, а спрос на электроэнергию, напротив, возрастает?

Управлять сбросами приходится в ювелирном режиме: нужно и энергию поставлять, и обмерзания сооружений не допустить, и готовиться к весне, когда придет «большая» вода, а реки могут еще не вскрыться.

Енисейское бассейновое водное управление (ЕнБВУ) Росводресурсов в очередной раз за зиму изменило объем расходов Иркутской ГЭС.
С уровня в 2,2 тыс. кубометров в секунду, установленных в начале декабря, первая станция в Ангарском каскаде 16 января перешла на среднесуточные сбросы в 2 тыс. кубометров в секунду, 17 января – на 1800 кубометров в секунду, а с 18 января «и до особого указания» – на 1700 кубометров в секунду..[Spoiler (click to open)]
«С оперативной корректировкой режима в зависимости от складывающейся гидрологической и ледовой обстановки», - по традиции уточнил регулятор.



С 18 января «и до особого указания» расходы на Иркутской ГЭС снижены до 1700 кубометров в секунду

Поводом для очередных изменений, явно не последних в этом осенне-зимнем сезоне, стали, хотя официально об этом нигде не сказано, сообщения о подтоплении берега реки Ангара в Усолье-Сибирском.
Судя по картам города, перемерзло и вышло из берегов не основное русло, а одна из проток между материковым берегом и островами.
В Иркутской области подобное случается и на других реках и даже ручьях, никто этому давно не удивляется, тем более что в Усолье-Сибирском никто от инцидента и не пострадал.

Город химиков находится в нижнем бьефе Иркутской и в верхнем бьефе Братской ГЭС, но достаточно далеко от двух связанных одним каскадом станций, чтобы они могли оказывать на него серьезное влияние.
Но тот факт, что Иркутская ГЭС в ноябре-декабре 2018 года работала на повышенных расходах, разумеется, сказался.

Напомним, в отличие от предыдущих зим (и лет), когда первая ГЭС в каскаде работала на стабильном уровне в 1300 кубометров в секунду, эта зима потребовала от регулятора и энергетиков вспомнить о «ручном управлении».
Дело в том, что в конце октября 2018 года уровень Байкала вопреки всему продолжал повышаться и впервые за последние годы даже достиг отметки 457 метров над уровнем Тихого океана (это уровень НПУ).

И если с 2014 года, в годы экстремального маловодья, Иркутская ГЭС, по сути, работала в режиме санитарных попусков, то этой зимой перед станцией встала задача предотвратить возможное подтопление побережья Байкала и Иркутского водохранилища весной 2019 года.

Для этого до 1 мая уровень озеро нужно понизить до отметки 456,15 метров ТО.
А это значит, что нужно постоянно менять расходы.
В середине декабря ЕнБВУ установило максимальный объем сбросов - 2,2 тыс. кубометров в секунду, но уже тогда регулятор предупреждал, что будет корректировать режимы в любой момент в зависимости от складывающейся гидрологической обстановки. И когда нестандартная ситуация сложилась, реакция последовала незамедлительно.


С 18 января «и до особого указания» расходы на Иркутской ГЭС снижены до 1700 кубометров в секунду.

Особенности зимнего режима

Это локальное событие – яркий пример того, как функционируют крупные ГЭС в зимний период.

Традиционно считается, что для всех ГЭС с регулирующими водохранилищами зима – это период повышенной нагрузки, ведь в холода энергопотребление растет – и в быту, и на производстве к обычным потребностям добавляется еще и спрос на отопление.

Увеличивается нагрузка и на тепловых станциях: ТЭЦ должны больше энергии отдавать на отопление, ГРЭС – на выработку электричества, из-за чего чаще обычного выходят из строя и их оборудование, и связанные с ними тепловые сети.

Хотя даже самые серьезные аварии на ТЭС устраняют гораздо быстрее, чем ГЭС успевают израсходовать несколько кубических километров гидроресурсов своих водохранилищ, гидроэнергетика вынуждена принимать на себя функции и по обеспечению спроса, а не только регулированию частоты.
А это не так просто: если летом есть надежда на компенсацию увеличенных расходов за счет дождей, то зиму необходимо пройти на том объеме воды, который удалось накопить за лето и осень – до весеннего паводка пополнения не случится.

У каждого водохранилища есть собственный цикл пополнения и сработки – интервалы времени, в течение которых полезный объем заполняется, а затем полностью или частично срабатывается. Специалисты различают водохранилища многолетнего, сезонного, месячного, недельного и даже суточного регулирования.
В первом случае вода, накопленная в полноводные годы, срабатывается в маловодные.
Сезонное регулирование ориентировано на аккумуляцию в водохранилищах стока половодья и паводков для использования в маловодные периоды одного года (такие водохранилища полезны для защиты от наводнений).

Месячное, недельное и суточное регулирование встречаются реже, на небольших водоемах и используются в основном в целях гидрогенерации.
Впрочем, так работают и некоторые мощные ГЭС – например, Нижнекамская в Татарстане.
Но так сложилось потому, что эта станция использует водохранилище, не достроенное до проектной отметки (подробнее - в нашем кейсе).

Водохранилища Ангарского каскада всегда относились к многолетним, но экстремальное маловодье 2014-2018 годов превратило их в сезонные – даже в самом большом, Братском, гидроресурсов в последние годы накапливалось меньше нормы.
И даже «большая вода» прошлого года не помогла полностью исправить ситуацию.
«Приток в Братское море вернулся к среднемноголетним значениям, так что мы набрали воды на 1,27 метра больше, чем годом ранее.
Но риск остается: если в этом году опять придет маловодье, то ситуация, когда уровень водохранилища был почти на минимальной отметке, может повториться.
Мы за этим следим постоянно. Предлагаем на заседания межведомственной рабочей группы [по установлению режимов пропуска паводков, специальных попусков, и регулированию режимов работы водохранилищ] свои предложения по ведению режимов», - говорил в недавнем интервью Сергей Кузнецов, глава ООО «ЕвроСибЭнерго – Гидрогенерация» (входит в En+, управляет тремя ангарскими и Красноярской ГЭС)
.

Зимой в Сибири практически все ручьи и многие мелкие реки перемерзают, а потому боковая приточность в водохранилища сокращается во много раз.
Если в период паводка расходы через гидроагрегаты могут достигать сотни и тысячи кубометров в секунду, то зимой – сокращаются до нескольких десятков.
А если лето выйдет маловодным, то зимой ГЭС придется экономить, а то и вовсе прекращать работу.
Именно от такой напасти спасает большое водохранилище, запасов которого хватает на несколько месяцев работы.
Например, не так давно реку Бурею в Хабаровском крае перегородило разрушенной горной породой. А Бурейская ГЭС продолжала работать на накопленной воде (сейчас завал готовятся расчистить за счет управляемых взрывов; к этому даже привлекли военных).

В особенно сложном положении зимой оказываются так называемые деривационные ГЭС – то есть станции, построенные без водохранилищ, в горах или на ирригационных каналах.
Для таких станций зима – период минимальной загрузки, поскольку наступает зимняя межень и сток резко падает; некоторые такие станции вообще останавливаются на зиму.
Небольшие горные реки в особенно суровые зимы могут промерзнуть буквально от поверхности до самого дна, и тогда ГЭС приходится останавливать, а потребителей подключать к другим источникам.
Но в схожей ситуации работает и Мамаканская ГЭС на реке Мамакан в Иркутской области, построенная в зоне многолетней мерзлоты. Если в весенний паводок и летом приток к створу ГЭС позволяет производить до 50 млн кВт*час в месяц, сбрасывая через плотину в нижний бьеф до 70% годового стока реки, то зимой – всего лишь 4 млн. Дело в том, что из-за своей небольшой емкости в Мамаканском водохранилище невозможно создать запас воды, который позволил бы более равномерно в течение года вырабатывать электроэнергию. По этой же причине оно не вмещает в себя и всю воду, поступающую в течение весенне-летнего половодья.

Мамаканская ГЭС на реке Мамакан в Иркутской области, построенная в зоне многолетней мерзлоты, работает с крайне неравномерной нагрузкой.

Кстати, благодаря регулирующей емкости водохранилищ, выработка ГЭС в теории могла бы быть практически равномерной в течение всего года, или зависела бы только от спроса потребителей. Но на практике так практически не бывает.
Некоторые ГЭС, например, Богучанская на Ангаре и Красноярская на Енисее, вынуждены ежегодно срабатывать накопленную за время весеннего паводка воду ради поддержания уровня реки в период навигации.
Из-за этого выработка этих ГЭС имеет некоторый перекос в пользу летних месяцев, причем разница между зимой и летом может достигать 40-50%.

Мамаканская ГЭС на реке Мамакан в Иркутской области, построенная в зоне многолетней мерзлоты, работает с крайне неравномерной нагрузкой.

Что зимой нежелательно?
Резкое увеличение или частые колебания объемов сброса.
Это плохо для любой конструкции, ведь с морозным воздухом сталкивается вода из более глубоких и теплых слоев – это приводит сначала к образованию пара, а затем и наледи на всех ближайших поверхностях.
Помимо того, что по таким поверхностям (и рядом с ними) не могут передвигаться ни люди, ни техника, многотонные наледи разрушить и металл, и бетон. Именно поэтому бетон, расположенный в плотине в зоне колебания уровня между максимальной отметкой осенью и минимальной отметкой накануне паводка, проверяют особенно часто и особенно тщательно.

Лед образуется не только на остывших поверхностях, но и в самой воде – сейчас с таким явлением сталкиваются в основном на небольших деривационных горных ГЭС, а в прошлом это явление становилось проблемой и на Ангаре.
При массовом образовании такого льда, или шуги, забиваются водоприемники, сороудерживающие решетки и деривационные каналы.
Не трудно представить, что за этим следует: сокращается объем воды, поступающей на лопасти гидроагрегатов, падает давление, и встает риск остановки станции.
С шугой приходится вести борьбу специальными приемами, которыми хорошо владеют энергетики небольших горных ГЭС.
Но не только – например, на первенце ГОЭЛРО, Волховской ГЭС в Ленинградской области, с шугой тоже воюют ежегодно и весьма успешно.

Очевидно, что зимой сложнее выполнять любые работы на открытом воздухе, некоторые виды (покраска, нанесение штукатурки и т.п.) в холода вообще не делают – и качество пострадает, и платить придется дороже.
Поэтому все подобные действия энергетики планируют на весну и лето, как и большую часть научного мониторинга, в котором необходимо личное участие и приборы с ручным управлением.
Установки, способные работать в автоматическом режиме, тоже становятся все более распространенными – станции сеймического контроля, например, не требуют не только участия человека, но даже и внешнего питания, поскольку их оснащают солнечными батареями.

Это вовсе не означает, что зимой жизнь на ГЭС полностью замирает: многие водохранилища становятся местом проведения соревнований по подледной рыбалке, буерному спорту, лыжных гонок и гонок на собачьих упряжках. Да что говорить: если ГЭС расположена рядом с крупным населенным пунктов, то иордань в канун Крещения Господня тоже делают рядом с плотиной – качество воды всегда под контролем и опытные спасатели рядом.

Главное – во всем знать меру и соблюдать требования безопасности.
Аномалии технического или природного характера каждый раз становятся испытанием для энергетиков, хотя большую часть проблем за сто с лишним лет активного строительства и эксплуатации ГЭС уже выявили и научились с ними бороться.
Практически все ГЭС, к примеру, имеют в своем составе конструкции для экстренного сброса избытка воды из верхнего бьефа в нижний – водосбросы глубинного или поверхностного типа.
Тут стоит отметить, что ни одна электростанция в нашей стране не обойдется без паспорта готовности к работе в осенне-зимний период, который выдает Министерство энергетики РФ.

Полная проверка готовности электростанций и объектов электросетевого комплекса проводится в соответствии с Правилами оценки готовности субъектов электроэнергетики к работе в отопительный сезон, утвержденными постановлением правительства РФ №543 от 10 мая 2017 года.

Эти правила вступили в силу с 1 июля 2018 года; в соответствии с ними для каждого предприятия энергетики подсчитывается индекс готовности, включающий в себя данные о выполнении условий и соответствие 87 показателям, зафиксированных в Правилах.


Еще одна важная задача любой ГЭС в зимний период – подготовить свое водохранилище к весне.
Ученые – гидрологи и метеорологи – каждую зиму наблюдают за обстановкой, оценивают количество снега на водосборной территории той или иной реки и прогнозируют предстоящий паводок.

Если допустить ошибку, то весной в практически полное водохранилище хлынут тысячи кубометров воды и его свободной емкости может не хватить.
Решение в таком случае будет только одно: пропускать воду через все возможные каналы – водосбросы и турбинные водоводы.
Риска обледенения весной уже не будет, но в нижнем бьефе могут возникнуть проблемы.

Вода может пойти поверх не вскрывшегося льда, промерзшая почва не сможет впитать в себя сколько-нибудь заметное ее количество – и пострадают населенные пункты, дороги и объекты инфраструктуры.

А может все сложится и иначе: снег растает, но вода быстро испарится – и тогда до летних дождей водохранилище, а вместе с ним и ГЭС, окажутся на «голодном пайке».

По счастью, в последние годы в нашей стране ничего похожего не случалось.
Но эта непредсказуемость остается отличительной чертой гидроэнергетики.

Источник:
Кислород.Life. Ликбез №42: Готовься к весне. 22 Января 2019

Tags: Байкал, Братская ГЭС, Волхов, ГЭС, Енисей, Иркутск, Иркутская ГЭС, Ленинградская область, Мамаканская ГЭС, Россия, водохранилище, география, лоция, наука, озеро, плотина, природа, река, река Мамакан, шлюз, экология, экономика, энергетика
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments