Гидроэнергетика


Т.А. ФИЛИППОВА, М.Ш. МИСРИХАНОВ,

Ю.М. СИДОРКИН, А.Г. РУСИНА




            ГИДРОЭНЕРГЕТИКА


Издание третье, переработанное

Допущено УМО вузов России по образованию в области энергетики и электротехники в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 140200- «Электроэнергетика»









НОВОСИБИРСК
2013

УДК 621.311.21 (075.8)
      Г 464



Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор В.В. Дегтярее-, д-р техн. наук, профессор М.А. Кувшинова




Г 464 Гидроэнергетика : учеб. пособие / ТА.. Филиппова, М.Ш. Мисри-ханов, Ю.М. Сидоркин, А.Г. Русина. - 3-е изд., перераб. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2013.-620 с. (Серия «Учебники НГТУ»).
         ISBN 978-5-7782-2209-0
         Рассмотрен весь цикл производства электроэнергии на ГЭС и использования гидроэлектростанций как объектов электроэнергетики в электроснабжении потребителей: технологический процесс получения электроэнергии на ГЭС на основе использования водной энергии рек; особенности работы ГЭС в электроэнергетической системе при электроснабжении потребителей; инженерные основы создания ГЭС как промышленного объекта электроэнергетики; общеэнергетические сведения о состоянии гидроэнергетики в России и в мире. По этим направлениям излагаются специальные вопросы. В их числе: использование энергии рек и преобразование ее в электрическую энергию на гидротурбинных установках; регулирование стока рек водохранилищами; место ГЭС в электроэнергетических системах; гидротехнические сооружения; выбор основных гидроэнергетических параметров при проектировании ГЭС; сведения по общей гидроэнергетике России и мира.
         Книга ориентирована на широкий круг читателей: студентов, имеющих энергетическую подготовку; инженеров, работающих на предприятиях и в организациях, где требуются знания основ гидроэнергетики, на любого читателя, который знакомится с работой ГЭС.



ISBN 978-5-7782-2209-0

УДК 621.311.21 (075.8)

                      © Филиппова Т.А., Мисриханов М.Ш., Сидоркин Ю.М., Русина А.Г., 2012, 2013
                                              © Новосибирский государственный технический университет, 2012, 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список аббревиатур................................................
Предисловие.......................................................
Раздел 1. ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЭС.
          ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Глава 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ РЕК................................
   1.1. Концентрация энергии реки.................................
   1.2. Ступени использования гидроэнергетических ресурсов реки...
   Вопросы для самопроверки.......................................
Глава 2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ................................................
   2.1. Этапы технологического процесса ГЭС.......................
   2.2. Энергия и мощность ГЭС....................................
   2.3. Напор ГЭС.................................................
   2.4. Водохранилище и его характеристики........................
   2.5. Нижний бьеф ГЭС...........................................
   2.6. Неу становившийся режим в нижнем бьефе ГЭС................
   2.7. Напорные характеристики ГЭС...............................
   2.8. Баланс напоров ГЭС........................................
   2.9. Баланс расходов ГЭС.......................................
   Вопросы для самопроверки.......................................
Глава 3. РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕЧНОГО СТОКА..............................
   3.1. Гидрологические особенности и характеристики стока реки...
   3.2. Вероятностная природа стока...............................
   3.3. Виды водно-энергетического регулирования стока реки водохранилищем ....
   3.4. Регулирование стока в каскаде ГЭС.........................
   3.5. Компенсирующее регулирование..............................
   Вопросы для самопроверки.......................................
Библиографический список к разделу 1..............................
Раздел!. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ГИДРОЭНЕРИИ В ГИДРОТУРБИННЫХ УСТАНОВКАХ И РЕГУЛИРОВАНИЕ МОЩНОСТИ АГРЕГАТОВ И ГЭС
Глава 4. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ В РАБОЧИХ ОРГАНАХ ГИДРОТУРБИНЫ..............................................................
   4.1. Понятие о гидравлической турбине..........................
   4.2. Основное уравнение гидромашин.............................

11
13

21
21
26
30

31
31
35
37
40
50
54
61
64
65
67

69
69
77
79
88
89
90
92

93
93
96

ОГЛАВЛЕНИЕ

   4.3. Конструктивное исполнение гидротурбины........................104
   4.4. Гидротурбинные установки и их рабочий процесс.................121
   4.5. Сущность и эффективность процесса регулирования мощности реактивных турбин.........................................................126
   4.6. Кавитация в гидротурбинах.....................................129
   4.7. Условия бескавитационной работы гидротурбины..................134
   4.8. Определение высоты отсасывания установки......................136
   Вопросы для самопроверки...........................................141

Глава 5. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ГЭС...................143
   5.1. Виды энергетических характеристик............................143
   5.2. Энергетические характеристики гидротурбин....................147
   5.3. Энергетические характеристики агрегатов ГЭС..................156
   5.4. Натурные характеристики гидроагрегатов.......................165
   5.5. Построение характеристик в АСУ ТП............................174
   Вопросы для самопроверки..........................................180

Глава 6. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ МОЩНОСТИ ГИДРОТУРБИН.........................................................183
   6.1. Задачи регулирования активной мощности агрегатов и ГЭС...183
   6.2. Принципиальная схема автоматического регулирования мощности гидроагрегата....................................................184
   6.3. Характеристики регуляторов скорости......................187
   6.4. Гарантии регулирования...................................189
   6.5. Регулирование мощности агрегатов и станций...............191
   Вопросы для самопроверки......................................193
Библиографический список к разделу 2.............................196
Р а з д е л 3. ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ ГЭС И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИХ РЕШЕНИЯ

Глава 7. ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ГЭС.......197

   7.1. Задачи управления нормальными режимами ГЭС................197
   7.2. Технико-экономические показатели режимов работы ГЭС........200
   7.3. Информационное моделирование режимных задач...............204
   Вопросы для самопроверки.......................................208
Глава 8. МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ......................209
   8.1. Выбор метода оптимизации..................................209
   8.2. Математическая формулировка задач оптимизации.............210
   8.3. Методы нелинейного программирования.......................214

8.4. Учет ограничений при оптимизации..............................233
   8.5. Математические модели управления режимами.....................242
   8.6. Распределение нагрузки между агрегатами ГЭС методом динамического программирования..................................................246
   Вопросы для самопроверки...........................................252
Библиографический список к разделу 3..................................254

Р а з д е л 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ ГЭС

Глава 9. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ ВОДОХРАНИЛИЩ ГЭС...........................................255
   9.1. Общие положения расчета режима гидроэлектростанции в энергетических и водохозяйственных системах................................255
   9.2. Основные принципы управления режимами ГЭС....................257
   9.3. Методика водно-энергетических расчетов.......................260
   9.4. Оптимизация долгосрочных режимов ГЭС.........................263
   9.5. Оптимизация режима водохранилища одиночной ГЭС...............265
   9.6. Особенности оптимизации режима группы ГЭС, работающих совместно в энергосистеме..................................................270
   9.7. Особенности оптимизации режимов каскада ГЭС..................273
   Вопросы для самопроверки..........................................277

Глава 10. УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ ВОДОХРАНИЛИЩА.......................279
   10.1. Основные способы управления режимами водохранилища ГЭС...279
   10.2. Диспетчерское регулирование водных ресурсов водохранилища ГЭС...280
   10.3. Последовательная корректировка длительного режима водохранилища.288
   10.4. Схема прикладных расчетов по рациональному использованию гидроэнергетических ресурсов ГЭС.....................................292
   Вопросы для самопроверки..............................................295

Глава 11. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ГИДРОУЗЛОВ КОМПЛЕКСНОГО НАЗНАЧЕНИЯ..........................................................297
   11.1. Водохозяйственные компоненты гидроузлов....................297
   11.2. Технико-экономический анализ комплексного использования водных ресурсов гидроузлов.............................................301
   11.3. Задачи эффективного использования водных ресурсов комплексных гидроузлов......................................................302
   11.4. Суточные режимы использования водных ресурсов гидроузлов комплексного назначения............................................307
   Вопросы для самопроверки.........................................310
Библиографический список к разделу 4................................312

ОГЛАВЛЕНИЕ

Р а з д е л 5. ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
Глава 12. УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ ГЭС В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ............................................................
   12.1. Некоторые особенности работы станций в электроэнергетических системах...........................................................
   12.2. Эксплуатационные свойства электростанций......................
   12.3. Категории мощности агрегатов и электрических станций..........
   12.4. Балансы мощности и электроэнергии в системе...................
   12.5. Резервы мощности..............................................
   12.6. Гидроэлектростанции как объект энергетической системы.........
   12.7. ГЭС в балансе мощности энергетической системы.................
   12.8. Режим ГЭС в различных условиях водности и регулирования стока.
   12.9. ГЭС как источник реактивной мощности в энергетической системе.
  12.10. Обобщенные данные об особенностях использования гидроэлектростанций в энергосистеме..........................................
  12.11. Регулирование частоты системы.................................
  12.12. Поддержание качества электрической энергии по частоте.........
  12.13. Процесс регулирования частоты.................................
   Вопросы для самопроверки............................................
Глава 13. КРАТКОСРОЧНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ГЭС
        В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ................................
   13.1. Целесообразность оптимизации..................................
   13.2. Принципы оптимизации краткосрочных режимов ЭЭС................
   13.3. Научные принципы решения задач краткосрочной оптимизации режима ЭЭС.............................................................
   13.4. Оптимальное распределение нагрузки между ТЭС в гидротепловой энергосистеме...................................................
   Вопросы для самопроверки............................................
Глава 14. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ В ГИДРОТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЕ ..............................................................
   14.1. Основные условия распределения нагрузки в энергосистеме с ГЭС и ТЭС...........................................................
   14.2. Распределение нагрузки при переменном напоре ГЭС..............
   14.3. Комплексная оптимизация режимов электроэнергетической системы.
   14.4. Реализация оптимальных режимов при эксплуатации электростанций
       и энергосистем..................................................
   Вопросы для самопроверки............................................

313

313
315
318
321
332
336
338
341
352

354
355
356
359
363

365
365
366

369

374
380

381

381
388
393

395
399

Глава 15. ОПТИМИЗАЦИЯ ВНУТРИСТАНЦИОННЫХ РЕЖИМОВ ГЭС.....................401
   15.1. Основные условия внутристанционной оптимизации..........401
   15.2. Распределение нагрузки между агрегатами электростанций..402
   15.3. Оптимизация состава и мощностей агрегатов ГЭС...........403
   15.4. Методы оптимизации состава и режима агрегатов ГЭС с различными характеристиками..............................................410
   Вопросы для самопроверки......................................415
Глава 16. ОПТИМАЛЬНЫЕ ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ.......................................................417
   16.1. Задачи построения характеристик электростанций..........417
   16.2. Энергетические характеристики станции с одинаковыми агрегатами.418
   16.3. Построение эквивалентных характеристик станции методом динамического программирования........................................420
   16.4. Построение эквивалентных характеристик станции при заданном составе работающих агрегатов.......................................424
   16.5. Среднеинтервальные характеристики.......................429
   Вопросы для самопроверки......................................430
Библиографический список к разделу 5.............................432
Р а з д е л 6. ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ ГЭС

Глава 17. ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ.........................433
   17.1. Общая характеристика гидротехнических сооружений.....433
   17.2. Конструкции зданий ГЭС...............................435
   17.3. Плотины ГЭС..........................................444
   17.4. Силы, действующие на гидротехнические сооружения.....451
   Вопросы для самопроверки...................................456
Библиографический список к разделу 6..........................458
Раздел?. ВЫБОР ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ГЭС

Глава 18. ПРИНЦИПЫ РАЗВИТИЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ....................459
   18.1. Особенности создания новых гидроузлов в России........459
   18.2. Инвестиционные проблемы строительства новых ГЭС.......467
   Вопросы для самопроверки....................................471
Глава 19. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ГЭС.........................................473
   19.1. Стадии проектирования ГЭС.............................473
   19.2. Обоснование установленной мощности ГЭС................475

ОГЛАВЛЕНИЕ

480

   19.3. Обоснование выработки электроэнергии ГЭС.................
   19.4. Выбор отметки нормального уровня водохранилища НПУ и полезного объема водохранилища...............................
   19.5. Расчетная обеспеченность гарантированных параметров ГЭС по вытесняющей мощности и электроэнергии...............................
   Вопросы для самопроверки.......................................
Глава 20. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ РАЗВИТИЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ..........
   20.1. Смета затрат на создание гидроэнергетической установки...
   20.2. Заменяемые водохозяйственные объекты.....................
   20.3. Коммерческая эффективность ГЭС...........................
   20.4. Оценка эффективности инвестиционных проектов.............
   Вопросы для самопроверки.......................................
Библиографический список к разделу 7..............................
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Гидроэнергетика в мире..............................
Приложение 2. Гидроэнергетический потенциал рек России............
Приложение 3. Гидроэлектростанции России..........................
Приложение 4. Каскады ГЭС в России и Украине......................
Приложение 5. Краткие характеристики основных гидроэлектростанций России....
Приложение 6. Интересные факты....................................
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК КО ВСЕЙ КНИГЕ............................
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ..............................................
СЛАЙД-КОНСПЕКТ ПО ОСНОВНЫМ ВОПРОСАМ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ...............

482

486
489
491
491
500
503
509
518
520

521
525
535
543
549
570
575
578
585

       СПИСОК АББРЕВИАТУР                                         
АРС    Автоматика регулирования скорости                          
АСДУ   Автоматизированная система диспетчерского управления       
АСУТП  Автоматизированная система управления технологическим      
       процессом                                                  
АСУ    Автоматизированная система управления                      
АЭС    Атомная электростанция                                     
ВБ     Верхний бьеф                                               
ВЛ     Высоковольтная линия                                       
ВНИИЭ  Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнерге       тики                                                       
ВС     Водоподводящие сооружения                                  
ВХ     Водное хозяйство                                           
ВХК    Водохозяйственный комплекс                                 
Г      Генератор                                                  
ГАЭС   Гидроаккумулирующая электрическая станция                  
гг     Г идрогенератор                                            
ГОЭЛРО Государственная комиссия по электрификации России          
гтс    Гидротехнические сооружения                                
ГУ     Гидроузел                                                  
ГЭС    Г идроэлектростанция                                       
дг     Диспетчерский график                                       
дп     Динамическое программирование                              
ЕЭС    Единая энергетическая система                              
икн    Интегральная кривая нагрузки                               
к      Ковшовая турбина                                           
кпд    Коэффициент полезного действия                             
КЭС    Конденсационная тепловая электростанция                    
лог    Линия ограничения мощности по генератору для гидроагрегата 
лот    Линия ограничения мощности по турбине                      
лп     Линейное программирование                                  

СПИСОК АББРЕВИАТУР

ЛПР Лицо, принимающее решение                    
лэп Линия электропередачи                        
НА  Направляющий аппарат                         
НБ  Нижний бьеф                                  
НВИ Норма возврата инвестиций                    
НП  Напорный трубопровод                         
НП  Нелинейное программирование                  
НПВ Направленный перебор вариантов               
нпг Нормальный подпорный горизонт водохранилища  
НПУ Нормальный подпорный уровень                 
от  Отсасывающая труба                           
ОЭС Объединенная энергетическая система          
п   Пропеллерная турбина                         
пл  Поворотно-лопастная турбина                  
пэс Приливная электростанция                     
РЗ  Релейная защита                              
РК  Рабочее колесо                               
РО  Радиально-осевая турбина                     
РЭС Региональная энергетическая система          
САУ Система автоматического управления           
сг  Синхронный генератор                         
СК  Спиральная камера                            
т   Турбина                                      
ТЭК Топливно-энергетический комплекс             
тэо Технико-экономическое обоснование проекта    
ТЭС Тепловая электрическая станция               
УМО Уровень мертвого объема водохранилища        
ФПУ Форсированный подпорный уровень водохранилища
XX  Холостой ход турбины, гидроагрегата          
ш   Штрафы                                       
ээс Электроэнергетическая система                

   ПРЕДИСЛОВИЕ

   Книга названа авторами «Гидроэнергетика». Это традиционное название по тематике использования водных ресурсов рек на гидроэлектростанциях и работы ГЭС в электроэнергетических системах. Однако это название не отражает в полной мере ее сути. И по содержанию, и по форме изложения она отличается от книг подобного назначения, опубликованных до 1985 г. - последнего года издания аналогичной литературы. Это объясняется, во-первых, тем, что сейчас в Высшей школе России не ведется специального обучения по эксплуатации и строительству гидроэлектростанций. Вместе с тем дисциплины этого направления имеются во многих вузовских специальностях. Второй причиной является то, что книга ориентирована на широкий круг читателей: студентов, имеющих энергетическую подготовку, инженеров, работающих на предприятиях и в организациях, где необходимо знать основы гидроэнергетики; любого читателя, который знакомится с работой ГЭС.
   Потребность в литературе по вопросам ГЭС велика. Дефицит ее постоянно ощущается и нарастает. В небольшой части он снимется настоящим изданием.
   При создании книги использовался опыт кафедры Гидроэнергетики МЭИ, которая была создана доктором технических наук, профессором Теодором Лазаревичем Золотарёвым.
   Здесь рассматриваются основы всего цикла производства электроэнергии на ГЭС и использования гидроэлектростанций как объектов электроэнергетики в электроснабжении потребителей.
   Главным является следующий материал.
   1.   Технологический процесс получения электроэнергии на ГЭС на основе использования водной энергии рек - нашего природного богатства.
   2.   Особенности работы ГЭС в электроэнергетической системе при электроснабжении потребителей.
   3.   Инженерные основы создания ГЭС как промышленного объекта электроэнергетики.

ПРЕДИСЛОВИЕ

   4.   Обшеэнергетические сведения о состоянии гидроэнергетики в России и в мире.
   В книге излагаются специальные вопросы гидроэнергетики и широкий круг дополнительных вопросов: основные физические процессы технологии производства на ГЭС, ее гидротехнические сооружения, основы гидрологии и гидравлики. Все это - специальные предметы, и им посвяшена специальная литература. В полной мере они изучались в вузах только при подготовке специалистов по ГЭС в Московском энергетическом институте, Ленинградском политехническом институте и некоторое время в Новосибирском электротехническом институте.
   Материал представлен в таком объеме, который позволяет более углубленно разобрать эти вопросы на основе специальной технической и учебной литературы. Однако необходимо еше раз отметить, что такая литература является сейчас библиографической редкостью.
   Книга имеет 8 разделов. Каждый раздел - это специальные вопросы по ГЭС. Все разделы связаны единой схемой и логикой процесса изучения гидроэнергетики.
   •    При изучении энергии рек рассматриваются основы гидрологии и гидроэнергетические ресурсы рек.
   •    Для изучения использования энергии рек на гидростанциях рассматриваются вопросы ее преобразования в электрическую энергию на гидротурбинных установках.
   •    Гидроэнергетика начинается с регулирования стока рек водохрани-лишами, и этому уделяется большое внимание.
   •    При изучении использования ГЭС в электроэнергетических системах рассматриваются режимные задачи, математический аппарат оптимизации режимов и его применение для решения основных режимных задач.
   •    В кратком объеме даются сведения о гидротехнических сооружениях гидростанций, поскольку без них нельзя представать ГЭС как энергетический объект.
   •    В последнем разделе даны принципы выбора основных гидроэнергетических параметров при проектировании ГЭС.
   •    В тексте и в приложениях приведены сведения по обшей гидроэнергетике России и мира. Они необходимы как основа грамотности в области гидроэнергетики.
   Поскольку книга многоплановая, в начале каждого раздела дано краткое содержание, а в конце приведен список литературы. Это создает определенные удобства изучения отдельных вопросов.

Для контроля усвоения материала в конце каждой главы предлагаются вопросы для самопроверки усвоения материала.
   Авторы Т.А. Филиппова, Ю.М. Сидоркин, А.Г. Русина имеют большой опыт преподавания в вузах при подготовке инженеров различных энергетических специальностей. М.Ш. Мисриханов обладает большим инженерным опытом работы на объектах гидроэнергетики - около 15 лет. В течение 10 лет был директором Чиркейской ГЭС. ФилипповаТ.А. и Мисриханов М.Ш. - выпускники МЭИ (Московского энергетического института) и имеют гидроэнергетическое образование. Его основы были разработаны на ГЭФ (гидроэнергетическом факультете). При изложении материала использовали этот опыт. В МЭИ работали профессора и преподаватели высочайшей научной и педагогической квалификации, с высокими нравственными качествами и исключительной обшей культурой.
   Сидоркин Ю.М. и Русина А.Г. имеют электроэнергетическое образование НЭТИ - НГТУ (Новосибирского электротехнического института - Новосибирского государственного технического университета). Их подготовка позволила определить содержание материала, необходимого для электроэнергетических специальностей.
   Разделы 1, 2, 4, 6 и 7 написаны совместно М.Ш.Мисрихановым и Т.А. Филипповой, раздел 3 - Ю.М. Сидоркиным, раздел 5 и приложения -А.Г. Русиной. Слайд-конспект составлен Ю.В. Дроновой.
   Авторы благодарят рецензентов д.т.н., проф., зав. кафедрой гидротехнических сооружений и гидравлики СИБСТРИНА В.В. Дегтярева, д.т.н., проф. М.А. Кувшинову (НГТУ) и д.т.н., проф. М.Г. Тягунова (МЭИ) за замечания и предложения по материалу всей книги.
   Вначале предполагалось издавать ее по частям, и на отдельные части были получены положительные отзывы и замечания от д.т.н., проф. А.Ю. Александровского (МЭИ), к.т.н., доц. зав. кафедрой ГГЭЭС Г.В. Орехова (МГСУ), к.т.н. К.Н. Бестужевой (институт Гидропроект), к.т.н. доц. В.Б. Затеева (СШ филиал СФУ). Имелись и отзывы с поддержкой издания от к.т.н. А.Ю. Останина (ОЭС Сибири), от Д.С. Быкова - главного инженера проектов Саяно-Шушенской, Майнской и Красноярской ГЭС (Ленгид-ропроект).
   Все предложения по изложению материала и замечания авторы постарались учесть.
   Просим читателей свои замечания и предложения направлять авторам.

ПРЕДИСЛОВИЕ

   ВСТУПЛЕНИЕ К ИЗУЧЕНИЮ
   КНИГИ

   Введение
   Материал большой по объему, представлен по разделам, много специальных вопросов. Поэтому авторы предлагают определенную схему его изучения. Главное в этом процессе - воспринимать всю книгу как целое, а ее части во взаимосвязи. В предлагаемой схеме делается акцент на логику связей частей с простыми пояснениями, в чем смысл и содержание отдельных вопросов.
   В работе нет единой символики. Многие символы, применяемые в гидроэнергетике, гидравлике, гидромашинах, электроэнегретике, совпадают. Авторы сочли невозможным их произвольную замену. В тексте даются все необходимые пояснения содержания символов и индексов.

   Реки являются природным богатством нашей земли
   Реки являются частью водного бассейна земли. Запас воды в реках определен природой и постоянно меняется. Он непредсказуем, множество случайных и неопределенных факторов влияют на речные процессы, величина водных ресурсов постоянно меняется. Водные запасы - возобновляемые. Существенно повлиять на процессы поведения рек человек не может.
   Эти вопросы рассматриваются фрагментарно. В приложении лается характеристика крупнейших рек России, а в слайлах - схема формирования волных ресурсов рек.

   Водные запасы рек - это энергетический ресурс земли
   Энергетический ресурс рек обладает свойством возобнавляемости. Органическое топливо (уголь, нефть, газ) - это «кладовая», в которой через 100...200 лет большая часть запасов будет израсходована. Энергия рек будет всегда, пока не изменятся глобальные космические процессы.
   Энергоресурсы рассматриваются в разлеле 1 книги и в приложениях. Показан их масштаб и распрелеление по речным бассейнам и крупным рекам.

Гидроэнергетические ресурсы используются в производстве электроэнергии на ГЭС
   На заре нашей цивилизации они уже использовались в виде двигательной силы, а сейчас для производства электроэнергии - самого универсального вида энергии для общества. Главным образом энергетические ресурсы рек используются на гидроэлектростанциях - ГЭС.
   Гидростанции мира и России и их параметры лаются в приложениях и в примерах по тексту всего учебника.

   Фундаментальный закон гидроэнергетики    уравнение Д. Бернулли
   Потенциальные ресурсы реки определяются на основе изучения характера их формирования и изменения и даются в «Гидрологии».
   На основе фундаментальных законов речных процессов - в первую очередь с использованием закона (уравнения) Даниила Бернулли, который получил его в начале XVIII века. Это уравнение - закон сохранения энергии для речных ресурсов. В нем определены составляющие энергии и их изменение при различных условиях протекания рек. Подробно эти процессы рассматриваются в «Гидравлике». Уравнение Д. Бернулли - это один из базовых физических законов гидроэнергетики. На его основе определяются мощность и выработка электроэнергии ГЭС.
   Этот материал лается в разделе 1 и используется многократно по тексту.

   Концентрация гидроэнергетических ресурсов
   Гидроэнергетические ресурсы распределены по всей длине реки. Для рационального использования необходимо их частями концентрировать в определенных створах реки, там, где будет создаваться ГЭС. Это уже техническая задача «Гидроэнергетики». Для ее решения выбираются створ, число ГЭС на реке (каскад), их параметры по мощности и электроэнергии, режимы станции. Это обязательный этап технического решения по созданию ГЭС.
   Основы решения этой задачи лаются в разделе 1, гидротехнические сооружения для концентрации энергоресурсов - в разделе 6, основы проектирования ГЭС - в разделе 7.

ПРЕДИСЛОВИЕ

   ГЭС - это производственный энергетический объект
   Производственный объект имеет параметры, характеристики, оборудование, сооружения. Основой любого производства является технологический процесс. Этим вопросам уделяется большое внимание. Это один из базовых разделов гидроэнергетики.
   Этот материал подробно дается в разделе 1 и по всему тексту.

   Технологический процесс на ГЭС
   В книге достаточно полно рассмотрены физические основы технологического процесса и особое внимание уделяется преобразованию гидроэнергетического ресурса в механическую энергию вращения турбин. Для этого используется уравнение Эйлера. На понятийном уровне дается преобразование механической энергии вращении турбин ГЭС в электрическую энергию на генераторах. Уравнение Эйлера позволяет связать физический процесс с конструкцией гидроагрегата, элементами конструкции, процессами регулирования мощности гидротурбины.
   Этот материал подробно дается в разделе 2, в приложениях, по всему тексту. Он является обязательным для изучения гидроэнергетики.

   На ГЭС используется основное
   и вспомогательное оборудование
   Техника ГЭС разнообразна, и это разнообразие зависит от условий и возможностей ресурсов реки и технических решений. Турбинное оборудование относится к основному оборудованию ГЭС.
   Большое значение имеет и вспомогательное оборудование, но оно здесь не рассматривается.
   Турбинное оборудование дается в разделе 2, в приложениях, слайдах.

   Режимные свойства турбин и гидроагрегатов ГЭС
   Функции и возможности ГЭС, как энергетического объекта, зависят от энергетических характеристик. Энергетические характеристики связывают мощность, напор, расход, КПД. Они разнообразны по видам и способам получения.

   Материал дается в разделах 2 и 5,в приложениях, слайдах.