автореферат диссертации по энергетике, 05.14.10, диссертация на тему:Режим работы каскада ГЭС с водохранилищами энергосельскохозяйственного назначения

Г Б СА10^ПЕТЕПЭТТСКШ ГОСУДЛГСТВЕШШ ТЕХНИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ

. • -• Ня правах рукописи

О ) ■ : ;

Дауд Маан Даниэль

Режим роялти каскада ГЭС с водохратшяцами анергосельскохо-плЯствешюго назначения.

'Специальность 05.14.10 - Гидроэлектростанции и гидроэнергетические установки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание степени кандидата технически! наук

Санкт-Петербург 1995 Г.

Работа выполнена на кафедре возобновляющихся источников энергии и гидроэнергетики Санкт-Петербургского государственного технического университета. -

Научный руководитель: член-кор. ЭАН. доктор технических наук, профессор Соколов В.А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук .профессор Михалев М.А. кандидат технических наук Еловенко В.Г.

Ведущая организация: ВНИИГ им.Б.Е.Весенеепа

на заседании специализированного Совета К 063.38,22 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Оанкт-ПетерОургском государственном техническом университете.

Адрес: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул.,29, гидротехнический корпус, аудитория 411 ПГК. /

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан " 04 * м¿оря 1Э9У г.

Защита состоится " 3/

и

5Ш&1РЯ _193!. г. в 16 час ""мин

1

/ Ученый секретарь специализированного Совета К063.38.22

/

/

ПОЛЕТАЕВ

Ю.Б.

Общая характеристика работы.

Актуальность работы:Современный комплексный подход к использованию и сохранению водных рзсурсов Сассейнов рек выдвигает на первый план задачу рационального и научно обоснованного регулирования и распределения речного стока как с точки зрения отдельных отраслей (энергетика, сельское хозяйство),так и с точки зрения народного хозяйства в целом.

Регулирование речного стока ведется о помощы) комплексных гидроузлов (КГУ) многоотраслевого назначения. Большинство эксплуатируемых гидроузлов объединены в каскада, на базе которых существуют энерговодохозяйственнне системы (ЭВХО). Сложность управления режимами каскадов КГУ определяется многоцелевым характером процесса управления. Кроме выработки электроэнергии ГЭО каскада должны обеспечивать требуемые режимы регулирования стока для других участников ЭВХО с учетом влияния режимов работы сельскохозяйственных комплексов (СХК).

Ряд крупных КГУ имеют водохранилища энергосельскохозяйственного назначения.Наличие крупных сельскохозяйственных комплексов позволяет приходить к выводу о существенном влиянии их режимов на выбор водноэнергетических режимов (БЭР) каскада в целом. К числу таких каскадов относятся существующие и строящиеся каскада комплексных гидроузлов на реках Нил, Евфрат и др.

Согласование БЭР*1 комплексных гидроузлов в таких каскадах должно базироваться на подходе к рассматриваемому- каскаду КГУ и СХК на его базе как к единому управляемому объекту.

Расширение круга за^ач,возникающих при назначении режимов работы каскадов КГУ с водохранилищами энергосэльскохозяйственного назначения, связанных с развитием комплексного использования водных ресурсов, обусловливается необходимостью разработки новых подходов к распределении воды в комплексных ЭВХО в условиях дефицита водных ресурсов. В частности, в настоящее время острым вопросом является совместный выбор рациональных годичных режимов работы ГЭО «входящих в состав КГУ и их каскадов,и СХК.

Возможности современной вычислительной техника позволяют ставить и решать в АСУ ТП каскада гидроузлов и ЭВХО вадачи планирования и выбора рациональных ВЭР ГЭО и режимов работы СХК на основе информации с текущих режимов в каскаде и режимов СХК.

Существующие в настоящее время методики выбора водноэнерге-

тических режимов каскадов ГЭС КГУ основаны на энергетических критериях при наличии ограничений со стороны ВХС и предназначены для управления режимами энергосистем, в составе которых работают ГЭС.

Решение задачи требует разработки специальной методики, позволяющей управлять водноэнергетическими комплексами каскада КГУ и режимами работы сельскохозяйственных комплексов на базе каскада КГУ в условиях дефицита водных ресурсов и равных приоритетов водопользования энергетическими и сельскохозяйственными отраслями при комплексном использовании воды.

Таким образом, выбор структуры и параметров действующей ЭБХО, основанный нв тщательном анализе протекающих в ней технологических процессов, одновременно решает и проблему рационального использования водных ресурсов, уменьшения финансовых и водных затрат конечной выходящей продукции, причем наиболее экономичным способом, правильный выбор в АСУ ТП схем и режимов эксплуатации каскада КГУ и СХК, на основе которых базируется ЭВХС.

Цель работы . состояла в разработке методов выбора оптимальных годичных водноэнергетических режимов каскадов гидроузлов с водохранилищами энергосвльскохозяйственног'о назначения, предназначенных для автоматизированного управления годичных ВЭР каскада ГЭС и режимов работы сельскохозяйственных комплексов в составе ЭВХС. Методика позволяет по заданному критерию распределять нагрузку между ГЭС каскада, распределять отбираемый объем вода на нужда сельского хозяйства между СХК, о учетом ограничений на параметры гидравлических режимов в бьефах КГУ со стороны других неэнергвти- ческих участников ЭВХО.

Методика исследования . основана на использовании математиче-

ского аппарата исследований операций, методов нелинейного и линейного программирования. Разработанная методика выбора оптимальных ВЭР каскада ГЭО водохранилищами анвргооельскохозяйств&нного назначения учитывает нелинейность целевой функции и зависимостей, связыващих ее о параметрами ВЭР каскада ГЭО в режимами работы СХК, наличие функциональных ограничений, большую размерность аадачи.

Научная новизна: основные положения, которые выносятся на аащиту!

1. Разработаны методика н математические модели автоматизированного выбора годичных водноэнергетических режимов комплексных гидроузлов о водохранилищами внергосельскохозяйственного назначения, ориентированные на использование в автоматизированных систе-

- э -

мах управления технологическими процессами ЭВХО.

2. Исследованы и выявлены взаимосвязи и взаимовлияний режимов работы сельскохозяйственных комплексов и водноэнэргетичэских режимов каскада ГЭС КРУ в составе ЭВХС.

3. Впервые совместно использованы и обоснованы для условия АСУ" ТП ЛПХ -метод оптимизации параметров годичных водно-энергетических режимов работы каскадов КГУ и симплекс-метод оптимизации параметров режимов, работы сельскохозяйственных комплексов,по-зволящих выбрать и планировать эффективное решение задачи выбора режимов работы каскада КГУ и ЭВХС в целом.

Практическая ценность и внедрения: Разработанная методика выбора оптимальных.годичных ВЭР каскадов КГУ с водохранилищами внерго-сельскохозяйственного назначения, имитационные модели сельскохозяйственных комплексов, алгоритмы оптимизации режимов работ ГЭС каскада и СХК.а также алгоритм рационального распределения объемов отбора воды на нужда с/х между СХК предназначены для управления водноэнерг-етическими режимами в АСУ ТП ГЭС и каскадов КГУ,в РЭУ, ОДУ энергосистемами, использования в научно-исследовательских и проектных организациях, занимавшихся планированием в энергетике и сельском хозяйстве, а также проектированием ГЭС и ЭВХС.

Результаты исследований внедрены в дипломном проектировании студентами СПбГТУ, при выполнении научно- исследовательских работ на кафедре возобновляющихся источников анергии и гидроэнергетики СПбГТУ.

Апробация работы. Основные результата работы докладывались на рабочем совещании технического отдела при Генеральной Организации Освоения Земель министерства водного хозяйства Сирии по вопросам "ГЭС Тишрин в составе каскада Евфратских ГЭО в САР", Алеппо, ишь 1993 г., на научных семинарах кафедры возобновляющихся источников энергии и гидроэнергетики СПбГТУ (1992-1994).

Публикации. По тема • диссертации опубликовано 4 печатные работы.

Объем работы.Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 132 наименований. Работа изложена на 4 со страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков и 5 таблиц.

Содержание работы

В первой главе излагаются современные метода обоснования вод-ноанергетических режимов каскадов комплексных гидроузлов.дается обзор литература, определяются основные общие понятия.

Большой вклад в решение задачи выбора оптимальных режимов каскадов ГЭС КГУ и энерговодохозяйствешшх систем внесли:Арефьев В.Н., ., Болотов В.В., Буслаев И.В., Васильев D.C., Велеканов А.Л., Веников В.А., Горнштейн В.Ы., Долгов П.А., Елаховский C.B., Куравлев В.Г., Ивахненко А.Г., Обрезков В.И., Резниковский А.Ш., Сванидзе Г.Г.,Сыров Ю.П., Соколов Б.А., Федоров М.П., Филиппова Т.А., Цветков Е.В., Чокин 211.4., Шарыгин B.C., Щавелев Д.С. и др.

Развитие современной гидроэнергетики тесно связано с повышением эффективности эксплуатации комплексных гидроузлов (КГУ) в составе энерговодохозяйстванных систем (ЭВХС) при ужесточающихся ограничениях, в условиях дефицита водных ресурсов, при возраставших требованиях на воду со стороны сельскохозяйственных и других неэнергетических водопотреСителей.

Как ведущее звено -ЭВХО каскад КГУ с водохранилищами энергосельскохозяйственного назначения имеет большое число прямых и обратных связей о водопользователями. Эти связи определяются разнообразием технологических процессов использования водных ресурсов их противоречий и характеризуются широким диапазоном рвссматривв- емых временных интервалов.

Водноэнергетические режимы каскада КГУ с водохранилищами энерговодохозяйственного назначения как энергетические объекты определяются графиками нагрузки электросистемы, которые подразделяются на долгосрочные, среднесрочные, краткосрочные и оперативные.

О точки зрения сельскохозяйственных и других неэнергетических участников ЭВХО выбор водаоэнергетичэских режимов каскада комплексных гидроузлов определяется особенностями технологических режимов отдельных отраслях, взаимосвязи их рекимов и их влияние на ВЭР каскада, и долявн рассматриваться как в краткосрочных (водоснабжение и др.), так и в среднесрочных и долгосрочных годичных интервалах времени (сельское хозяйство).

Задачи рационального использования водных ресурсов связаны с эксплуатацией ГЭС, входящих в состав каскада КГУ, и решаются в настоящее время при планировании режимов энергосистем.Существующие методики позволяют учитывать такие факторы, как изменение эколопгеео-'

кой обстановки,влияние неустановившихся режимов движения воды в нижних бьефах ГЭС, особенности внутристанционных режимов, неопределенность части исходных информации, а также некоторые аспекты комплексного использования водных ресурсов.

При выборе и планировании годичных режимов каскадов ИГУ с водохранилищами энергосельскохозяйственного назначения на первый план выделяются вопросы взаимовлияния режимов работы ГЭС гидроузлов на режимы работы сельскохозяйственных комплексов и на режимы других неэнергетических водопотребления.

Исследование ВЭР таких каскадов КГУ и выбор эффективных режимов их эксплуатации в составе ЭВХС является в настоящее время актуальной задачей, которая и решается на основе плановой информации о режимах отраслевых объектов в каскаде КГУ.

Современный уровень использования ЭВМ в управляющих вычислительных комплексах в АСУ ТП ГЭС и каскадов ГЭС КГУ с водохраншш-. щами энергосельскохозяйственного назначения дают возможность перехода некоторых функций управления годичных ВЭР из органов управления энергосистемами и комитетов по использованию водных ресурсов в АСУ более низкого иерархического уровня - В АСУ ТП каскада КГУ и бассейновые сельскохозяйственные комплексы.В связи о этим появляется необходимость создания специальной методики управления водноэнергети-ческими режимами в АСУ ТП каскада КГУ, учитывающие изменения сезонных приоритетов водопотребления энергетики и сельского хозяйства. Развивающиеся на база касквда наэнергетические водохозяйственные х-омплексы должны быть учтены рядом параметров (отметками бьефов, расходами в заданных створах и др.) выбор и поддержание которых должны вестись в ходе технологического производства.

Во второй главе ставятся задачи исследования и их математические описания для енэргетических и сельскохозяйственных участников эвха.

Задачи исследований .настоящей работы включают разработки:

- методика • выбора оптимальных годичных водеовнергетических режимов каскада КГУ с водохранилищами анерговодохозяйственного назначения, когда ставится задача нелинейного программирования с большим числом функциональных ограничений;

- как частная задача, методика выбора рационального распределения объемов воды, отбираемых для нужд сельского хозяйства между различными сельскохозяйственными комплексами и в дальнейшем выбор оптимальных годичных режимов работы о/х комплексов;

- адекватных имитационных моделей ВЭР каскада КГУ и сельскохозяйственных комплексов, входящих в состав ЭВХС;

- эффектных алгоритмов оптимизации.

Разработанная методика является основой для создания комплекса рекомендаций и идеологии учета режимов работы энергетических и сельскохозяйственных комплексов для подсистемы управления ВЭР АСУ ТП каскада КГУ с водохранилищами внергосельскохозяйственного назначения, входящих в состав ЭВХО. При разработке методики учитывались требования и ограничения других неэнергетических водопотребителей.

Предлагаемая методика предназначена для автоматизированного выбора и оптимального планирования годичного распределения заданной суммарной нагрузки между ГЭС, входящими в каскад КГУ, а также рационального распределения объемов отбора воды на нужды сельского хозяйства и планирования годичных режимов работы с/х комплексов, входящих в состав ЭВХО. В работе каскада КГУ и с/х комплекса на его базе рассматриваются как единый управляемый объект. Связь между расходами вода, использованных для выработки электроэнергии и расходы, отбираемые на нужды сельскохозяйственных комплексов, принятым в используемых математических моделях ВЭР и с/х комплексов, принимается:

г=1,2,...,г*; 3=1,2.....з*.

В ходе рассмотрения задачи определения ВЭР каскада КГУ с водохранилищами внергосельскохозяйственного назначения использованы некоторые понятия теории графов, автором предлагается использовать эти понятия и для задач определения рациональных режимов с/х комплексов. Связь меаду энергетическими и сельскохозяйственными комплексами представлена на рис. 1.

На основе анализа задач, стоящей перед подсистемой УВЭР каскада КГУ с водохранилищами энергосельскохозяйственного назначения, в диссертации разработана методика, учитывающая факторы: нелинейность целевой функции в зависимостей, связывающих ВЭР ГЭС, входящих в состав каскадами режимов работы с/х комплексов,наличие функциональных ограничений, большую размерность задачи.

В качестве обобщенного критерия рассматривается максимум суммарной прибыли внерговодохозяйсгвенной системы, включающей каскад комплексных гидроузлов и сельскохозяйственных комплексов:

Гис.1.Структурная схема каскада КГУ с водохранилищами энергосельск-охоздГстввгаюго назначения входящего в составе ЭВХС: а)общзя схема, Освязь лнорготичэского и с/х графов ,— границы с/х комплексов.

П2 - ПЗБХС " 0532

(2)

"эвхс =1^с + псх~2Ус + 2эфо

(3)

где: - прибыли адаргепгческих и сельскохозяйственных ком-

плексов ЭВХа за весь цикл оптимизации Т;

- интегрированные системные ущербы энергетических и сельскохозяйственных комплексов системы за весь цикл оптимизации Т;

- интегрированные суммарные системные эффекты при определенных режимах работы участников системы за цикл оптимизации Т.

Цель автоматизированного выбора водноэнергетических режимов каскада КГУ о водохранилищами внэргосельскохозяйственного назначения состоит в оптимальном,с точки зрения (2) распределении имеющихся водных ресурсов.

За счет факторов, указанных выше, задача решается последовательно:

а) решается задача предварительного распределения водных ресурсов Удр между сельскохозяйственными Уох и энергетическими У^ участниками системы. В рамках этой задачи определяется объем воды, выделенный на нувди каждого с/х комплекса а также режимы работы с/х комплексов 0^);

Определяются значения сельскохозяйственного компонента «пункции цели

б) по остаточному притоку реки (1) решается задача оптимизации годичных водноэнергетических режимов ГЭО каскада КГУ с водохранилищами внэргосельскохозяйственного назначения и определяется

а такж0 значение энергетического компонента функции

цели П*х;

в) при определенных графиках водопотребления определятся суммарные системные ущербы У* и эффекта Эф£ за весь рассматриваемый период Т. Рассчитывается значение суммарной функции цели П^вхс ,по которой определяйся оптимальные режимы работы энергетических и с/х комплексов системы.

Задача рационального распределения объемов вода, отбираемых на нужда сельского хозяйства, а также оптимальных режимов с/х комплексов определятся на годичный период оптимизации I решается о использованием критерия:

где: г£т - приведенная прибыль за весь период оптимизации Т без учета издержек системы от насосных станций,работающих в составе сельскохозяйственного комплекса

В качестве независимых переменных: - расходы воды, за-

бираемые из каждого ¿-ого водохранилища для удовлетворения нужд г-ого сельскохозяйственного комплекса. При атом объема вода, забираемые из ¿-го водохранилища на нузда с/х участников: » * «

Входные переменные (число с/х культур , расходов воды полем и1г ' и коэФ^пфвхтн использования оросительных норм , урожайности с/х культур з^, состав, вид и место расположения водозаборов оросительных систем). На режимы работы сельскохозяйственных комплексов накладываются следующие ограничебия:

X) на значения расходов воды полем

V 1,г , 3 И1г1 М1г^иоп1 ; 1-1,2....,1*; г-1,2,...,г\

2) на значения объемов вода,забираемых на нуады каждого соль-йс 1*

скохозяйстваяного комплекса . *

J3 М1Р Fir - явхс г 5 vpj 5 3=1,г,

3) по предельным колебаниям отметок вода в створах водозаборных насосных станций о/х комплексов:

Zi е [ £ rata • Zl шах 1 S 11 " 1.2...ifT* » * - 1-2.....г* .

Гда: zl min • zr щах ~ предельно допустимые значения минимальной и максимальной отметок в cfeope насосных станций г-ого с/х комплекса.

Задача линейного программирования заключается в определении независимых переменных !Г1г, w2r,..., (?1г .которые максимизируют линейную функцию (4).

Задача определения оптимальных водноэнергвтических режимов ГЭС каскада К ГУ с водохранилищами энергосельскохозяйственного назначения состоит в оптимальном распределении имеющихся остаточных водных ресурсов,рассчитанных по (1). Это означает,что на заданный годичный период оптимизации Г ставится задача определения такой стратегии ü (t):

и (t> - { u,(t) ,U2(t) .....Uj(t) } с U° С и ; (6)

распредоления водных ресурсов, имеющихся в ограниченном количест-

ве, то есть:

îj^t) î Qj(t) ; t < 1 : ;J=1,2.....3*; (?)

чтобы доставить максимум функционалу (2), опраделящему вф$ектив-нооть выбранного уравления ÎJ(t). В (6) о°-пространство управлений, выделенное ограничениями (7) из пространства всех возможных управлений V.

Под управлением ü(-t) понимается вектор объемов воды 3= Ï73*. проходящие через заданные створы гидроузлов j, ïïj(t) определяет способ использования и распределения водных ресурсов на период управления Т.

В качестве независимых переменных v(t) в предлагаемой методике рассматриваются приток воды к створам КГУ и объемы отбора воды на Нужда сельского хозяйства w!j, wcx:

Z(t) = { .....V;|(t) } € v° c V ; (8)

где: v - пространство возможных стратегий среды;

v°~ пространство стратегий среды, влияние которых необходимо учитывать прпм разра- ботке методики и создании математических моделей ГОР.

Входные переменные У (t) отражают состояние объекта управления в период оптимизации Т:

У (t) = { y,(t),y2(t),...,y;)(t) > t У° с у ; (9)

и выключают графики нагрузки ГЭО - р^(t), j=i, j*, входящих в состав каскада КГУ; отметкй бьефов КГУ - Zj(fc) и Z^ft), отметки бьефов в местах водозаборов z0(t), в =1,вт; выработка каждой ГЭО за период управления Т, объем холостых сбросов в створах КГУ - wx обр и другие переменные. На ВЭР каскада КГУ с водохранилищами энергосельскохозяйственного назначения накладываются следующие ограничения:

1) по суммарной выработке электроэнергии ГЭО каскада КГУ:

3Z min «J, 3ä < э2 шах » J = 1.2,..../;

2) по балансу активной мощности

ii Nd " %8\i HJ '

i - 1,2,...,j* ; x с [1,т*];

i!o притоку мтегдостп через B-iran:

N|< j 5 "j 'Î.i ^ ; P = 1'2.....

где: Уд j пропускная способность ß-ort ВЛЭП;

4> на интервалах изменения расходов через гидроагрегаты j-ott

ГЭС:

£ lojlj" . o£}xl ; Л ^ 1,2...../ ; а € П.т*].

51 но интервалах изменения свободных объемов каждого водохранилища каскада:

vT . f ro,vmM .1 ; т - 1,2.....1*.

св ,1 с г. ,1 ' '

гдч: "cn^,- V1 полезный объем j-ro водохранилища каскада;

6) на расход« холостых сбросов:

ах сбр J Е ^0,a:c'c6p' ' 't = 1'2.....^

7) по допустимым колебатмм уровня в нижнем бьефе КГУ:

„t ,,л min ш-зя, . _ . „ ».

"нб j С '"нЯ j ' "HS j 1 ' Т - 1 .......Т '

Я) по предельным колябаниям бьефов на водозаборах неэнергетических комплексов ЭВХС:

Т. ux.,nln „т max, , 0 ».

S- л ' 1 "i-j ' 'Jrj 1 • .....г '

В третьей главе описываются метода водноэнергетических режимов ГЭС каскада КГУ с водохранилищами сельскохозяйственного назначения и модели сельскохозяйственных участников ЭВХС, а также приводятся описания методики выбора рациональных режимов управления работой ЭВХС.

Длл решения поставленной задачи оптимизации режимов сельскох-сзяйстиенннх комплексов разработан алгоритм, включавший ряд этапов. На первом этапе проводится выбор исходного приближения для поиска оптимальных режимов работы с/х комплексов с использованием симплекс -метода оптимизации.На втором этапе определяется рациональный режим распределения объемов отбора воды на нужды сельского хозяйства мезду с/х комплексами по критерию (4). На третьем этпяо проводится расчет текущих значений режимов работы с/Х коШШКввй для пробных вариантов распределения объемов отбора VeJ{ на В9р®эд оптимизации Qf,x= (arj(t)), для расчетов текущих значений рёжимов автором разработана математическая модель реяммов в/Х КбШ-лексов ЭВХС.

Для решения поставленной зодбЧй вы§РРа оптимального ВЭР ГЭО

каскада КГУ разработан алгоритм, включающий ряд этапов. На первом этапе проводится отбор исходного приближения для поиска оптимальных годичных ВЭР каскада КГУ с дискретизацией по недельным интервалам. На этом этапе формируется остаточный приток воды У*р к створам КГУ, использованные для выработки электроэнергии.На втором этапе для формирования серии альтернативных вариантов распределения нагрузки в диссертации использован метод нелинейного программирования, являющийся детерминированным аналогом глобального случайного поиска ЛП^- поиск, разработанный М.М.Соболем. На третьем этапе проводится расчет текущих значений ВЭР для пробных вариантов распределения нагрузки Р^ между ГЭС каскада на период оптимизации т.Для расчета текущих вариантов автором дополненв ранее существущая математическая модель ВЭР каскада КГУ. На четвертом этапа определяются значения критериальной функции (2) и происходит предварительный отбор вариантов.

Окончательный отбор оптимвльных вариантов годичных ВЭР каскада КГУ и режимов с/х комплексов делается на последнем этапе после проверки ранее отбираемых вариантов на ограничениях при внутриинте-рвальной оптимизации.

Основным требованием, предъявляемым к математической модели (Ш), является ее соответствие с заданным приближением к реальным гидравлическим процессам,происходящим в каскада КГУ и с/х комплексов. Математическая модель 3* объекта управления может быть построена после определения объекта управления г, задачи управления (2), состава входных и выходных переменных и параметров,указанных во второй главе.

В отличие от реального объекта (каскада КГУ с водохранилищами энергосельскохозяйственного назначения, с/х комплексов), обозначенного ММ, обозначения в* представляет собой алгоритм, который связывает входа модели 0(1;) и й(1;) с ее входами:

У(Ю - 0(1;). Z^\) ) ; г е т ;

Уи) е У° ; 1Т("Ь) « и0 ; «(Ю « V0 ; (10)

Один из возможных приемов проверки приемлемости Ш состоит в непротиворечивости результатов,полученных при использовании моделей с ранее полученными результатами для данной энерговодохозяйственвой системы. В ранках разработанной методики этот прием использовался при создании двух МЫ ВЭР каскада КГУ и с/х комплексов. Для подсистемы УВЭР были разработаны две ММ: Б* -"балансовая" для каскада КГУ

из - "сельскохозяйственная" для с/х комплексов, ох

Обе модели используются в составе математического обеспечения подсистемы УВЭР в АСУ ТП каскада КГУ с водохранилищами энергос-ельскохозяйствешюго назначения.Сельскохозяйственная модель зох используется для оценки параметров режимов работы с/х комплексов и расчета с/х компонента значения целевой функции (2). Балансовая модель используется на начальных этапах оптимизации годичных ВЭР каскада КГУ для оценки параметров режима и расчета энергетического компонента значения целевой функции (2). На завершащем этапе выбора оптимальных режимов работы энергетических и сельскохозяйственных комплексов, входящих в состав ЭВХС, используется балансовая модель на более низкой ступени временной иерархии.

Рассмотрим подробнее сельскохозяйственную ММ. Объект (сельскохозяйственный комплекс) представляется в виде заранее упорядоченного графа 0 (рио.1). Под дугой графа о понимается участок оросительного канала или зош водозаборного канала, которые соединяются с другими участками оросительного канала или водохранилища в точке,

называемой вершиной. Множество дуг и - {(г,г =1,2.....г*; 3 =1,

2,,..,г*) графа а(х,я) где: х = (0,1, ..., г*}- совокупность вершин и узлов сельскохозяйственного графа, состоит из водохранилища и участков оросительного канала и участков орошения с/х комплекса.

В узлах графа о могут быть поставлены различные вида граничных условий в зависимости от конкретных условий работы ЭВХС.

Эта модель должна выполнять условия:

псх = 31' г1» г1г' «> —► пис ; (11)

Другая ММ - з* .основанная на балансовых уравнениях, реализована в программе. В этой модели З-ой ГЭО в течение периоде оптимизации выполняются оледупцие балансовые уравнения:

К* гЗ < 7£з ;

Гпр з " "ох з + "2 3 ; (12)

где: - объем отбора вода из водохранилища 3-го КГУ на нужда г-ого с/х комплекса за весь период оптимизации;

яох 3~ о0ъвы отб°ра в°да на нужда с/х из водохранилища 3-го

КГУ;

ипр 3* "пр 3~ объемн притока вода а остаточный приток в водохранилища 3-го КГУ.

Разработанная методика позволяет учитывать требования участников ЭВХС в виде:

• трпдициогашх энергетических ограничения на режимы КРУ;

- рплзи.щ работы ссльскохозлПстеошщх комплексов; экологических ограничений на ьодиознорготпческие рвюш работа с/х комплексов.

Ограничения экологического характера являются универсальными, возможность его реализации существует внастоящее время на Солее высоких уровнях иерархии убавления каскадом КГУ и ЭВХС в целом.

В четвертой главе приведет результаты исследования ЬЭР Еьфр-атского каскада комплексных гидроузлов в САР и рожимрв раооты с/х комплексов па его базе. пробные расчеты рациональных годичных ВЭР каскада для года Э0% обеспеченности стока,расчеты рациональных ре- . жимоз с/х комплексов для маловодного года, показывали возможность увеличения суммарной прибыли ЭВХС на 1.0 — 10.9 % при уменшении су-, ммарной годичной выработки электроэнергии с 3.14 до 2.1 млрд.кВт.ч. IIa рис.2 показаны зависимости системные прибыли от w'^0/ На

рис.3 представлены исходные и оптимальный варианты годичных режимов раооты с/х комплексов. На рис.4 показано распределение годичной нагрузки меаду ГЭС Евфратского каскада КГУ в САР для исходного и оптимального вариантов.

Водноэнергетические режимы каскада гидроузлов на река Евфрат и режимы раооты с/х комплексов на его базе тесно связаны между собой. При этом сложную задачу представляет выбор оптимального распределения объемов отбора на нужды с/х из водохранилища годичного регулирования, и выбор режимов работы каскада,когда головным является водохранилище сезонного регулирования, а замыкающим - водохранилища недельного регулирования.

При Еыборе оптимальных режимов била проведена серия расчетов на ЭВМ для изучения зависимости полученных результатов от следующих факторов:

- от выбора оптимального режима работы с/х комплексов, входящих в состав ЭВХС;

- от процентного изменения объемов отбора вода на нужда сельского хозяйства по отношению к среднегодовому стоку реки;

- от диапазона изменения переменные,вида и числа ограничений.

По результата расчетов составлены рекомендации по использовании разработанной методики.

Основные результаты работы и выводы.

1.Разработана методика выбора годичных водоэнергетичееккх ре жимов работы каскада комплексных гидроузлов с водохранилищами анер-

П, н»рЗс.(р

Рис. 2 График зависимости суммарной системной прибыли от объемов отбора воды на нужп,ы сельского хозяйств*; П = ( Ац, ),

¿¿м > п3/сек

а)

0а1 > М]/сек

- г г )

и..

V,

Л£Г

400

300

200

100

1 I 1 1

с

I I

I >

1—

Г"

I <

ст>

I

//

Рис. 3. Графики' восопотребления сельскохозяйстяенных комплексов (а) Маскене, (б) Аль-Балих; -Ау/ = 26,61 -----А^ = 10,14 %;-----оптимальный.

/V, Mr

100

70

ГЭС ТишрШ

7

N.Mt

II I

260

гго

m

но

/00.

60

ГЭС А с-Ca ура

i i -J '---L

___!

——i-1-11 ч "

3 5 7

ir—Г~Т.

/(0 ГЭС A/b-BûaC

20 .

■i, нес

é,/fec

t, мес

3 5 7 9 и /

Рас. 4. Гробики' нагрузки ГЭС кяскага*-йохо^нкй,----опттеольиг;!.

госельскохозяйствэнного назначения.

2. Впервые разработан метод выбора оптимальных годичных БЭР каскадов КГУ и режимов работы с/х комплексов .основанный на последовательном использовании симплекс-метода линейного программирования и ЛПх - метод нелинейного программирования,позволяющий находить эффективное решение на персональных ЭВМ.

3. Разработана имитационная модель режимов работы сельскохозяйственных комплексов и модифицирована ранее разработанная имитационная модель режимов работы каскада ГЭС. Обе модели имеют широкий набор граничных условия для использования в подсистемах АСУ ТП каскадов КГУ с водохранилищами энергосельскохозяйственного назначения.

4. В результате исследований получена возможность увеличения суммарной прибыли Ёвфратской ЭВХС на 10. Э % по сравнению с исходным. Максимальная площадь орошаемых земель.после которой наблюдается снижение прибыли системы, составляет 230 — 235 тыс.га, при этом гарантированная выработка ГЭС каскада составляет 2.01 млрд.с.ф.

5. Результаты работы предлагаются для внедрения в проектные организации при проектировании и эксплуатации в РЭУ, оду каскадов КГУ в составе ЭВХС с равным приоритетом энергетики и сельского хозяйства, для использования в учебном процессе при подготовке студентов и специалистов поспециальности Ю.03 гидроэлектростанции и гидроэнергетические установки.

6. Задачи дальнейшего исследования состоят в расширении возможности разработанной методики для учета режимов работы других неэнергетических объектов ЭВХС.

По теме диссиртации опуплвкованно следующие статии:

1.Дауд Маан Д. Схема гидроэнергетического использования реки Евфрат ."Дирэсат ЭшТ9ракия",И 11(86).Дамаск,1380,с.05-73.

2.Дауд Маан Д. Влияние взаимосвязи гидроэнергетики и сельского хозяйства на земной поверхности,//Влияние хозяйственной дятельнооти человека на земную кору ,лакц. Сирийской космологической ассицании, Дамаск,20 сентября 1 ЯЗЯ;"Дирасат Эшторакия", Г( 11(90), Дамаск, 1999, с.34-68.

3.Дауд Маан Д. Экологические аспекты использования водных энергии ."Аль-Мухандес яль-Араби", N 39, Дамаск, 1990.с.30-33.

4.Соколов Б.А., Дауд Маан Д. Методика выбора оптимальных РЭР работы ГЭС каскада КГУ .входящих р, состпрв ЭВХС ,п водохранилищами энергосельскохозяйственного назначения ,"Аль-Мухандес аль-Арзби".

N 1 1П,Димосж, 1994. о.