Вибір оптимальних параметрів комплексного гідровузла

3.  Вибір оптимальних параметрів комплексного гідровузла

Параметри водогосподарських об’єктів вибираються за мінімумом народногосподарських затрат. Наприклад, при виборі параметрів комплексного гідровузла (підпірної відмітки, ємності водосховища) керуються наступним.

Відмітка НПР визначає основні розміри споруд, об’єм будівельних робіт, площі затоплення територій, які зростають з підвищенням відмітки НПР. В той же час зростає виробничий ефект (виробка електроенергії, площа зрошення і т. п.). Необхідно, при проектуванні, розглядати не менше трьох варіантів відмітки НПР. При цьому нижньою межею можливого діапазону зміни НПР є мінімально-допустимий рівень зрошувальних водозаборів при самотічному зрошенні, необхідна потужність ГЕС, судноплавні глибини, необхідна ємність водосховища для проведення заданого виду регулювання. Верхня межа обмежується недопустимістю затоплення цінних сільськогосподарських земель, великих населених пунктів, промислових і транспортних об’єктів, топографічними і геологічними умовами створу греблі, підпором розташованого вище гідровузла і різким збільшенням об’єму будівельних робіт.

Вибір корисного об’єму водосховища також відноситься до складних техніко-економічних задач. При заданій відмітці НПР об’єм водосховища визначається глибиною його спрацювання. Збільшення її, в більшості випадків, приводить до росту позитивного ефекту із-за більш повного використання стоку. Але збільшення глибини спрацювання сприяє росту виробки електроенергії лише до певної межі. Цей ріст пов’язаний із збільшенням об’ємів води, пропущеним через турбіни. Проте при цьому зменшується напір, який використовується на ГЕС, при чому, в міру зниження рівня у верхньому б’єфі, одне і те ж зменшення напору проходить при зменшених об’ємах води, що пропускається через турбіни. З двох проти направлених факторів (ріст об’єму і зменшення напору) другий, із збільшенням глибини спрацювання, проявляється сильніше.

Збільшення позитивного ефекту при рості глибини спрацювання водосховища супроводжується ростом об’ємів будівельних робіт, площі затоплення територій і т. п.

Економічний аналіз полягає в порівнянні затрат на отримання однакового об’єму продукції при різних варіантах технічних вирішень. Наприклад, при зменшенні відмітки НПР знижуються затрати на будівництво греблі, компенсацію збитків від затоплення. Але, оскільки знижується об’єм продукції, отриманий на об’єктах водогосподарського комплексу, необхідно передбачати отримання додаткової продукції на інших об’єктах народного господарства і затрати на отримання цієї продукції включити в загальну суму затрат варіанту.

Кожен варіант, як правило, відповідає визначеним узгодженням параметрів. Систему побудови сітки варіантів приймають з урахуванням всіх параметрів.

4.  Вибір альтернативних варіантів

При виборі оптимальних варіантів структури ВГК і параметрів водогосподарських об’єктів необхідно включати до розгляду чим більше число альтернатив, тобто способів отримання однієї і тієї ж продукції, або одного і того ж соціального ефекту. Розглянемо можливі альтернативні варіанти для кожного учасника водогосподарського комплексую

Сільське господарство. В зонах несталого зволоження зрошення – засіб підвищення урожайності сільськогосподарських культур. Тому, в якості альтернативного варіанту, можна розглядати будівництво спеціальних іригаційних гідровузлів, використання підземних джерел води, зрошення стічними водами, підсилення засобів з більш економного використання води і т. п., або заходи для отримання еквівалентної сільськогосподарської продукції в інших басейнах (з урахуванням транспортування продукції в район, що розглядається), а також освоєння нових земель.

Альтернативою для сільськогосподарських попусків води із водосховища, необхідних для обводнення заплавних лугів, є заготовка інших видів кормів, додаткове косіння трав у важко доступних районах для машинного сінокосу.

Гідроенергетика. В якості енергоустановок, що заміняють ГЕС, застосовують, як правило ТЕС. При цьому необхідно дотримуватись балансів потужності і енергії в енергосистемі, враховувати спеціальні функції ГЕС в енергосистемі, як високо маневрових енергоустановок, забезпечувати надійне енергопостачання.

ГЕС порівнюють із спеціальними піковими ТЕС (наприклад, газотурбінними). При порівнянні необхідно враховувати те, що заміняюча ТЕС має більшу витрату електроенергії на власні потреби. Тому приймають

N_ТЕС = j_N N_ГЕС і Э_ТЕС = j_Э Э_ГЕС,

де N_ТЕС і N_ГЕС – потужності ТЕС і ГЕС;

Э_ТЕС і Э_ГЕС – відповідні виробки електроенергії;

j_N і j_Э – коефіцієнти еквівалентності (j_N = 1,1…1,15; j_Э = 1,05).

При порівнянні затрат на отримання електроенергії на ГЕС і на ТЕС необхідно враховувати паливний ефект ГЕС, який полягає в економії затрат на паливо, тобто

З_П = Э_ТЕС.в. с,

де в-питома витрата палива на виробництво 1 кВт. год електроенергії;

с – питомі затрати на видобуток і транспортування палива.

Рибне господарство. В якості альтернативних варіантів розглядаються такі заходи: спорудження заводів для розведення риби, нерестових господарств, інтенсифікація рибної ловлі в інших басейнах (в тому числі і у внутрішніх морях). Якщо при цьому альтернативні об’єкти знаходяться в інших районах, то враховують різницю в транспортних затратах до місця споживання риби.

Водопостачання. В якості альтернативних розглядаються варіанти водопостачання при відсутності ВГК. Це може бути одноцільовий гідровузол на розглянутій території чи на іншій річці, водозабір в умовах вільної річки, водопостачання із підземних джерел, підвід води із іншого басейну, опріснення морської води і т. п. Для промислового водопостачання можливі інші варіанти розташування промислових підприємств, застосування менш водоємких технологій і схем водопостачання. У всіх випадках повинна забезпечуватись надійність водопостачання і потрібна якість води.

Водний транспорт. Основною вимогою до альтернативного варіанту є забезпечення потрібного об’єму перевезення в ті ж розрахункові терміни. При цьому можливі водні перевезення в судноплавних умовах без створення ВГК, забезпечення судноплавних глибин за рахунок поглиблення русла, перевезення іншими видами транспорту.

Боротьба з повенями. Альтернативними варіантами можуть бути спеціальні гідровузли, які мають регулюючі водосховища, захисні дамби чи інші інженерні споруди, які забезпечують захист від повеней з однаковою ступінню надійності.

Насамкінець необхідно сказати, що прийнятий альтернативний варіант повинен бути найбільш економічним із всіх можливих.

5.  Загальна економічна ефективність водогосподарських комплексів

Метод порівняльної економічної ефективності дозволяє вибрати найбільш економічно вигідний варіант водогосподарської системи. Економічну ефективність вибраного варіанту визначають методом загальної економічної ефективності. Показником загальної економічної ефективності служить коефіцієнт Э_ВГК, який визначається так

де Ц_і – вартість продукції і-ого учасника ВГК;

С_ВГК, К_ВГК – щорічні витрати і капіталовкладення по всьому комплексу;

n – число учасників водогосподарського комплексу.

Отриманий коефіцієнт порівнюють з нормативним.

Ефективність використання водних ресурсів окремими галузями народного господарства, учасниками ВГК, визначають підрахунком коефіцієнтів загальної економічної ефективності кожного учасника

Э_і = (Ц_і – С_і) / К_і.

Різницю (Ц_і – С_і) називають прибутком окремої галузі. Отже, коефіцієнт Э_і дозволяє судити про те, який прибуток отримає окрема галузь на кожну гривну капіталовкладень. Він повинен бути не нижчим нормативного, який визначається відповідно галузевим інструкціям.

Показник, зворотній коефіцієнту загальної економічної ефективності – термін окупності капіталовкладень, тобто

Т = К / П.

Будівництво об’єкту рахують економічно доцільним, якщо Т< Т_Н.

В гідроенергетиці вартість продукції визначається залежністю

Ц_ГЕС = m (aN + bЭ),

де N i Э – потужність і енергія;

a і b – тарифні ставки;

m – коефіцієнт, який враховує втрати в мережах і витрату електро-

енергії на власні потреби.

Тарифні ставки змінюють в залежності від району країни. Визначення вартості електроенергії за двохставочними тарифами є економічним важелем, який стимулює ущільнення графіків навантаження енергосистеми. Добові графіки навантаження промислових підприємств, які споживають однакову кількість енергії, мають різну споживчу потужність.

Задоволення нерівномірності графіка навантаження приводить до пониження коефіцієнта використання обладнання і коефіцієнта корисної дії ГЕС. Тому вартість продукції ГЕС в другому випадку повинна бути вищою, що і враховується введенням тарифу на потужність.

При визначенні загальної економічної ефективності необхідно враховувати негативний ефект заморожування капіталовкладень при будівництві і зміни вартості продукції в часі. Тоді коефіцієнт загальної економічної ефективності

`Э<sub>і</sub> = `П_і /`К_і,

де `К_і – зведені до базисного року капіталовкладення;

`П_і – прибуток і-ого учасника комплексу.

Зведений прибуток вираховують за такою залежністю

де d П_t – зміна прибутку в рік t порівняно з попереднім;

m – число років, протягом яких змінюється прибуток;

t_б – базисний рік;

Е₀ – коефіцієнт врахування фактору часу.

Коефіцієнт загальної економічної ефективності ВГК (з n учасниками) з урахуванням фактору часу визначається так

Література

 

1. Комплексное использование и охрана водных ресурсов / Под ред.

О.Л. Юшманова/ – М.: Агропромиздат, 1985.

2. Зарубаев Н.В. Комплексное использование водных ресурсов. – Л. Стройиздат, 1976.

3. Грищенко Ю.М. Комплексне використання та охорона водних ресурсів. Рівне, 1997.

4. Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов/ Под. ред. Непорожнего П.С./ – М.: Энергоиздат, 1982.