удельная стоимость водоводов ГАЭС, с известным приближением, инвариантна по отношению к напору. Это связано с тем, что сечение водоводов прямо пропорционально мощности ГАЭС и обратно пропорционально напору. В то же время длина водоводов является функцией напора в первой степени;

стоимость сооружения здания ГАЭС определяется в основном мощностью и габаритами установленного в нем оборудования. При увеличении напора габариты гидроэнергетического

900 800 700 600 500 400 300 200 100 О

о,г м/кВт

250 200 150 ЮО 50

30 ча руб/кВт

Рис. 7-2. Зависимость удельных объемов зданий ГАЭС и подземных машинных залов на 1 кВт установленной мощности от напора.

/ - Ладингтон; 2 - Загорская; 3 - Ингурская; 4 - Кастейк; 5 - Синтойоне; 6 - Бэр Свэмп; 7 - Ла Кош; S - Такане II; S - Хорнберг; /О - Нумаппара; - Гримзель; 12 - Вилларнно; 13 - Круахан; /4 - Маркерсбах; 15 - Вианден I; 16 - Ко-Труа-Пои; /7- Нортфилд Маунтин; /8 -Ревэн; /9 -Кисеняма; 20 - Та мет III; 2/- Лаго-Делио; 22 - Вальдек П; 23 - Длоуге Стране; О - наземные здания; Л - подземные машинные залы, оборудованные вертикальными агрегатами по двухмашинной схеме или горизонтальными по трех.иашииной схеме; □ - то же, оборудованные вертикальны.мн агрегатами

по трехмашинной схеме.

Рис. 7-3. Зависимость удельной стоимости основного оборудования ГАЭС от напора при установке обратимых одноступенчатых гидромашнн.

оборудования сокращаются из-за уменьшения диаметров спиральных камер, увеличения частоты вращения. Однако, как видно из рис. 7-2, удельные объемы на 1 кВт установленной мощности для зданий ГАЭС и подземных машинных залов .мало зависят от напора, незначительно снижаясь по мере его увеличения. Лишь подземные машинные залы ГАЭС Лаго-Делио, Длоуге Стране и Вальдек И, в которых установлено оборудование по трехмашинной схеме с вертикальными агрегатами, характеризуются повышенными удельными объемами - 0,2- 0,25 мЗ/кВт;

удельная стоимость на 1 кВт мощности основного оборудования ГАЭС при напорах свыше 70-100 м и единичной мощности агрегата 100-300 МВт примерно постоянна и незначительно снижается по мере роста напора (рис. 7-3).

На приведенные выше общие соображения накладывается ряд индивидуальных для каждой ГАЭС факторов; использование существующих водоемов, строительно-хозяйственные и инженерно-геологические условия площадки, условия рельефа и т. д.

Исходя из изложенного, удельные капиталовложения в строительство ГАЭС с обычно принятым суточным числом часов работы в турбинном режиме (4-5 ч) можно представить в виде зависимости от напора Я.

Анализ технико-экономических показателей 17 ГАЭС в СССР, по которым имелись проектные и предпроектные проработки, выявил наилучшее соответствие фактическим данным по зависимости вида

Куд=ЛЯ

(7-1)

где Л = 5147,4; Б = 113,3.

Для практических целей указанную выше зависимость достаточно точно можно представить в виде формулы

5150

113.

(7-2)

В величину Дуд не входят затраты на сооружение магистральных линий электропередачи, которые в каждом случае определяются специальным расчетом.

Формула (7-2) справедлива при среднем суточном числе часов использования установленной мощности 4,3 ч и графически интерпретируется на рис. 7-4. Отклонения стоимости от э.мпири-ческой кривой объясняются конкретными условиями объектов. Следует отметить, что формула (7-2) и соответствующая ей кривая подобраны по показателям ряда ГАЭС, запроектированных после рассмотрения многих вариантов, т. е. после предварительной оптимизации. Таким образом, не каждый перепад уровней поверхности гарантирует возможность сооружения ГАЭС с показателями, соответствующими формуле (7-2). Подсчету удельных показателей должно предшествовать сравнение нескольких вариантов площадок ГАЭС с выбором оптимальной, для которой могут быть приняты значения Куд по формуле (7-2). Они представляют собой оптимальные удельные показатели ГАЭС чистого аккумулирования при современном уровне развития технологии строительства и энергетического машиностроения.

Формула не должна применяться для определения удельных показателей ГЭС-ГАЭС с деривациями, крупными водохранилищами и другими сооружениями, не специфичными для ГАЭС чистого аккумулирования.

Удельные показатели ГАЭС с подземными бассейнами также зависят в основном от их напора (заглубления). Для

ориентировочного определения этих показателей может служить график на рис. 7-5.

Анализ сметных стоимостей ряда проектируемых, строящихся и эксплуатируемых ГАЭС чистого аккумулирования в СССР и за рубежом показывает, что распределение затрат между основными сооружениями и оборудованием этих станций относительно постоянно, несмотря на различие напоров, мощностей, природных и строительно-хозяйственных условий.

\то-

iOO 120 no 1B0py6/n8i

150 руб/кВт

Рис. 7-4. Зависимость удельных капиталовложений ГАЭС с наземным расположением бассейнов от напора (при числе часов суточного использования мощности в турбинном режиме 4,3 ч)

- Ладыжинская; 2 - Загорская; 3 - Балаковская; 4 - Кайшядорская- 5 - Красноос-кольская; 6 - Теребля-Рнкская; 7 - Куратурская; S - Днестровская; 9 - Леиииградская; /С -Чебоксарская; Жигулевская; /2 - Ахтамарская; /Л - Цовагюхская- 14-~Не-

внино.мысская; /5 - Ставропольская; /6 - Баксанская; /7 - Тереблинская; Л - схематические проработки; О - ТЭО; □ - технический проект.

Рис. 7-5. Удельные показатели ГАЭС с подземными бассейнами Л=1 млн кВт (при продолжительности работы в турбинном режиме 3,5 ч в сутки).

/-укладка бетона; 2 - строительство шахт; 3-выломка и подъем породы; < - ododv-.дованне; 5 - суммарные капиталовложения. Верхние кривые J - 5 соответствуют трехмашинной схеме, нижние - двухмашинной.

Наибольшие затраты при строительстве ГАЭС с бассейнами на поверхности земли приходятся на оборудование (30-40%). Этим ГАЭС принципиально отличаются от гидроэлектростанций, где при напорах свыше 30-40 м доля оборудования ие превышает 15-17% общей стоимости. В связи с изложенным совершенствование оборудования ГАЭС и снижение его стоимости имеют большое значение.

Большие затраты приходятся на сооружение бассейнов, водоводов с водоприемниками и зданий ГАЭС (или подземных машинных залов): на долю каждого из этих элементов приходится от 15 до 30% общей стоимости объекта. Наименьшие затраты связаны, как правило, с созданием нижних бассейнов.

Для предварительных расчетов можно использовать средние 162

показатели распределения затрат, %, между элементами ГАЭС (при числе часов суточного использования установленной турбинной мощности, равном i = 4-5 ч):

Верхние бассейны............... 25

Водоводы и водоприемники.......... 20

Здания ГАЭС с оборудованием........ 50

Нижние бассейны............... 5

Приведенные соотношения стоимостей элементов ГАЭС позволяют сравнительно просто определять их ориентировочные технико-экономические показатели при изменении суточного числа часов использования каждой станции (если оно не превосходит 6-7 час/сут).

Удельные капиталовложения изменятся в этом случае следующим образом:

0,32-f 0,7

Куд2 - Куд1

0,3-f 0,7-

уд1

(7-3)

где 1 - первоначальное число часов суточного использования установленной мощности; -новое число часов суточного использования, Куд1-первоначальные удельные капиталовложения, руб/кВт; Кудг - новые удельные капиталовложения, руб/кВт, Перечисленные поправки могут быть введены в формулу (7-2), которая приобретает вид:

уд--

/5150 , 113J (0,07+ 0,7),

(7-4)

где / - число часов суточного использования мощности ГАЭС в турбинном режиме {tQ-7 ч/сут).

Зависимость (7-4) графически представлена на рис. 7-6.

Если t превысит 6-7 ч, то заполнить верхний бассейн за период ночного провала графика нагрузки (7-8 ч) будет невозможно и потребуется переход на недельный цикл аккумулирования или установка дополнительной насосной мощности.

Работа ГАЭС в режиме недельного аккумулирования с t> >6-7 ч требует резкого увеличения емкости бассейнов. Так, при использовании полной турбинной мощности в течение 12 ч емкость должна была бы возрасти примерно в 6 раз по сравнению с использованием в течение 6 ч, что привело бы к увеличению удельных капиталовложений в ГАЭС примерно в 3 раза.

Значительно более эффективна установка дополнительной насосной мощности, поскольку в этом случае удельные капиталовложения возрастут всего в 2,2 раза. Если для получения дополнительной насосной мощности будут установлены обратимые гидроагрегаты, то это даст возможность использовать полную установленную мощность ГАЭС для покрытия кратковременных аварийных нагрузок.

1200 1000 800 600 W0

гоо о

Анализ стоимости ГАЭС с подземными бассейнами с напором около 1200 м показывает примерно такое же соотношение между затратами по отдельным элементам станции (для суточного числа часов использования установленной мощности 3,5 ч), как для ГАЭС с наземным расположением бассейнов. Изменяется лишь соотношение между затратами, необходимыми для создания верхних и нижних бассейнов.

Основная часть затрат (35%) в данном случае приходится на строительство подземных бассейнов. Доля оборудования (при

двухмашинной схеме) не превосходит 25% общих капиталовложений. Около 20% составляет стоимость строительства шахт, примерно столько же - сооружение подземного машинного зала.

Увеличение суточной продолжительности использования ГАЭС с подземными бассейнами при неизменной их мощности может быть достигнуто значительно проще, чем ГАЭС с наземным расположением нижнего бассейна. Это объясняется относительно небольшим объемом бассейнов в связи с высоким напором ГАЭС и возможностью практически неограниченного увеличения емкости нижнего бассейна.

Формула пересчета удельных капиталовложений ГАЭС с подземными бассейнами при изменении числа часов их суточного использования будет иметь вид (при -7 ч)

Куда = Куд1 (0.1+ 0,65). (7-5)

Если / составит не 3,5, а 5 ч, то удельные показатели ГАЭС с подземным нижним бассейном изменятся на 15%, т. е. для напора 1200 м составят около 145 руб/кВт.

7-2. ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОМПОНОВОЧНЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ГАЭС

Технико-экономические показатели ГАЭС в значительной степени зависят от правильного выбора местоположения станции с учетом потребителей маневренной мощности и энергоис-

80 100 по no 1В0руб/кВт

Рис. 7-6. Зависимость удельных капиталовложений ГАЭС с наземным расположением бассейнов от напора и числа часов суточного использования в турбинном режиме.

точников для зарядки ГАЭС. На показатели ГАЭС влияют следующие условия:

а) природные условия: естественный перепад и уклоны рельефа; инженерно-геологические условия; условия размещения бассейнов (наличие естественных водоемов); наличие площадок для размещения строительного хозяйства;

б) строительные условия: транспортная доступность; возможность использования наличных строительных коллективов (энергетический комплекс); наличие местных строительных материалов; наличие местных трудовых ресурсов;

в) условия окружающей среды и возможности комплексного использования водоемов: наличие пригодных для использования крупных водоемов; возможность подземных компоновок сооружений ГАЭС; возможность использования бассейнов ГАЭС другими водопользователями;

г) условия выдачи (подачи) мощности: расстояние ГАЭС от ТЭС и потребителя; условия трассировки линий электропередачи;

д) условия эксплуатации: кооперация с другими электростанциями (энергетический комплекс); наличие в энергетическом комплексе тепловых электростанций; использование крупных водоемов в качестве бассейнов ГАЭС; режим работы ГАЭС в энергосистеме.

При сопоставлении вариантов различных площадок решение должно приниматься на основании технико-экономического сравнения, учитывающего перечисленные выше факторы.

В ряде районов европейской части СССР наряду с ГАЭС с бассейнами на поверхности земли могут рассматриваться варианты подземного расположения нижних бассейнов. Основные критерии при их сопоставлении с другими вариантами мало отличаются от приведенных выше (кроме влияния естественного рельефа и некоторых специфических требований в части специализации строительных коллективов).

В пределах каждой сравниваемой строительной площадки сооружения ГАЭС должны быть по возможности оптимизированы. Пути такой оптимизации изложены в соответствующих главах книги.

В ближайшей перспективе основными направлениями совершенствования конструктивных и компоновочных решений сооружений должны явиться:

по бассейнам ГАЭС - использование существующих водоемов, сов.местное использование водоемов с тепловыми илн атомными электростанция.ми (подогрев воды), внедрение асфальтобетонных и других искусственных гидроизоляционных покрытий;

по водоводам - снижение металлоемкости за счет при.мене-ния железобетонных конструкций, в том числе предварительно-напряженных, возможно полного использования упругих свойств