Введение. История развития в Узбекистане
XV-ЛЕКЦИЯ. Состояния Гидроэнергитических ресурсов
Download 0.53 Mb.
|
Введения лек2023
XV-ЛЕКЦИЯ. Состояния Гидроэнергитических ресурсовПлан: Водные и водноэнергетические ресурсы Водные ресурсы Ключевые слова: Водные ресурсы, водные запасы, запасы рек, запасы океанов, запасы морей, потенциал ГЭС, запасы ГАЭС, потенциал НС. Ресурсы пресной воды состоят из непрерывно возобновляемого речного стока, запасов воды в озерах, ледниках, водохранилищах и из подземных вод. Основу водного хозяйства представляет поверхностный сток рек. Объём среднегодового стока составляет 4720 км3, в том числе местный сток 4387 км3; притекает из соседних стран 333 км3. Вековые запасы пресной воды в крупнейших озерах емкостью более 100 км3 таковы: Озеро ....................Байкал Иссык-Куль Ладожское Онежское Балхаш Объём воды, км3...23000 1730 933 295 110 Ниже приведены данные среднегодового стока рек в процентах от суммарного стока рек Бассейн Северного Ледовитого окенана .....................................60,2 Тихого океана .................................................................21,8 Атлантического океана ..................................................7,7 в том числе: Балтийского моря ....................................3,9 Азовского и Чёрного морей ................... 3,8 Внутренних морей и озёр ............................................. 10,3 в том числе: Каспийского моря .................................. 7,7 сток рек Средней Азии .......................... 2,6 Итого: 100% Запасы поверхностного стока распределены по территории страны неравномерно и весьма неблагоприятно для народного хозяйства. Более 80% речного стока приходится на ещё мало освоенные территории бассейнов Ледовитого и Тихого океанов. Среднегодовой сток крупнейших рек Река Енисей (включая Ангару) .......... 590 Лена ................................................. 528 Обь .................................................. 397 Волга ............................................... 254 Печора ............................................ 131 Колыма ........................................... 130 Хатанга ........................................... 121 Река Северная Двина ................................. 110 Плясина ................................................ 84 Амударья .............................................. 80 Нева ....................................................... 79 Индигирка ........................................... 57 Днепр .................................................... 53 Анадырь ................................................ 5 Крупнейший является также пограничная река Амур. Особенностью речного стока является неравномерное распределение его как между годами, так и внутри года. Общее представление о внутригодовом распределении стока даёт рис. 1-1. Многолетняя неравномерность стока неблагоприятна для всех отраслей народного хозяйства. Особенно тяжёлое положение в маловодные засушливые годы создаётся для сельского хозяйства, когда потребность в воде для полива полей – наибольшая, а воды в реках бывает мало. В маловодные годы из-за недостатка воды значительно снижается выработка электроэнергии на гидроэлектростанциях. Внутригодочная неравномерность стока неблагоприятна для большинства отраслей народного хозяйства. Например, в зимний период расход воды в реке обычно значительно уменьшается, а потребность в электроэнергии в зимние месяцы – наибольшая. Особенно неблагоприятна для страны территориальная неравномерность распределения стока. В южных районах с развитым сельским хозяйством и промышленностью потребность в воде наибольшая, а сток рек сравнительно небольшой (см. стр. 11). Для приспособления стока к потребностям народного хозяйства производят перерегулирования стока водохранилищами и переброску стока в те районы, где ощущается недостаток воды. Наряду с созданием водохранилищ происходят увеличение отъема воды на хозяйственные нужды. По данным Н.В. Разина безвозвратное потребление воды привезло к уменьшению стока в Аральское море на 70 км3 в год или на 60%, сток Волги уменьшился на 20 км3 или на 8% и Днепра – на 9-10 км3 или на 17-19%. Дальнейшее развитие орошения и безвозвратного водопотребления на другие хозяйственные нужды повлечёт за собой ещё большее снижение стока рек. Водоэнергетические ресурсы Различают потенциальные, технические и экономически выгодные к использыванию запасы гидроэнергии. Все три категории запасов измеряются в киловатт-часах среднегодовой энергии или в киловаттах среднегодовой мощности. Последняя получается делением годовой энергии на 8760 часов. Потенциальные запасы подсчитываются в предложении, что весь сток рек будет полностью использован для выработки электроэнергии (не будет холостых сбросов воды через плотины) и преобразование водной энергии в электрическую будет происходить без потерь, т.е. с коэффициентом полезного действия турбин и генераторов, равным единице. Подсчитанные таким образом потенциальные запасы гидроэнергии мира представлены в табл. 1-1. Потенциальные запасы гидроэнергии
Потенциальные запасы гидроэнергии СССР составляют 3900 млрд. кВтч среднегодовой энергии или 450 млн. кВт среднегодовой мощности, что составляет 11% мировых запасов. Свыше 80% потенциальных запасов Советского Союза находится в его Азиатской части. Возможная на реальных гидростанциях выработка электрической энергии с учётом холостых сбросов воды и КПД турбин и генераторов представляет собой технические запасы гидроэнергии. Их значение в СССР оценивается в 2100 млрд. кВтч среднегодовой выроботки электроэнергии. Экономически выгодные к использованию в современных условиях запасы (экономический потенциал) Советского Союза оцениваются в 1095 млрд. кВтч. Значительный интерес представляет энергия приливов. Энергетический потенциал бассейна можно подсчитать по формуле: , где Эn – потенциальная энергия, млн. кВтч в год; Аср – среднегодовая амплитуда прилива – отлива, м; F – площадь бассейна, который намечается отгородить от моря для постройки приливной электростанции, км2; k<1 – коэффициент, учитывающий зависимость площади бассейна отметки от уровня воды в нём (при вертикальных берегах k=1)/ Среднегодовая потенциальная мощность в киловаттах составляет Технические запасы приливной энергии, т.е. технически возможная выработка энергии ПЭС составляет около ½ части потенциальной энергии. Технические запасы приливной энергии СССР оцениваются в 250 млрд. кВтч в год. Эти запасы концентрируются в основном в северных районах – на побережье Охотского, Берингова и Белого морей. Энергия приливов и отливов. Веками люди размышляли над причиной морских приливов и отливов. Сегодня мы достоверно знаем, что могучее природное явление - ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца. Поскольку Солнце находится от Земли в 400 раз дальше, гораздо меньшая масса Луны действует на земные поды вдвое сильнее, чем масса Солнца. Поэтому решающую роль играет прилив, вызванный Луной (лунный прилив). В морских просторах приливы чередуются с отливами теоретически через 6 ч 12 мин 30 с. Если Луна, Солнце и Земля находятся на одной прямой (так называемая сизигия), Солнце своим притяжением усиливает воздействие Луны, и тогда наступает сильный прилив (сизигийный прилив, или большая вода). Когда же Солнце стоит под прямым углом к отрезку Земля-Луна (квадратура), наступает слабый прилив (квадратурный, или малая вода). Сильный и слабый приливы чередуются через семь дней. Однако истинный ход прилива и отлива весьма сложен. На него влияют особенности движения небесных тел, характер береговой линии, глубина воды, морские течения и ветер. Самые высокие и сильные приливные волны возникают в мелких и узких заливах или устьях рек, впадающих в моря и океаны. Приливная волна Индийского океана катится против течения Ганга на расстояние 250 км от его устья. Приливная волна Атлантического океана распространяется на 900 км вверх по Амазонке. В закрытых морях, например Черном или Средиземном, возникают малые приливные волны высотой 50-70 см. Максимально возможная мощность в одном цикле прилив - отлив, т. е. от одного прилива до другого, выражается уравнением где р - плотность воды, g - ускорение силы тяжести, S - площадь приливного бассейна, R - разность уровней при приливе. Как видно из (формулы, для использования приливной энергии наиболее подходящими можно считать такие места на морском побережье, где приливы имеют большую амплитуду, а контур и рельеф берега позволяют устроить большие замкнутые “бассейны”. Мощность электростанций в некоторых местах могла бы составить 2-20 МВт. Первая морская приливная электростанция мощностью 635 кВт была построена в 1913 г. в бухте Ди около Ливерпуля. В 1935 г. приливную электростанцию начали строить в США. Американцы перегородили часть залива Пассамакводи на восточном побережье, истратили 7 млн. долл., но работы пришлось прекратить из-за неудобного для строительства, слишком глубокого и мягкого морского дна, а также из-за того, что построенная неподалеку крупная тепловая электростанция дала более дешевую энергию. Аргентинские специалисты предлагали использовать очень высокую приливную волну в Магеллановом проливе, по правительство не утвердило дорогостоящий проект. С 1967 г. в устье реки Ранс во Франции на приливах высотой до 13 метров работает ПЭС мощностью 240 тыс. кВт с годовой отдачей 540 тыс. кВт*ч. Советский инженер Бернштейн разработал удобный способ постройки блоков ПЭС, буксируемых на плаву в нужные места, и рассчитал рентабельную процедуру включения ПЭС в энергосети в часы их максимальной нагрузки потребителями. Его идеи проверены на ПЭС, построенной в 1968 году в Кислой Губе около Мурманска; своей очереди ждет ПЭС на 6 млн. кВт в Мезенском заливе на Баренцевом море. Энергия морских течений Неисчерпаемые запасы кинетической энергии морских течений, накопленные в океанах и морях, можно превращать в механическую и электрическую энергию с помощью турбин, погруженных в воду (подобно ветряным мельницам, “погруженным” в атмосферу). Важнейшее и самое известное морское течение - Гольфстрим. Его основная часть проходит через Флоридский пролив между полуостровом Флорида и Багамскими островами. Ширина течения составляет 60 км, глубина до 800 м, а поперечное сечение 28 км2. Энергию Р, которую несет такой поток воды со скоростью 0,9 м/с, можно выразить формулой (в ваттах) где т-масса воды (кг), р-плотность воды (кг/м3), А-сечение (м2), v- скорость (м/с). Подставив цифры, получим Если бы мы смогли полностью использовать эту энергию, она была бы эквивалентна суммарной энергии от 50 крупных электростанций по 1000 МВт, Но эта цифра чисто теоретическая, а практически можно рассчитывать на использование лишь около 10% энергии течения. В настоящее время в ряде стран, и в первую очередь в Англии, ведутся интенсивные работы по использованию энергии морских волн. Британские острова имеют очень длинную береговую линию, к во многих местах море остается бурным в течение длительного времени. По оценкам ученых, за счет энергии морских волн з английских территориальных водах можно было бы получить мощность до 120 ГВт, что вдвое превышает мощность всех электростанций, принадлежащих Британскому Центральному электроэнергетическому управлению. Один из проектов использования морских волн основан на принципе колеблющегося водяного столба. В гигантских “коробах” без дна и с отверстиями вверху под влиянием волн уровень воды то поднимается, то опускается. Столб воды в коробе действует наподобие поршня: засасывает воздух и нагнетает его в лопатки турбин. Главную трудность здесь составляет согласование инерции рабочих колес турбин с количеством воздуха в коробах, так чтобы за счет инерции сохранялась постоянной скорость вращения турбинных валов в широком диапазоне условий на поверхности моря. Контрольные вопросы Как определяют водные ресурсы? Как определяют водные запасы? Назовите запасы океанов? Назовите запасы морей? Назовите запасы рек? Как установить водные ресурсы озера? Как рассчитать водные ресурсы реки? Как определить энергетические запасы? Как определить потенциал водного бассейна? Как определить энергию потока? Download 0.53 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|