AT*Mfrdcc(t
s
ПРИЛИВНЫЕ
ЭЛЕКТРО¬
СТАНЦИИ
Под редакцией доктора технических наук
Л. Б. БЕРНШТЕЙНА

ББК 31.55
П76
УДК 621.311.21-827
Авторы: JI. Б. Бернштейн, В. Н. Силаков, С. Л. Тель¬
фер, Н. Н. Кузнецов, М. JI. Моносов, Л. М. Моносов, А. В. Не¬
красов, В. И. Платов, Л. И. Супоницкий, Г. А. Тонкоян,
И. Н. Усачев, Б. Л. Эрлихман
Рецензент доктор техн. наук проф. В. И. Обрезков
Приливные электростанции / Л. Б. Бернштейн,
П76 В. Н. Силаков, С. Л. Гельфер и др.; Под ред. д-ра
техн. наук Л. Б. Бернштейна. — М.: Энергоатомиз-
дат, 1987. — 296 с.: ил.
Рассматриваются новые возможности использования приливной
энергии, которые открывает модель решения проблемы, наплавная
конструкция и алгоритм оптимизации режимов ПЭС, предложенные в
СССР; реализация их в современных проектах ПЭС различных стран.
Описаны способы учета влияния ПЭС на ход ориливя и возможность
получения от яих «чистой» энергии. Сравниваются агрегаты Стрвфло
и капсульные. Оцениваются общий н технический энергопотенциал при¬
лива, его значение в мировой энергетике. Приводятся створы возмож¬
ного строительства ПЭС.
Рассчитана на ииженеров-гядроэнергетиков и гидротехников, а так¬
же может быть полезна преподавателям и студентам вузов.
_ 2035010000-324
п 	 253-86	ББК	31.55
051(01>-87
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ
ЛЕВ БОРИСОВИЧ БЕРНШТЕЙН
ВАЛЕНТИН НИКОЛАЕВИЧ СИЛАКОВ
СЕМЕН ЛЬВОВИЧ ГЕЛЬФЕР
НИКОЛАИ НИКОЛАЕВИЧ КУЗНЕЦОВ
МИХАИЛ ЛЬВОВИЧ МОНОСОВ
ЛЕВ МИХАИЛОВИЧ МОНОСОВ
АЛЕКСЕИ ВСЕВОЛОДОВИЧ НЕКРАСОВ
ВАЛЕНТИН ИВАНОВИЧ ПЛАТОВ
ЛЕОНИД ИСАЕВИЧ СУПОНИЦКИЙ
ГЕОРГИИ АКИМОВИЧ ТОНКОЯН
ИГОРЬ НИКОЛАЕВИЧ УСАЧЕВ
БОРИС ЛЕОПОЛЬДОВИЧ ЭРЛИХМАН
Приливные электростанции
Редактор Л. И. Супоницкий
Редактор издательства Т. П. Готма н
Художественные редакторы Б. Н. T у м и н. О. П. Т н н я к о в а
Технический редактор В. В. Хапаева
Корректор 3. Б. Драновская
ИБ № 990
Сдано в набор 27.06.86.	Подписано	в-	печать 12.02.87.	Т-05248
Формат 70XI00Vie- Бумага офсетная № 1. Гарнитура литературная
Печать офсетная. Уел. печ. л. 24,05. Уел. кр.-отт. 24,05. Уч.-нзд. л. 26.47.
Тираж 1700 экз. Заказ 1874. Цена 1 р. 70 к.
Энергоатомиздат, 113114. Москва. М-114. Шлюзовая наб., 10
Московская типография № 4 Союзполнграфпрома
при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии н книжной торговли.
129041, Москва. Б. Переяславская. 46
© Энергоатомиздат, 1987

ПРЕДИСЛОВИЕ
Истощение природных запасов ис¬
копаемого топлива, а также интенсив¬
ный рост энергопотребления, вызыва¬
емый научно-технической революцией
в последние годы, вновь вызвали ин¬
терес к проблеме использования при¬
ливной энергии. Следует отметить, что
эволюция этой проблемы напоминает
и само явление, в котором приливы
сменяются отливами.
В 30-е годы казалось, что много¬
летние исследования и проекты при¬
ливных электростанций приведут к
созданию первой промышленной ус¬
тановки Кводди (США), но вскоре пос¬
ле начала строительства в 1936 г. оно
было прекращено как экономически
неоправданное. Перед второй мировой
войной, а затем и после ее окончания в
США, Великобритании и Франции по¬
явились новые проекты, по одному из
которых в 1967 г. во Франции была
сдана в эксплуатацию первая промыш¬
ленная ПЭС Ране. На открытии ПЭС
тогдашний президент Франции
де Гол ль назвал ПЭС Ране «выдающим¬
ся сооружением века», но выступивший
вслед за ним министр промышленно¬
сти Марселей заявил, что «в последую¬
щих планах развития французской
энергетики строительство ПЭС не
предусматривается и приоритет будет
отдан атомным электростанциям».
Причина этого заявления объясняет¬
ся высокими затратами на сооружение
ПЭС Ране, стоимость 1 кВт превышала
в 2,5 раза стоимость 1 кВт сопостави¬
мой речной ГЭС Герстхейм (соответст¬
венно 2000 и 800 франков).
Опираясь на этот факт, а также
печальный опыт начатого в США
в 30-е годы и заброшенного строи¬
тельства ПЭС Кводди, которое тогда
было окрещено «экономическим безу¬
мной», ряд авторитетных специалис¬
тов, в том числе и в нашей стране, вы¬
ступили как принципиальные про¬
тивники строительства ПЭС, утверж¬
дая, что их общий знергопотенциал
незначителен, использование его не¬
удобно ввиду цикличности и преры¬
вистости энергии, дорого и неэконо¬
мично.
Однако после ПЭС Ране в послед¬
ние годы в мире построены еще три
ПЭС: Кислогубская (СССР, 1968),
Аннаполис (Канада, 1984) и Цзян-
сянь (КНР, 1985), а в Канаде, Вели¬
кобритании, Индии, Южной Корее и
СССР ведется проектирование мощных
ПЭС, и некоторые из них намечается
построить в недалеком “будущем.
Так поднялась новая волна инте¬
реса к приливной энергии, вызвав¬
шая новые исследования и публика¬
ции.
Если в довоенных изданиях (Фран¬
ция — Е. Фишо [144] и М. Моро [211],
СССР — В.Е. Ляхницкий [55]) при¬
водилось общее описание явления и
предлагались схемы небольших уста¬
новок для использования его энергии,
работающих по принципу приливных
мельниц, то в 1961 г. в СССР вышла
монография Л. Б. Бернштейна «При¬
ливные электростанции в современ¬
ной энергетике» [9], в которой наряду
с констатацией трудностей освоения
прерывистой в течение суток, пульси¬
рующей в месячном периоде прилив¬
ной энергии были показаны ее скры¬
тые положительные качества и обо¬
сновывалась модель использования
приливной энергии, преодолевающая
эти трудности и делающая ее ценным
компонентом системы. Сущность этой
модели заключается в том, что в про¬
тивоположность небольшим многобас¬
сейновым установкам, которые про¬
ектировались в предшествующие го¬

ды для снабжения прибрежных по¬
селков, приливную энергию предлага¬
лось захватывать отсечением больших
морских заливов в таком виде, как ее
рождает природа, в однобассейновых
установках, которые дают наиболь¬
шее количество энергии при наимень¬
ших затратах, и направлять ее в объ¬
единения энергосистем, охватываю¬
щих целые страны и даже континен¬
ты. Здесь пульсирующие, прерывис¬
тые, но неизменно гарантированные
потоки приливной энергии гармонично
объединяются с энергией других
электростанций, взаимно облагоражи¬
вая работу друг друга. Так, прилив¬
ная энергия с помощью обратимых
капсульных агрегатов становится уп¬
равляемой и трансформируясь из лун¬
ного в солнечное время, направляется
в энергетические системы, частично в
пик графика нагрузки, а частично в
базовую его часть, экономя природ¬
ное горючее.
При этом были даны опенки воз¬
можного к использованию энергопо¬
тенциала прилива (0,8 ТВт), хотя и
составляющего довольно скромную до¬
лю от речного технического потенциа¬
ла (4 ТВт) и тем более безграничного
ядерного. Но на примере различных
стран, берега которых омываются
морями с высокими приливами, был
показан возможный энергетический
эффект от осуществления предлагае¬
мого решения.
В книге также были предложены
наплавной метод строительства при¬
ливных электростанций и соответст¬
вующая ему конструкция, позволяю¬
щие кардинально снизить их стои¬
мость. Работа эта сразу получила
признание ведущих советских и зару¬
бежных специалистов. В отзывах, по¬
мещенных в журналах «Гидротехни¬
ческое строительство», «Water Power»,
«Houille Blanche», «Civil Engineering»,
«Engineer»,, отмечалось, что книга
представляет «основополагающее ру¬
ководство по проектированию при¬
ливных электростанций» (Холум,
США), «фундаментальный труд, помо¬
гающий проектированию ПЭС и вно¬
сящий серьезный вклад в исследование
проблемы» (Жибра, Франция), «кото¬
рый приведет к эффективному исполь¬
зованию приливной энергии в боль¬
шом масштабе» (Гервик, США).
В 1965 г. по заказу научного фонда
США книга была издана на англий¬
ском языке [1031.
За рубежом начиная с 1953 г.
публикуются труды выдающегося
французского ученого Р. Жибра,
сформулировавшего новый подход к
проблеме использования энергии при¬
ливов [155—164].
Далее издаются труды конфе¬
ренции в Галифаксе (Канада, 1972 г.)
[171], труды Колстонских симпозиу¬
мов (Англия. 1978 и 1981 гг.) [95,
98, 125, 131, 139, 181, 188, 210, 223,
257, 280, 288, 298]. В 1982 г. выпущена
книга Р. Шарлье «Приливная энергия»
[120]; в книге Р. Тейлора «Нетради-
ционные источники энергии» [263],
вышедшей в 1983 г. в Великобритании,
содержатся главы, посвященные ПЭС.
Кроме того, в ряде журналов мира в
последние годы опубликованы статьи
таких ведущих специалистов, как
Е. Вилсон [281 —289], Р. Кларк
[122, 123], X. Андре [92], Р. Бон-
фий [116, 117], А. Карас [190], М. Ба-
наль [99], Д. Бикли [1101, Т. Шоу
[245—254], Г. Годин [166—168],
Г. Дафф [133—135] и др.
В настоящем издании на основе
анализа современного состояния проб¬
лемы и ее аспектов:	энергетическо¬
го (оптимизация работы ПЭС в сис¬
теме), океанологического (влияние
ПЭС на приливы), оборудования
(капсульные и прямоточные гидро¬
агрегаты), строительного (наплавные
конструкции и технология их испол¬
нения), показано, как в современных
проектах мощных ПЭС реализует¬
ся концепция, предложенная в книге,
изданной в 1961 г. [9].
Во Франции построена промыш¬
ленная ПЭС Ране, где установлены
уникальные обратимые горизонталь¬
ные гидроагрегаты. В СССР построе¬
на наплавным способом опытная Кис-
логубская ПЭС, которая «освободила
строителей. — как отметил англий¬
ский эксперт по приливным электро¬
станциям проф. Вилсон,— от неимо¬
верных трудностей возведения пере¬

мычек, ограждающих в море котлован
ПЭС, трудностей, которые чуть не по¬
губили осуществление проекта Ране»
[289], и которая для приливных элект¬
ростанций «явилась решением века»
(Шарлье, 1982), снизив стоимость их
возведения на 25—38 %.
Изменилась и энергоэкономиче¬
ская ситуация в мире: цены на жид¬
кое топливо, являвшееся тогда основ¬
ным источником энергоснабжения,
поднялись без учета инфляции в 5—7
раз (наблюдаемое в последнее время
снижение цен на нефть в 2—3 раза
имеет временный конъюнктурный ха¬
рактер, не исключающий рост затрат
на добычу нефти), продолжалось ин¬
тенсивное использование остающих¬
ся гидроэнергоресурсов и широко раз-
электростанций, общая мощность ко¬
торых на планете сегодня составляет
400 ГВт, а выработка энергии на них—
более 2000 ТВт-ч/год.
В предлагаемой книге показано,
как эти условия повлияли на решение
сложной, но актуальной проблемы ис¬
пользования энергии приливов. До¬
казана эффективность предлагаемых
к осуществлению проектов ПЭС в Ка¬
наде (Камберленд, 1,2 ГВт, Кобекуид,
3,8 ГВт), Англии (Северн, 7,2 ГВт,
Мерсей, 0,6 ГВт), Южной Корее (Гаро-
рим, 0,5 ГВт), и продолжается проекти¬
рование ПЭС в других странах (Индия,
Австралия, КНР, Аргентина).
В нашей стране на основе тщатель¬
но проведенных испытаний и исследо¬
ваний Кислогубской ПЭС ведутся ра¬
боты по обоснованию проектов сверх¬
мощных ПЭС. Это прежде всего Ме¬
зенская ПЭС (15 ГВт, 50 ТВт-ч), ра¬
бота которой может быть рассмотрена
в комплексе высокоширотного энер¬
гетического моста (Туруханская ГЭС
на Енисее и другие ГЭС, Мезенская
ПЭС — Центр страны), и Тугурская
ПЭС,- которая совместно со строящей¬
ся Бурейской и другими ГЭС дала бы
поток гарантированной мощности для
обеспечения плотного графика нагруз¬
ки не только Дальневосточного регио¬
на, но и для экспорта. Венцом наших
возможностей может быть Пенжин-
ская ПЭС, мощность которой (21—
87 ГВт) потребует ее объединения
с уникальной Нижнеленской ГЭС и
АЭС для обеспечения производства
энергоемкой продукции.
Понятно, что реализация такой
грандиозной программы требует осно¬
вательной подготовки, необходимость
которой вызывается не только нере¬
шенными аспектами проблемы, но и
несколько меньшими приливами в на¬
меченных в СССР створах по сравне¬
нию с зарубежными (в Мезени Аср =
= 6м, в Фанди Аср = 9 м). Для это¬
го необходимо, в частности, облегче¬
ние крупных наплавных конструк¬
ций за счет применения керамзитобе-
тона, металла, пластмасс, создание
протяженных плотин взрывным спо¬
собом и, главное, целая революция в
гидроагрегатов массовыми сериями.
Существуют и другие вопросы, ко¬
торые требуют решения для вопло¬
щения крупномасштабных проектов
ПЭС: оптимизация работы ПЭС в си¬
стеме с различными компонентами,
создание математических моделей для
определения уровня перед плотиной
и за ней при работе ПЭС, упрощение
и удешевление гидроагрегата, выбор
оптимального режима, механизация
устройства подводного основания и по¬
степенный пуск ПЭС. Этим вопросам
уделено значительное внимание в кни¬
ге.
Исследования проблемы использо¬
вания приливной энергии ведутся в
ряде стран. В СССР исследования ве¬
дутся в рамках координационных пла¬
нов ГНТК головной организацией
Гидропроектом им. С. Я- Жука при
участии ВНИИЭ,	В НИИ Г,
ВНИИэлектромаш, ГОИН, ЛОГОИН,
мурманского филиала ААНИИ,
ИОАН, ТОЙ ДВНЦ, ММБИ Кольско¬
го филиала АН СССР, ЛГМИ,
ЛВИМУ, территориальных управле¬
ний (Северного, Мурманского и
Колымского) Госкомгидромета СССР.
Энергетическая программа СССР
ставит задачу создания на первом эта¬
пе (к 1990 г.) материально-техниче¬
ской базы для широкого использова¬
ния приливной энергии (как и других
нетрадиционных энергоисточников) на
5

следующем этапе (2000 г). В настоя¬
щее время готовится проект опытно¬
промышленной Кольской ПЭС мощ¬
ностью 38 МВт с выработкой 40 ГВт х
хч, которая в комплексе с речной
ГЭС явится моделью работы Мезен¬
ской ПЭС в энергосистеме Центра.
В проекте Кольской ПЭС разрабаты¬
ваются, а затем будут проверены в на-
туре указанные выше вопросы.
Кроме того, уже сейчас осуществ¬
лены проекты крупных наплавных кон¬
струкций (переход ВЛ 330 и 700 кВ
через Каховское водохранилище во¬
семью 100- и 126-метровыми опорами
на наплавных фундаментах, водопро¬
пускное сооружение в комплексе за¬
щиты Ленинграда от наводнений).
Мы надеемся, что предлагаемое из-
 дание будет способствовать широкому
использованию приливной энергии.
Книга написана коллективом авто¬
ров: главы 1,2 — совместно доктором
техн. наук Л. Б. Бернштейном и док¬
тором геогр. наук, проф. А. В. Некра¬
совым; главы 3,4, 5 (кроме § 5.3), 11
(кроме § 11.5), 12 (кроме § 12.3 и 12.4),
13, § 14.5, 15—22 — доктором техн.
наук Л. Б. Бернштейном; § 5.3 —
инженерами М. Л. Моносовым и Л. М.
Моносовым; главы 6—8 — канд. техн-
наук В. Н. Силаковым; гл. 9 — сов.
местно доктором техн. наук
Б. Л. Эрлихманом и инженерами
Н.	Н. Кузнецовым и Г. А. Тонкояном;
гл. 10 — доктором геогр. наук
A. В. Некрасовым; § 11.5 — инженером
B. И. Платовым; § 12.3, 14.1, 14.2 —
канд. техн. наук И. Н. Усачевым;
§ 12.4,	14.3,	14.4 — инженером
C. Л. Тельфером. Расчеты конструкции
ПЭС в § 12.4 и Кислогубской ПЭС в__
§20.2 написаны канд. техн. наук
Л. И. Супокицким; знергоэкономичес-
кая оценка Мезенской и Кольской ПЭС
в § 20.4 и 20.5 выполнена Б. Л. Эрлих¬
маном. Энергетические расчеты в
гл. 20 выполнены инженером В. В.
Вынаевым; сравнение наплав-
ных конструкций ПЭС и-разработка—
их для створов в СССР в главах 12 и
20 выполнены инженером Т. А. На-
зарьевой при участии инженеров
Г. Д. Гавриловой, Л. С. Знайченко,
Т. А. Каденкиной.
Все замечания и пожелания по
книге просьба направлять в Энерго¬
атомиздат по адресу: 113114, Москва,
М-114, Шлюзовая наб., 10.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ
ГЛАВА 1
ФИЗИКА ПРИЛИВНЫХ ЯВЛЕНИЙ
1.1.	ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИЛИВНЫХ
ЯВЛЕНИЙ
При описании приливных явлений
используется терминология, установ¬
ленная ГОСТ 18453—73. П р и л и в—
полный цикл приливных колеба¬
ний уровня, включая прилив (подъем
уровня) и отлив (падение уровня).
Соответственно в дальнейшем изложе-
нии принят термин «приливная элект¬
ростанция» или сокращенно по анало¬
гии с ТЭС, ГЭС и АЭС — ПЭС, т. е.
электростанция, использующая явле¬
ние прилива, при котором она может
работать как на одной фазе — при¬
ливе, так и на другой — отливе, по¬
очередно или избирательно. Поэтому
определение приливной электростан¬
ции как гидроэлектростанции, ис¬
пользующей энергию морских при¬
ливов и отливов, по ГОСТ 19185—73
является неверным, так как ее нельзя
называть гидроэлектростанцией, по¬
скольку она использует не силу паде¬
ния воды, а энергию вращения Земли;
кроме того, ПЭС может работать не
только на приливе-отливе, но и
отдельно на каждой из этих фаз. По¬
этому и прилагательным «приливная»
определяется особенность данного ти¬
па электростанции, которая в отли¬
чие от других (тепловых, атомных,
речных, ветровых, солнечных, геотер¬
мальных и др.) реализует энергию
особого вида, а именно приливную
энергию.
Волна прилива заливает огромные
пространства. В зависимости от поло¬
жения пункта на земном шаре
(рис. 1.1), формы береговой линии и
рельефа дна уровень прилива подни¬
мается на высоту от нескольких сан¬
тиметров во внутриматериковых мо¬
рях (Черное, Балтийское, Средизем¬
ное и др.) до многих метров в верши¬
нах воронкообразных заливов, от¬
крытых^ сторону океана. Именно в
вершине такого залива Фанди в Кана-'
де (см. рис. 18.4) наблюдается наивыс¬
ший на земном шаре прилив 16,2 м
[84], который в шторм 1969 г. у порта
Монктон достиг 17,3 м [2721. В других
пунктах земного шара наивысшие
приливы наблюдаются в Великобри-
тании в устье р. Северн (14,5 м), во
Франции в порту Гранвиль (14,7 м), в
Аргентине в порту Рио-Гальегос
(13,3 м), в Австралии в устье р. Фиц-
рой (11,5 м). В СССР наибольший при¬
лив происходит в Мезенском заливе
Белого моря в устье р. Кулой (10 м) и в
Пенжинской губе Охотского моря, м.
Водопадный (13,4 м).
При больших амплитудах прилива
его волна, заходя в устья многовод¬
ных рек, поворачивает вспять их те¬
чение.
На некоторых реках свободная по¬
верхность приливной волны при высо¬
ких приливах, обычно в начале при¬
лива, сопрягается с зеркалом речного
потока в форме прыжка, высота кото¬
рого достигает от 1 [эстуарии рек Се¬
верн (Великобритания), Несь и Ку¬
лой (Мезенский залив СССР)] до 2 м
(р. Сома, Франция), 9 м (р. Хугли,
Бенгальский залив, Индия). Этот
водяной вал обычно распространяется
в устье реки вместе с приливной вол¬
ной. В отлив вал образуется уступом
с крутизной фронта 70° в сторону мо¬
ря. Такое явление носит название бо¬
ра.
Приливные колебания уровня со¬
провождаются переменными прилив¬
ными течениями, изменчивость кото¬
рых во времени характеризуется в об¬
щем теми же закономерностями, одна¬
ко в каждом конкретном пункте они
7

в

9
/Маиукау

Рис. 1.2. Характеристики прилива:
СУ — средний уровень; НМВ — низкая малая во-
дат ВМВ — высокая малая—вода; НПВ — низкая
полная вода; ВПВ — высокая полная вода; НГ —
нуль глубин; ЛвПВ—высота высокой полной воды
над нулем глубин; А/2 — амплитуда прилива; А —
величина прилива; Т — период прилива; г0 — вы¬
сота среднего уровня над нулем глубин; Тр=
— <ПВ — *МВ — продолжительность роста или
подъема уровня; 7’п=г*МВ~<ПВ —продолжитель¬
ность падения уровня
для уровнями течений могут быть раз¬
личивши. в некоторых местах из-за
специфических местных условий об¬
щие закономерности приливных дви¬
жений могут нарушаться, что выража¬
ется в задержке и искажении плавно¬
го хода уровня или течения.
В таких пунктах, как м. Матугин
в Гижигинской губе, в течение части
лунного месяца прилив продолжается
12 ч, а при отливе, на середине его
или позже, течение неожиданно за¬
мирает и даже сменяется небольшим
приливом, после чего отлив продолжа¬
ется.
Причина смены приливов даже
там, где они проходят строго регуляр¬
но, долгое время оставалась непознан¬
ной, хотя еще древние греки догады¬
вались о связи приливов с фазами лу¬
ны, но сложность и различие прилив¬
ных колебаний привели к тому, что
древнее изречение «приливы — мо¬
гила человеческого любопытства» в те¬
чение многих веков казалось
незыблемым.
Приливные колебания уровня чаще
всего имеют периодичность, рав¬
ную половине лунных суток, т. е.
12 ч 24 мин (полусуточные
приливы), либо целым лунным
суткам, т. е. 24 ч 48 мин (суточные
приливы). В большинстве слу¬
чаев реальные колебания пред¬
ставляют собой сочетание обоих ука¬
занных типов и получают название ро
преобладает над другим. Если оба
типа колебаний играют существенную
роль, то прилив называют сме¬
шанным. Максимальный уровень
в продолжение одного периода при¬
ливных колебаний называют пол¬
ной водой (ПВ), а минималь¬
ный уровень — малок водой
(MB).
Высота колебаний уровня характе¬
ризуется разностью уровней сосед-
лих полной и малой вод, которую на¬
зывают величиной прили¬
ва А*, либо высотой полной или ма¬
лой воды относительно среднего при¬
ливного уровня, называемой ампли¬
тудой	прилива Л/2
(рис. 1.2). Эти характеристики в од¬
ном и том же пункте могут существен¬
но изменяться во времени. Наиболее
заметные изменения имеет период 14,7
сут (половина лунного месяца), в те¬
чение которого амплитуда изменяет¬
ся от максимума до минимума, причем
значения этих экстремумов также бы¬
вают различными. При полусуточных
приливах наибольшие значения амп¬
литуд достигаются при новолунии и
полнолунии	(сизигийные
приливы), а минимальные — в
первую и третью четверть Луны
(квадратурные прили-
в ы). При суточных приливах на¬
ибольшие амплитуды наблюдаются
при экстремальных склонениях Лу¬
ны (тропические прили-
в ы), а минимальные — при нулевом
склонении (экваториальные
приливы). При совпадении по фа¬
зе тропических приливов с сизигий¬
ными амплитуда суммарного прилива
достигает максимальных значений.
На карте приливов (см. рис. 1.1)
даны значения максимальных, сред¬
них сизигийных (тропических) и сред¬
них величин прилива в пунктах, где
возможно энергетическое использова¬
ние прилива. Отметим, что в атласах,
учебниках и монографиях по океано¬
логии приводятся, как правило, лишь
* В иностранной литературе буквой А
также обозначается амплитуда прилива,
т. е. максимальное отклонение от положе-

данные о наибольших амплитудах.
В публикациях, посвященных исполь¬
зованию энергии прилива, приводится
средняя величина прилива, которая
имеет определяющее значение для ус¬
тановления параметров ПЭС.
1.2.	ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ПРИЛИВОВ
Причиной приливных движений
(приливных колебаний уровнял при¬
ливных течений) в Мировом океане
является приливообразующая сила,
возникающая при гравитационном
взаимодействии Земли с Луной и
Солнцем. Приливообразующая сила
Луны в данной точке земной поверх¬
ности определяется как разность
местного значения силы притяжения
Луны и центробежной силы от обра¬
щения системы Земля — Луна во¬
круг общего центра тяжести. Прак¬
тическое значение для водной оболоч¬
ки Земли имеет лишь горизонтальная
составляющая приливообразующей
силы, распределение которой по по¬
верхности Земли показано на рис.1.3.
В процессе своего вращения Земля
«проворачивается» внутри этого сило¬
вого поля, которое относительно мед¬
ленно изменяет свою ориентацию
(«следя» за положением Луны на не¬
бесной сфере) и интенсивность (уси¬
ливаясь при сближении Луны с
Землей и ослабевая при их уда¬
лении).
Простейшая реакция водной обо¬
лочки Земли на действие приливооб¬
разующих сил определяется статиче¬
ской теорией Ньютона. Согласно этой
теории водная оболочка принимает
форму, при которой уклон водной по¬
верхности в любой момент уравнове¬
шивается приливообразующей силой.
При сплошной водной оболочке она
должна принять форму эллипсоида
вращения, большая ось которого на¬
правлена на Луну. Пока эллипсоид,
следуя за Луной, сделает один оборот
вокруг Земли, сама Земля провернет¬
ся внутри него вокруг своей оси 29,53
раза. Понятно, что при этом вращении
каждая точка поверхности Земли бу¬
дет проходить на различных васстоя-
ниях от поверхности силового прилив¬
ного эллипсоида. Легко видеть, что
расстояния между соответственными
точками поверхности эллипсоида и
вращающегося внутри него шара бу¬
дут непрерывно и периодически изме¬
няться от минимума к максимуму и
опять к минимуму. Это и определяет
приливное колебание, имеющее стро¬
го определенную периодичность. Если
Луна находится в плоскости эква¬
тора, эта периодичность — чисто по¬
лусуточная.
Прилив, вызываемый Солнцем, воз¬
никает по тому же принципу, что и
лунный, но ввиду большего удаления
Солнца от Земли величина солнечно¬
го статического прилива в 2,17 раза
меньше лунного.
Простая полусуточная периодич¬
ность приливных колебаний услож¬
няется влиянием трех основных фак¬
торов: переменного склонения при¬
ливообразующих светил (Луны и
Солнца) относительно плоскости зем¬
ного экватора, изменением их взаим¬
ного расположения относительно Зем¬
ли и, наконец, изменением их удале¬
ния от Земли. В результате возникают
различия в высотах и времени наступ¬
ления полных и малых вод — не¬
равенства	прилива.	По
своей периодичности неравенства раз¬
деляются на суточные, полумесячные,
месячные и долгопериодные. Причи-
Рис. 1.3. Распределение горизонтальных со¬
ставляющих приливообразующей силы на
поверхности земного шара:
Р — северный полюсу EQ — линия экватора; АВ —
11

Рис. 1.4. Приливный эллипсоид и схема об¬
разования суточного неравенства в стати¬
ческом приливе при склонении приливооб¬
разующего светила:
а — склонение равно нулю — чисто полусуточный
прилив на всех широтах; б — склонение не равно
нулю — нарастание суточной доли с ростом ши¬
роты
ны неравенств могут быть объяснены
на основе статической теории.
Суточное неравенст-
в о проявляется в различии по высо¬
те двух смежных полных и малых вод
в течение суток и в неравенстве вре¬
мени их падения и роста. Это неравен¬
ство связано со склонением прнливо-
обр азующего светила относительно
плоскости земного экватора (рис. 1.4).
При том положении эллипсоида, ко¬
торое показано на рисунке, правиль¬
ный полусуточный прилив сохраня¬
ется только на экваторе {PP'=QQ'),
а севернее и южнее него возникают не¬
равенства. Например, в точке В наб¬
людается полная вода, высота кото¬
рой ВВ' будет наибольшей; последую¬
щая полная вода А А* будет значи¬
тельно меньше. Не равны также вре¬
мя падения уровня и время последую¬
щего роста. На полюсах и в высоких
широтах (точки Е и F) вторая полная
вода будет отсутствовать и прилив бу¬
дет суточным. Таким образом, можно
сказать, что суточное неравенство яв¬
ляется следствием появления суточной
12
составляющей, нарастающей с уда¬
лением от экватора.
Полумесячные нера¬
венства включают в себя фазо¬
вое и тропическое неравенства.
Фазовое неравенство,
характерное для полусуточных при¬
ливов. обусловлено периодическими
изменениями взаимного расположе¬
ния Земли, Луны и Солнца (т. е. фа¬
зами Луны). В новолуние и полнолу-
_ ние, когда Земля, Луна и Соляце на¬
ходятся на одной линии, эллипсоиды
солнечного и лунного приливов «сум¬
мируются», что дает увеличенный
сизигийный	прилив.
При расположении Луны и Солнца
под прямым углом относительно Зем¬
ли (первая и третья четверти) эллипсо¬
иды лунного и солнечного приливов
взаимно «вычитаются», приводя к
уменьшенному квадратурно¬
му	приливу. Средний пери¬
од	фазового неравенства равен
14,7	сут.
Тропическое	нера¬
венство проявляется в измене¬
нии	интенсивности рассмотренного
выше суточного неравенства. Эта ин¬
тенсивность, т. е. доля суточной со¬
ставляющей в приливном колебании,
увеличивается с ростом склонения
Луны и периодически — с периодом,
равным 13,7 сут, достигает максималь¬
ного значения (тропические приливы)
при одновременном уменьшении полу¬
суточной составляющей. При нулевом
склонении интенсивность суточного
неравенства минимальна и приливы
являются экваториальными.
Месячное неравенст-
в о, называемое также параллактиче¬
ским, обусловлено изменением рас¬
стояния от Луны до Земли из-за того,
что Луна вращается вокруг Земли по
эллиптической орбите. Когда Луна
находится в перигее — на рас¬
стоянии 57 земных радиусов, ее при¬
ливообразующая сила, а следователь¬
но, и прилив увеличиваются; при по¬
ложении Луны в а п о г е е — на рас¬
стоянии 63,7 земного радиуса — при¬
лив уменьшается. Период этого изме¬
нения величины прилива равен 27,55
pvt
- j - -

Изменения склонения Солнца и его
расстояния до Земли порождают тро¬
пическое и параллактическое неравен¬
ства в солнечном приливе с полугодо¬
вой и годовой периодичностью; эти
неравенства относятся к долго-
пер йодным. Существуют и не¬
равенства с еще большими периода¬
ми. Наиболее заметное из них — не¬
равенство с периодом 18,6 года, свя¬
занное с изменением максимально
возможного склонения Луны. Влия¬
ние этого неравенства для правильных
полусуточных приливов относитель¬
но невелико.
1.3.	ДИНАМИЧЕСКИЙ ХАРАКТЕР
РЕАЛЬНЫХ ПРИЛИВОВ. ПРИЛИВНЫЕ
КАРТЫ
Допущение статической теории,
согласно которому водная оболочка
Земли в любой момент находится в со¬
стоянии равновесия, в действитель¬
ности не выполняется. В силу инер¬
ционных свойств воды ее реакция на
действие приливообразующей силы
является не статической, а динамиче¬
ской, зависящей от параметров собст¬
венных колебаний Мирового океана.
Со своей стороны сильная расчленен¬
ность Мирового океана и неоднород¬
ность рельефа его дна приводят к
чрезвычайно сложному характеру ука¬
занных параметров, в результате
чего реальные приливные движения
также описываются очень сложной
пространственной картиной. Для ре¬
ального прилива большое значение
приобретают резонансные свойства
того конкретного бассейна, в котором
он наблюдается; совпадение или бли¬
зость периода собственных колебаний
такого бассейна к приливному периоду
способствует увеличению местной ам¬
плитуды прилива, т. е. резонанс при¬
водит к концентрации приливной
энергии.
Хотя реальный динамический при¬
лив сильно отличается от статического
пространственным распределением
ттигм т w 1Г	/мт	7	ТТ1	T11TS	ПЬШ\7\1/ ПОП.
ДМ11Л tl I j'/j, И 1раО|	KJJ тц UUH1
ным колебанием, сохраняет такую
важную характеристику статического
прилива, как частотная структура, со¬
ответствующая частотной структуре
приливообразующей силы. Это зна¬
чит, что в нем проявляются все те
неравенства, которые характеризова¬
ли статический прилив, т. е. изменчи¬
вость реального прилива во времени
будет определяться сложной изменчи¬
востью приливообразующей силы.
Для анализа этой сложной измен¬
чивости применяются разложение
функции, описывающей приливообра¬
зующую силу, на гармонические по
времени составляющие, которые в за¬
висимости от периода можно сгруппи¬
ровать в три основных типа гармоник:
1)	полусуточные, 2) суточные и 3)
долгопериодные (от полумесячных до
годовых и более). Наиболее значите¬
льные из указанных гармонических
составляющих приведены в табл. 1.1.
Мировой океан в целом, за исклю¬
чением незначительных по площади
мелководных окраинных участков, ре¬
агирует на действие приливообразую¬
щей силы как линейная колебательная
система, состоящая из связанных друг
с другом бассейнов. Линейный ха¬
рактер этой реакции позволяет пред¬
ставить приливные движения в виде
суммы гармонических по времени чле¬
нов с теми же периодами, что и у гар¬
моник приливообразующей силы, т. е.
можно считать, что каждая гармоника
силы создает «свой» частный прилив
со своим периодом. Такие частные
приливе обозначают теми же симво¬
лами, что и гармоники силы, и часто
называют их волнами (волна М2, вол¬
на Къ и т. д.). Во избежание путаницы
будем употреблять для обозначе¬
ния частного прилива термин
«(приливная) гармоника» (напри¬
мер, гармоника М2), а термин «при¬
ливная волна» будем использовать
только в гидродинамическом смысле.
В каждой точке Мирового океана
гармоническое приливное колебание
имеет, по определению, стабильное
значение амплитуды Н и выраженной
в собственной временной системе фазы
g° (если пользоваться обычным сол¬
нечным временем, то фаза всех гармо¬
ник, кроме гармоники S2, будет
постепенно «сползать» от суток к сут¬
кам). Величины Н и gc называют поэто¬
13

му гармоническими постоянными.
Пространственное распределение гар¬
монических постоянных образует, та¬
ким образом, стационарное поле.
Изображение такого поля для конк¬
ретного бассейна с помощью .циний
равных значений //(изоампли¬
туды) и g° (к о т и д а л ь н ы е
линии) носит название прилив¬
ной карты.
Полученные при гармоническом
анализе составляющие прилива в ви¬
де гармоник {К и От и Л42) позволяют
установить не только величину при¬
лива А*, но и определить его характер
по отношению амплитуд И этих со¬
ставляющих [35]
л=
Нк.+Н,
О,
Н
Если
в приливах преобладает по-
лусуточная составляющая, при кото¬
рой отношение Д изменяется в преде¬
* Здесь И — стандартное обозначение
амплитуды отдельной гармонической со¬
ставляющей в отличие от А/2 — амплиту¬
ды суммарного прилива (см. § 1.1).
лах от 0 до 0,5, то такие приливы
называются правильными
полусуточными. При преоб¬
ладании суточных составляющих от¬
ношение Д равно 4 и более и приливы
превращаются в правильные
суточные. При изменении отно¬
шения Д от 0,5 до 4 приливы называ¬
ются смешанными, когда в те¬
чение месяца ход волны меняется из
полусуточного на суточный и наобо¬
рот. В случае некоторого преобладав
ния полусуточных составляющих сме¬
шанные приливы называются
неправильными полусу¬
точными (отношение Д ограни¬
чено пределами от 0,5 до 2, наблю¬
даются в Индийском и Тихом океа¬
нах). При увеличении отношения от
2 до 4 (преобладание суточных при-
ливов с заметным суточным неравен¬
ством при увеличении склонения Лу¬
ны) приливы называются непра¬
вильными суточными.
При значительном влиянии мелко¬
водья, когда нарушается симметрия
Рис. 1.5. Влияние на характер прилива показателя Д и разности углов положения Ag°
i4

Таблица 1.1. Важнейшие гармонические составляющие приливообразующей силы
Тип составляющих
Полусуточные
Суточные
Долгопериодные
Название составляющих
Главная лунная
Главная болнечная
Лунная эллиптическая
Лунно-солнечная декликацнокная
Лунно-солнечная деклинационная
Главная лунная
Главная солнечная
Лунная эллиптическая
Лунная полумесячная
Лунная месячная
Солнечная полугодовая
Символ
М2
S2
n2
Кг
Кг
Ог
Л
Qi
Mf
Мт
S,a
Период, ч
12,42
12,00
12,66
I I 07
л 1 гх7 I
23,93
25,82
24,07
26,87
327,86
661,30
2191,43
подъема и спада или появляются двой¬
ные приливы, приливы становятся
аномальными и носят название мел¬
ководных. На рис. 1.5 показано
влияние на характер прилива отноше¬
ния Д и разности углов положения
(фаз) Дg° = gm — (gkt + g°ot).
По вертикалям даны кривые суточ¬
ного хода прилива при различных
значениях отношений Д при неизмен¬
ных разностях углов положения. Ма-
реограммы, расположенные по гори¬
зонтали, соответствуют различным
разностям углов положения.
ГЛАВА 2
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОЦЕНКИ ПРИЛИВНОЙ ЭНЕРГИИ
2.1.	ПРИЛИВНАЯ ЭНЕРГИЯ В МИРОВОМ
ОКЕАНЕ
Энергия океанских приливов соз¬
дается в результате работы, совер¬
шаемой приливообразующими сила¬
ми, и теряется за счет диссипации,
обусловленной силами трения, а также
в результате энергообмена с твердым
телом Земли и атмосферой. В процессе
приливных движений энергия может
переходить из кинетической формы в
потенциальную и обратно. Кроме то¬
го, поскольку приливные движения
имеют волновой характер, в пределах
океанов и морей может происходить
волновой перенос энергии.
Общее количество приливной энер¬
гии в Мировом океане (глобальное
энергосодержание) Е можно выразить
в виде [52]
Е = Г jcп,	(2.1)
где £к и Еп — соответственно кинети¬
ческая и потенциальная энергии:
£.=-LpJJ*(^ + rf)dF; (2.2)
гл
(2.3)
гл
где и и v— компоненты осредненной
по вертикали скорости приливного
течения вдоль координатных осей;
£ — приливное возвышение уровня;
h — глубина океана; р — плотность
морской воды; g — ускорение свобод¬
ного падения; ЕГЛ — площадь Миро¬
вого (глобального) океана.
Для отдельной гармонической со¬
ставляющей прилива, когда £, и и v
косинусоидально измняются во вре¬
15

мени, для осредненных по периоду
прилива значений
= Y Р JU (иг + V*) dF; (2.4)
л
pg(\H‘dF, (2.5)
Е = —
4
гл
где U и V — амплитудные значения
и и v; Н — амплитуда колебаний
уровня
Известными районами повышенно¬
го энергосодержания являются зали¬
вы Фанди, Бристольский, Пенжин-
ский, Тугурский, Мезенский, Инч¬
хонский, Бенгальский, Сен-Мало, раз¬
личные участки Патагонского побе¬
режья Аргентины. Именно эти райо¬
ны в первую очередь считаются пер¬
спективными с точки зрения промыш¬
ленного использования приливной
энергии.
2.2.	БАЛАНС ПРИЛИВНОЙ ЭНЕРГИИ
Мировой океан, как и его части
(отдельные океаны и моря), в среднем
находится в состоянии энергетиче¬
ского равновесия, т. е. в среднем для
него и его частей выполняется условие
баланса между приходом и расходом
приливной энергии. Осредненные во
времени потоки энергии W, которые
получает извне или теряет данный
бассейн, называют элементами или
статьями (положительными либо от¬
рицательными) его энергетического
баланса. Поскольку указанные пото¬
ки характеризуются скоростью пере¬
носа энергии, элементы энергетиче¬
ского баланса являются мощностными
характеристиками.
В общем случае приливный энер¬
гетический баланс бас¬
сейна определяется следующими ос¬
новными статьями:
1) работой приливообразующих
сил WQ\
2) энергообменом со смежными
бассейнами через жидкие границы
(если таковые существуют) Ww\
3) энергообменом с твердым те¬
лом Земли We и атмосферой Wa\
4)	диссипацией энергии силами
трения WD.
Первые статьи могут приводить
как к поступлению энергии, так и к
ее потерям, тогда как диссипация мо¬
жет приводить только к потерям и яв¬
ляется отрицательным элементом ба¬
ланса.
Поскольку процессы диссипации
приурочены к мелководьям шельфо¬
вой зоны океанов, где приливные дви¬
жения особенно интенсивны, эта зона
являете я районом устойчивого «сто-
ка» приливной энергии. В то же время
области открытого океана в основном
являются районами поступления при¬
ливной энергии за счет работы прили¬
вообразующих сил, т. е. районами
«энергетических источников». Разде¬
ление океана на зоны^ энергетических
источников и стоков приводит к об¬
разованию горизонтальных потоков
энергии от первых зон к вторым в фор¬
ме приливных волн. Именно эти вол¬
новые потоки обеспечивают энерго¬
обмен между смежными бассейнами
через жидкие границы (статья 2 энер¬
гетического баланса Ww)-
Понятно, что для энергетического
баланса всего Мирового океана в це¬
лом «внутренние» волновые потоки не
имеют значения и этот баланс склады¬
вается' из «внешних» статей 1, 3, 4.
Количественные оценки соответствую¬
щих им потоков энергии, относящиеся
к приливной гармонике М2, млрд.
кВт, согласно последним данным [591,
приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Основные статьи энерге¬
тического баланса
Мирового океана
Поток энергии,
млрд. кВт
-}-5,04
3) We
—2,36
• -2,37
wA
—0,01
4) WD:
в открытом океане
—0,40
с помощью внутрен¬
—2,40
них сил
0,30
на шельфе
—1,70
Неполное выполнение баланса в
табл. 2.1, дающее «невязку» около
0,3 ТВт, может объясняться либо не-

достаточно точным учетом действую¬
щих факторов, либо наличием допол¬
нительных механизмов диссипации в
океане.
В окраинных морских бассейнах
и бассейнах типа залива, представля¬
ющих наибольший практический ин¬
терес, энергетический баланс форми¬
руется принципиально иным образом.
Главным источником приливной энер¬
гии для таких бассейнов является как
раз волновой поток Ww, осуществля¬
ющий внутреннее перераспределение
энергии в глобальном океане.
Мощностные характеристики вол¬
нового потока зависят от сечения по¬
тока, колебаний уровня и скорости, а
также угла сдвига их фазы р, опреде¬
ляющего коэффициент мощности
(cos Р). Угол сдвига Р определяет
характер волны: прогрессивный при
совпадении фаз уровня и скорости
(cos р = 1 мощность потока активная)
и стоячий при cos р = 0 (мощность
потока реактивная). При смешанной
приливной волне (О < Jp| < л /2)
Рис. 2.2. Оценка диссипации приливной энергии в различных районах Ла-Манша, вы¬
полненная методом потоков при среднем сизигийном приливе. Цифры в квадратах —
средняя скорость диссипации, на створах — мощность чистого волнового потока, ГВт
2 Зак. 1874
ПрилиВ,
Ч^/
Отлиб
Скорость опсрежаеп
уровень иа 1/4 периода.
Рис. 2.1. Кривые изменения уровня, скоро¬
сти приливного течения и мощности волно¬
вого потока, а также средняя мощность по¬
тока за период
т
I

мощность потока имеет как актив¬
ную, так и реактивную состав¬
ляющие. На рис. 2.1 показано изме¬
нение мгновенных и средних мощно¬
стей в Ла-Манше при различном угле
Р (901.
Диссипативный поток энергии в
окраинном морском бассейне WD оп¬
ределяется либо как остаточный член
при суммировании значений Ww по
всем жидким границам (метод пото¬
ков), либо путем прямого расчета
(фрикционный метод) f62] силы донкого
—трения по площади бассейна по квад¬
ратичному закону сопротивления.
В первом случае при отсутствии
данных о приливных течениях по
всей площади бассейна диссипа¬
тивный поток энергии приравнивает¬
ся волновому Ww и тогда для опреде-
ления Wp достаточно знать колебашся-
уровня £ и течений и, v только на
входе в залив.
На рис. 2.2 показана оценка Wo
для разных участков Ла-Манша при
среднесизигийном приливе по методу
потоков (Алл ар [90]).
Значения диссипации приливной
энергии (гармоника М2) в некоторых
окраинных бассейнах Мирового океа¬
на выражаются следующими данны¬
ми, ГВт: Северное море— 29; Ирланд¬
ское море — 16; Ла-Манш — 62; Бен¬
гальский залив — 60; Желтое море
— 60; Патагонский шельф — 130;
зал. Фанди — 19; зал. Мэн-Фанди —
54; Бристольский залив—11; зал.
Сен-Мало — 42; Мезенский залив
и воронка Белого моря — 24; Пен-
жинская губа — 40 (59, 62, 90J.
2.3.	ЭНЕРГОПОТЕНЦИАЛ
Приливные колебания у побере¬
жья происходят за счет энергии, при¬
носимой сюда приливной волной. Эта
энергия либо отражается от берега
в океан, формируя в прибрежной зо¬
не режим стоячей приливной волны,
либо дисси пирует в этой зоне. В этом
случае приливная волна сохраняет
прогрессивный характер. Поскольку
всегда имеют место оба процесса — от¬
ражение и диссипация, то реальный
режим прибрежного прилива носит
18
характер смешанной (прогрессивно¬
стоячей) волны, в которой результи¬
рующий «чистый» поток энергии,
обусловленный преобладанием падаю¬
щей волны над отраженной, характе¬
ризует интенсивность прибрежной
диссипации.
Существующие методы анализа
структуры природных приливных ко¬
лебаний позволяют оценить потоки
энергии, связанные с падающей и от¬
раженной приливными волнами, а так¬
же чистый поток у) ассеиваемой эн ер -
гии как их разность.
В некоторых ранних исследовани¬
ях значение рассеиваемой энергии,
равное 1—1,4 ТВт, по аналогии с реч¬
ным водотоком отождествляли с по¬
нятием валового теорети¬
ческого потенциала, ко¬
торый—характеризуют	теоретичссктг-
возможную максимальную мощность
(или выработку) гидроэлектростанции.
В таком случае данные о при¬
брежной диссипации, приведенные
ниже, могли бы служить ориентиром
для определения оптимальных мест
расположения ПЭС. Однако, как пока¬
зал Жибра 11551, аналогия приливной
энергии с энергией речного водотока
нарушается. Приливная энергия об¬
ладает рядом специфических особен¬
ностей, объясняющихся прежде всего
тем, что в отличие от речной энергии
она связана с волновым процессом. В
частности, неправомерным оказывает¬
ся и отождествление рассеиваемой
энергии с валовым теоретическим по¬
тенциалом. Это становится очевидным
при сравнении двух заливов одинако¬
вой формы и размеров, различающих¬
ся только тем, что один из них харак¬
теризуется сильной диссипацией, со¬
средоточенной в вершине, а другой
бездиссипативен. В природных усло¬
виях при одинаковом внешнем воз¬
действии со стороны океана в первом
заливе прилив будет близок к про¬
грессивной волне, а во втором возни¬
кает стоячая приливная волна. Од¬
нако при сооружении плотины на оди¬
наковом расстоянии от вершины дис¬
сипативный участок будет исключен,
условия в обоих заливах сравняются
и с наружной стороны плотины сфор¬

мируются одинаковые приливные ко¬
лебания, что определит и одинаковый
режим работы ПЭС с одинаковой вы¬
работкой (см. гл. 10).
Таким образом, прямой связи меж¬
ду природной рассеиваемой энергией
и ожидаемыми мощностными характе¬
ристиками ПЭС нет, и в ряде случаев
/ ГТГ\ IV Г» П	Г1 П»1П Л пи оЛ полок
widvAJn 1фприДпип дпссшшцИл)
ПЭС может дать энергии больше, чем
ее рассеивается за счет трения в при¬
родных условиях. Например, мощ¬
ность, рассеиваемая — в эстуарии
р. Ране, определяется в 60 МВт, а фак¬
тическая мощность ПЭС Ране, исполь¬
зующей энергию прилива в этом эсту¬
арии, составляет 240 МВт. Отсюда
очевидно, что рассеиваемая энергия
не может быть мерилом мощности
ПЭС. Увеличение приливной энергии,
отбираемой в условиях ПЭС, по срав-
нению с энергией при бытовом режи¬
ме может быть обусловлено прежде
всего трансформацией приливных ко¬
лебаний, происходящей при сооруже¬
нии ПЭС. Кроме того, при искусствен¬
ном регулировании приливной энер¬
гии можно полностью устранить
сдвиг фазы течения и уровня и до¬
стигнуть коэффициента мощности,
равного единице. В этом случае мак¬
симум скорости будет наступать одно¬
временно с экстремумом колебания
уровня. Физическая сущность этого
эффекта регулирования аналогична
перекачке энергии прилива из океана
в мелководные моря и концентрации
ее в створе ПЭС.
В работах ряда исследователей
приводятся значения теоретического
энергопотенциала прилива, превыша¬
ющие диссипацию на шельфе
(1,7 ТВт), но приближающиеся к об¬
щей диссипации (2,4 ТВт). Так,
Джефрис [187] оценивает его в 1,
Жибра [157] в 1,4, Тейлор [263] в
3 и Дафф [133] в 4 ТВт.
Предварительная количественная
оценка той энергии, которая может
быть извлечена из природного при¬
ливного процесса с помощью конкрет¬
ной ПЭС, в общем случае представля¬
ет весьма сложную задачу даже при
идеализированных предпосылках,
когда КПД агрегатов станции прини¬
мается равным единице. Одна из глав¬
ных причин возникающих затрудне¬
ний состоит в том, что сооружение
ПЭС и работа ее агрегатов оказывают
обратный эффект на структуру при¬
ливной волны, приводя к трансфор¬
мации приливного режима. Поэтому
для оценки будущей выработки ПЭС
кзряду со знзнисм 66 технических ха-
рактеристик необходим прогноз ука¬
занной трансформации приливных
колебаний, что требует сложных мо¬
дельных расчетов (см. гл. 10). В то же
время для ряда оговоренных ниже
ситуаций предложены и успешно ис¬
пользуются упрощенные формулы та¬
ких оценок, достаточные для предва¬
рительных стадий проектирования.
В проектной практике и литературе
как в СССР, так и за рубежом [43,
120, 168, 228] наибольшее применение
имеют нижеприведенные формулы
Бернштейна [9] для районов с пра¬
вильным полусуточным (2.8) и непра¬
вильным (2.9) приливами. Формулы
эти основаны на понятии энергопотен¬
циала приливного бассейна и дают
возможность получить кадастровую
оценку энергии намеченного к ис¬
пользованию бассейна на предвари¬
тельных стадиях проектирования на
основе простых параметров, имею¬
щихся в распоряжении проектиров¬
щика до проведения специальных ис¬
следований и изысканий, подобно то¬
му, как это делается для речных водо¬
токов.
Для речного водотока валовой тео¬
ретический потенциал определяется
как взятое с определенным коэффи¬
циентом произведение среднеарифме¬
тического бытового расхода за много¬
летний период на валовой напор Н на
всем падении реки. Но если для реч¬
ного водотока в его естественном со¬
стоянии энергия растрачивается на
трение, турбулентное перемешивание
и эрозионную переработку русла, то
для приливного бассейна его энерго¬
потенциал выражается в работе, про¬
изводимой приливом в течение года
при подъеме и опускании уровня в те¬
чение каждого приливного цикла. При
этом основными аргументами для вы¬
ражения мощности установки явля-
19

юте я не расход и напор (которые мо¬
гут быть получены в дальнейшем рас¬
чете после регулирования энергии
прилива), а площадь бассейна 5, км ,
и величина прилива А, м.
Работа Р, совершаемая приливом
за приливно-отливный цикл в предпо¬
ложении отсутствия поверхностных
уклонов, т. е. при мгновенном запол¬
нении бассейна, определится умноже¬
нием веса поднятой и опущенной
приливом воды Л5у* 10® кН на высо¬
ту А/2 поднятия его центра тяжести
Р = — Л5-10,05-10®.	(2.6)
2
Здесь Р — в килоджоулях, А — в
метрах, 5 — в квадратных километ¬
рах; 10,05 — удельный вес морской
воды у, кН/'м3.
Работа, совершенная за сутки, рав¬
на 3,87 Р (3,87 — число полуциклов
колебания приливной волны в сутки).
Делением суточной работы прилива
на число секунд в сутках получим
среднесуточную потенциальную мощ¬
ность прилива, кВт,
= 3,87 42,S-10,05-10« = 225Л2р s
2-24-3600
(2.7)
Эта мощность не может принимать¬
ся для определения установленной
мощности ПЭС, так как она берется
здесь осредненной. В то же время
она может использоваться для опре¬
деления годового запаса потенциаль¬
ной энергии приливного бассейна,
кВт-ч,
Эп = 8760 - 225Л2 5 = 1,97 -106 А*р 5.
(2.8)
Удельную потенциальную энер¬
гию на 1 км2 можно назвать энер¬
гетическим потенциа¬
лом приливного бас¬
сейна, который пропорционален
квадрату средней величины прилива.
Формула (2.8) дана в 1946 г. [9);
такая же формула приведена Мошони
в 1956 г. 191 с коэффициентом 1.92.
Разница объясняется учетом удель¬
ного веса морской воды. Формула ана¬
логичной структуры Э — 0,7 Лср.с„з. S
дана Жибра в 1955 г. 1156]. Зна¬
чения, определяемые этой формулой,
Жибра называет естественной годовой
энергией и дает их в зависимости от
средней величины сизигийного равно¬
денственного прилива для берегов
Ла-Манша, имеющего по отношению
к средней величине прилива коэффи¬
циент 1,42.
Если учесть указанное в табл. 3.1
соотношение коэффициентов ампли¬
туд, то формула Жибра, выраженная
через среднюю величину -прилива, мо¬
жет быть представлена в виде
Э—	1,4Л|Р 5. Различие коэффициентов
(1,4 и 1,97) объясняется различным
подходом к определению располагае¬
мой энергии. Приводимая ниже форму¬
ла (2.9) определяет потенциальную
энергию бассейна после его зарегули¬
рования. Жибра определяет энергию
после пропуска ее через турбину с не¬
которым условно назначенным макси¬
мальным напором. Поскольку при
этих условиях явление прилива иска¬
жается, представляется, что термин
«естественная энергия» не может быть
применен.
Формула (2.8) может применяться
для оценки энергопотенциала бассей¬
на в том случае, если прилив имеет
правильный полусуточный характер.
На большинстве побережий, где мо¬
гут быть созданы ПЭС, прилив имеет
именно такой характер. Однако, как
указывалось выше, в ряде мест при¬
ливные колебания содержат заметную
суточную составляющую, которая
иногда может даже преобладать над
полусуточной. Такие смешанные (не¬
правильные) приливы в принципе
также могут быть зарегулированы с
использованием их энергии.
При смешанном характере прили¬
ва оценка его энергии и энергопотен¬
циала усложняется, поскольку чере¬
дующиеся циклы колебаний становят¬
ся неодинаковыми по величине; с уве¬
личением критерия Д (§ 1.3) один из
них (допустим, четный) становится
все меньше, практически исчезая
при Д > 4 (чисто суточный прилив).
•	•	'	«г	л	г
Ясно, что в этом предельном случае
правильного суточного прилива, ког¬
да число циклов прилива в сутки

уменьшится в 2 раза, в (2.8) следует
ввести коэффициент 0,5. Для получе¬
ния количества энергии при измене¬
нии характера прилива от Д =-■ 4*
(суточный прилив) до Д = 0 (полусу¬
точный прилив) в (2.8) следует ввести
коэффициент, учитывающий это из¬
менение по прямолинейной функции.
Тогда энергопотенциал приливного
бассейна, кВт-ч, в зависимости от по¬
казателя Д будет определяться таким
выражением:
ЗгОД.оас= 1,97-0,5-10° ЛсР S X
x(l+i^-).	(2.9)
Дальнейшие исследования пока¬
зали, что расчеты могут быть уточне¬
ны, если вести вычисления отдельно
для каждого типа колебаний (Кин-
дюшев), наблюдаемых в данном зали¬
ве, а затем суммировать результаты,
а также рассчитывать энергопотенци¬
ал бассейна как сумму энергопотен¬
циалов гармонических составляющих
приливов. Так удалось уточнить
энергопотенциал бассейна Пенжин-
ской ПЭС (южный створ) с 892 1по
(2.9)] до 726 (с учетом распределения
приливов по типам) и до 706 ТВт-ч
(с учетом энергопотенциала, опреде¬
ленного суммированием по гармони¬
ческим составляющим).
Пользуясь понятием энергопотен¬
циала и формулами (2.8) и (2.9), нуж¬
но иметь в виду следующие обстоя¬
тельства.
Во-первых, в эти формулы входит
естественная величина прилива, т.е.
эта формула справедлива только при
отсутствии заметных трансформаци¬
онных эффектов, вызванных зарегули¬
рованием (сооружением ПЭС). Это
будет иметь место в тех случаях, ког¬
да природный прилив близок по сво¬
ей структуре к типу стоячей волны
* Показатель Д (характер прилива)
для правильного суточного прилива может
быть больше 4, но при этом амплитуда при¬
лива весьма невелика и не имеет энергети¬
ческого значения. На интересующих нас
побережьях у приливов, наиболее прибли¬
жающихся по своему характеру к суточ¬
ным (м. Матуга Д = 3,47 и м. Астрономиче¬
ский Д — 3,1), значения критерия Д не
достигают 4.
(слабая природная диссипация) и
когда протяженность отсекаемого бас¬
сейна I пренебрежимо мала по сравне¬
нию с местной длиной приливной вол¬
ны К (например, I <С л/10). В таких
случаях вся отсекаемая акватория
практически умещается в прибреж¬
ной зоне пучности.
Во-вторых, при выводе формул
(2.8) и (2.9) учитывается только по¬
тенциальная энергия, тогда как полное
энергосодержание реального бассей¬
на должно включать также и кинети¬
ческую энергию. Пренебречь кинети¬
ческой энергией можно только в тех
случаях, когда рассматриваемый бас¬
сейн целиком расположен в зоне пуч¬
ности чисто стоячей волны, т. е. когда
сооружение плотины не приводит к
заметным трансформационным эффек¬
там в приливном режиме снаружи от
нее (гл. 10).
В-третьих, выражения (2.8) и (2.9)
для энергопотенциала получены пу¬
тем рассмотрения изменения энерго¬
содержания отсеченного бассейна при
гидравлическом процессе наполнения-
опорожнения, т. е. фактически в за¬
регулированных, а не природных ус¬
ловиях. В тоже время изменение энер¬
госодержания в зарегулированных и
природных условиях происходит
принципиально различным образом.
Если в первом случае (зарегулирован¬
ные условия) изменение энергосодер¬
жания отсеченного бассейна изменя¬
ется «в темпе» процесса наполнения-
опорожнения, т. е. с частотой прили¬
ва о = 2 л/Г, то в природных услови¬
ях энергосодержание той же аквато¬
рии изменяется с удвоенной частотой
2<т. Кроме того, максимальное изме¬
нение энергосодержания при зарегу¬
лированных условиях пропорциональ¬
но квадрату величины прилива А2=
= (2Н)2 = Mi2, а в природных усло¬
виях оно пропорционально квадрату
отклонения уровня от среднего рав¬
новесного положения, т. е. квадрату
амплитуды Н2. Можно сказать, что за¬
регулированный бассейн «засасывает»
и «выпускает» каждый раз вчетверо
большие порции энергии, чем в при¬
родных условиях при той же амплиту¬
де, но делает это в 2 раза реже.
2i

В-четвертых, формулы действи¬
тельны для неизменной в процессе
приливных колебаний водной поверх¬
ности бассейна. При наличии ос уш¬
ных площадок, кошек, отмелей в фор¬
мулы следует ввести соответствующую
поправку или значение S брать на от¬
метке среднего уровня моря плюс
A I 4 (99i. Следует также учесть, что
при строгом подходе средняя величи¬
на прилива А для формулы (2.8)
должна определяться для полного
цикла приливных колебаний, проходя¬
щего за 18,66 лет. Но поскольку
отклонения величины прилива за этот
цикл отличаются от среднемесячного
значения на ±5 %, погрешность в
определении энергии будет составлять
всего лишь ±3 %. Также, по данным
Баналя, для формулы (2.8) следует
принимать Лср как среднегодовую
величину прилива, снятую с кривой
продолжительности величин прили¬
вов, построенной по натурным дан¬
ным (см. § 5.3).
Таким образом, понятие прилив¬
ного энергопотенциала может слу¬
жить (и фактически широко использу¬
ется) для ориентировочных предвари¬
тельных оценок предельных мощно-
стных характеристик ПЭС, если при¬
лив близок по структуре к стоячей
волне и если выполняется условие
I < Я. Это в значительной мере спра¬
ведливо для действующих ПЭС (Ране
и Киелогубской), а также для многих
проектируемых. Однако в современ¬
ных проектах наиболее крупных
ПЭС, предусматривающих отсечение
больших акваторий площадью в сот¬
ни и тысячи квадратных километров
(Пенжинская, Мезенская, Кобекуид,
Северн), оценка ожидаемых энерге¬
тических параметров станции требует
проверки полученных результатов
более строгими методами. Такие оцен¬
ки могут быть сделаны лишь на осно¬
ве прогностического расчета прилив¬
ного режима с учетом его трансформа¬
ции. Методы и результаты аналогич¬
ных расчетов излагаются в гл. 10.
Следует также отметить, что в
районах с суровым климатом необхо¬
димо учитывать потери, связанные с об¬
разованием в зимний период льда.
Для этого в формулах (2.7) — (2.9)
следует ввести поправку на уменьше¬
ние объема сливной призмы, исключа¬
емой при колебаниях уровня в усло¬
виях льдообразования [271. При этом
из полезного объема исключается по¬
дошва припая, попадающая в зону ко¬
лебания уровней. Исключению также
подлежит часть сливной призмы, ко¬
торая не может быть компенсирована
вытеснением льдом нижележащего
слоя воды, в том случае, если лед за¬
висает на подводном препятствии, не
достигнув в плоскости плавания ми¬
нимального уровня.
Энергетические потери определя¬
ются как отношение потерянного объ¬
ема к полному объему используемой
призмы.
Расчет потерь следует Еести за
период ледостава с учетом толщины
льда и величин прилива.
Расчет, выполненный для неболь¬
шой акватории бассейна Кислогуб-
ской ПЭС при толщинах льда, близ¬
ких к максимальным, показал, что
относительные потери равны 3,1—
3,2	%. В больших заливах с малой
площадью осушных площадок по
сравнению с общей площадью бас¬
сейна эти потери пренебрежимо малы.
глава з
РЕЖИМНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИЛИВНОЙ ЭНЕРГИИ
3.1.	СУТОЧНАЯ НЕРАВНОМЕРНОСТЬ
На побережьях, представляющих
интерес для энергетического исполь¬
зования (за исключением Пенжин-
ской губы в СССР), прилив имеет пра¬
вильный полусуточный характер
22
(см. рис. 1.1). Суточный ход уровня
изображает кривая, близкая к сину¬
соидальной (см. рис. 1.2). Потенци¬
альная энергия при этом будет изме¬
няться с отклонением уровня от поло¬
жения равновесия; ее максимумы бу-

0,м*/с
440
400
360
320
280
240
200
160
120
80
40
О
12 18 24
~\Щя
г,м
440
Q,
400
MJ/c
360
320
320
280
■260
W
■240
"
■Айю
[-ЯК?
IHH7
-ISO
,
\т
-120
1 80
- 80
-
|№
-40
)
_i в
ч
0
Сизигия
Квадратура.
24 ч
Г 6/ш ~ ~ \?№ \>4/Щ is/m
Рис. 3.1. График хода уровней и расходов в горле губы Кислой
дут наблюдаться в моменты полной
и малой воды. Для кинетической энер¬
гии в случае стоячей волны будет наб¬
людаться обратная зависимость. Ско¬
рость приливных течений в стоячей
волне изменяется пропорционально
первой производной от хода уровня
по времени. Поскольку для синусои¬
ды такая производная проходит через
нулевые значения во время экстрему¬
мов прилива (полная и малая вода),
то очевидно, что и скорости будут в
это время равны нулю.
Этот процесс характеризуется кри¬
выми изменения расходов, представ¬
ленными для характерных приливных
циклов на рис. 3.1. По этим графикам
видно, что расход Q, а следовательно,
и мощность, увеличиваясь от нуля, до¬
стигают максимума в первой или вто¬
рой половине прилива (отлива), а
нулевые и близкие к ним значения рас¬
ходов имеют продолжительность в за¬
висимости от амплитуды от несколь¬
ких минут до получаса. Изображен¬
ный на графике сдвиг фазы уровня г и
скорости (расхода) соответствует стоя¬
чей волне. Такая закономерность и ха¬
рактеризует неравномерность прилив¬
ной энергии при однобассейновой схе¬
ме использования.
3.2.	ВНУТРИМЕСЯЧНАЯ
НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ПРИЛИВА
Графики на рис. 3.1 показывают,
что расход изменяется также и за
пределами суточного периода. Изме¬
ренный максимум расхода в губе
Кислой увеличивается от 120 б квад¬
ратуру до 340 м3/с в сизигию. При опи¬
сании явления (см. гл. 1) указыва¬
лось, что период этого неравенства
имеет продолжительность, равную в
среднем 14,7 сут. Полный учет всех
неравенств прилива требует изучения
приливных колебаний значительно бо¬
лее длительного периода в 18,6 года.
Однако анализ годичных (с 17/ХII
1938 г. по 17/Х II 1939 г.) непрерыв¬
ных наблюдений за ходом уровней в
губе Кислой показал, что для целей
энергетического использования при
правильных полусуточных приливах
за расчетный период регулирования
может быть принят синодический ме¬
сяц, продолжающийся 29,5 сут. Этот
же период (29,5 сут) принят в расче¬
тах ПЭС Ране (см. гл. 15).
За это время основные неравенства
прилива повторяются 2 раза, так как
Луна, совершив вокруг Земли один
оборот, пройдет важнейшие фазы (две
сизигии и две квадратуры, северное
и южное склонение).
В периоде синодического месяца,
как правило, укладывается целое чис¬
ло периодов прилива. При этом обес¬
печенность различных величин при¬
лива для различных синодических ме¬
сяцев года имеет незначительную раз¬
ницу.
На совмещенном графике обеспе¬
ченности величин прилива, наблюден¬
ных в течение года (рис. 3.2), видна
симметричность кривой как в течение
различных месяцев (пунктирные ли-
23

иии), так и в году (сплошная). Оче¬
видно, если исключить влияние изме¬
нений метеорологических факторов
(изменение барометрического давле¬
ния с 760 до 720 мм дает для губы
Кислой поправку высоты уровня мо¬
ря от —0,4 до +0,5 м), эта кривая
не будет иметь сколько-нибудь замет¬
ной асимметрии. Как видно из сред¬
негодовой линии обеспеченности при¬
ливов (сплошная линия), симметрия
этой линии выражена настолько чет¬
ко, что можно графически разбить ее
на участки одинаковой закономерно¬
сти. Так, средний участок, ограничен¬
ный величинами прилива 2,92 м (А =
- 1,23 Аср*) и 1,82 м (0,77 АСХ
* Следует отметить, что полученная
в данном рассмотрении средняя величина
прилива >4Ср, снятая с кривой обеспечен¬
ности, построенной по наблюденному ряду,
и равная 2,3 7 м, в данном случае почти сов¬
падает с этой величиной, определенной по
характеризуется почти линейным из¬
менением обеспеченности. На этом
участке расположено 423 цикла при¬
лива (т. е. 60 % общего количества в
году). Каждый из этих участков име¬
ет свою среднюю характерную вели¬
чину прилива. Среднее значение для
участка высоких величин прилива
(3,23 м) равно 1,36 Аср и имеет 20 %
повторяемости (141 прилив). Среднее
значение для участка малых величин
прилива (1,61 м) равно 0,68 Аср и в
силу симметрии общего характера
кривой имеет ту же повторяемость,
гармоническому анализу (2,32 м). Однако
это совпадение объясняется тем, что губа
Кислая закрыта от сильных штормовых на¬
гонов (сгонов). В других случах, имеющих
общий характер для больших заливов, от¬
крытых морскому волнению (например.
Мезенский залив), средняя величина при¬
лива, снятая с кривой обеспеченности, ока¬
зывается на 3—12 % большей, чем по гар¬
моническому анализу (см. § 5.3).
24

Т
5
Т—I—I—I—I—I—I—I—Г—1—I—I—|—|—|—I—I—I—I—I—I—I—Г~1—I	г
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 2324 2S 26 27 28 2S SO 31
Числа
1
2
Z,M
Ч
3
•>
Л.
1
о
)/v
I I	I—L
А	ОЕ
I I I I I I I l I I—L
(S
J I I I I	I—I	I I I I I I
Рис. 3.3. Месячная мареограмма для правильного полусуточного прилива (о. Сосновец,
Белое море):
О — полнолуние; ф новолуние; ) — первая четверть; 4 —последняя четверть; Е — Луна на
экваторе; S — Луна в южном склонении; N — Луиа в северном склонении; .4 — Луна в апогее; Р —
Луна в перигее
т. е. 20 % (141 прилив). Эти коэффи¬
циенты рассмотренных амплитуд, яв¬
ляющиеся средними для характерных
участков графика обеспеченности,
приблизительно равны тем соотноше¬
ниям (коэффициентам), которые
приняты в гидрографии для средне¬
сизигийной, средней и среднеква¬
дратурной величин прилива (табл.
3.1).
Рассмотрим закономерность изме¬
рения колебаний уровня внутри лун¬
ного месяца. На мареограмме, запи¬
санной у о. Сосновец (рис. 3.3), вид¬
но, что от периода квадратуры до
периода сизигии в течение примерно
7—8 дней амплитуда все время на¬
растает от 1,8 м в квадратуру до 4,2 м
в сизигию, после чего величины при¬
лива убывают до нового минимума в
следующую квадратуру, затем снова
возрастают к следующей сизигии и
т. д., причем каждый день благодаря
наличию небольшого суточного нера¬
венства имеется разница в 0,1—0,3 м
в величине прилива двух последова¬
тельных приливов. Как правило, в те¬
чение лунного месяца следующая си¬
зигия оказывается меньше предыду¬
щей (совпадение сизигии с наиболь¬
шим удалением или склонением Лу¬
ны). Этим (особенно при обратном че¬
редовании в месяце высоких и низких
сизигий) объясняется разброс точек
на графике (рис. 3.4) величин прили¬
ва на каждый одноименный день
12 лунных месяцев.
Вместе с тем выявляется строгая
закономерность расположения точек,
образующих синусоидальную полосу,
совмещающую точки хода всех месяч¬
ных величин прилива в течение года.
Если на каждый одноименный день
лунных месяцев взять среднеарифме¬
тическое значение величин прилива,
то для данного дня среднего лунного
месяца получим величину прилива,
неизменную для любого года в перио¬
де неограниченной длительности. Сле¬
довательно, можно получить неизмен¬
ные для данного пункта значения
средней, средней квадратурной и
средней сизигийной величин прилива,
которые обычно и даются в таблицах
приливов.
В табл. 3.1 дается соотношение ха¬
рактерных величин прилива на по¬
бережьях Франции и СССР. Эта таб¬
лица показывает закономерность внут¬
римесячной неравномерности прили¬
ва, которая объясняется изменением
приливообразующей силы вследствие
изменения взаимного положения Лу¬
ны и Солнца по отношению к Земле,
являющихся главными факторами, вы¬
зывающими прилив. От периода
сизигии при совпадении с перигеем
Луны до периода квадратуры при сов¬
падении с апогеем в течение 7,1 сут
величина прилива увеличивается в
25

Таблица 3.1. Соотношение величин
4>
О
f J А
_е
и £
s £
«0 41
о г
Побережье
ПриДив
s о-
Sf
!•
2 о
Ла-Маншя*
iSg
Максимальный
1,62
-
1.2
1.72
Равноденствен¬
ный сизигий¬
1,42
ный


1
Среднесизи¬
1,28—
0,95
1,35
гийный
1.30
1.23
Средний
1
1
0.7
I
Среднеквадра¬
0,75
0,43
0,61
турный
0,69
Минимальный
0,4
0,2
0,3
1 За единицу величины прилива (коэффици¬
ент 1 или 100) принимается средняя величина
прилива в равноденствие, так как во время ве¬
сеннего н осеннего равноденствия, когда Луна
подходит х Земле ка самое близкое расстояние,
эти приливы отличаются от среднескзнгкйных,
повторяющихся каждые 14.7 сут. всего на 5%
1981.
4—6 раз. Но вероятность этих экстре¬
мальных совпадений весьма незначи¬
тельна и составляет несколько про¬
центов (см. рис. 3.2). Если отбросить
эти редко встречающиеся сочетания
светил, дающие максимальные и ми¬
нимальные величины прилива, то от¬
ношение величин среднесизигийного
и среднеквадратурного приливов
(рис. 3.2) определится коэффициентом
3,23/1,61 = 2, а приливная энергия
изменится в 22 =4. Такое внутримесяч¬
ное колебание приливной энергии яв¬
ляется одним из ее недостатков, но это
колебание, как будет показано ниже,
может быть компенсировано.
Из таблицы видно, что отношения
характерных фаз прилива к средней
величине на разных побережьях даже
при правильном полусуточном прили¬
ве совпадают не совсем точно, что объ¬
ясняется изменением показателя при¬
лива (см. § 1.3) этих побережий от
0,05 до 0,3.
Однако незначительное расхожде¬
ние между приводимыми в таблице
величинами прилива на побережьях
СССР и Франции указывает на общ¬
ность характера прилива, кото¬
рый для рассматриваемых здесь побе-
8,5Г^1Б0
«SJ
£
Is
S
а
а-
§ s
tVj
£
■140
ь120
Щ
Щзоо
ST 80
I
■ е
г-
гМ
§40
1
I 20
Г
§
Е
I—
«к
%
т:
V
гг
V
о
е
*5
с. _.	■_
“/•5	",	elf	.	FO/V ” " “1 У+Г
-Сизигия	Квадратура.—^ ■—Сизигия-	■ъКВидротури,-
1	4	6	В	10	12	14	16	18 Z0 2Z Z4 26	~28	~30~
Дни лунного месяца.
—I	1	1	1	1	1	1	1	1	I ' I I : I
50	100	150	200	250	300 350 400 450 500 550 600 650	700 720
Угол кульминации Муны по отношению к солнцу
Рис. 3.4. Изменение мощности прилива за лунный (синодический) месяц на Беломор¬
ском побережье. Коэффициент прилива принят равным 2 по отношению к основному
пункту Сосновец. Условные обозначения см. на рис. 3.3

режий классифицируется как правиль¬
ный полусуточный и для которого
предельным показателем в СССР при¬
нят 0,5, а в странах на берегах Атлан¬
тики — 0,25 [981.
3 3. НЕИЗМЕННОСТЬ СРЕДНЕМЕСЯЧНОЙ
ВЕЛИЧИНЫ ПРИЛИВА
Периодом неравномерности при¬
ливных колебаний от сизигии к квад¬
ратуре является синодический лун¬
ный месяц, в пределах которого глав¬
ные приливообразующие факторы про¬
ходят через все свои характерные фа¬
зы (см. рис. 3.3). Эта закономерность
изменения прилива внутри месяца,
определяемая движениями небесных
тел, обеспечивает неизменность пол¬
ного месячного цикла для всех лун¬
ных месяцев в году. Поэтому, если
взять не среднее значение величины
прилива для всех одноименных суток
12,35 лунного месяца в году, а сред-
'нее значение для всех 29,5 сут дан¬
ного месяца, то окажется, что это сред¬
нее значение величины прилива явля¬
ется практически неизменным для
остальных месяцев данного и любого
другого года. На рис. 3.4 это измене¬
ние величины прилива в течение ме¬
сяца и неизменность ее в году пред¬
ставлены в виде ломаной и прямой
линий.
Энергия приливной волны яв¬
ляется функцией ее амплитуды [см.
(2.5)1, поэтому изменение величины
прилива отображает колебания энер¬
гии прилива.
Таким образом, все точки и линии,
находящиеся в поле графика, могут
рассматриваться как величины при¬
лива в метрах, мощности в тысячах
киловатт или энергии в миллионах
киловатт-часов.
Мареограмма дана за среднегодо¬
вой лунный месяц с соответствующей
ему отдельной шкалой уровня моря.
Она является фиктивной, так как
указанный на ней ход уровня моря
взят не из наблюденного ряда, а по¬
лучен для каждого дня как соответст¬
вующий среднему значению амплитуд
12 одноименных дней всех лунных ме¬
сяцев в году.
Из анализа графика очевидно, что
среднее значение энергии (мощности)
прилива в течение лунного месяца яв¬
ляется, гак же как и средняя величи¬
на прилива, неизменной для любого
месяца и любого года ввиду постоян¬
ства астрономических факторов. Это
определяет основное положительное
свойство приливной энергии — неиз¬
менность среднемесячной мощности в
годовом и многолетнем рядах \ В тер¬
минах математической статистики,
принятых в водохозяйственных рас¬
четах, коэффициент вариации С„ и
коэффициент асимметрии Cs для сред¬
немесячных значений приливного ря¬
да равны нулю. Этим приливная энер¬
гия выгодно отличается от речной.
Следовательно, преимущество при¬
ливной энергии состоит в неизменно¬
сти среднемесячной энергии для года
любой водности, которая, как будет
показано далее, может быть трансфор¬
мирована в обеспеченную мощность.
Таким образом, для решения проб¬
лемы использования прилизной энер¬
гии необходимо найти гармоничное
сочетание изменчивой в годовом и
многолетнем рядах речной энергии с
равномерной в годовом и многолетнем
периодах, но неравномерной в месяч¬
ном и суточном циклах приливной
энергией.
1 Подсчет энергии прилива по марео-
грамме, записанной в п. Сосновец (рис. 3.3),
показывает, что наибольшее отклонение
среднемесячной энергии в 18,6-годовом
периоде для правильных полусуточных при¬
ливов составляет 4 %. Соответствующие
подсчеты для пунктов Ла-Манша дают мак¬
симальное отклонение среднемесячной вели¬
чины прилива на 5 % [98], что учитывалось
при анализе выработки ПЭС Ране за пе¬
риод 1967—1977 гг. и дало отклонение го¬
довой отдачи ± 3 % [ 92, 117].
27

ГЛАВА 4
ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК И КЛАССИФИКАЦИЯ СХЕМ ПЭС
4.1.	ПРИЛИВНЫЕ МЕЛЬНИЦЫ И ПЕРВЫЕ
ПРОЕКТЫ ПЭС
Несколько столетий тому назад, когда
причина явления прилива не была еще вы¬
яснена. ка берегах Андалузии. Галлни,
Англии, Канады и Белого моря уже рабо¬
тало множество приливных мельниц
[9|. Судя по дошедшим до нашего времени
остаткам и даже действующим поныне ус¬
тановкам, они устраивались путем перекрьг-
тин дамбами небольших бухт, в которых рас¬
полагались громадные мельничные ко¬
леса (диаметром до 6 м), действующие при
опорожнении бассейна в отлив. В прилив
бассейн заполнялся через затворы — «хло¬
пушки». Подобные колеса еще в прошлом
веке использовались для откачки сточных
вод в Гамбурге, а в Лондоне такая уста¬
новка под арками Лондонского моста с
с 1580 г. в течение 250 лет качала пресную
воду в город. В Новой Англии (США) и
сейчас ещё на лесопилках имеются прилив¬
ные установки.
В прошлом веке и в начале нынешнего
появилось много предложений, авторы ко¬
торых стремились получить от прилива
большую, чем это можно было осуществить
в мельницах, энергию. С 1856 до 1939 г.
насчитывалось 280 патентов, и в послед¬
ние годы число патентов на эту тему про¬
должает расти. Ниже приводится краткое
рассмотрение прежних предложений, ибо в
основу новых положены те же принципы.
Наибольшее число предложений (на¬
пример, Щове) относится к поплавковым
установкам, передающим колебательное
движение прилива для вращения располо¬
женных на берегу двигателей (рис. 4.1, о).
В предложении Шепарда (Англия) поплавок
предлагалось заменить рабочими колесами
с поворотными лопастями, установленным и
стационарно на вертикальном валу. Одна¬
ко даже при очень больших размерах по¬
плавков реализация этого предложения не
может дать значительного количества энер¬
гии (поплавок площадью 1000 м2 при ско^
рости подъема воды от 0,12 до 0,55 мм/'с да¬
ет мощность от 2 до 7 л.с.).
Использование энергии подъема по¬
плавков предлагалось также для нагнета¬
ния воды (рис. 4.1, б) из резервуара 2 в
гидромашину 4 с помощью поплавка / и
неподвижно закрепленных цилиндров
(поршней) 3 или для вращения пневмодви¬
гателя 5 сжатием воздуха в баллонах 6
(рис. 4.1, в). Опытные установки, построен¬
ные Тейлором в США {Sj, использовали
энергию прилива для увлечения на дно
шахты 7 воды, захваченной резервуаром 8,
соединенным с морем, а также для увлече¬
ния воздуха (через эжектор 9) и его сжатия
в камере 10 (рис. 4.1, г). Далее сжатый воз¬
дух по трубе 11 подводился к механизму.
Отработанная вода сливается через шахт¬
ный колодец 12.
В других устройствах предлагалось ис¬
пользовать горизонтальную составляющую
скорости потока. Однако, ввиду относитель¬
но малых значений удельной кинетической
энергии, приходящихся на единицу сечения
потока, эффективное использование этой
а)
*)
<Г)
Рис. 4.1. Схемы использования приливных колебаний
28

энергии может быть только в установках
с большими размерами колес — 100 м
и более, а для рабочих колес диаметром
4—5 м можно было рассчитывать на полу¬
чение лишь 400—600 кВт, т. е. использова¬
ние кинетической энергии прилива при не¬
больших размерах колес не может удовлет¬
ворить современным требованиям.
Возможность использований в установ¬
ках среднего и низкого напоров давления
воды для приливных установок означала
применение принципа самой простой и,
как будет показано в дальнейшем, наиболее
эффективной обыкновенной однобассейно¬
вой приливной мельницы с установкой в
плотине вместо мельничного колеса совре¬
менного гидроагрегата. Эффект такой за¬
мены можно убедительно показать на при¬
мере Вудбриджской мельницы, построен¬
ной еще в XII в., колесо которой развивало
мощность 15 л.с. Замена этих колес гидро¬
агрегатом с учетом площади бассейна
30 тыс. м® и средней величины прилива по¬
зволила бы получить мощность 600 л. с.,
или в 40 раз большую.
Понятно, что такое использование при¬
ливной энергии в современных условиях,
когда технически возможно отсечение гро¬
мадных заливов, открыло перспективу по¬
лучения мощностей, измеряемых сотнями
тысяч и миллионами киловатт. Но путь от
пятнадцатисильной мельницы в Вудбрид-
же до мощных приливных систем оказался
очень трудным.
Первым и главным препятствием для
проектировщиков ПЭС оказалась суточная
неравномерность и прерывистость прилив¬
ной энергии (см. §3.1). Если для примитив¬
ных приливных установок это не имеет зна¬
чения, так как они могут работать независи¬
мо от солнечного времени и их немногочис¬
ленный персонал приспосабливал свою
деятельность к приливным циклам, то по¬
требителей энергии мощной ПЭС такая не¬
равномерность удовлетворить не может.
К чему приводит неравномерность прилив¬
ной энергии, можно видеть на примере опи¬
санной в § 18.1, запроектированной ПЭС
Кводди (США). Ее мощность в период квад¬
ратур в течение рабочего промежутка изме¬
няется от 30 до 70 МВт и падает снова до
30 МВт. В период сизигий мощность на¬
растает от 30 до 130 МВт и падает опять до
30 КВт. Длительность рабочего промежут¬
ка (в период средних амплитуд) составляет
7 ч 3 мин, а перерыв для выравнивания
уровней и накапливания напора длится
5 ч 23 мин. Нужно отметить еще и то, что
циклы работы ПЭС ежедневно сдвигаются
(запаздывают) на 50 мин.
Над устранением этой неравномерно¬
сти приливной энергии французские инже¬
неры работали 200 лет.
Начиная от артиллерийского инженера
Белидора, который в 1737 г. при описании
приливной мельницы в Дюнкерке наметил
способы, обеспечивающие непрерывность
использования приливной энергии, и кон¬
чая Декером, Клодом, Како, Дефуром, все
они пытались решить задачу путем разде¬
ления залива, отсекаемого от моря для ПЭС,
на два или три бассейна и поочередной ком¬
мутацией этих бассейнов через турбины
с морем или между собой.
Наибольшее число предложений о
строительстве ПЭС по этим и другим схе¬
мам было сделано во Франции [9]. Ниже
приводятся данные по однобассейновым
схбмзм, которые представляют интерес с
современных позиций, а также по двухбас¬
сейновым схемам, поскольку в последнее
время вновь выдвигаются и продолжают
разрабатываться их прежние компоновки.
По проекту ПЭС Абер-Врак (рис. 4.2. а)
при отсечении эстуария р. Диури предпо¬
лагалось получить 4 МВт с выработкой
14.5 ГВт-ч/год с использованием преры¬
вистой энергии ПЭС для зарядки аккумуля¬
торов подводных лодок. В проекте были
предусмотрены турбины Югенена с перемен¬
ной частотой вращения. Сооружение ПЭС,
начатое в 1928 г., было прекращено, по¬
скольку стоимость энергии оказалась до¬
роже энергии ТЭС.
Пппркт ПЯТ (bnpupu /пиг 4 9 Лктп
"Ги''—			 - г'-**—	-• —»
предложен еще в 1911 г. Вигуром. В изме¬
ненном проекте 1925 г. было доказано, что
эффективнее энергию прилива использовать
по однобассейновой схеме двустороннего
действия. В проекте получила воплощение
идея работы турбин с переменной частотой
вращения и выдачей энергии в систему по¬
стоянным током при общей длине линии
электропередачи до 900 км. Была также
запроектирована специальная ГАЭС для
аккумулирования энергии ПЭС, не погло¬
щаемой системой.
Проекты этих станций интересны также
и тем, что в них предлагалась сквозная кон¬
струкция здания, позволявшая осуществить
двустороннюю работу ПЭС при вертикаль¬
ной турбине. Конструкция такого же типа,
но с оригинальной компоновкой была
предложена в двух вариантах проекта Кис-
логубской ПЭС (СССР) в 1939—1940 гг.
(см. § 20.2), где предлагалось установить
три вертикальных агрегата по 456 кВт
(рис. 4.2, е, ж).
Оригинальное решение было предло¬
жено в аргентинском проекте (см. гл. 19)
ПЭС Сак-Хосе (рис. 4.2, в). Предлагалось
применить радиально-осевые турбины с на¬
бором специальных дефлекторов, размеща¬
емых под турбиной для создания и исполь¬
зования эффекта эжекции. Всего предлага¬
лось установить (в здании ПЭС длиной
5.5 км) 379 таких агрегатов с различными
диаметром (до 10 м) и мощностью в зависи¬
мости от глубины.
В проекте Лумбовской ПЭС в СССР
(1941 г., см. § 20.3) была предложена видо¬
измененная компоновка обычного здания
ГЭС с вертикальными агрегатами. Это из¬
менение состояло в применении сквозного
водопропускного тракта под агрегатом
(рис. 4,2, з).
ЛЛ

Рис. 4.2. Проекты здания ПЭС:
а _ Абер-Врак (Франция. 1924 г.);	6 — Френей (Франция, 1925 г.); в — Сан-Хосе (Аргентина.
1928 г.); г —Кводди (США, 1935 г.): д — Бузум (Германия. 1940 г.); е. ж — Кислогубская (СССР.
1939—1940 гг.); з — Лумбовская (СССР, 1941 г.)

^ Мер,
Цикл работы
Средний uCIlccuh
Рис. 4.3. Трехбассейнсвая установка (цикл Како и Дефура):
а — здание ПЭС, окруженное плотиной для коммутации бьефов; / — здание ПЭС; 2 — плотина для
коммутации бьефов с водосбросами типа Вентури; 3 — главная плотина; 4 — разделительные плоти¬
ны; стрелки показывают движение воды соответственно порядковым номерам на диграмме б; б —
диаграмма цикла н график мощности; — уровень моря; .... — уровень верхового бассейна;
	—	уровень среднего бассейна;	уровень	низового бассейна. Порядковые номера по¬
казывают различные фазы. В точках С, D, Е, F, G. Н, I, С происходит переключение соединения
бассейнов между собой и морем, указанное на схеме а
Оригинальная сквозная конструкция
с вертикальными агрегатами и сифонной
турбинной камерой предлагалась в проекте
ПЭС Кводди 1935 г. (рис. 4.2, г), а с гори¬
зонтальными агрегатами была осуществле¬
на на ПЭС Бузум (рис. 4.2, 5), которая бы¬
ла демонтирована перед второй мировой
войной.
В 1938 г. Дефур предложил проект
трехбассейновой ПЭС (рис. 4.3), по кото¬
рому три бассейна поочередно соединя¬
лись со зданием ПЭС с помощью специаль¬
ной плотины с затворами для коммутации
бьефов (см. рис. 4.3, а). Проект этот реали¬
зует наиболее совершенный из довоенных
трехбассейновый цикл Како и Дефура
1937 г., который мог регулировать мощность
ПЭС по графику потребления.
Кроме этой ПЗС на северном побе¬
режье Франции предлагалось осуществле¬
ние двухбассейновых схем с различными
циклами. Многие из них были связаны с
эстуарием р. Ране (см. § 15.12). Далее при¬
водится описание этих двухбассейновых
схем, появляющихся в современных про¬
ектах (особенно применительно к проекту
Северн, см. § 16.3).
4.2.	КЛАССИФИКАЦИЯ И СРАВНЕНИЕ
СХЕМ ПЭС
Для выбора оптимальной схемы
ПЭС в табл. 4.1 приводится их клас¬
сификация и сравнение [9]. Приняты
три основных класса:
I — схемы с одним бассейном, ко¬
торый может использоваться как при
двустороннем, так и при односторон¬
нем действии;
II —схемы с двумя или несколь¬
кими сопряженными бассейнами, ко¬
торые могут располагаться в одном
заливе, разделенном на несколько
частей, или с использованием сосед¬
них бухт или с расположением их в
независимых удаленных один от дру¬
гого заливах (бухтах) и связанных
между собой линией передачи («объ¬
единенные бассейны» III).
Для возможности сопоставления
все сравниваемые схемы приняты в
31

Таблица 4.1. Классификация схем ПЭС |9J
. Ж
— М
< =
и ICC
Р о
о V
0
и о
2 *
1 1
4> 3
X I
и а:
£
S
%
2
х
х
О)
£
№
Р.
С
8
X
а
■	2	*	X	|
sis '*	о ■	«	j— ! —
<-5eav;^^o5<5«o
"*о&Рге:г2“^5^
X U с Т! п ^ W О fJJ
ОХ «I <у &	Н х	х	V
о *	о	*
Ж о 2 • 36
5 ~ X С О *5^
^	О.Х	П5С®
^5^а)Ь«х5'
^1у с з4аЛ
чэ о о Г ^.5^
о = ™“£-	*
Ж — *4	'	—*
e я V
go* c.t_
“ >..
■©■со
О О)
s^-
?2=н.
й Ж s в « S . И~
5|gS*fe»?sS|,;
>>=яс.зо£“« §-&S
Я?5&55?5я552
' >|U
О К Si 1 о *
саЯвоижчЗ .
О в о н а> й is г1’
w О х V Е Н 9 ^
>Ч X сд >, ж о
««и»o*5og
е*8&,*&5 Ч-
&S£6gS
,*s4
! * ж >
. " L
Ji Я *.
у О j У j Н “a * 5 СЛЕГ-
fiS2S0n*c;oBT
>у_ « = ж я- o * "	t.	о
4"io
и 5 *
«2?
X
к SB
*Яч
'SggSsgSgg*,
ij-O
- P x
■&3
®« нёб?, x^Oii-Cn
5sE§nSo
®1“**!!4
*§*£^ё£=°©
>. * га «ГО g * и ■? gj
ш>е t_ 4г— ~ га —..усп
do 5,'-’ X о
О ^ v С-в Чей! ^
nB°ysSol42
° Ф §!?*? * «
^* «о	5	"2	ч	о	^^
fl4*H	2	,w,J2i
I—г J4 <J	Н	НС	^
С*° >Ю	О	(0
й>
га	д-	£-
Л К X , X ф to
^гапоохс;*-?»
<оЯ2££;£*э5
vOsy 2{-j"«.
^ЯфОЯО^Х
L. s SC5 Qi •
‘® Г. ~ *«»w ф в
ш ж
^>ф «<о«
Ц0>)0 о.<
л
*<
f-
о
CD
CD
3
%
о
X
а
ф
2
л
о
X
<я
а>
о
о
га
С
О
X
<
С
slsfes*
S|S&Sb
х * го в 1с
я ® ь * a®
ОоРсй<
CD
CD
§«
х о
У н
О о
2 «
* а
о
*х
о
35 ■*
cj 2
о н
и о
со О
X со
«“■
Ф
>.«
X
« 3
со 2 к
а о.х
о Р я
ib
« У с>
Ш m ^
О e О)
иЧс(
10
0 И
х га
*§
01
ю
о
о
о
«в га- •>*=. g5 ^ в »«=>
и 'пяшатид хд »-;м«х
‘чи/звмШЦ
и
m
с
32
Примечание. НБ — низовой бассейн; ВБ — верховой бассейн; ГБ — главный бассейн; СБ — средний бассейн; I — здание
плотина, отсекающая бассейны ПЭС; 3 — разделительная плотина

равных природных условиях с бас¬
сейном благоприятной овальной кон¬
фигурации (типа Лумбовского зали¬
ва), при которой вход в залив не тре¬
бует расширения, а плотины, сопря¬
гающие задание ПЭС с берегами, име¬
ют небольшую протяженность.
Однобассейновая установка дву¬
стороннего действия (табл. 4.1, схе¬
ма 1а) наиболее полно соответствует
естественному ходу прилива и дает
наименьшую степень регулирования.
Здание ПЭС располагается в плотине,
отсекающей залив от моря.
Цикл работы: вскоре после начала
прилива затворы отключают бассейн
ПЭС. Благодаря этому между морем и
бассейном образуется необходимый
перепад и начинает работать турбина,
использующая поток воды из моря в
бассейн (работа на наполнение). В от¬
лив, когда перепад между морем и бас¬
сейном достигнет минимума, турбина
выключается и открываются водопро¬
пускные отверстия. После наполне¬
ния бассейна вхолостую и выравнива¬
ния уровней затворы снова закрыва¬
ются и вследствие отлива между бас¬
сейном и морем образуется перепад.
Когда перепад достигнет значения, не¬
обходимого для включения турбины,
начинается работа ПЭС на опорожне¬
ние. Далее цикл повторяется. Пара¬
метры режима (начальные, конечные
напоры и расходы) назначаются из ус¬
ловия максимальной энергоотдачи
(см. § 5.2).
В этой схеме для двусторонней ра¬
боты требуется обеспечение наиболь¬
шей сработки и наполнения бассейна,
что позволяет максимально прибли¬
зить ход уровня бассейна к естествен¬
ному циклу и наиболее полно исполь¬
зовать энергопотенциал бассейна
(34 %). Это также отвечает минималь¬
ному изменению экологических усло¬
вий.
Главным преимуществом этой схе¬
мы является возможность получения
от данного бассейна максимальной
приливной энергии, которую можно
использовать для экономии топлива в
энергосистеме.
Однобассейновая схема двусторон¬
него действия с насосным эффектом
3 Зак. 1874
(схема 16). Как будет видно из после¬
дующего рассмотрения, в многобас¬
сейновых схемах стремились добить¬
ся непрерывного и равномерного ге¬
нерирования энергии ПЭС за счет
уменьшения ее мощности и выработки,
но эти схемы все-таки не обеспечива¬
ют межсизигийного регулирования.
Но энергопотребление не требует по¬
стоянной модности, оно соответствует
производственному и солнечному рит¬
мам жизни человека — ночью спади
 дважды в сутки нарастание— утром -и
в вечерние часы. Задача, очевидно, ре¬
шается не генерированием непрерыв¬
ной равномерной мощности, а совме¬
щением волн генерирования прилив¬
ной энергии с «волнами» потребления.
Циклы, предложенные Жибра
(см. § 15.2), и созданный для их реа¬
лизации капсульный -агрегат (см.
§ 11.3.) позволили решить именно эту
задачу. На рис. 4.4 показан принцип
этого решения. Предположим, что в
1 ч ночи нагрузка в системе (рис. 4.4, б)
упала и ТЭС работают с неполной
мощностью. В это время турбины ПЭС
можно пустить в прямой насосной ра¬
боте (рис. 4.4, а). Генератор обратит¬
ся в двигатель: за счет энергии неза¬
груженных ТЭС он начнет качать во¬
ду из моря в бассейн ПЭС. К 6 ч ут¬
ра подкачка бассейна закончится и
ПЭС перейдет в фазу ожидания. В 8 ч
утра, когда мощности ТЭС окажется
недостаточной для покрытия расту¬
щих нагрузок, гидроагрегаты ПЭС
включатся на прямую турбинную ра¬
боту из бассейна в море и будут вы¬
давать в сеть энергию до начала обе¬
денного перерыва. Далее после оче¬
редной фазы ожидания с ростом на¬
грузки турбины ПЭС включатся в ра¬
боту. Ночью они могут перейти в об¬
ратную насосную работу (откачка) или
будут находиться в фазе ожидания.
Описанный принцип применения
насосного эффекта наиболее полно
раскрывается при использовании его в
циклах Жибра, которые представля¬
ют обширные возможности комбина¬
ции шеститактной работы агрегата с
фазой прилива и ситуацией в энерго¬
системе. По теории Жибра число та¬
ких сочетаний определяется цифрой

2108. С помощью ЭВМ в каждый отре¬
зок времени можно избрать оптималь¬
ный режим ПЭС в зависимости от кон¬
кретных условий [36, 1571. Таким об¬
разом, благодаря насосному эффекту
ПЭС выводится из зависимости от лун¬
ного времени и может выдавать мощ¬
ность в ритме солнечного времени, а не
только увеличивает выработку,
как это указывается в [43]. Понятно,
что это может быть достигнуто только
 при работе ПЭС в энергосистеме, где
имеются электростанции, которым в
часы слабой нагрузки выгодно отда¬
вать свою энергию на насосы ПЭС.
Трансформация энергии ПЭС во
времени достигается не безвозмездно.
Введение периодов ожидания ведет к
потере части энергии, и только опти¬
мизация решения задачи в условиях
конкретной системы может дать от¬
вет, в какое время лучше принять ра¬
боту ПЭС на вытеснение мощности или
выработку максимального количест¬
ва энергии, при которой насосная ра¬
бота также дает эффект. При подъеме
(опускании) уровня бассейна выше
(или ниже) уровня прилива за счет на¬
сосной работы агрегатов ПЭС аккуму¬
лирует энергию совместно работаю¬
щей электростанции и фактически вы¬
полняет функцию ГАЭС, но в отличие
от речной ГАЭС это аккумулирование
не ведет к потере энергии (около
25 %), а дает ее выигрыш, так как сра¬
ботка поднятого объема воды проис¬
ходит вследствие отлива при увели¬
ченном (в 2—3 раза) напоре. Эта воз¬
можность реализуется в работе АЭС
Ране (см. § 15.5).
Однобассейновая установка одно¬
стороннего действия (табл. 4.1, схе¬
ма 1в). Общая компоновка сооружений
и состав такие же, что и ПЭС двусто¬
роннего действия, но работа проис¬
ходит в одну сторону, т. е. при опорож¬
нении или наполнении. Название цик¬
ла: одностороннее действие на опо¬
рожнение или одностороннее действие
на наполнение.
При односторонней работе важным
является выбор направления работы
'Работа тепловыхА энергии
у у' электростанций у/ понижение w .
7 S 5 1011 К 13»151617 № 1SIC21П 2321
Рис. 4.4. Совмещение волн энергии прилива с «волнами» потребле¬
ния
34

ПЭС: на наполнение бассейна (из мо¬
ря) или на опорожнение . (в море).
При работе однобассейновой установ¬
ки одностороннего действия на напол¬
нение получаемая энергия меньше,
чем при опорожнении бассейна (на¬
пример, в одном из вариантов проек¬
та ПЭС Ране работа на наполнение
дает лишь 2/3 энергии, которую можно
получить при работе на опорожнение).
Это объясняется тем, что работа на
верхних отметках при обычно пологой
форме берегов и осушных площадок
всегда выгоднее, чем на нижних, так
как она использует больший объем
сливной призмы и не дает такого быст¬
рого гашения напоров, как при ра¬
боте на нижних отметках.
При работе установки односторон¬
него действия на опорожнение допус¬
кается незначительная сработка бас¬
сейна, что важно при совместном ре¬
шении задачи энергетики и судоход¬
ства, а также при небольших глуби¬
нах залива, когда требуется ограниче¬
ние сработки высокими отметками.
Аналогичные требования предъявля¬
ются и при сооружении ПЭС в эстуа¬
риях наносовлекущих рек (например,
ПЭС Северн).
Сравнение одно- и двусторонней
схемы. При односторонней работе диа¬
пазон колебаний напора ниже, а сред¬
ний напор на турбину несколько вы¬
ше, чем при двусторонней работе. Это
ведет к уменьшению числа турбин или
их размеров, т. е. к уменьшению сто¬
имости оборудования ПЭС. Стоимость
турбины, рассчитанной на односто¬
роннюю работу, также ниже, чем сто¬
имость турбины при двусторонней ра¬
боте. Поэтому появилось предложе¬
ние о применении агрегата Страфло,
который дешевле капсульного, рассчи¬
танного на двустороннюю и обрати¬
мую работу (см. § 11.3). Несколько
уменьшаются стоимость здания и объ¬
ем выемки под него из-за исключения
насосной работы (см. § 12.1). Удли¬
нение периода до 7 ч за один цикл ра¬
боты, так же как и уменьшение числа
тактов при исключении обратимости и
реверсивности, улучшают условия
эксплуатации оборудования и прод¬
левают срок службы.
На этом основании в последнее вре¬
мя стали высказываться мнения, что
на ПЭС Ране было дано классическое
решение этой задачи, но оно оказалось
весьма сложным и вследствие этого до¬
рогостоящим. «Французский подход,
несмотря на все его технические досто¬
инства, необязательно является на-
илучшим. Почему бы не отказаться от
всех этих сложных манипуляций с
уровнем бассейнов и не сосредоточить
внимание на моделях получения воз¬
можно более дешевой энергии?» (Вил¬
сон, 1983) [2891.
И как писал в 1978 г, руководитель
проекта ПЭС Фанди Кларк, «досто¬
инства, относящиеся к выдаче гаран¬
тированной мощности, не компенси¬
руют увеличение стоимости ПЭС в
связи с установкой более дорогостоя¬
щего оборудования, необходимого для
работы в двух направлениях потока»
[122].
Опасения о «сложности манипуля¬
ции с уровнями бассейнов», очевидно,
были связаны с неполадками и ава¬
риями генераторов ПЭС Ране в 1975 г.
После ремонта агрегаты могут ра¬
ботать во всех режимах; однако
преимущественно они работают в
турбинном и насосном прямых ре¬
жимах (см. § 15.5).
В проекте ПЭС в зал. Фанди 1977 г.
выявилось парадоксальное явление —
несмотря на то, что двусторонняя ра¬
бота предполагает более интенсивную
сработку и энергетическое использо¬
вание сливной призмы бассейна по
сравнению с односторонней, расчет по¬
казал, что в данных условиях влияние
двусторонней работы на увеличение
выработки значительно уменьшается
(на ПЭС Камберленд двусторонняя
работа уменьшает выработку на 5,9%,
а на ПЭС Кобекуид — на 2,7 %),
тогда как в условиях Мезенской ПЭС
двусторонняя работа увеличивает вы¬
работку на 18 (см. § 20.4), а ПЭС Се¬
верн на 25 %. Поэтому, поскольку в
проекте ПЭС Кобекуид двусторонняя
работа снижает коэффициент эффек¬
тивности R (отношение дохода к рас¬
ходу, см.§ 9.5) с 1,07 до 0,81, а ПЭС
Камберленд с 0,93 до 0,81, в этих про¬
ектах принята односторонняя работа.
35

Очевидно, что этот вывод не но¬
сит универсального характера и в
данном случае, возможно, определя¬
ется высокой величиной прилива, при
котором двусторонняя работа снижа¬
ет свой эффект. Кроме того, очевидно,
сказывается невозможность установки
необходимого числа агрегатов по усло¬
виям рельефа и геологии створа (для
полной реализации возможностей
двусторонней схемы требуется неоп¬
равданная экономически дорогостоя¬
щая подводная выемка). ОднакоijTipo-
ектах ПЭС Фанди 1977 гг. еще не была
исключена возможность двусторон¬
ней работы и отмечается, что «при
окончательном выборе реальных ре¬
жимов одно- или двустороннего дейст¬
вия необходимо будет учесть пока еще
не получившие_качественной оценки
выгоды, обусловленные эксплуата¬
ционной гибкостью установки двусто¬
роннего действия» [1221.
Наоборот, из этих условий в со¬
ветских разработках мощных ПЭС,
где доля приливной энергии в про¬
тивоположность ПЭС Ране весьма
значительна, а средняя величина
прилива (6 м) меньше, чем в Фанди
и Северн (9 м), и по условиям ство¬
ра нет ограничения для размещения
необходимого числа агрегатов, при¬
нимается однобассейновая схема
с двусторонней работой.
Сопоставление однобассейновой
схемы с многобассейновыми (табл.
4.1,, схемы II и III). Подробный анализ
этих схем дан в [91. Основной недоста¬
ток многобассейновых схем по срав¬
нению с однобассейновыми состоит в
меньшем (в 2 или 3 раза в зависимости
от числа бассейнов) использовании по¬
тенциальной энергии вследствие деле¬
ния бассейна на 2 или 3 части и умень¬
шения работающей площади бассей¬
на 5 [S — см. (2.8)]. Это относится
также к схемам с объединенными бас¬
сейнами, которые удорожаются по
сравнению с двухбассейновыми схе¬
мами за счет сооружения дополнитель¬
ных плотин и дублирующих ПЭС.
Исключение составляют двухбассей¬
новые схемы IIa-1 и IIa-5 с насосным
действием, не имеющие дублирующих
мощностей, а также схема Декера,
36
обеспечивающая непрерывную работу.
Двухбассейновая установка с элек¬
тростанцией в разделительной пло¬
тине, работающей на напоре между
бассейнами (табл. 4.1, схема Иа-2).
Этот цикл был предложен Декером в
1890 г. для приливной установки Он-
флер в устье р. Сены и позже рассмат¬
ривался в вариантах проектов ПЗС
Кводди, Северн, Птикодиак и Лумбов-
ской. Такое широкое распространение
цикла Декера объясняется тем, что в
нем достигается непрерывность гене¬
рирования энергии при простоте и от¬
носительно невысокой стоимости уста¬
новки. Электростанция располагает¬
ся в разделительной плотине и рабо¬
тает на напоре между верховым и ни¬
зовым бассейнами. На рис. 4.5 видно,
что с помощью водопропускных от¬
верстий 3—4 в плотинах 1 и 2 в низо:
вом бассейне все время поддерживает¬
ся уровень, близкий к малой воде, а в
верховом — к полной воде. Таким об¬
разом, ПЭС 7, расположенная в разде¬
лительной плотине 2, работает непре¬
рывно. Несомненное достоинство
цикла — непрерывность энергии — до¬
стигается недоиспользованием значи¬
тельной потенциальной энергии.
В этом цикле, имеющем непрерыв¬
ную, но колеблющуюся в течение су¬
ток мощность, так же как и в трех¬
бассейновой схеме Дефура 1937 г.
(рис. 4.3), где мощность регулируется
по режиму потребления, колебания
мощности внутри месяца от сизигии к
квадратуре, как и в любой схеме, не
имеющей насосного аккумулирования,
остаются неизбежными.
Двухбассейновая схема с насос¬
ной подкачкой обратимых агрегатов
(цикл Бернштейна Иа-5). Форси¬
рованная за счет энергосистемы на¬
сосная работа в период квадратур мо¬
жет компенсировать спад энергии
прилива в это время. Этот цикл при¬
меняется в современных проектах
двухбассейновых ПЭС Северн (схемы
Шоу и ЦЭУ, см. § 16.4). В этих усо¬
вершенствованных схемах за счет
включения во вспомогательный (ни¬
зовой) бассейн акватории со значи¬
тельными глубинами (18 м ниже сред¬
него уровня моря) удается обеспе¬

чить непрерывную выдачу мощности
в течение 12 ч пикового потребления
и 10-часовой непрерывной работы
ночью в насосном режиме (см.
рис. 16.8, б, в) независимо от фазы
прилива.
Таким образом, ПЭС-'становится
важным компонентом объединения
энергосистем, в котором преобладают
АЭС и отсутствуют ГЭС. Однако вслед¬
ствие более чем двукратного дублиро¬
вания мощности и более высокой стои-
мости низконапорного аккумулирова¬
ния на ПЭС по сравнению с высокона¬
порной ГАЭС такое решение оказывает¬
ся неэффективным, поскольку ПЭС пре¬
вращается в ГАЭС, КПД которой хо¬
тя и выше, но эффективность значи¬
тельно ниже.
В проекте ПЭС Северн это выра-
" жается в затрате на аккумулирование
20,7	ТВт-ч в год при выдаче в сеть
18 ТВт-ч и снижении коэффициента
эффективности R до 0,85, в то время
как для ГАЭС он равен 1,25, а для од¬
нобассейновой установки доходит до
2—3.
Коэффициент отношения энергии,
полученной за период эксплуатации,
к энергозатратам на создание ПЭС для
однобассейновой схемы на 17 % выше,
чем для двухбассейновой (см. § 16.3).
Поэтому комитет Севернской плотины
в 1981 г. отдал предпочтение однобас¬
сейновой схеме (см. § 16.4).
В результате проведенного анали¬
за можно сделать вывод о преимуще¬
стве однобассейновой схемы перед
двухбассейновой.
Этот вывод оказался бесспорным не
только для принятых проектов ПЭС
Камберленд, Кобекуид и при вариант¬
ном проектировании ПЭС Северн, но
и, наконец, при последнем (1977 г.)
рассмотрении проекта ПЭС Кводди
(см. рис. 18.1), где долгое время (на
протяжении 57 лет) не могли отка¬
заться от двухбассейновой схемы.
Что касается выбора между дву¬
сторонней и односторонней работой,
то здесь окончательный вывод пред¬
ставляется еще преждевременным.
Ясно, что двусторонняя работа име¬
ет очевидное преимущество в экологи¬
ческом отношении. обеспечивая при
е
аГ ^
*
е
S г
Е
са
о
Z5
О
3
»-
аГ
0 ' Z ' « ' 6 ' 8	10	'	12	ч
Рис. 4.5. Двухбассейновая схема Декера с
электростанцией в разделительной плотине
работе на максимум отдачи минимум
нарушений природных условий
(см. § 21.1). Она также повышает
энер гоэкономическую эффективность
при наличии в системе совместно дей¬
ствующих ГЭС с большими водохра¬
нилищами, обеспечивающими меж-
сизигийное регулирование. Тогда
ПЭС обеспечивает не только эффект
участия в покрытии пиковых нагрузок,
но значительно увеличивает выработ¬
ку по сравнению с односторонней ра¬
ботой.
При отсутствии этого условия, а
также при высокой величине прилива,
когда разница в отдаче не столь ощу¬
тима, пока преимущество отдается
односторонней работе (ПЭС Фанди,
Северн). Но окончательный вывод мо¬
жет быть сделан только на основании
результатов эксплуатации ПЭС при
двусторонней работе. Во всяком слу¬
чае, во Франции уже убедились в том,
что «опыт электростанции Ране по¬
казал выгодность двусторонней рабо¬
ты ПЭС при изменении стоимости
энергии от часа к часу» [92].
ЗУ

Часть II
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЭС
ГЛАВА 5
■ л ГЪ I I Ж-^ Г% Г~ П Г> A m jrr П1 I I /\ Г	1“^ гч /Ч Г* I Гт А
OL.|-1CJDbl I 1ГЕДВАГКН CJIDMWI О ИГ^СГЧМ
5.1.	ВЫБОР СТВОРА. РАЗМЕРЫ ПЭС
— В соответствии с выводом о воз¬
можности оптимального использова¬
ния приливной энергии при однобас¬
сейновой схеме дальнейшее рассмот¬
рение относится к этой схеме с одно¬
сторонним или двусторонним дейст¬
вием.
При выборе створа ПЭС прежде
всего следует определить величину
прилива и размеры установки. По¬
скольку мощность и энергия, которые
может дать ПЭС, зависят от квадрата
величины прилива [см. (2.7) и (2.8)1,
наиболее эффективными будут участ¬
ки побережья, на которых наблюда¬
ются наибольшие приливы. Мини¬
мальная величина прилива, при кото¬
рой возможно оправдать создание
ПЭС, зависит от конкретной энерго¬
экономической ситуации в районе дей¬
ствия будущей ПЭС. Поэтому невоз¬
можно априори регламентировать ми¬
нимальную величину прилива, при
которой сооружение ПЭС может быть
оправдано. Например ПЭС Странг-
форд-JIox (см. § 16.5) при величине
прилива 2—4 м после резкого увеличе¬
ния цен на нефть, которая является
основным источником энергии в Сев.
Ирландии, оказалась экономически
обоснованной, а уменьшение средней
величины прилива вследствие резо¬
нанса с 10 до 7 м в одном из створов
Камберленд привело к отказу от
этого створа (см. гл. 10).
В качестве минимальной можно
принять величину прилива, необхо¬
димую для работы турбины с диамет¬
ром рабочего колеса 5—10 м, приме¬
няемой на проектируемых современ¬
ных ПЭС. Учитывая, что необходимый
начальный напор для такой турбины
должен составлять примерно 1 м, а
38
этот напор равен половине величины
прилива (см. ниже), определяем, что
эта величина должна составить в квад¬
ратуру 2 м, что соответствует средней
величине прилива 5 м, а в сизигию —
8 м. О наличии таких мест на побе¬
режьях Мирового океана можно су¬
дить поданным, приведенным в при¬
ложении и на рис. 1.1.
Понятно, что полученные таким об¬
разом величины приливов, допускаю¬
щие использование приливной энергии
в мощных установках на основа¬
нии возможностей крупных турбин,
ориентировочны и не являются норма¬
тивными. Так, применение для Кисло-
губской ПЭС турбины с диаметром
3,3 м обеспечило техническую воз¬
можность использования приливов с
максимальной величиной 3,9 м. Одна¬
ко экономического обоснования прилив¬
ных электростанций удается достиг¬
нуть, как это будет показано в даль¬
нейшем, только при реализации по¬
ложительных качеств приливной
энергии в крупных энергосистемах.
В гл. 4 было показано, что потер¬
пели фиаско попытки осуществления
проектов небольших однобассейновых
или многобассейновых ПЭС для рабо¬
ты на изолированного местного энер¬
гопотребителя (см. также [9]).
Эти обстоятельства предопределя¬
ют необходимость выработки прилив¬
ной энергии только мощными одно¬
бассейновыми ПЭС, которые обеспе¬
чивают возможность получения боль¬
ших количеств энергии для решения
крупномасштабных задач энергетики.
Из этого положения очевидна
принципиальная неправильность
предложений о строительстве малых
ПЭС.
И хотя это положение является столь
очевидным, как ясна необоснованность

строительства малой ГЭС на полноводной
реке, еще нередко можно услышать пред¬
ложения о строительстве таких ПЭС. На¬
пример, на симпозиуме «Энергия океана» в
1983 г. [68] даже была принята подобная
рекомендация. На Колстонском симпозиуме
в Кембридже в 1980 г. также был представ¬
лен доклад [139], в котором доказывается,
что на побережьях Новой ''Англии в США
имеется значительное число неболыпик
бухт, где при средней величине прилива
3—5 м могут быть созданы малые ПЭС, ко¬
торые при площади бассейна от 1 до 100 га
могут дать мощность от 10 кВт до 10 МВт.
 Реальные проекты малых ПЗС и их
осуществление показывают, что эти
ПЭС оказываются весьма дорогими
ввиду дороговизны низконапорных
гидроагрегатов и малого количества
энергии, которое может быть получе¬
но при малой площади бассейна. Дока¬
зательством этого являются осуществ¬
ленные малые ПЭС Кислигубская
(0,4 МВт) и Аннаполис (20 МВт). Обе
эти установки вследствие своих ма¬
лых размеров обошлись дорого—Кис-
логубская 16 тыс. руб/кВт при стои¬
мости альтернативной ГЭС 400 руб/
кВт; Аннаполис 2800 долл/кВт при
стоимости ГЭС 700 долл/кВт — и бы¬
ли обоснованы исключительно как
опытные. Удельная стоимость мощно¬
сти ПЭС уменьшается при увеличении
площади бассейна и величины прили¬
ва. Это подтверждается уменьшением
в 5 раз удельной стоимости по проек¬
ту Кольской ПЭС (см. § 20.5) по срав¬
нению с Кислогубской при увеличе¬
нии величины прилива на 30 % и ак¬
ватории бассейна в 5 раз.
Невозможность обеспечить эконо¬
мическое обоснование проектов ма¬
лых ПЭС была показана в проектах
трех ПЭС на побережье Бенгальского
залива (см. § 19.2), где ПЭС мощно¬
стью 2—15 МВт могут дать энергию
стоимостью в 5 раз более высокую,
чем на проектируемых крупных ПЭС.
Проектирование 23 малых ПЭС на по¬
бережьях Испании при средней вели¬
чине прилива 2—3 м показало, что та¬
кие установки при их годовой выработ¬
ке 12 ГВт-ч являются принци¬
пиально неэффективными (см. § 19.5).
Конечно, тезис о принципиальной
неэкономичности малых ПЭС допу¬
скает исключения, например при
включении ПЭС в мелиоративные сис¬
темы (см. § 19.5).
Каков же нижний порог мощности
для крупных эффективных ПЭС?
Судя по последним проектам ПЭС
в зал. Кобекуид (1977 г., см § 18.1)
они оказались неэффективными при
мощностях 17 и даже 100 МВт. Но
20 ПЭС такой же мощности, запроек¬
тированных в весьма благоприятных
природных условиях для энергоснаб¬
жения изолированных потребителей
на—островах^ расположенных у побе¬
режья Австралии, могут быть эконо¬
мически обоснованы (см. § 19.3). Име¬
ются примеры эффективности проек¬
тов ПЭС при мощности 460 МВт
(ПЭС Гарорим, Южная Корея, § 19.4) и
600 МВт (ПЭС Мерсей, Англия, § 16.5).
Возможно, этот порог может опу¬
скаться до 100 МВт и должен устанав¬
ливаться в каждом конкретном слу¬
чае для заданных энергоэкономичес¬
ких условий. Во всяком случае, со¬
вершенно не обоснованы суждения о
неэкономичности ПЭС мощностью
меньше 1 или 3 ГВт [38].
Таким образом, при поиске створа
строительства ПЭС нужно искать за¬
ливы с высокими приливами и воз¬
можно большей акваторией.
Что касается конфигурации очер¬
тания залива, предлагаемого для об¬
разования бассейна ПЭС, то имеющее¬
ся представление о предпочтительно¬
сти суженных створов и целесообраз¬
ности использования заливов, соеди¬
ненных с морем горлом, не всегда яв¬
ляется оптимальным, так как может
оказаться, что длина створа недоста¬
точна для размещения агрегатов, обес¬
печивающих использование энерго¬
потенциала бассейна. Так, в проекте
ПЭС Кобекуид в бух. Майнас-Бейсин
(см. § 18.2) пришлось отказаться от
узкого створа у м. Сплит и перенести
его в широкую часть бухты, а узкое
горло губы Кислой - оказалось доста¬
точным, чтобы полностью использо¬
вать энергопотенциал бассейна, но
вместо возможных четырех агрегатов
для уменьшения затрат на экспери¬
мент была предусмотрена установка
двух агрегатов, а фактически постав¬
лен один.

Очевидно, что существует опреде¬
ленное оптимальное соотношение пло¬
щади бассейна и длины створа, при ко¬
тором оказывается возможным в дан¬
ном створе разместить агрегаты и во¬
допропускные отверстия так, что они
обеспечат возможность высокой сте¬
пени использования потенциала бас¬
сейна и не потребуют сооружения
глухой плотины. Но следует учесть,
что глухая плотина в не очень широ¬
ких створах составляет относительно
небольшую часть стоимости сооруже¬
ния (ПЭС Северн — 10 %), и нет не¬
обходимости стремиться к выбору
створа, исключающего необходимость
ее возведения. Наоборот, недостаточ¬
но широкий фронт даже при отсутст¬
вии местного сужения — горла не
обеспечивает возможности размеще¬
ния необходимого числа агрегатов,
так что зеркало бассейна оказывается
слишком большим для данного ство¬
ла Это XQnnmo видно ня ппнмрпр
Г	ж	**'	•	"	‘ ‘ 1	Г'
южного створа Пенжинекой ПЭС, где
отношение S/L оказывается на поря¬
док выше этого отношения для многих
разрабатываемых проектов (табл. 5.1).
При оценке рельефа дна бассейна
предпочтение следует отдать глубоко¬
водным бассейнам с минимальной дис¬
сипацией энергии, хотя известны ство¬
ры в мелководных бассейнах, претен¬
дующие на экономичность устройства
в нем ПЭС (Северн, Мезень) при рас¬
положении самого створа ПЭС на
глубинах, достаточных для установки
агрегатов большого диаметра (8—
10 м).
В заливе, имеющем достаточную
площадь для образования бассейна
ПЭС, наиболее выгодный створ сле¬
дует определять из условия размеще¬
ния агрегатов с возможно большим ди-
Та блица 5.1. Влияние длины створа и площади бассейна на параметры ПЭС
Страна, ПЭС
S. км*
L, км
Э^/S. млн.
кВт-ч/км1
3rIL.
млн.кВт-ч/км
S/L.
км
NyCT-IL-
МВт/км
СССР
Мезенская
Пенжи некая:
южный створ
северный створ
Тугурская
Кольская
Кислогубская
Франция
Котанген—Центр
Ране
Великобритания
Северн
Солуэй-Ферт
Канада
Камберленд
Кобекуид
Аннаполис
США
Пассамакводдн
Ник-Арм
Тернагейн
Хаф-Мун Коув
Южная Америка
Сан-Хосе
Г ольфо-Нуэво
Южная Корея
Чансу
Асанман
Г арорим
Австралия
Секюр
Уолкотт
40
6
2330
92,9
21,25
6,2
20 530
72
9,3
6,2
6788
32,3
7,4
4,7
1800
35
15,3
3,3
4,9
0,87
9,18
2,3
0,97
0,032
1
8
200
69
26,5
8,55
22
0,8
22,7
8,3
420
19
31
5,1
777
27,5
12,9
9,8
86
5
44,5
11,8
264
10
46,4
6,4
15
0.45
3,7
5,5
120
,
17,5
8.4
8.4
3100
3
11
2,1
5,5
220
0,336
0,15
5,65
780
7,5
23,1
3,66
2200
—
10

192
5

6,7
100
2,2
14,5
5
85
2,1
9,4
5,6
130
1,2
12,3
5,6
415
2,5
9,4
538
25,2
164
2639
285
1200
1560
210
668
788
51,4
295
51,7
5,6
43,7
31,25
30
12,5
730
2,9
209
625
28,4
300
684
22
380
365
28
248
766
17
216
1266
26,4
403
124
33.3
44.4
—
—
-
468
222
167
95
655
35,7
2400
104
933
38,4
92
614
45
204,5
381
40
190,5
1333
108
475
1560
166
500

аметром рабочего колеса турбины.
При этом можно рекомендовать и
створ с большими глубинами, с тем
чтобы в нем расположить многоярус¬
ное наплавное здание ПЭС (см. § 12.2).
При передвижении створа на большие
глубины следует учитывать нежела¬
тельность создания бассейна с чрез¬
мерно большой акваторией, когда на
1 км створа будет приходиться такая
площадь бассейна, которую нельзя
будет заполнить за один приливный
цикл и используемая акватория бас¬
сейна окажется меньше его полной по¬
верхности. Длина бассейна в опти¬
мальном случае не должна превышать
длину приливной волны (см. гл. 10).
При изысканиях створа ПЭС сле¬
дует ориентироваться на участки по¬
бережья со средней величиной при¬
лива не ниже 5 м и акваторией, до¬
статочной для экономического оправ¬
дания ПЭС с мощностью, значитель¬
но превышающей 100 МВт. При этом
в створе должны быть глубины 15—
60 м, позволяющие устанавливать аг¬
регаты с диаметром 5—10 м на доста¬
точном фронте без подводной выемки.
5.2.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ПЭС
После выбора одного или, как пра¬
вило, нескольких створов проектируе¬
мой ПЭС следует провести предвари¬
тельную оценку этих створов по их
эффективности и сопоставление с дру¬
гими вариантами энергоснабжения.
Для этого прежде всего необходимо оп¬
ределить ориентировочную мощность
и выработку, которые могут быть полу¬
чены в данном створе, но не для
кадастровой оценки общего энерго¬
потенциала бассейна [см. (2.8)], а с
учетом регулирования энергии прили¬
ва и реализации ее при работе гидро¬
агрегатов, т. е. для предварительной,
а также кадастровой оценки техни¬
ческого потенциала ПЭС.
Для решения этой задачи предло¬
жен ряд способов, в числе которых
можно отметить, например, г р а ф и-
ческий [9] и аналитичес-
с к и й (Прендл, 1984) [224].
Графический способ, предложен¬
ный Л. Б. Бернштейном 19], основы¬
вается на том, что для определения ре¬
жима регулирования, т. е. закона сра¬
ботки (или наполнения) бассейна ПЭС
через турбины может быть предложе¬
но практически безгранично большое
число вариаций от почти мгновенного
опорожнения бассейна при макси¬
мальном напоре (т. е. если всю накоп¬
ленную во время прилива воду про¬
пустить через турбины во время ма¬
лой воды) до постепенного снижения
уровня во время отлива при мини¬
мальном напоре, создающемся за
счет небольшого сдвига фазы моря и
бассейна.
Учитывая установленный выше
принцип наибольшего использования
энергопотенциала прилива, постав¬
ленную задачу следует, очевидно, ре¬
шать на получение от данного бассей¬
на ПЭС максимальной отдачи. Такое
решение может быть получено при ис¬
пользовании насосной работы для
увеличения выработки ПЭС. Альтер¬
нативой этому решению является ис¬
пользование насосной работы ПЭС для
совмещения периодов генерирования
ПЭС с временем прохождения пиков
в энергосистеме, что приводит к неко¬
торой потере выработки, но дает вы¬
теснение мощности ТЭС.
Эти вариации режима, позволяю¬
щие в определенных условиях обес¬
печить повышение эффективности
ПЭС, должны учитываться на после¬
дующих стадиях проектирования, но
они не оказывают кардинального вли¬
яния на выбор параметров ПЭС на
предварительных стадиях проектиро¬
вания.
Как определить режим сработки
бассейна ПЭС, удовлетворяющий по¬
ставленной задаче получения макси¬
мальной отдачи ПЭС?
В гл. 6—8 дано строгое решение
этой задачи методом динамического
программирования. Этот метод дол¬
жен применяться на дальнейших ста¬
диях проектирования, когда произве¬
ден выбор створа и намечены основ¬
ные параметры ПЭС.
Для вариантного сравнения раз¬
личных створов и составления пред¬
варительного схематического проекта
41

необходимо получить ориентировоч-
ную оценку технического потен и и ял я
предлагаемой ПЭС и основных пара¬
метров ее работы #Н8Ч и Q.
Исходными, так же как и для ка¬
дастровых оценок валового энергопо¬
тенциала (см. § 2.2), должны быть ос¬
новные характеристики створа:	пло¬
щадь бассейна и величина прилива.
Полученные зависимости помимо
простоты должны обеспечивать до¬
статочную надежность и степень точ¬
ности, необходимую для предвари¬
тельных расчетов. Параметры, соот¬
ветствующие уровню технического по¬
тенциала, должны отличаться от пара¬
метров, соответствующих валовому
потенциалу, тем, что в первом случае
выработка и мощность определяются
с учетом реальной пропускной спо¬
собности и КПД гидроагрегатов ПЭС
при условии обеспечения такого на¬
полнения (опорожнения) бассейна
ПЭС, при котором будет получена мак¬
симальная отдача.
Благодаря строгой закономерно¬
сти прилива, наблюдаемой на побе¬
режьях с правильным полусуточным
характером прилива (т. е. во всех
рассматриваемых створах ПЭС, за
исключением Пенжинского), оказы¬
вается возможным задачу регулирова¬
ния решить только для одной
средней величины при¬
лива, а затем с учетом коэффи¬
циентов прилива распространить полу¬
ченное решение на весь репрезен¬
тативный ряд лунного месяца и года.
Эта возможность йредопредел яется
симметрией отклонения в-течение лун¬
ного месяца величины прилива от
среднего значения в сторону высоких
и малых приливов (см. рис. 3.2).
Мареограмма в любом пункте по-
бережья Мирового океана, где при¬
лив имеет правильный полусуточный
характер, при малых значениях пока¬
зателя прилива Д (например, для Ла-
Манша 0,05, Мурманского и Беломор¬
ского побережий 0,5, см. табл. 3.1) мо¬
жет представлять ход прилива в лю¬
бом пункте побережья с таким харак¬
тером прилива и будет отличаться
лишь по масштабу высот. Поэтому
для перехода от мареограмм для пунк¬
42
та, в котором проведено регулиро¬
ваны#» ппылива на m3kchmvm выпабот-
1	«/	"	Г	’
ки, к рассматриваемому створу сле¬
дует масштаб высот умножить на ко¬
эффициент отношения средних вели¬
чин прилива этих двух пунктов.
При расчете графическим способом
полученный результат должен быть
умножен на площадь бассейна в рас¬
сматриваемом створе.
При построении графика хода
уровней в бассейне ПЭС можно приб¬
лиженно принять сработку бассейна
по прямой линии (т. е. для данного
цикла Q — const, рис. 5.1). Такое до¬
пущение является некоторым отступ¬
лением от принципа максимального
использования приливной энергии,
при котором ход уровня в бассейне
должен, как отмечалось выше, соот¬
ветствовать естественному ходу уров¬
ней в море со сдвигом фазы, определя¬
емым начальным напором.
При регулировании прилива по
методу динамического программирова¬
ния с применением ЭВМ (см. гл. 6—
8) такое изменение расходов дейст¬
вительно имеет место. Однако, по¬
скольку при допущении неизменности
расхода конечная сработка сливной
призмы бассейна ПЭС не будет суще¬
ственно отличаться от получаемой при
точном расчете, это отступление не
должно существенно сказываться на
результате.
При построении графика уровня
бассейна необходимо принять опре¬
деленную ординату начала сработки.
Очевидно, что эта ордината не может
совпадать с уровнем полной и малой
воды при наполнении из-за необходи¬
мости накапливания напора на тур¬
бину. Поэтому в графике регулирова¬
ния допускается некоторая потеря
сливной призмы, Высота потерянной
при этом призмы определится, если
принять в расчет график не с первой
волны, а с последующих.
На рис. 5.1 представлена сработка
уровня расчетного бассейна с величи¬
ной прилива 5,44 м при разных зна¬
чениях расхода («веер» прямых, начи¬
нающихся в точке с начальным напо¬
ром #нач = 2,5 м). Такой напор
принят произвольно для последующе

го варьирования в поиске оптималь¬
ного расхода. ГТо напорет, %_мкм<ас“
мым последовательно как разность
уровней бассейна и моря, и расходу
построен график мощности для раз¬
личных значений расхода. При этом
мощность ПЭС определялась по фор¬
муле N = 7 QH, соответствующей
средневзвешенному значению КПД
агрегата, принимаемому так же, как
и при кадастровой оценке речных
энергоресурсов. По полученным зна¬
чениям выработки в пересчете на год
строится график годовой выработки в
зависимости от расхода. Такие же гра¬
фики строятся и для других значе¬
ний Янач (1; 1,5; 2 м).
Высшая точка семейства этих гра¬
фиков и является условно искомой,
а режим, соответствующий этой точ¬
ке, принимается обеспечивающим
максимальную отдачу. Отношение
этой отдачи к валовому энергопотен¬
циалу, вычисленное для данного рас¬
четного случая и равное 0,34, ввиду
подобия приливных синусоид на по¬
бережьях с правильным полусуточ¬
ным приливом и является коэффициен¬
том для перехода от валового к тех¬
ническому энергопотенциалу. Следо¬
вательно, с учетом (2.8) формула
технического энерго¬
потенциала, кВт-ч, бассейна ПЭС
определится выражением
*^тех.пот = 0»34*ЭПОТ = 0,34 х
		X	1,97-10е AC2PS
flllUiltl /)шглис4 flltllllll А _ллмс4 lS Б
ИЛИ
Э.
тех.пот
= 0,67- 10е Лс2р 5
(5.1)
Здесь обозначения А и 5 те же, что
и в формулах (2.6) — (2.9).
"Таким образом, технический энер¬
гопотенциал бассейна рассматривае-
мой ДЭО-равен одной трети валового
а также пропорционален площади
бассейна и квадрату средней величины
прилива.
Поскольку приливные синусоиды,
а следовательно, и графики регули¬
рования подобны, остальные парамет¬
ры ПЭС можно получить умножением
параметров, полученных в расчетном
случае, на отношение величин прили¬
ва в рассматриваемом и расчетном
-|Л/.кВт
Рис. 5.1. Регулирование прилива на макси¬
мальную отдачу при постоянном начальном
напоре ЯНач=2,5 м; площадь залива 1 км2;
величина прилива 5,44 м. Заштрихованный
график мощности соответствует режиму
максимальной выработки
бассейнах. Так, если при величине
прилива 5,44 м оптимальный на¬
чальный напор равен 2,5 м,
то в общем случае начальный
напор
^нач = 2,5Л/5,44 = 0,46Л
или с округлением
^нач =0,5 л,
(5.2)
т. е. начальный напор для получения
наибольшей выработки принимается
при кадастровой оценке технического
потенциала прилива равным полови¬
не величины прилива.
Аналогично	рас	четны	й
расход, определенный в 250 м3/с,
в общем случае при площади бассейна
5, км2, определяется, м3/с, по формуле
q = 250 ——S = 46 AS. (5.3)
5,44
Для определения установленной
мощности следовало бы исходить из
максимальной величины прилива. Но
ввиду малой обеспеченности этой вели¬
чины в расчет принимается величина
среднесизигийного прилива, имеюще¬
го коэффициент 1,23 по отношению к
средней величине его (см. рис. 3.2)г
43

Тогда установленная
!! !1 !■! U П Г Т i. I/P.T Л Т I«ЖГ\*Г/Л1 Я tf П 1/Л I J _
Г«! кЦ \J v i	1 v« -! S у w J iv • v/JV* »Vi v* Г\Ц. i I
малъного напора в течение цикла, рав¬
ного 1,1 //Нач> определяется по форму¬
ле
NyCT==7QH= 7-1,23- 46Аср-1,23 х
X 0,5Аср = 243А2Р 5
или с округлением
^ует == 250АсР 5.	(5.4)
В дальнейших стадиях проектиро¬
вания установленная мощность подле¬
жит уточнению исходя из эффектив¬
ности дополнительной энергии, полу¬
чаемой при увеличении установлен¬
ной мощности, соответствующей пре¬
вышению значения величины прилива
сверх среднесизигийной.
Для определения мощности ПЭС,
кВт, при любой величине прилива
может быть предложена зависимость
А^тек = 7 QH = 7 • 0,46А * 46AS =
= 150Л25.	(5.5)
Приведенные формулы показыва¬
ют, что полученный график мощности
ПЭС может рассматриваться как ти¬
повой при регулировании ПЭС на мак¬
симум отдачи.
С помощью формул (5.1)—(5.5) по
известным 4ср и 5 можно определить
параметры ПЭС.
Аналогично могут быть получены
параметры однобассейновой ПЭС
одностороннего действия 191
Эте*.пот = 0.4Ы06 A*PS; (5.6)
Янач = 0,46 А;	(5.7)
Q = 35,6АСР S;	(5.8)
ЯМакС = 0,62АМ S;	(5.9)
А/уст = 210Аср S.	(5.10)
Недостаток графического способа
заключается в том, что в нем не учиты¬
вается эффект насосной работы и при-
нимается ход уровня при выравнива-
нии бьефов таким же, как для турбин¬
ного режима, т. е. не учитываются ре¬
альная пропускная способность и чис¬
ло водопропускных отверстий. Но по¬
скольку эффект насосной работы оп¬
ределяется относительно небольшим
44
увеличением отдачи ПЭС, графиче-
pI/IIJJ	порт- Т1 /V» Т О ТЛII ( I \ Г |Г\	П П Q
v ill i П	Ч. 2 iVAfWVJ ^uv а	2 С2 2 V/	S\J	2 «1
предварительной оценки точность
проектных параметров.
Так, для Мезенской ПЭС по графи¬
ческому методу ALCT = 250-10®-62х
Х1458 =14,6 ГВт и Э = 0,67-10е-62х
х 1458=39ТВт-ч/год, а по методу ди¬
намического программирования — со¬
ответственно 15 ГВт и 50 ТВт-ч/год.
Для ПЭС Ране по приближенным
формулам N = 250- 10е-8,462 х
х15,5 =280 МВт и Э=0,67-10ех
х8,462-15, 5= 0,7 ТВт-ч/год. Разность
с осуществленным проектом состав¬
ляет 11—13 % и объясняется тем, что
на ПЭС Ране установлено меньшее
число агрегатов (24 вместо 36) и огра¬
ниченное число водопропускных от¬
верстий (6 вместо 10).
Сопоставление параметров запроек¬
тированных ПЭС и полученных
по формулам (5.6)—(5.10) для одно¬
бассейновой установки односторон¬
него действия также дает близкие ре¬
зультаты. Так, ПЭС Кобекуид по
проекту 1982 г. имеет мощность 4,28
ГВт и выработку 12,26 ТВт-ч/год,
по формулам (5.6) и (5.10) для одно¬
сторонней работы мощность ПЭС
составляет 7,8 ГВт, а годовая выработ¬
ка 15 ТВт-ч.
Показатели ПЭС Северн по проек¬
ту составляют 7,2 ГВт и 13 ТВт-ч,
по (5.6) и (5.10) —соответственно
7,2	ГВт и 12 ТВт-ч, что демонстриру¬
ет их близкое совпадение.
Приведенные примеры под¬
тверждают, что графический метод
оценки параметров ПЭС дает доста¬
точную точность для предварительных
стадий проектирования. При пользо¬
вании им следует учесть допущения,
приведенные в гл. 2 для формул када-
стровой оценки приливного энергопо¬
тенциала: площадь бассейна прини¬
мать на отметке выше на 0,25 АсР
среднего уровня моря; расчетные фор¬
мулы не учитывают изменения вели¬
чины прилива и свободной поверх¬
ности бассейна при работе ПЭС.
Аналогичные допущения прини¬
маются при определении оптимальных
теоретических значений основных без¬
размерных расчетных показателей

ПЭС с использованием упрощенной
схемы метода Жибра (36!, предложен¬
ных Прендлом [2241.
Сущность способа заключается в
определении основных показателей
ПЭС по отношению к максимально
возможным. При этом не основе моде¬
лирования режимов работы ПЭС вы¬
ведены оптимальные безразмерные
теоретические значения показателей
ПЭС как одно-, так и двустороннего
действия.
Таким образом, по предлагаемому
методу потенциальная энергия или
мощность принимаются по (5.1) и
(5.4), но с введением поправки по без¬
размерному коэффициенту, учитываю¬
щему модельные исследования для вы¬
бора оптимума, в результате чего,
зная среднюю амплитуду и площадь
отсекаемой акватории, можно оце¬
нить параметры ПЭС и правильно ин¬
терпретировать результаты расчетов,
выполненных методами пошаговой оп¬
тимизации с учетом конкретных усло¬
вий створа и конструктивных реше¬
ний.
Ниже даются формулы для опре¬
деления основных показателей ПЭС с
использованием оптимальных безраз¬
мерных теоретических параметров и
значения этих параметров.
Выработка ПЭС, кВт-ч,
3 = &Эмаьс*706 —
е-4рgH2 .S-706
3600
где е — оптимальный безразмерный
ПсфЗМСТр Boiуduuа г\И iivi i 1рсНДЛу. рЗВ-
ный 0,27 при одно- и 0,37 при двусто¬
роннем действии; ЭмаКс — макси¬
мальная естественная энергия за при¬
ливный цикл; 706 — число циклов в
году; р — плотность морской воды,
р = 1020 кг/м3; g — ускорение сво¬
бодного падения, g=9,81 м/с*;// —
амплитуда прилива, м; 5 — пло¬
щадь бассейна ПЭС, км2.
Мощность, кВт,
c-4pgH*
NyCl =
у 1	36007
(5.12)
где с — безразмерный параметр, рав¬
ный 0,7; Т — период прилива.
Сравнение энергоотдачи ПЭС, по¬
лученной по формулам (5.1), (5.4) и
(5.11), с проектными данными приво¬
дится в табл. 5.2.
Из данных табл. 5.2 видно, что
приведенные формулы дают возмож¬
ность определить параметры ПЭС при
ограниченных исходных данных.
На основе модельных исследований
Прендл предложил оптимальные тео¬
ретические безразмерные параметры f
для определения площади водопро¬
пускных отверстий и расчетного на¬
пора агрегата ПЭС
/ = -. +,.Т. •	(5.13)
-(-У
Т \2g)
/2
(5.11)
где F — площадь водопропускных от¬
верстий, м2; f — коэффициент сжатия
Таблица 5.2. Сравнение энергоотдачи ПЭС, подсчитанной по приближенным
формулам, с проектными данными
ПЭС
XI
"Ср* ”
А, км*
Энергоотдача, ТВт-ч
Расхождение с
проектными данными,
%
по (5.1),
(5.4)
по (5.11)
по про¬
ектным
данным
по (5.1),
(5.4)
по (5.11)
Мезенская
3
2330
56,2
60,8
50
+ 11
+ 18
Тугурская*
2,35
1400
20,7
22,4
19,3
+7
+ 14
Кобекуид
5,9
264
15,1
19.5
12.3
+ 1Q
+27
Камберленд
4.9
86
3,37
4,4
3,83
—12
—13
Северн
4,15
420
11,9
15,3
13
—8
—15
Ране
4.25
22
0.6
0,8
0,5
— 17**
* Створ м. Ларганда — м. Носорог (см. рис. 20.14).
•• Большое расхождение с фактическими параметрами ПЭС Раис объясняется тем. что в проекте
было принято число агрегатов 24 вместо 36.
45

потока; остальные величины приведе¬
ны R (R I IV
  — ......
hp = HplA\
(5.14)
для бассейна двустороннего действия
Лр = 0,6, для бассейна односторонне¬
го действия Лр = 1,2.
Тогда площадь водопропускных
отверстий F, м2, и расчетный напор 7/р,
м, для конкретной ПЭС составят
/
А/^р.)
Т \ 2g)
1/2
Hp = hp А.
(5.15)
(5.16)
В табл. 5.3 приведено сравнение оп¬
тимальных теоретических показате¬
лей, полученных по (5.15), (5.16), с
проектными для Мезенской ПЭС (пло¬
щадь водопропускного отверстия
17,4x10 м).
Таблица 5.3
Показатели
По
проек¬
ту
По
(5.16)
Расхож¬
дение. %
Число водопро¬
пускных отверстий
800
900
-г И
Расчетный напор,
м
3,89
3.6
—8,5
5.3.	ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ
НЕКОТОРЫХ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
Определение расчетных уровней 1еред-
него уровня моря (СУМ), низшего теорети¬
ческого уровня (НТУ)], приливных колеба¬
ний и других параметров для проекти¬
рования ПЭС (скорости, волнения, мутно¬
сти, топографии бассейнов, солености, тем¬
пературы, геологического строения створа,
и т. п.) происходит обычными методами,
описанными в различных руководствах, с
использованием оборудования для морских
изысканий, в том числе и специально разра-
батываемого гидрографическими институ¬
тами для изысканий ПЭС. Ниже приводятся
лишь новые методы и способы определения
некоторых параметров для проектирования
ПЭС.
Средняя величина при¬
лива. Для кадастровой оценки энергети¬
ческого потенциала бассейна необходимая
(см. §. 2.8) средняя величина прилива до
последнего времени определялась по гармо¬
ническим постоянным как одна из негар¬
монических постоянных прилива.
Сравнение средних величин приливов,
рассчитанных по гармоническим постоян¬
ным для каждой серии уровенных наблюде¬
ний, со значениями, снятыми с кривых про¬
должительности величин приливов, пост¬
роенных для тех же серий наблюдений, по¬
казало, что в Мезенском заливе у м. Абра¬
мовский средние величины приливов со¬
ставляют 6 вместо 5,75 м, а у водпоста Поло¬
винный 6,18 вместо 5,42 м, т. е. на 25—76 см
(4—14 %) выше значений, рассчитанных по
гармоническим постоянным, в Лумбовском
заливе — выше на 13—49 см (3—12%).
Это объясняется тем, что расчет сред¬
ней величины приливов по гармоническим
постоянным выполняется только по глав¬
ным полусуточным, суточным и мелковод¬
ным волнам (волны большего периода и не¬
периодические составляющие суммарного
уровня при расчетах не учитываются);
такой расчет дает приближенные значения
и может применяться только для общей ха¬
рактеристики приливов в данном пункте.
Для энергетических расчетов при правиль¬
ных полусуточных приливах необходимо
принимать средние величины приливов,
снятые с кривых продолжительности при¬
ливов, построенных по натурным данным.
Аэрофотосъемка для опре¬
деления объема бассейна.
В 1960 г. при изысканиях для проекта
Лумбовской ПЭС Ленгидропроектом был
предложен и применен метод определе¬
ния объемов приливных бассейнов и
расходов приливной волны в створах
ПЭС в различные фазы прилива при помо¬
щи аэрофотосъемки. При этом аэро¬
фотосъемкой производилась фиксация на
фотосхемах мгновенного положения водной
поверхности по отношению к береговой
черте.
Наиболее благоприятным периодом для
производства аэрофотосъемки является пе¬
риод сизигийных приливов, когда легче
получить связь между экстремальными уро¬
внями и расходами приливной волны.
Высотное положение водной поверхно¬
сти в любой момент аэрофотосъемки можно
получить по продольному профилю
(рис. 5.2), построенному по учащенным
Рис. 5.2. Продольный профиль водной по¬
верхности за период аэрофотосъемки. Циф¬
ры на кривых обозначают часы
46

уровенным наблюдениям на постах, равно-
.,епно располагаемых на побережье сни¬
маемого района до границы выклинивания
прилива.
Расчет объема бассейна по материалам
аэрофотосъемки выполняется путем гео¬
метрического вычисления объемов воды, по¬
ступивших в бассейн за приливный цикл.
Площади и объемы вычисляю1? с использо¬
ванием общей схемы положения водной по¬
верхности и графиков продольного профиля
водной поверхности.
Аэрофотосъемка морс¬
кого волнения и ледовых
условий. Аэрофотосъемка морского
волнения в бассейнах ПЭС обладает рядом
преимуществ по сравнению с другими ме¬
тодами. Она позволяет в краткие периоды
одновременно получить на больших пло¬
щадях, в том числе в труднодоступных рай¬
онах, детальное изображение морских волн
в зависимости от разгона и в районе их де¬
формации, рефракции, интерференции и т.д.
Наиболее простым является выполне¬
ние плановой аэрофотосъемки, которая по¬
зволяет определить по снимкам основные
системы волн и их элементы — длину, ско¬
рость (период) и направление распростра¬
нения. Кроме того, на снимках можно изу¬
чать рефракцию, дифракцию и характер
деформации целых систем и отдельных волн
на мелководье.
Полная характеристика всех элемен¬
тов волн в бассейнах ПЭС получается при
выполнении стереофотосъемки волн с од¬
ного или двух самолетов.
По материалам стереофотосъемок, кро¬
ме плановых характеристик волн опреде¬
ляются их высоты. Все виды аэрофотосъе¬
мок должны сопровождаться судовыми и бе¬
реговыми измерениями элементов волн,
учащенными наблюдениями за ветром и
колебаниями уровня.
Аэрофотосъемка позволяет также опре¬
делить динамические и морфометрические
характеристики льда для расчета ледовых
нагрузок.
В бассейнах Пенжцнской ПЭС ледовые
аэрофотосъемочиые работы выполняются
при помощи радиолокационной станции
(PJIC) бокового обзора. Основным преиму¬
ществом этого способа является возмож¬
ность съемки независимо от погодных усло¬
вий и освещенности. Вместе с тем на аэро¬
фотоснимках (пленках) РЛС отмечается^
линейное искажение размеров и форм
льдин, вызванное в основном изменением
масштаба строки электронной развертки и
несоответствием путевой скорости самоле¬
та скорости протяжки фотопленки, что за¬
трудняет дешифрование ледовых образова¬
ний, снижает точность определения гео¬
метрических размеров и скорости дрейфа
льдин. При аэрофотосъемке с помощью РЛС
не представляется также возможным опре-
nPHUTL BLimTV ТАПА/«а UQ П ЧЙЕЛ.'ИеМ ” LT — —-
г j ! vpwo па SS--SGJ3 J 1СМ п 11\.ииД*
вижном льду.
Аэрофотосъемочиые работы проводятся
в периоды, когда развитие ледового покро¬
ва в бассейнах ПЭС_достигает своего макси¬
мума. В бассейнах ПЭС Баренцева и Белого
морей они выполняются в третьей декаде
апреля, в Пенжинской губе Охотского мо¬
ря — в конце апреля и начале мая.
За время лётно-съемочных работ мето¬
дом повторных аэрофотосъемок по несколь¬
ким параллельным маршрутам выполня¬
ются ежечасные съемки акватории бассей¬
на ПЭС и прилегающих к нему районов мо¬
ря в различные фазы прнлнва(сизигин, квад¬
ратуры и промежутки). Работа проводится
таким образом, чтобы при правильных по¬
лусуточных приливах съемка охватывала
6-часовой цикл прилива или отлива с 2—3-
часовым перекрытием, а при неправильных
суточных приливах 12-часовой цикл.
Число лётно-съемочных маршрутов и
площадь съемки выбираются так, чтобы по¬
лучить ежечасные значения элементов дрей¬
фа отдельных льдин за приливно-отливные
циклы.
На основании аэрофотосъемок состав¬
ляются ежечасные мгновенные фотосхемы
(фотопланы), по которым определяются ге¬
ометрические размеры, площади и элемен¬
ты дрейфа льдин, высоты торосов и другие
характеристики ледяного покрова бассей¬
нов ПЭС.
Особенность получаемой при помощи
аэрофотосъемки информации заключается
в том, что она является массовой и может
быть использована для исследования эле¬
ментов ледового режима статистическими
методами.
По материалам аэрофотосъемки рассчи¬
тываются повторяемость и обеспеченность
длин и площадей льдин, высот торосов на
плавучем и неподвижном льду в бассейнах
ПЭС , исследуется динамика торошения
льда у гидротехнических сооружений, на
береговых отмелях и у берегов. Рассчиты¬
вается вероятность подхода льдин различ¬
ных геометрических размеров и форм к гид¬
ротехническим сооружениям ПЭС.
Путем снятия с фотосхем координат
характерных льдин строятся траектории и
рассчитываются скорости их дрейфа за пе¬
риод аэрофотосъемки и фаз прилива.
Новые возможности для исследования
.зависимости строения и динамики ледяного
покрова от ледовых процессов представля¬
ют космические методы выявления наиболее
вероятных зон сжатия и разрежения льда,
размеров и морфометрических характерис¬
тик льдии. Наибольшего эффекта можно
достигнуть при исследовании ледовых усло¬
вий путем сопоставления материалов космо-
и аэрофотосъемок при их строгой увязке
по времени с аэрофотосъемкой.
47

ГЛАВА 6
AnTiiiiiuo ai lurvuULic d a rucTLi о а л ur\_^ucDrcTuyc/*i/rvrr\
Sir ifTir 1«^гль^г I4/1 << lUii. а глч* ii— 8 Ui м'ч/^Ц!	ILi	i	w	I	r	i	iL4«8\wi	4/
РЕЖИМА ОДНОБАССЕЙНОВОЙ ПЭС
6.1,	СОСТАВ, НАЗНАЧЕНИЕ И МЕТОДЫ
РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНЫХ ВОДНО¬
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПЭС
В § 4.2 было показано, что одно¬
бассейновая схема одно- и двусторон¬
него действия с насосной работой обес¬
печивает наиболее эффективное ис¬
пользование приливной энергии. Эти
схемы осуществлены на действующих
ПЭС Ране и Кислогубской, а также
положены в основу разрабатываемых
проектов.
Методика оптимизационных рас¬
четов водно-энергетического режима
однобассейновой ПЭС излагается при¬
менительно к схеме двустороннего
действия с обратимыми агрегатами.
При расчете режима установки одно¬
стороннего действия в методике рас¬
чета установки двустороннего дейст¬
вия не рассматриваются режимы, от¬
сутствующие в установке односторон¬
него действия, т. е. для установки од¬
ностороннего действия методика рас¬
чета представляет частный случай.
В последующем изложении (см.
гл. 11) дано подробное описание при¬
ливных капсульных агрегатов. Здесь
отметим, что эти агрегаты распола¬
гаются в теле плотины и могут гене¬
рировать мощность при пропуске во¬
ды как из бассейна в море (прямой
турбинный режим — ПТ), так и из
моря в бассейн (обратный турбинный
режим — ОТ). Эти же агрегаты мо¬
гут работать и в насосном режиме,
закачивая воду в бассейн (прямой
насосный режим — ПН) или выка¬
чивая воду из бассейна (обратный на¬
сосный режим — ОН). Через агрега¬
ты допускается также холостой про¬
пуск воды из бассейна в море (прямой
пропуск — ПП) и из моря в бассейн
(обратный пропуск —ОП). Таким об¬
разом, обратимый агрегат двусторон¬
него действия допускает шесть режи.
мов работы и потому называется иног¬
да шеститактным.
Для иллюстрации на рис. 6.1 при¬
ведена эксплуатационная характери¬
стика капсульного шеститактного аг¬
регата Кислогубской ПЭС. Характе¬
ристика агрегата на графике имеет
форму холма. Каждая точка холма
выражает мощность Nit соответст¬
вующую расходу Qi и напору Яь
которые представляют собой коорди¬
наты проекции точки Nt на плоскость
(Я, Q). На эксплуатационной характе¬
ристике наносятся также линии рав¬
ных КПД для всех режимов. Для
капсульных шеститактных гидроагре¬
гатов холмы мощностей проходят по
всем четырем квадрантам плоскости
(Я, Q), поскольку расход и напор мо¬
гут иметь как положительный, так и
отрицательный знаки. Расход прини¬
мается положительным в направле¬
нии из бассейна в море и отрицатель¬
ным — из моря в бассейн. Напор при¬
нимается положительным, если он
действует со стороны бассейна (уро¬
вень воды в бассейне выше уровня во¬
ды в море), и отрицательным, если он
действует со стороны моря. Два хол¬
ма, соответствующие расходу одного
знака, образуют непрерывную по¬
верхность. Это означает, что техниче¬
ски возможно плавно, без отключения
агрегата от сети переходить от пря¬
мой турбинной работы к обратной на-
сосной и от обратной турбинной к пря¬
мой насосной. Объясняется это тем,
что при одном и том же направлении
расхода остается неизменным и на¬
правление вращения гидроагрегата.
Каждой рабочей точке характерис¬
тики соответствует определенное по¬
ложение регулирующих органов тур¬
бины — лопастей и направляющего
аппарата. Механизмы для регулирова¬
ния расхода могут находиться в одном
из положений между полным откры¬
тием и полным закрытием и при оста¬
новленном агрегате полностью закры¬
ты.
Рабочая зона характеристики гид¬
роагрегата ограничена следующими
48

линиями-ограничениями (рис. 6.1):
/ .9 по максимальной высот" по¬
дачи в насосных режимах; 2—3 —
по максимальной мощности генератора
в двигательных режимах; 3—4 —
по пропускной способности агрегата
в насосных режимах; 4—5'— по про¬
пускной способности агрегата в тур¬
бинных режимах; 5—6 — по макси-
МаЛЬНОИ	iri	i CriCpdiupd i) Г€Нс*
раторных режимах; 6 — 7 — по мак¬
симальному напору в турбинных ре¬
жимах; 1—7 — по минимальному
расходу агрегата.
На характеристике нанесены так¬
же линии максимальной мощности
°>г5	°>5	°,75	1,0	1,V>	1,5	1,75	2,0	2,25	2f	tf.M
н2юГ 1,2$	%0	0,75	0,5	0,25	0	-0,25 -0,5 -0,75 -1,0 -1,25 -1J5 -1,75 -2,0-2,25 -2,5 Н,Н
Рис. 6.1. Эксплуатационная характеристика агрегата Кислогубской ПЭС:
а — для прямой турбинной (ПТ) и обратной насосной (ОН) работы; 6 — для обратной турбинной
(ОТ) и прямой насосной (ПН) работы
4 Зак. 1874	49

турбины (8—5) и линии нулевой мощ¬
ности агрегата при синхронной часто¬
те вращения (13—8—4).
Шеститактный приливный капсу¬
льный гидроагрегат может на¬
ходиться в одном из следующих со¬
стояний:
а) агрегат остановлен; механизмы,
регулирующие расход воды (лопасти
и направляющий аппарат), закрыты;
б) агрегат под нагрузкой и враща¬
ется с синхронной частотой в положи¬
тельном направлении (режим ПТ или
ОН в зависимости от того, вырабаты¬
вается или потребляется при этом
электр оэнер гия);
в) агрегат под нагрузкой и враща¬
ется с синхронной частотой в отрица¬
тельном направлении (режим ОТ или
ПН);
г) агрегат не под нагрузкой и вра¬
щается с частотой, зависящей от раз¬
ности уровней воды по обе стороны
плотины (холостой пропуск через тур¬
бинный тракт); направляющий аппа¬
рат полностью открыт, лопасти
развернуты вдоль потока.
В каждый момент времени режим
работы ПЭС определен, если извест¬
ны: открытие затвора каждого водо¬
пропускного отверстия; состояние
каждого агрегата ПЭС в соответствии
с п. «а» — «г»; угол разворота лопас¬
тей и открытие направляющего ап¬
парата каждого из агрегатов; уровни
моря и бассейна у плотины. Этих дан¬
ных достаточно для однозначного оп¬
ределения режима работы ПЭС в каж¬
дый данный момент, характеризуемого
расходом, проходящим через водопро¬
пускные отверстия, расходом агрега¬
тов ПЭС и их мощностью.
Расчет водно-энергетического ре¬
жима ПЭС сводится к получению гра¬
фика ее мощности за расчетный период
времени Т. Если график должен удов¬
летворять некоторому критерию оп¬
тимальности, то говорят о расчете оп¬
тимального водно-энергетического ре¬
жима ПЭС.
При проведении водно-энергети¬
ческого расчета для назначения теку¬
щего эксплуатационного режима ПЭС
требуется также получение графика
изменения во времени управляющих
параметров станции — положения
затвооов BQflonnonvcKHbix отвеостим и
а	Г J	ж	’	"
регулирующих органов агрегатов.
Иногда нужно получить также и гра¬
фик изменения во времени расхода
через створ ПЭС и уровня воды в бас¬
сейне, например для анализа условий
судоходства.
При проектировании на основе рас¬
четов оптимальных водно-энергети¬
ческих режимов экономически обос¬
новываются параметры ПЭС: ее створ,
тип, диаметр, частота вращения и за¬
глубление турбины, мощность гене¬
ратора, число агрегатов, тип и число
водопропускных отверстий, макси¬
мальный и минимальный допустимые
уровни воды в бассейне, годовая отда¬
ча ПЭС, ее вытесняющая мощность и
пр.
Режимы ПЭС должны рассматри¬
ваться в условиях работы параллель¬
но с традиционными электростанция¬
ми. Хотя ПЭС и не может генериро¬
вать мощность непрерывно, она все
же способна выдавать гарантирован¬
ную пиковую мощность, т. е. часть ее
установленной мощности не требует
дублирования. Приспособить режим
генерирования ПЭС к режиму потреб¬
ления при выдаче пиковой мощности
удается лишь благодаря использова¬
нию насосных режимов. Когда от ПЭС
не требуется обязательного участия в
покрытии пика графика нагрузки, ис¬
пользование насосных режимов мо¬
жет существенно увеличить ее отдачу.
Условимся считать, что ПЭС рабо¬
тает в базисном режиме, если к ней не
предъявляется требование обязатель¬
ного участия в покрытии пиков гра¬
фика нагрузки; периоды времени, в
которые ПЭС работает в базисном ре¬
жиме, есть базисные периоды работы
ПЭС.
Периоды времени, в которые к ре¬
жиму ПЭС предъявляется требование
обязательного участия в покрытии пи¬
ков графика нагрузки, — пиковые пе¬
риоды работы, а режим, в котором она
работает в эти периоды, — пиковый
режим. График нагрузки, который
ПЭС должна обязательно покрывать
при работе в пиковом режиме,— пико¬
вый график нагрузки ПЭС.
50

ПЭС представляет собой сложный
энергетический объект, специфиче¬
ский по характеру используемой при¬
родной энергии. Для расчета водно¬
энергетического режима ПЭС потребо¬
валась разработка методов, учитыва¬
ющих особенности .использования
энергии приливов.
Первые методы водно-энергетиче¬
ского расчета ПЭС были предложены
относительно давно, когда еще не
существовало средств вычислитель¬
ной техники или они не получили ши¬
рокого распространения [91. Ручные
расчеты позволяли лишь ориентиро¬
вочно определять возможную отдачу
ПЭС и ее мощность на самых ранних
стадиях проектирования, когда в рас¬
поряжении проектировщиков нет
достаточной информации для примене¬
ния более совершенных методов, на¬
пример, при кадастровой оценке при¬
ливного бассейна.
Практические задачи проектирова¬
ния ПЭС потребовали разработать бо¬
лее совершенные методы, позволяю¬
щие учесть реальные характеристики
ее оборудования и сооружений.
Появлению этих методов наука об
использовании приливной энергии
обязана прежде всего трудам выдаю¬
щегося французского ученого Жибра
[36], который начал учитывать в ре¬
жимных расчетах ПЭС характеристи¬
ки ее агрегатов и топографическую
характеристику бассейна. Для реше¬
ния этой задачи Жибра применил
классические методы вариационного
исчисления и относительно строго ре¬
шил задачу для случая ПЭС одно¬
стороннего действия с турбинной и на¬
сосной работой.
Для получения соотношений, оп¬
ределяющих начало и конец турбин¬
ного и насосного режимов (эти соот¬
ношения в теории вариационного ис¬
числения названы условиями транс¬
версальности), Жибра вынужден был
предположить, что на ПЭС отсутству¬
ют ограничения по максимальному
напору в турбинном режиме, по мак¬
симальной высоте подачи насосов,
а также по максимальному и мини¬
мальному уровням воды в бассейне.
4*
В вычислительном плане разра-
jJ	и t Т 7
оотанкыи /гчйира метод представляет
собой численное решение системы не¬
линейных дифференциальных уравне¬
ний, причем одновременное выполне¬
ние условий трансверсальности в на¬
чале и конце экстремалей для каждо¬
го из режимов ПЭС (турбинно¬
го и насосного) достигается подбором.
Таким образом, Жибра получил
решение задачи для случая односторон¬
ней работы ПЭС при работе ее в базис¬
ном режиме. Это решение справедли¬
во при условии, что ограничения, ко¬
торыми он пренебрег, не достигаются.
Однако для решения задачи опти¬
мизации режима ПЭС двустороннего
действия применение вариационных
методов становится затруднительным.
Основная проблема, которая здесь
возникает, это получение условий
трансверсальности в конце каждого
возможного режима работы ПЭС, по¬
скольку при их выводе необходимо
учитывать ее режим работы за весь
последующий период регулирования.
Для случая ПЭС двустороннего
действия с турбинной и насосной ра¬
ботой Жибра предложил так называе¬
мые «циклы использования прилив¬
ной энергии» [361. В течение одного
прилива турбина может совершить два
турбинных и два насосных такта, и
число теоретически возможных цик¬
лов равно числу сочетаний из четырех
тактов, т. е. 24 = 16; для двух при¬
ливов число циклов возрастает до 16г =
= 256. Жибра проанализировал двух¬
приливные циклы и дал оценку трех¬
приливных. Это позволило ему вы¬
сказать некоторые рекомендации, об¬
легчающие приобретение интуиции,
необходимой для назначения более
или менее разумного режима работы
ПЭС. Благодаря анализу этих цик¬
лов, получивших название циклов
Жибра, ему удалось продемонстриро¬
вать возможность исключительно
гибкой эксплуатации в энергосисте¬
ме ПЭС двустороннего действия с ше-
ститактными агрегатами. Вместе с тем
построение различных циклов эксплу¬
атации ПЭС, подчиненных условиям,
не вытекающим непосредственно из
принципа наибольшей экономичности,
5J

не может быть положено в основу
строгого решения, ибо нет никакой
уверенности, что среди рассмотрен¬
ных циклов окажется наивыгодней¬
ший или близкий к таковому. Поэтому
нужно ставить задачу не о выборе на¬
ивыгоднейшего цикла из числа воз¬
можных, а о непосредственном отыска¬
нии наиболее экономичного режима.
Жибра четко показал необходи¬
мость использования для решения за¬
дачи расчета оптимальных режимов
работы ПЭС строгих математических
методов. Расчеты, выполненные в
40-х годах, а опубликованные в 50-х
(в русском переводе в 1964 г. [36]),
основывались на том уровне развития
математики и средств вычислительной
техники, который был достигнут к то¬
му времени.
Благодаря появлению ЭВМ и их
развитию в последние десятилетия
было разработано большое количество
новых методов решения задач оптими¬
зации, получивших общее название
методов математического программи¬
рования. Это сразу же привлекло вни¬
мание и специалистов, занимающихся
вопросами оптимизации водно-энер¬
гетических режимов ПЭС.
Среди разработанных в настоящее
время методов математического про¬
граммирования нет такого универ¬
сального, который бы во всех случаях
давал наилучшие результаты. Для ре¬
шения задачи оптимизации водно¬
энергетических режимов ПЭС в наи¬
большей степени подходят различ¬
ные модификации метода динамиче¬
ского программирования, разрабо¬
танного Веллманом. Этот метод при¬
меняется и для назначения оптималь¬
ных режимов эксплуатируемых ПЭС
[45, 112, 202], и в практике проекти¬
рования мощных ПЭС в СССР [44, 73],
Канаде [192] и Великобритании [262].
6.2. КРИТЕРИИ ОПТИМАЛЬНОСТИ
РЕЖИМА ПЗС
Наиболее общим критерием опти¬
мальности режима работы ПЭС явля¬
ется минимум зависящих от ее режи¬
ма суммарных издержек по энергоси¬
стеме, состоящих из издержек по рас¬
52
ходу топлива и по ущербу, вызван¬
ному перебоями энергоснабжения по¬
требителей. Прочие издержки —
зарплата эксплуатационного персона¬
ла, амортизационные отчисления, за¬
траты на ремонт и т. п. — мало зави¬
сят от режима ПЭС.
При работе ПЭС в бездефицитной
по мощности и энергии энергосистеме
и обеспечении гарантированной отдачи
ПЭС ущербы отсутствуют. В этом слу¬
чае критерием оптимальности режима
ПЭС становится минимум топливной
составляющей издержек.
Если в энергосистеме, в которой
работает ПЭС, на каждый момент вре¬
мени известна стоимость 1 кВт-ч
выдаваемой в систему или потребляе¬
мой из нее электроэнергии, то в каче¬
стве критерия оптимальности режима
ПЭС может быть применен критерий
получения максимального дохода от
эксплуатации ПЭС. Этот критерий в
чистом виде в основном использует¬
ся в зарубежной практике [36].
Модифицированная форма этого
критерия, когда задана относитель¬
ная ценность для энергосистемы в раз¬
личное время суток энергии ПЭС,
оказывается удобной для приближен¬
ного учета требований энергосисте¬
мы к режиму работы ПЭС [73].
Часто при проведении режимных
расчетов используется критерий мак¬
симума отдачи ПЭС, т. е. максимума
энергии нетто, получающейся как раз¬
ность энергии, выданной в сеть в тур¬
бинных режимах и потребленной из
сети в насосных режимах [44, 45, 112,
192, 202, 262]. Критерий максимума
отдачи в основе своей предполагает,
во-первых, что потери в линиях элект¬
ропередачи не зависят от режима ра¬
боты ПЭС и ограничения по их про¬
пускной^ способности отсутствуют, и,
во-вторых, что 1 кВт-ч приливной
энергии независимо от часа суток и ре¬
жима работы остальных электростан¬
ций системы вытесняет одно и то же
количество топлива в стоимостном вы¬
ражении.
Расчеты по критерию максимума
отдачи наиболее просты в вычисли¬
тельном отношении. Поэтому в тех
случаях, когда расчеты по критерию

максимума отдачи ПЭС и минимума
эксплуатационных издержек дают
близкие результаты, предпочтитель¬
нее проводить их по приближенному
критерию максимума отдачи. Кроме
того, расчеты по критерию максиму¬
ма отдачи могут использоваться для
получения хорошего режима началь¬
ного приближения для расчетов по
другим, более точным критериям.
63. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЭС И СПОСОБЫ
ИХ ЗАДАНИЯ В ЭВМ
Расчет оптимальных водно-энер-
гетических режимов ПЭС необходимо
проводить на основе математической
модели, в максимальной степени под¬
робно и точно отражающей реальные
условия работы ПЭС, характеристики
ее гидросилового оборудования, гид¬
ротехнических сооружений, бассейна,
энергетической системы и ряд других
параметров. Все это требует задания
в ЭВМ большого числа исходных дан¬
ных, часть из которых (различного
рода характеристики) известна в виде
функциональных зависимостей, полу¬
ченных из экспериментальных или на¬
турных измерений и потому содержа¬
щих определенные погрешности и не
имеющих, как правило, аналитичес¬
кого выражения.
Для ввода в ЭВМ эти характерис¬
тики должны быть предварительно
тем или иным способом аппроксимиро¬
ваны. Обычно используются два спс
соба: кусочно-линейная аппроксима¬
ция (44, 112, 202] и аппроксимация
полиномом (73). В первом случае ха¬
рактеристика в ЭВМ задается табли¬
цей с одним (для функций одной пере¬
менной) или двумя (для функций двух
переменных) входами. В этой таблице
помещаются значени я аргументов и со¬
ответствующие им значения функции
в узлах аппроксимации. Значения
функции для аргументов, отличных от
заданных в таблице, вычисляются пу¬
тем линейной интерполяции. Такой
способ обычно целесообразно исполь¬
зовать для задания в ЭВМ характе¬
ристик, являющихся функцией од¬
ной переменной. При задании этим
способом функций двух переменных
размер таблицы сильно возрастает,
особенно если требуется обеспечить
высокую точность аппроксимации.
Помимо объема информации возрас¬
тает и машинное время, необходимое
для вычисления значения функции
при заданных значениях аргументов.
Во втором способе характеристика
предварительно аппроксимируется по¬
линомом степени т вида
у=ай-^ах х + аг х2 + ...4-ат хт (6.1)
для функций одной переменной или
У = ат-га01г+а02 z2 +... +aQm zm -f
+ Оад x -f Оц xz +a12 xz2 + ...
• •• +Oi. m-l XZm~X -ЬАзд *2-fa21 x2z-f
-4-Огг X2 Z2-f...+a2.m —2 X2 zm~2 -f ...
--.+Om-l. 0 xm~l -4-
+ am-\. 1 xm~l z4-amQ xm (6.2)
для функции двух переменных.
Аппроксимация характеристики
и выбор степени полинома т, обеспе¬
чивающей заданную точность аппрок¬
симации, осуществляются с помощью
специальной программы для ЭВМ по
критерию минимума среднеквадрати¬
ческого отклонения значений аппрок¬
симирующего полинома от значений
исходной характеристики в узлах ап¬
проксимации.
Рассмотрим подробно, какие харак¬
теристики используются при рас¬
чете оптимального режима ПЭС.
Расходная характе¬
ристика агрегата. Рас¬
ходная характеристика агрегата ПЭС
задается для четырех режимов его ра¬
боты: ПТ, ОТ, ПН и ОН. Эта харак¬
теристика представляет собой зависи¬
мость мощности агрегата ПЭС N& от
пропускаемого через него расхода Q& и
напора Я, NB (Qa, Я). Расходная харак¬
теристика аппроксимируется полино¬
мом. Поскольку конструкция обрати¬
мого агрегата двустороннего действия
допускает плавный, без изменения на¬
правления вращения переход от ра¬
боты в ПТ к работе в ОН (и от ОТ к
ПН), то для аппроксимации расход¬
ной характеристики можно исполь¬
зовать всего два полинома: один для
53

режимов ПТ и ОН, а другой для ре¬
жимов ОТ и ПН.
Для возможности проведения мно¬
говариантных расчетов при выборе
параметров проектируемой ПЭС в ма¬
тематической модели может быть пре¬
дусмотрен автоматический пересчет
в ЭВМ по формулам подобия расход¬
ной характеристики агрегата ПЭС, за¬
данной в исходных данных, на любой
другой диаметр и частоту вращения.
В дальнейшем будем условно на¬
зывать расходную характеристику
агрегата, заданную в исходных дан¬
ных, модельной характеристикой
Wa.M (Qa.M. tfM). а диаметр и часто¬
ту вращения этого агрегата — соот¬
ветственно диаметром DM и частотой
вращения пм модели. Диаметр DK и
частота вращения п агрегата, уста¬
новленного на ПЭС, режим которой
оптимизируется, будем называть диа¬
метром и частотой вращения натуры,
а расходную характеристику этого аг¬
регата — расходной характеристи¬
кой натурыЛ^.н (Qa.H, Ян). Здесь индек¬
сом «м» или «н» обозначены соответст¬
венно параметры, относящиеся к мо¬
дельному и натурному агрегатам. Для
натурного агрегата индекс «н» будет
иногда опускаться. Способ получения
расходной характеристики модель¬
ного агрегата не имеет значения. Она
может быть построена, например, на
основе эксплуатационной характерис¬
тики агрегата соответствующего ти¬
па, установленного на какой-либо из
действующих ПЭС , или с использова¬
нием универсальной характеристики
агрегата того типа, которым предпола¬
гается оснастить проектируемую ПЭС.
Важно лишь, чтобы были известны
диаметр рабочего колеса и частота
вращения, для которых построена мо¬
дельная характеристика.
При пересчете в ЭВМ расходной
характеристики модельного агрегата
в натурную можно учесть поправки на
КПД турбины и генератора. Соответ¬
ствующие значения должны быть зада¬
ны в исходных данных отдельно для
каждого из четырех режимов работы
агрегата.
Для расходной характеристики мо¬
дельного агрегата задаются также
(рис. 6.1): линия ограничения по про¬
пускной способности турбины И по
мощности генератора (линия 2—3—4—
—5 —6), линия максимального КПД
(линия 9—8—10) и линия максималь¬
ной мощности турбины (линия 8—5).
Эти линии аппроксимируются кусоч¬
нолинейными функциями.
Первая линия используется для
определения максимального расхода
Qorp.M* который может быть про¬
пущен через агрегат при напоре Ям
и задается зависимостью Qorp.M (Ям).
Линия максимального КПД за¬
дается зависимостью QBKfllM (Ям)
расхода воды через модельный агре¬
гат от напора при максимальном КПД
и используется при построении в ЭВМ
расходной характеристики ПЭС по
характеристике отдельного агрегата.
Линия максимальной мощности ис¬
пользуется при расчете пикового ре¬
жима работы ПЭС для определения
минимального напора Ягар.м, при
котором модельный агрегат может ге¬
нерировать заданную мощность
Ягар.м- Для этого она задается зави¬
симостью Ягар.м (Ягарм). Иногда
может потребоваться запретить рабо¬
ту турбины в зоне за линией макси¬
мальной мощности. В этом случае для
определения максимального расхо¬
да через агрегат при данном на¬
поре Ям используется зависимость
Qorp.M (Ям), определяемая линией
8—5 на рис. 6.1.
Для модельного агрегата необхо¬
димо задать также характеристику его
пропускной способности при работе в
режиме холостого пропуска через тур¬
бинный тракт в прямом Q^”M (Ям)
и обратном Q?? м (Ям) направлени¬
ях.
— Помимо перечисленной информа—
ции для модельного агрегата задают¬
ся: минимальный напор, при котором
допускается его работа в турбинных
PQWU1JQV ИПТ	JI Н ОТ	/rXLTIIUn
я* мнн.м И "мин.м
это минимальный напор, при котором
агрегат развивает синхронные оборо¬
ты в соответствующем турбинном ре¬
жиме, но может и превышать его);
максимальный напор, при котором до¬
пускается турбинная работа агрегата
54

Нпт	Н9*	-	максимальная
' макс.м'	макс.м»
высота подачи воды в насосных режи¬
мах работы агрегата
; максимальный напор, при
котором допускается работа агрегата
в режиме холостого пропуска воды че¬
рез	турбинный тракт в	прямом
Яппс м и обратном #°ДС„ направ¬
лениях. Для всех четырех режимов
работы модельного агрегата задается
также минимально допустимый рас¬
ход	Опт , 0°т , 0ПН ,	0°н	.
Л	^нии.и* 'мш.н' ^мнв.ы*	^мнн.м
X арактеристики	гид¬
ротехнических соору¬
жений ПЭС (донных и поверх¬
ностных водопропускных отверстий).
Для водопропускных отверстий ха¬
рактеристика пропускной способно¬
сти задается при полностью открытых
затворах. Для донного водопропуск¬
ного отверстия она выражает зависи¬
мость проходящего через него расхо¬
да от напора Qn.B (Н). Эта зависи¬
мость может быть задана в ЭВМ как
полиномом, так и в табличной форме.
Для водопропускного отверстия,
выполненного в виде поверхностного
водослива, характеристика пропуск¬
ной способности задается зависимо¬
стью его расхода от напора и отметки
нижнего бьефа Qn.B (Я, zH.e). По
аналогии с речными ГЭС нижним бье¬
фом называют бьеф, в который прите¬
кает вода. Эта зависимость задается
в ЭВМ полиномом.
Для водопропускных — отверстий
нужно задать максимальный напор,
при котором допускается маневриро¬
вание ИХ заборами ^д.в.мш, ^п.В макс*
Характеристики водопропускных
отверстий можно получить либо путем
гидравлического расчета, что обычно
делается на предварительных стадиях
проектировании, либо на основе гид¬
равлических модельных испытаний.
Характеристики водопропускных от¬
верстий для действующих ПЭС мо¬
гут быть уточнены при натурных ис¬
пытаниях.
Характеристика бас¬
сейна ПЭС. Для бассейна ПЭС
задаются: зависимость площади его
зеркала от уровня воды в нем S (г).
максимально допустимый уровень во¬
ды в бассейне (по аналогии с водохра¬
нилищами речных ГЭС—нормальный
подпертый уровень) гнпу; минималь¬
но допустимый уровень воды в бассей¬
не (уровень мертвого объема) гумо-
Зависимость S (г) является топо¬
графической характеристикой и оп¬
ределяется на этапе гидрологических
и топографических изысканий, пред¬
шествующих проектированию ПЭС в
конкретном створе. В ЭВМ эта зави¬
симость обычно задается в табличном
виде.
6.4.	РЕЖИМНЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ
При назначении оптимальных ре¬
жимов ПЭС должны быть учтены следу¬
ющие ограничения, накладываемые на
ее режим техническими характеристи¬
ками оборудования и сооружений.
1. Уровень воды в бассейне г не
должен быть выше максимального
(НПУ) и ниже минимального (УМО)
уровней
£умо ^ г ^ *нпу. (6.3)
2. Расход воды через агрегаты ПЭС
в турбинных и насосных режимах не
может быть больше некоторого мак¬
симального для данного напора зна¬
чения
Qnsc ^ Qnac макс (Япэс). (6.4)
Это ограничение вызвано двумя
причинами:	во-первых,	максималь¬
ной мощностью генератора в турбин¬
ных и насосных режимах (линии огра¬
ничения по генератору), и, во-вторых,
ограничением по пропускной способ¬
ности турбины.
3. Расход воды через водопропуск¬
ные отверстия не может быть больше
некоторого максимального для дан¬
ного напора расхода, про¬
пускаемого при их полном открытии.
Такое же ограничение имеется и при
работе агрегатов в режиме холостого
пропуска. В этом случае расход воды
через агрегат ограничен максималь¬
ным расходом, который может быть
пропущен через него при данном на¬
поре и полном открытии регулирую¬
щих органов турбины
Фя-в+Фп.в^Фвод - Макс (Нпэс, гнб); (6.5^
Qt.t ^ Фт.т.макс (#ПЭС).	(6.6)
55

4. Агрегат ПЭС в турбинных ре¬
жимах не может работать при напорах
меньше некоторого минимального и
больше максимального
«Е, < и"ж < «?.« (в Режи-
ме ПТ);
I 'С.К I «ПЭС | < IH2L | (в ре-
жиме ОТ).
(6.7)
5. Для насосных режимов сущест¬
вует максимальная высота подачи и
глубина откачки
| «ПЭС | < | «22, I (в режиме ПН); 1
I ^ПЭС | ^ |Я°аНкс! (в Режиме ОН). ]
(6.8)
6. Существуют также максимальные
напоры, при которых допускается ма¬
неврирование затворами водопропуск¬
ных отверстий. Это ограничение выз¬
вано максимальным усилием приводов
затворов
ЯПэс| <Яд.в.маКс (при работе донных
водопропускных отверстий); (6.9)
/ЯпэсК Яп.в.макс (при работе по¬
верхностных водопропускных от¬
верстий).	(6.10)
7. Агрегаты ПЭС в режиме холос¬
того пропуска через турбинный тракт
могут работать лишь при напорах,
меньших некоторого максимального,
|ЯПэс| < Я£акс (ПРИ прямом
холостом пропуске);
| Япэс 1 < Я°пс (при обратном |
холостом пропуске).	)
(6.П)
8. Расход через створ ПЭС не мо¬
жет превышать некоторого макси¬
мального значения. Это ограничение
может быть задано из условий нераз-
мываемости крепления бьефов или мо¬
жет определяться условиями судоход¬
ства
l«..el<IC«.o.w*l-	<6.12)
9. Скорость изменения уровня Рас¬
сей на не должна превышать
56
по условиям судоходства некоторого
максимального значения
| Д г/Ы | ^ Эмвкс. (6.13)
где Аг — изменение уровня бассейна
за время At.
10.	Мощность ПЭС в каждый дан¬
ный момент времени не может превы¬
шать некоторого максимального зна¬
чения и быть ниже некоторого мини¬
мального
^мин ^ Япэс ^ мманс. (6.14)
Когда к режиму ПЭС не предъяв¬
ляется требование гарантированного
участия в покрытии пика графика
нагрузки, Ямакс и Ямин есть сумма
максимальных мощностей всех рас¬
полагаемых к работе агрегатов соот¬
ветственно в турбинных и насосных
режимах. Следует учесть, что мощ¬
ность, потребляемая в насосных ре¬
жимах, имеет знак минус, а генериру¬
емая в турбинных режимах — знак
плюс. В этом случае все перечислен¬
ные ограничения зависят только от
выбора режима работы ПЭС и потому
принципиально всегда могут быть вы¬
полнены.
Иное положение имеет место при
работе ПЭС в пиковом режиме на
заданный гарантированный график
нагрузки. В этом случае значение
Амин в некоторые моменты времени
имеет отрицательный знак и задает
максимально допустимую потребляе¬
мую из энергосистемы мощность ПЭС
в насосных режимах. В такие момен¬
ты времени ограничение (6.14) может
быть выполнено всегда, поскольку
всегда можно снизить нагрузку гене¬
раторов ПЭС в двигательном режиме
до любого значения (в пределе до ну¬
ля).
В те моменты времени, когда ПЭС
должна обеспечивать^ заданное уча¬
стие в покрытии пика графика на¬
грузки, Ямия имеет положительный
знак и задает минимально допустимую
генерируемую мощность ПЭС. В эти
моменты временц выполнения огра¬
ничения (6.14) можно добиться не
всегда, а только тогда, когда на ПЭС
имеется достаточный напор, необхо¬
димый для генерирования мощности
не ниже заданной.

Таким образом, при оптимизации
пикового режима работы ПЭС может
не существовать даже допустимого ре¬
жима, т. е. такого режима, в котором
выполняются все ограничения. Это
обстоятельство определяет сущест¬
венные отличия в методике расчета
базисных и пиковых режимов ПЭС.
6.5.	МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
РАБОТЫ ПЭС
При выборе численной математи¬
ческой модели работы ПЭС принци¬
пиально важным является вопрос об
учете динамики водных масс по обе
стороны ее плотины. Мареограмма в
естественных условиях известна из
наблюдений, хорошо прогнозируется
и могла бы полагаться величиной, за¬
данной априори. Однако если отсе¬
каемый бассейн достаточно большой,
то сооружение ПЭС может привести к
трансформации естественного прилива
вблизи ее плотины, т. е. к изменению
амплитуды и фазы приливной волны.
Размер трансформации естественного
прилива со стороны моря будет опре¬
деляться выбранным створом ПЭС и
режимом пропуска воды через створ.
Вода, проходящая через створ ПЭС,
вызывает наполнение и опорожнение
ее бассейна. При этом если размеры
бассейна велики, то на его поверхности
может образоваться волна (по¬
добная приливной волне, иногда на¬
зываемая квазиприливнон) и уровень
воды в бассейне у плотины ПЭС не
будет соответствовать тому, который
имел бы место при условии, что зерка¬
ло бассейна остается горизонтальным
при его наполнении и опорожнении.
Расход воды, проходящий в дан¬
ный момент через створ ПЭС, опреде¬
ляется напором (разницей уровней
воды у плотины со стороны моря и со
стороны бассейна), выбранным (од¬
ним из шести) режимом агрегатов, от¬
крытием регулирующих органов тур¬
бины и открытием затворов водопро¬
пускных отверстий. Расход, напор и
режим работы агрегатов ПЭС одно¬
значно определяют ее мощность в
данный момент времени t.
Для построения наиболее совер¬
шенной математической модели рабо¬
ты ПЭС, строго учитывающей дина¬
мику водных масс по обе стороны от
ее плотины, необходимо было бы ре¬
шить следующую задачу [44]:
1) на значительном удалении от
берега (теоретически на бесконечном)
задать граничные условия: уровень
моря и скорости течения;
2) выписать уравнения прилива на
мелководье, представляющие собой
дифференциальные уравнения в
частных производных с неизвестными
функциями (уровни, скорости тече¬
ния), зависящими от трех независи¬
мых переменных (время и две про¬
странственные координаты);
3) выписать уравнения растекания
потока в бассейне, представляющие со¬
бой также уравнения в частных про¬
изводных с неизвестными функциями,
зависящими от тех же трех независи¬
мых переменных;
4) выписать уравнения режима
ПЭС, связывающие напор, пропуска¬
емый через створ ПЭС расход воды и
развиваемую (или потребляемую в
насосных режимах) мощность;
5) решить оптимизационную задачу,
в которой управляющая переменная
(расход через створ ПЭС) входит в
краевые условия (уравнения режима
ПЭС, общие для двух систем диффе¬
ренциальных уравнений в частных
производных (уравнения прилива и
уравнения растекания).
Задачи подобной сложности мате¬
матикой еще не рассматривались,
поэтому при разработке моделей рабо¬
ты ПЭС, учитывающих динамику вод¬
ных масс, идут на различного рода
упрощающие предположения, позво¬
ляющие хотя бы приближенно ре¬
шить задачу. В самых грубых моделях
[ И1 ] бассейн ПЭС предполагается
прямоугольным с постоянной глуби¬
ной, уравнения растекания потока в
бассейне линеаризуются и рассматри¬
ваются в одномерном варианте, а
мареограмма у плотины ПЭС счита¬
ется заданной.
Модность ПЭС предполагается
пропорциональной квадрату напора,
а коэффициент пропорциональности
является управляющей функцией
57

времени и оптимизируется. Такого ро¬
да модели имеют лишь теоретическое
значение, поскольку принятые в них
допущения слишком грубы и далеки
от реальности, чтобы делать на основе
полученных по ним расчетов какие-
либо практические выводы о влиянии
учета динамики водных масс на ре¬
жим работы ПЭС.
В других моделях [178, 179, 2161
уравнения прилива и растекания за¬
писываются и решаются достаточно
строго, но режим работы ПЭС не оп¬
тимизируется, а учитывается тем, что
предполагаются заданными функцио¬
нальные зависимости расхода через
створ ПЭС от действующего в данный
момент напора. Такого рода модели
полезны для оценки влияния строи¬
тельства ПЭС на величину прилива, а
также на колебания уровня в бассей¬
не ПЭС. Однако они не позволяют оп¬
тимизировать водно-энергетический
режим работы ПЭС. Такая модель
подробно рассмотрена в гл. 10.
В докладе Уилера [2801 имеется
сообщение о том, что комитетом по
плотине Северн разработана численная
модель работы ПЭС, учитывающая
динамику водных масс по обе стороны
плотины и позволяющая определять
ее годовую отдачу. Указывается, что
эта модель сложна и дорога в эксплу¬
атации, поэтому на ее основе предла¬
гается определять годовую отдачу
лишь для одного из вариантов пара¬
метров проектируемой ПЭС в каждом
из рассматриваемых створов. Это до¬
пустимо, поскольку расчеты, выпол¬
ненные для проекта Северн, показали,
что изменение величины прилива для
данного створа остается примерно
одинаковым для широкого диапазона
изменения параметров проектируе¬
мой ПЭС,-
Преимущественное распростране¬
ние при расчете оптимальных водно¬
энергетических режимов ПЭС, как
для проектного обоснования ее пара¬
метров, так и для целей эксплуатации,
получили модели, в которых исходят
из двух основных предположений:
1)	мареограмма у плотины ПЭС
известна априори и режим работы ПЭС
ее не изменяет;
2)	при наполнении и опорожнении
бассейна его зеркало остается гори¬
зонтальным, причем любое значение
расхода через створ ПЭС мгновенно
влияет на уровень всей акватории
бассейна.
Модель, в которой используется
вторая гипотеза, получила в литера¬
туре название модели плоской по¬
верхности [2801.
Эти два предположения позволяют
создать более простую и дешевую ма¬
тематическую модель, лучше приспо¬
собленную к процедуре выбора пара¬
метров проектируемой ПЭС на основе
сравнения большого количества ва¬
риантов. При этом точность модели
плоской поверхности, как показыва¬
ют, например, исследования, выпол¬
ненные при проектировании ПЭС Се¬
верн, может быть вполне достаточной
для выявления влияния на энерго¬
экономические показатели проекти¬
руемой ПЭС таких переменных, как
число агрегатов и водопропускных от¬
верстий, если при этом учитывается
изменение величины прилива путем
корректировки мареограммы в мор¬
ском бьефе ПЭС [2801.
Помимо этих двух гипотез, самых
важных с точки зрения возможного
влияния на энергоотдачу ПЭС, при
создании математической модели ра¬
боты ПЭС используется целый ряд
других, менее существенных допуще¬
ний. От большинства из них при необ¬
ходимости можно отказаться за счет
некоторого усложнения модели, если
в том возникнет необходимость,
Рассмотрим другие допущения, ко¬
торые используются в математической
модели работы ПЭС. Обычно предпо¬
лагается, что на ПЭС установлено КА
однотипных агрегатов с одинаковыми
энергетическими, характеристиками.
Это допущение позволяет при оптими¬
зации режима ПЭС не решать задачу
выбора состава работающих агрега¬
тов, а ограничиться лишь построени¬
ем в ЭВМ расходной характеристики
станции на основе расходной характе¬
ристики одного агрегата по сравни¬
тельно простому алгоритму [44]. Во¬
обще говоря, этот случай наиболее
типичен при проектировании ПЭС.
58

Вместе с тем вполне возможно в ка¬
честве одного из вариантов проектной
проработки оснащение ПЭС агрега¬
тами с различными энергетическими
характеристиками. Например, при
больших глубинах в створе ПЭС мо¬
жет оказаться целесообразным рас¬
смотреть вариант расположения агре¬
гатов в несколько ярусов, причем
диаметр турбины, мощность генера¬
тора, частота вращения, а может быть,
и тип агрегата в каждом ярусе могут
различаться. Представляется реаль¬
ным также случай, когда ПЭС осна¬
щена совершенно идентичными по
всем своим параметрам агрегатами,
но тем не менее при оптимизации ре¬
жима ПЭС их энергетические характе¬
ристики будут существенно отличать¬
ся. Например, если ПЭС предполага¬
ется оснастить шеститактными кап¬
сульными агрегатами, то, используя
несимметричность их проточной части
относительно направления потока во¬
ды, можно с целью сокращения габа¬
ритов наплавного блока уменьшить
расстояние между осями двух сосед¬
них агрегатов, развернув их на 180°
относительно друг друга. Тогда при
одном и том же направлении течения
воды одни агрегаты будут работать в
прямом режиме, а другие в обратном и,
следовательно, их энергетические
характеристики будут различными.
В отличие от водосливов речных
ГЭС, которые использутся в основном
для сброса излишков воды из водохра¬
нилища, водопропускные отверстия
ПЭС участвуют в одном из нормаль¬
ных эксплуатационных режимов ее
работы — в режиме холостого пропу¬
ска. Этот режим оказывает сущест¬
венное влияние на отдачу ПЭС, слу¬
чается довольно часто (несколько раз
в сутки), и поэтому столь же часто
производится открытие и закрытие
затворов водопропускных отверстий.
Средняя продолжительность ре¬
жима холостого пропуска составляет
около 1,5—2 ч . Учитывая необходи¬
мость часто и на непродолжительный
срок открывать водопропускные от¬
верстия, при проектировании ПЭС
предусматривается индивидуальный
привод для каждого рабочего затвора.
При этом время подъема или опуска¬
ния затвора не превышает нескольких
минут, т. е. составляет менее 5%
длительности периода, на ко¬
торый затвор поднимается.
Поскольку все затворы поднима¬
ются одновременно и водопропускные
отверстия вступают в работу сразу
после начала подъема затворов (хо¬
тя и не сразу полной пропускной спо¬
собностью), в модели, на основе кото¬
рой производится оптимизация ре¬
жима р аботы ПЭС, допустимо пре¬
небречь временем маневрирования за¬
творами, считая, что они открываются
и закрываются мгновенно.
ГЛАВА 7
ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА ПЭС НА МАКСИМАЛЬНУЮ ОТДАЧУ
7.1.	УПРАВЛЯЮЩИЕ ПЕРЕМЕННЫЕ
И ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ
В задаче оптимизации режима
ПЭС наиболее часто в качестве управ¬
ляющих переменных используются
либо уровень воды [36, 44, 45, 73,
111, 112, 192, 262], либо объем воды
в бассейне [202]. Для модели плоской
поверхности оба эти подхода теорети¬
чески равнозначны, поскольку уро¬
вень воды в бассейне и его объем свя¬
заны функциональной зависимостью—
кривой объемов бассейна. Для рас¬
сматриваемой^ здесь модели, в качеств
ве управляющей переменной принят
уровень воды в бассейне.
Полагая, что уровень моря у пло¬
тины ПЭС h является заданной функ¬
цией времени, и, обозначая уровень
воды в бассейне через z, определяем
напор ПЭС
#пэс = г—h.	(7.1)
Если S (z) — площадь зеркала
бассейна на уровне г, то в условиях
59

гипотезы плоской поверхности пол¬
ный расход воды QK.S, пропускаемый
через створ ПЭС в нижний бьеф, свя¬
зан со скоростью изменения уровня
бассейна уравнением
Qh 6 = —S (г) dzfdt. (7.2)
Знак минус соответствует приня¬
тому положительному направле¬
нию расхода из бассейна в море.
Обозначив через (?пэс и QB соответ¬
ственно расход воды через агрегаты
ПЭС и водопропускные отверстия,
можно записать
Qh.6 =Qnac + QB- 17.3)
Математическая задача оптимиза¬
ции водно-энергетического режима
работы ПЭС формулируется следую¬
щим образом. Заданы краевые усло¬
вия — уровни воды в бассейне ПЭС
на начало z0 и конец г„ расчетного
периода Т. Требуется определить на
расчетный период Т такую кривую
изменения уровня бассейна во вре¬
мени, которая проходила бы через
заданные граничные уровни и обес¬
печивала выполнение принятого кри¬
терия оптимальности без нарушения
ограничений (6.3) — (6.14), наложен¬
ных на режим ПЭС.
Выше уже было показано, что мощ¬
ность ПЭС Мпэс в каждый момент
времени t определяется напором
Нпэс, одним из шести возможных со¬
стояний агрегатов и положением ре¬
гулирующих органов турбины или,
что то же самое, при известном напо¬
ре, расходом воды через агрегаты
Qn.gr. Если через р обозначить ^состо¬
яние агрегатов ПЭС, то
Мпэс = Мпэс (Qnacj #пэс, Р)- (7-4)
Если в качестве критерия опти¬
мальности принят максимум отдачи
ПЭС за расчетный период Ту то урав¬
нение оптимальности с учетом (7.1)—
(7.4)	запишется так:
т
>5 = ^ Nnsc (z, dz/dt, Qnsc*
о
P, t) dt max.	(7.5)
Уравнение оптимальности (7.5) ре¬
шим прямыми численными методами.
60
Разобьем период регулирования Т на
п интервалов длиной At. Внутри каж¬
дого расчетного интервала рассматри¬
ваются усредненные значения пара¬
метров режима. Если в каждом г'-м
интервале (i= 1, 2, ..., п) состояние аг¬
регатов и расход через агрегаты ПЭС
выбрать так, чтобы энергоотдача была
максимально возможной при задан¬
ных уровнях воды в бассейне на нача¬
ло zt_x и конец Zi этого интервала, то
уравнение оптимальности будет иметь
вид
П
Э = 2 Л^ПЭС i (Zi-L, Zi) At-> max.
i= l
(7.6)
Выбор состояния агрегатов и рас¬
хода через агрегаты ПЭС, обеспечи¬
вающего максимальную энергоотда¬
чу ПЭС в интервале, осуществляется
при вычислении значения целевой
функции в I-м рассчетном интервале.
Алгоритм решения этой задачи под¬
робно рассмотрен в § 7.4.
Сказанное относится к случаю,
когда при заданных zt_t и zt сущест¬
вует такой режим работы ПЭС в i-м
интервале, что могут быть выполне¬
ны все ограничения, учитываемые при
расчете оптимального режима ПЭС
(см. § 6.4). Ограничения можно раз¬
делить на пять видов: ограничения
по уровню воды в бассейне; ограниче¬
ния по скорости изменения уровня во¬
ды в бассейне; ограничения по напо¬
рам; ограничения по расходам; огра¬
ничения по мощности ПЭС.
Учет ограничений при решении
задачи будем производить следующим
образом. Если уровень бассейна в ка¬
ком-либо расчетном интервале полу¬
чается выше чем НПУ или ниже чем
УМО, то он принимается равным
предельному значению по ограниче¬
нию. Ограничения по максимальному
и минимальному напорам учитывают¬
ся также просто: в каждом расчетном
интервале рассматриваются лишь та¬
кие режимы работы станции, которые
возможны при данном напоре.
Ограничения по расходам (про¬
пускной способности агрегатов ПЭС
во всех режимах, расходу в нижний
бьеф, пропускной способности водо¬

пропускных отверстий), по скорости
изменения уровня воды в бассейне и
по мощности ПЭС учитываются штра¬
фами.
В этом случае целевая функция за¬
писывается так:
F = 2 F, (z/_ 1, zf) max, (7.7)
i= I
где Ft = 3t (Zi_„ zt) — Uli (zf_„ z,);
Эг = ЛГпэс, A Z; ZZZf = ZZZ<? + Uiv +
+ ZZ/n; UIq — штраф от на¬
рушения ограничений по расходам;
[Цс — штраф от нарушения ограни¬
чений по скорости изменения уровня
воды в бассейне; ZZZw — штраф от
нарушения ограничения по мощности
ПЭС.
Штрафы назначаются достаточно
большими, так чтобы было заведомо
невыгодно нарушать эти ограничения.
В окончательном оптимальном режи¬
ме штрафы будут отсутствовать и бу¬
дет реализован реальный критерий оп¬
тимальности (7.6).
Зависимость штрафа ZZZ от степени
нарушения ограничения принимает¬
ся линейной
Ш=а\Ч\,	(7.8)
где W — степень нарушения ограни¬
чения; а — штрафной коэффициент,
который в общем случае может быть
различным для разных ограничений.
Применение функций штрафов в
задаче оптимизации режима работы
ПЭС является чисто математическим
приемом, облегчающим решение. При
этом вид функции штрафов можно
принимать любым, в том числе и ли¬
нейным, как в (7.8). Достаточно за¬
дать штрафной коэффициент таким,
чтобы даже малое нарушение ограни¬
чений приводило к появлению боль¬
ших штрафов. Опыт показывает, что
для задачи оптимизации режима ПЭС
его следует задавать равным 10е—107.
Таким образом, вариационная за¬
дача (7.5) свелась к задаче оптими¬
зации функции п — 1 переменных:
Zj г2,...,	г„_!.	Число	переменных
оказывается на единицу меньше числа
интервалов, так как уровень бассейна
на конец периода Т задан условиями
задачи.
7.2.	МЕТОД ОПТИМИЗАЦИИ
Целевая функция (7.7) в рассмат¬
риваемой задаче относится к классу
так называемых сепарабельных
функций, для которых хорошие ре¬
зультаты дает применение метода ди¬
намического программирования. Гиб¬
кость этого метода, простота учета
ограничений, а также любых, в том
числе и достаточно сложных, реаль¬
ных условий работы ПЭС и ее характе¬
ристик обусловили его преимущест¬
венное применение при оптимизации
режима работы ПЭС как для эксплу¬
атационных, так и для проектных за¬
дач.
Известны различные модификации
метода динамического программиро¬
вания.
Метод динамического
программирования в
его общем виде, как у Вел¬
лмана, является алгоритмической ре¬
ализацией принципа оптимальной
стратегии. Для рассматриваемой здесь
задачи этот принцип заключается в
том, что каков бы ни был уровень бас¬
сейна в данный момент и каково бы
ни было предшествующее управление,
всегда выгодно использовать опти¬
мальное управление для оставшегося
периода.
Обозначим через Gt (zH) функцию,
значение которой для некоторого
уровня г„ на начало /-го интервала
равно сумме значений целевой функ¬
ции в интервалах от Z-ro до л-го при
фиксированном уровне гп на конец
расчетного периода и при условии, что
управление за этот период велось
оптимальным образом. Согласно этому
определению максимальное значение
целевой функции за весь расчетный
период равно Gt (z0), так как уровень
на начало расчетного периода
г0 задан условиями задачи.
Суть метода динамического про¬
граммирования заключается в после¬
довательном определении функций
Gi (Zh) для Z =п, п — 1, п — 2,..., 2,
1 по рекуррентному соотношению
Gt (zH) = max \F, (zH, zK)+G/+, (zK)J,
ZK
(7.9)
61

где zK — z„ и Gn+i (zn) — 0 для i =
— n\ zK == z0 для i = i.
Расчет no (7.S) производится для
всех возможных значений zK.
Практически для этой переменной
вводится дискретность, и в результа¬
те численное значение функции Gt(zH)
определяется по точкам.
В процессе расчета по (7.9) для
каждого принятого уровня zH в начале
i-го интервала определяется оптималь¬
ный конечный уровень бассейна. Тем
самым определяются функции
гнi (zK), выражающие оптимальный
уровень zK, следующий за zH для
каждого j-го интервала. Используя
эти функции, можно шаг за шагом оп¬
ределить оптимальный ход уровней в
бассейне за весь расчетный период,
начиная с уровня г0, заданного на на¬
чало расчетного периода Т.
Таким образом, применение метода
динамического программирования по¬
зволяет свести задачу оптимизации
функции (п — 1) -й переменной (7.7)
к оптимизации (п — 1)-й функции од¬
ной переменной (7.9). Этот метод об¬
ладает высокой надежностью, особен¬
но при решении многоэкстремальных
задач.
При расчете пикового режима ра¬
боты эксплуатируемой ПЭС, когда
к ней предъявляется требование за¬
данного гарантированного участия в
покрытии графика нагрузки, оптими¬
зационная задача может быть много¬
экстремальной. Возможность полу¬
чить глобальный оптимум при любых
исходных данных и с любой наперед
заданной точностью имеет решающее
значение при выборе метода оптими¬
зации для расчета режима эксплуата¬
ции действующей ПЭС.
Метод динамического программи¬
рования в его общем виде реализован
в программах для ЭВМ, на основе ко¬
торых ведется эксплуатация ПЭС
Ране 1112,2021.
При расчете оптимальных режи¬
мов ПЭС для целей проектирования
приходится рассматривать различные
варианты ее параметров. Здесь реша¬
ющее значение приобретает машинное
время, необходимое для получения
решения. Требования к точности ре-
62
шения могут быть снижены, так как
точность задания характеристик про¬
ектируемой ПЭС меньше, чем дейст¬
вующей.
В проектных расчетах представля¬
ет интерес энергоотдача ПЭС лишь
при предельно возможном по мощно¬
сти участии ее в пиковой зоне графика
нагрузки. В этом случае задача оп¬
тимизации пикового режима ПЭС
становится одноэкстремальной и для
ее решения допустимо применение ло¬
кального метода оптимизации.
Эффективно решить задачу оптими¬
зации водно-энергетического режима
проектируемой ПЭС удается, исполь¬
зуя модификацию метода динамичес¬
кого программирования, получив¬
шую в литературе название метода
дифференциального ди¬
намического программи¬
рования 144, 741.
В схеме расчетов по методу диффе¬
ренциального динамического програм¬
мирования: задается какой-либо ре¬
жим уровней бассейна ПЭС (режим
начального приближения). Затем
реализуется обычный метод динами¬
ческого программирования, но при по¬
строении функций Gt (zH) и zHi (zK)
в каждом временном интервале At
рассматриваются лишь три значения
для уровня бассейна:	z*,	z*	-f- Az,
z* — Az, где z* — уровень начально¬
го приближения. Полученный при
этом условии оптимальный режим рас¬
сматривается как новое начальное
приближение, и решение повторяется.
Подобные итерации выполняются до
тех пор, пока в двух соседних итера¬
циях режимы не будут одинаковыми,
свидетельством чего явится равенство
для них значения целевой функции.
Поскольку метод дифференциаль¬
ного динамического программирова¬
ния является итерационным методом,
заключающимся в последовательном
улучшении режима начального при¬
ближения, естественно, возникает во¬
прос о его сходимости. Известно, что
любой итерационный метод выдвига¬
ет проблему начального приближения.
Чем ближе к оптимальному режиму
задано начальное приближение, тем J
меньше итераций, а следовательно,

и времени счета потребуется для его
отыскания. При учете ограничений
штрафными функциями режим на¬
чального приближения желательно
задавать так, чтобы не было наруше¬
ния ограничений, поскольку наличие
штрафов в начальном приближении
приводит к ухудшению сходимости
итерационного процесса, а значит, к
увеличению времени счета.
Рациональный выбор начального
приближения, а также стратегии из¬
менения шага Az на разных итерациях
существенно уменьшает необходимое
для получения решения число итера¬
ций.
Когда от ПЭС не требуется обяза¬
тельного участия заданной мощностью
в покрытии пика, ограничение по ми¬
нимально допустимой мощности, гене¬
рируемой на ПЭС,отсутствует. Все ос¬
тальные ограничения, как показано в
в § 6.4, могут быть выдержаны, и,
следовательно, всегда можно найти
допустимый режим, т. е. режим без
нарушения ограничений.
Допустимый режим начального
приближения в рассматриваемом слу¬
чае находится следующим образом.
Если z„ — z0, то в качестве начально¬
го приближения можно взять посто¬
янный уровень воды в бассейне, рав¬
ный z0, поскольку согласно (7.2) в
этом случае QH.6 = 0 для любого
момента времени. При работе ПЭС в
базисном режиме и отсутствии расхода
через ее створ все ограничения выпол¬
нены, а значит, такой режим будет до¬
пустимым.
Рассмотрим случай, когда zn Фг0.
Очевидно, что для любого уровня бас¬
сейна zH, заданного на начало расчет¬
ного интервала, существует макси¬
мальный гмакс (как и минимальный
гмин) уровень на конец этого интер-
вала, которого можно достичь, не на¬
рушая ограничений. Признаком
достижимости уровня zK от уровня z„
является отсутствие штрафа в значе¬
нии целевой функции F, (z„, zK).
Максимально и минимально достижи¬
мые уровни всегда существуют, по¬
скольку при = zK QH.6 = 0, и
штраф в целевой функции отсутству¬
ет.
Будем находить предельно дости¬
жимый уровень методом деления от¬
резка пополам с точностью е. Для это¬
го потребуется р раз вычислить значе¬
ние целевой функции, причем р удов¬
летворяет уравнению
Лгпр/е = 20,	(7.10)
где Дгпр — |ги — гпр|, а гпр — пре¬
дельно достижимый уровень на конец
интервала от уровня гн.
Из (7.10) можно определить
р= 3,322 lg(Aznp/e). (7.11)
Пусть г„ > г0. Начиная с уров¬
ня z0 последовательно в каждом i-м
интервале находим максимально до¬
стижимый уровень на его конец до
тех пор, пока к концу некоторого £-го
(I <Z k л) интервала не будет до¬
стигнут уровень zn. Если за весь рас¬
четный период, начиная с уровня z0,
не удается наполнить бассейн до z„,
то задача оптимизации режима ПЭС
при заданных z0 и гп не может быть
решена и требуется изменить исход¬
ные данные. Допустимое начальное
приближение уровней для интервалов
от 1-го до k- го будет соответствовать
полученной линии максимального на¬
полнения бассейна, а для интервалов
от (k + О -го до л-го — постоян¬
ному уровню бассейна, равному zn.
В случае, когда zn <С z0, задача
решается аналогично, только в каж¬
дом интервале находится минимально
Достижимый уровень на его коней и
строится линия максимальной сра¬
ботки .
Способ получения допустимого ре¬
жима при расчете пикового режима
излагается в §8.2.
Проведем сопоставление рассмот¬
ренных модификаций метода динами¬
ческого программирования при при—
менении их к оптимизации базисного
режима ПЭС.
Требуемую память Pj и машин¬
ное время 7\ для метода дифференци¬
ального динамического программиро¬
вания можно вычислить по следую¬
щим формулам:
P, = 3 (л —l)-f 3=3л;
Л = (9АГ„+Р1>(п-1МФ, (7.12)
63

где п — число расчетных интер¬
валов длиной At; Кн — число итера¬
ций, необходимых для получения оп¬
тимального режима;
среднее
время вычисления целевой функции в
в расчетном интервале; рг — среднее
число расчетов целевой функции, не¬
обходимых для нахождения предель¬
ного уровня бассейна при построении
допустимого начального режима; pt
можно рассчитать по (7.11) для сред¬
него значения предельного изменения
уровня бассейна за время Дt.
Рассмотрим теперь метод динами¬
ческого программирования в его об¬
щем виде, как у Беллмана. Объем
памяти, необходимый для хранения
функций Gj (zH) и zu t (zK), определя¬
ется диапазоном возможных значений
уровня в интервале В и дискретно¬
стью уровня ео, допустимой по усло¬
виям аппроксимации этих функций.
Обычно В -- гнпу — £умо- Для
функций zHi (zK) требуется хранить
Вг<э1 (п — 1) чисел, а для функций
Gj (zH) с учетом их последовательного
замещения в памяти — ВгЬ чисел.
Следовательно, общий объем памяти
Р2, необходимый для реализации ме¬
тода Беллмана,
(7.13)
В&~1 п.
Решая задачу (7.9) для некоторого
zH, нет необходимости рассматривать
весь диапазон возможных значений
для zK, а достаточно рассмотреть из¬
менение его от минимально достижи-
"мого без нарушения ограничений
уровня на конец расчетного интерва-
ла zMHH до максимально достижимого
уровня zMaKC. Обозначим требуемую
точность решения задачи (7.9) через
е2. Очевидно, что с такой же точно¬
стью должны быть определены и
гмакд, и гмин, так как в противном слу¬
чае появляется риск не найти опти¬
мальное значение zK с нужной точно¬
стью. Количество вычислений целе¬
вой функции для отыскания zMaKC и
zmhh можно оценить по (7.11). Пусть
для среднего значения zMaKC эта вели¬
чина равна р2, а для среднего значе¬
ния гмин — р2. Если предположить,
что при решении задачи (7.9) для на¬
хождения оптимального значения гк
для некоторого г„ требуется рф раз
вычислить целевую функцию, то об¬
щее время, необходимое для оптими¬
зации режима ПЭС общим методом
динамического программирования,
можно оценить как
^(Рф+Рг+Рг) Вг-Х{п— 1)/ф.
(7.14)
Опыт практических расчетов режи¬
мов ПЭС [202, 262] показывает, что
приемлемая точность аппроксимации
функций Gf (zH) и zH i (zK) получается
при делении всего диапазона измене¬
ния уровней на 100 интервалов, что
при В = 10 м соответствует точности
по уровню ес = 0,1 м. Точность ре¬
шения задачи (7.9) должна быть на¬
много более высокой (обычно ег =
— 0,005 м), поскольку при больших
площадях бассейна ПЭС изменение
уровня бассейна на ez за интервал
At = 10-т-30 мин приводит к сущест¬
венному изменению среднего расхода
через створ ПЭС. Среднее значение
предельно допустимого изменения
уровня ЛZnp за интервал At в сторону
как увеличения, так и снижения при¬
близительно равно 0,25 м при At —
= 15 мин. Следовательно, можно счи¬
тать р, = рг = рг = р. В соответст¬
вии с (7.11) для Aznp — 0,25 м и
ег=0,005 м получим р = 5,64, или,
округляя, р = 6.
Из (7.12) и (7.13) видно, что по за¬
тратам памяти метод дифференциаль¬
ного динамического программировав
ния при оптимизации базисного
режима ПЭС более чем в 30 раз эко¬
номичнее, чем метод Беллмана.
Выразим относительную эффектив¬
ность двух рассмотренных методов
по затратам машинного времени:
. (7.15)
Tt
eG (ЭКи-fPi)
Приняв Pj = Р2 = Рг = 6 И
Beg1 — 100, получим
(Рф+12) 100
Кт =
(7.16)
9Дн+6
Даже в предельном случае, если
принять рф в (7.16) равным нулю, ме¬
тод дифференциального динамическо-
64

гп программирования требует мень¬
шего машинного времени по сравне¬
нию с методом Веллмана, если для
получения оптимального режима необ¬
ходимо менее 132 итераций. В практи¬
ческих расчетах число итераций при
оптимизации базисного режима ПЭС на
превышает 50. Теоретически мини¬
мальное значение коэффициента эф¬
фективности получается для этих ус¬
ловий равным 2,65. Следовательно,
как по расходу памяти, так и по тре¬
буемому для расчета машинному вре¬
мени метод дифференциального дина¬
мического программирования имеет
существенное преимущество при оп¬
тимизации базисного режима ПЭС.
При оптимизации пикового режи¬
ма ПЭС скорость сходимости метода
дифференциального динамического
программирования ниже, однако и
в этом случае потребное коли¬
чество итераций не превыашет 200.
Учитывая, что получение допусти¬
мого начального приближения при
расчете пикового режима намного
сложнее, чем при расчете базисного
режима, необходимо в (7.15) принять
большее значение рг. Приняв с боль¬
шим запасом pj = 200, получим, что
метод дифференциального динамиче¬
ского программирования оказывает¬
ся эффективнее метода Веллмана уже
ПРИ Рф Обычно все же требуется
больше 8 раз вычислять значение це¬
левой функции для отыскания zK,
доставляющего максимум G,- в (7.9),
с точностью ег в диапазоне от zMIIH до
2макс- Таким образом, применитель¬
но к задаче оптимизации пикового ре¬
жима ПЭС оба сравниваемых метода
сопоставимы по затратам машинного
времени, однако, учитывая объем тре¬
буемой памяти, а также простоту про¬
граммной реализации, предпочтение
и в этом случае следует отдать методу
дифференциального динамического
программирования.
7.3.	АЛГОРИТМ ВЫЧИСЛЕНИЯ
МОЩНОСТИ ПЭС
Целью данного алгоритма являет¬
ся вычисление мощности УПэс,
суммарного расхода через агрегаты
5 Зак. 1874
ПЭС Quae	и изыточного	расхода
Риаб* который не может быть пропу¬
щен через ПЭС при заданных напоре
7/цэс и расходе Q0.
Предварительно должен быть вы¬
полнен пересчет по формулам подобия
расходной характеристики модель¬
ного агрегата, заданной в исходных
данных, в натурную, соответствую¬
щую диаметру и частоте вращения на¬
турного агрегата. В первом прибли¬
жении без учета разности в КПД мо¬
дельного и натурного агрегатов фор¬
мулы подобия записываются как
Нн = Кн Z/M; Qh=Kq Qm\
Nk = KnNm,	(7.17)
где
И, Q, N, п и D — соответственно
напор, расход, частота вращения,
мощность и диаметр. Индекс «н» со¬
ответствует натурному агрегату, «м»—
модельному.
Используя (7.17), можно любую
точку расходной характеристики мо¬
дельного агрегата пересчитать в соот¬
ветствующую точку расходной харак¬
теристики натурного агрегата. Если
расходная характеристика модельного
агрегата и все ее характерные линии
задаются в ЭВМ в табличной форме,
то для получения расходной характе¬
ристики и характерных линий натур¬
ного агрегата нужно умножить значе¬
ния, заданные в таблице, на соответст¬
вующий коэффициент: расходы на Kq,
напоры на Кн, мощности на Кы-
Аналогично пересчитываются ха¬
рактеристика пропускной способно¬
сти турбинного тракта, а также все
ограничения по расходу и напору, за¬
данные для модельного агрегата.
Если расходная характеристика
модельного агрегата задается в ЭВМ
полиномом m-й степени, то коэффи¬
циенты Ьц полинома, аппроксимирую¬
щего расходную характеристику на-
65

турного агрегата, вычисляются по
формуле
hu
*n аи
K*H*Q
, 1 = 0, т\
j~0, т;	(7.18)
где ciij — коэффициенты полинома,
аппроксимирующего расходную ха¬
рактеристику модельного агрегата;
in j — соответственно степень расхо¬
да и напора, с которой они входят в
(6.2).
Алгоритм вычисления мощности
ПЭС строится в предположении, что
на ней установлено Ка однотипных
агрегатов с одинаковыми расходными
характеристиками. Отказ от этого до¬
пущения приводит к необходимости
решения довольно сложной задачи
оптимизации выбора состава и мощно¬
стей агрегатов ПЭС. Если появится
необходимость оптимизировать ре¬
жим ПЭС с многоярусным расположе¬
нием агрегатов (см. § 6.5), то все аг¬
регаты, расположенные на одной вер¬
тикали, можно рассматривать в ка¬
честве одного эквивалентного, по¬
строить для него расходную характе¬
ристику и считать, что ПЭС оснащена
однотипными эквивалентными агрега¬
тами.
Аналогично можно поступить и
при оснащении ПЭС одинаковыми, но
развернутыми на 180° по потоку агре¬
гатами (см. §6.5), если~в качестве экви¬
валентного рассматривать пару таких
агрегатов.
Расходная характеристика ПЭС,
имеющей К.л агрегатов, рассчитывает¬
ся на ЭВМ. На рис. 7.1 изображена
расходная характеристика ПЭС при
напоре Япэс для одного из режимов
работы в случае, когда на ней установ¬
лены три агрегата с одинаковыми ха¬
рактеристиками. На участке В — С
действительная характеристика заме¬
няется касательной. Точке В соответ¬
ствует расход Qb, вычисленный по
линии максимального КПД агрегата
для напора Япэс- Эта линия прини¬
мается в качестве линии включения
второго агрегата. Точке С соответству¬
ет расход Qc = KbQb. Если Qorp —
расход, вычисленный по линии огра¬
ничения пропускной способности од¬
ного агрегата для заданного напора
Япэс. то максимальный расход, ко¬
торый можно пропустить через ПЭС
при этом напоре, будет QD = КaQorp-
Точке А соответствует минимально
допустимый расход через агрегат
ПЭС, равный Qa-
Способ вычисления мощности ПЭС
Япэс ДЛЯ заданных ЯПэс и Q0 за¬
висит от того, на какой из пяти участ¬
ков расходной характеристики попа¬
дает расход Q0. Расчетные формулы
приведены в табл. 7.1; формулы даны
без учета поправки на КПД модель¬
ной турбины и генератора, хотя при
необходимости это можно сделать.
Таблица 7.1
Участок рас¬
ходной харак¬
теристики
<?а
л'пэс
<?пэс
^иаб

0
0
Qo
Qa<Qo<Qb
Qo
JVa
Qo
0
QB<Qo<Qc
Qb
ArMQB
Qo
0
Qc<lQo^Qd
Q„/Ka
K&Na
Qo
0
0-^0.
'-'41
Qorp
K&N&
Qd
n_—o_
'X. I)
Рис. 7.1. Построение расходной характери¬
стики ПЭС
66
Примечание. N* — мощность, вычисля¬
емая по расходной характеристике одного агре¬
гата для напора Н ПЭС и расхода Qa.

Вычислим КПД модельного агрега-
тя ТК-
»м
vV„
если Л/а>
P^Qa ^Г1ЭС
> 0 (турбинный режим);
pgQa ^пэС
—, если yva <
(7.19)
<; 0 (насосный режим),
где g — ускорение свободного паде¬
ния; р — плотность морской воды.
Рассчитать КПД натурной турби¬
ны можно различными способами, на¬
пример по формуле Хаттона, реко¬
мендуемой МЭК для поворотно-лопа¬
стных турбин;
Лн — 1 — (1 — Лм) X
х(0,3 + 0,7уД17оГТ^Ж). (7.20)
Если исходить из предположения,
что отношение КПД натурного и мо¬
дельного агрегатов а остается постоян¬
ным для любой точки расходной ха¬
рактеристики и равно отношению их
максимальных КПД, то
^н=а11м-	(7-21)
Если считать поправку на КПД по¬
стоянной и равной Ат), то
т1н=‘Пм+Дт1- (7.22)
Величины а и Ат] могут быть раз¬
личными для всех четырех режимов
работы агрегата ПЭС под нагрузкой.
Теперь можно пересчитать мощ¬
ность NB с учетом поправки на КПД
турбины и генератора:
N1 =
PgQa #ПЭС ЛнЧг» если ZVa > 0;
PSQa Япэс
Лн Лдв
если N„ < 0.
(7.23)
Здесь т)г и т)дв — соответственно КПД
генератора в генераторном и двига¬
тельном режимах.
Полученные по (7.23) значения N1
используются вместо Na в формулах,
приведенных в табл. 7.1.
При расчете различных вариантов
параметров проектируемой ПЭС мак-
5*
симальная мощность натурного агре¬
гата ПЭС. задаваемая в конкретном
расчете, может не соответствовать
максимальной мощности модельного
агрегата, для которой заданы участ¬
ки 2—3 и 5—6 (см. рис. 6.1) линии ог¬
раничения его пропускной способно¬
сти.
Если известна максимальная мощ¬
ность модельного агрегата jVMaKC-M,
для которой задано ограничение, и
максимальная мощность натурного
агрегата ZVMaKC.H, то степень их не¬
соответствия можно выразить в про¬
центах :
ДАТ =(1 — Кл'^макс-м/^макс.н) 100.
(7.24)
Очевидно, что это несоответствие
проявляется только при выходе мощ¬
ности натурной ПЭС на ограничение
(Qo Qd)- В алгоритме расчета мощ¬
ности предусматривается коррекция
мощности и расхода натурной ПЭС,
когда А/пэс ^ 7Са А/Макс. н.
/V* —к N
1 * 1 иэс * \ а 14 макс
Qnac =Qnsc Ка Nмакс.н/ZVпэс;
Qh36 =Qo —Qrisc,	(7.25)
Здесь звездочкой обозначены скоррек¬
тированные величины. Такая коррек¬
ция достаточно точна при степени не¬
соответствия, не превышающей 10—
15 %. Она позволяет рассчитывать
режим ПЭС при изменении максималь¬
ной мощности агрегата в небольших
пределах без изменения задания ли¬
нии ограничения модельного агрега¬
та в исходных данных. При этом, ко¬
нечно, необходимо контролировать
степень несоответствия.
7.4.	АЛГОРИТМЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЦЕЛЕВОЙ
ФУНКЦИИ ДЛЯ ОДНОГО РАСЧЕТНОГО
ИНТЕРВАЛА
Рассмотрим повторяющийся элемент
расчета оптимального режима — вычисле¬
ние целевой функции для одного расчет¬
ного интервала.
На начало и конец расчетного интер¬
вала длиной Д/ заданы уровни воды в море
(Лн. Ли), в бассейне (zH, zK), характеристики
ПЭС и все другие необходимые исходные
данные. Уровни zH и гк определя¬
67

ются общим оптимизационным алго¬
ритмом динамического программирова¬
ния и в предположении плоской поверхно¬
сти позволяют вычислить средний за интер¬
вал расход воды через створ ПЭС (?и.б и
средний за интервал напор #пэс:
Qh.6 — —0,5(S (zH) +S (zK)) (zK —zH)/AZ; |
^ПЭС~^’^(2н ^н4”гк ^к)-	I
(7,261
Целью рассматриваемого алгоритма
является выявление для полученных Qh.g
и Н пэс всех возможных по условиям
заданных ограничений вариантов внутри-
станционных режимов ПЭС и выбор среди
них наилучшего, который обеспечивает
максимум целевой функции в данном ин¬
тервале:
F (zH, zK) = Л^пэс (гН' ги) ^ Ш (г1п гк).
(7.27)
При определении максимального зна¬
чения целевой функции используется ал¬
горитм вычисления мощности ПЭС, изло¬
женный в § 7.3. Для напора ПЭС, превыша¬
ющего минимальный, при котором возмож¬
на турбинная работа агрегата, иногда тре¬
буется вычислять мощность при задании
различных линий ограничения по пропуск¬
ной способности. Когда в качестве линии
ограничения задается линия 11—4—5—6
(рис. 6.1), то вычисленные по расходной ха¬
рактеристике ПЭС мощность, расход и из¬
быточный расход будем обозначать
Фпэс и Физб соответственно. При задании
линии 8—5—6 те же параметры будем обо¬
значать Л”ПЭС*^'ПЭС И Сизб’ а ПРИ заДа*
нии линии 8—4—5—6 Nn, Qnsc и физб-
Максимальный расход, который может
быть пропущен через створ ПЭС в режиме
холостого сброса, Qx.c вычисляется с ис¬
пользованием характеристик пропускной
способности турбинного тракта Qt.t (^пэсЬ
донного 0д.в (#пэс) и повеРхностного
Qu.b (^пэС- гн.б) водопропускных отвер¬
стий:
Qx.c — Qb +Ка Qt.t (^пэс)»	(7-28)
где	QB = Кд.пСд.в (^ПЭС^
Д-—Kn.BQn.B—№ Г\ЭС' ^н.б).	Ка.— Кд.в,—
Кп.в — соответственно число агрегатов,
донных и поверхностных водопропускных
отверстий, установленных на ПЭС; QB —
максимальный расход, который можно про¬
пустить через водопропускные отверстия
при напоре Нпэс-
Если Япэс превышает максимальный
напор, при котором допустима работа водо¬
пропускного отверстия или агрегата в ре¬
жиме холостого пропуска, то соответствую¬
щий расход QH.B, Qn.B или QT.T полагается
равным нулю.
Пусть при вычислении Qh.g по (7.26)
оказалось, что QH.f, > 0, т. е. вода течет из
бассейна в море.Для вычисления мощности
ПЭС используется расходная характерис¬
тика агрегата в режимах ПТ и ОН
(рис.6.1, а). Возможны следующие случаи.
Первый случай
Н
пэс
а) Если Кпэс<	то	для агРе*
гатов ПЭС возможен либо режим ПП, либо
режим ОН одновременно с холостым сбро¬
сом через водопропускные отверстия. По¬
скольку для отдельного интервала при за¬
данных z„ и zK режим холостого пропуска
выгоднее насосного (так как он не требует
затрат энергии), то сначала проверяется
возможность пропустить расход QH.e в ре¬
жиме холостого сброса. По (7.28) вычисля¬
ем Qx.c.
Если Qh.6 Qx.c. то этот режим каивы-
годнейшнй для данного интервала и, сле¬
довательно, мпэс = 0 и ZZ/q = 0.
Если Qh-6 > Qx.c то определяется
расход Q0, который должен быть пропущен
через ПЭС в насосном режиме: Q0 = Qh.6 —
Qb-
По расходной характеристике для Q„ и
#пэс определяем мощность ПЭС
расход ПЭС Qnac и избыточный расход
Qll36 -
Если Q|f36 — 0, то N г
IUQ = 0.
пэс
= №и
пэс*
Если Q1136 Ф то N пар ■ К
ОН
пэс
то
^пэс ^
то
и появляется штраф UIq = oQh36
Е«"	"?„г, < "пэс <	. .
для агрегатов ПЭС возможен либо режим
ПТ, либо режим ПП, либо режим ОН в зо¬
нах 8—11—4 или 8—12—13 (см. рис. 6.1).
По расходной характеристике ПЭС для
Qo — Qh.6 и Кпэс определяются ее мощ¬
ность N{x3c.' Рас*од Q'nac и избыточный
расход Qh36.
Если Q^ = 0 и
^пэс ~ ^тг Mq ~ °-
Если Q'36 = 0, но К^эс < 0 (агрегат
работает в зоне 8—12—13), то проверяем
возможность пропуска QH.g в режиме хо¬
лостого сброса. Такая возможность имеется,
если Q„,6 < Qx C. и тогда Л/пэс=0; UJQ=0-
Если QH6 Qx-c. то Кп — ^пэс»
Шя = 0.
Если QBa6 Ф 0, то проверяем возмож¬
ность пропуска избыточного расхода через
водопропускные отверстия. Такая возмож¬
ность имеется, если Q(,36 ^ Qb. и тогда
^пэс= ^пэс и	— 0. Если же
Q'hзб > Qb. то определяем расход Qe, ко¬
торый должен быть пропущен через агрега¬
ты ПЭС при их работе за линией максималь¬
ной мощности, но в турбинном режиме, Q0—
== Qh.6 Qb-
68

По расходной характеристике ПЭС для
0е и Ярэс определяем мощность #рэс
расход С?пэс и избыточный расход <Кзб.
Если Q*36 - 0, то Мпэс
UIq = О-
Если QH3(j ф 0, то проверяем возмож¬
ность пропуска избыточного расхода через
водопропускные отверстия. Та£ая возмож¬
ность имеется, если Q'a6 < QB, и тогда
^ПЭС ^ -ПЭС и Mq ~ °-
Если Q*3<5 > QB, то проверяем воз¬
можность пропуска расхода QH.g в режиме
холостого сброса. Такая возможность име¬
ется, если QH б <; <?х.с. и тогДа ^пэс ~ 0:
mQ = о.
Если Qh.6 ^ Qx.c т° проверяется воз¬
можность пропуска расхода Q0 ~ Qh.6 —
— Qb через агрегаты ПЭС при их работе в
насосном режиме в зоне 8—11—4 (рис. 6.1).
Для этого по расходной характеристике
ПЭС для Q0 и Япэс определяем мощность
"пэс- расход Qnac и избыточный расход
Qn зб-
Если Q„3б = 0, то такая возможность
есть, и тогда ^пэс — ^ПЭС’ UlQ
Если Q1136 Ф 0 и Qn3r > Qt.t» то
^ПЭС = ^ПЭС’	~	°^иаб-
Если Qna6 Ф 0, но Qn3c ^ Qt-t, то
UПЭС	UIq — a (Qh.G Qx.c)-
в) Если Япэс > Я"ткс, то пропуск
расхода Qh.g через створ ПЭС возможен
только в режиме холостого сброса.
Если QH.6 ^ Qx.c то Яр3£ = 0;
UIq ~ 0.
Если Qh.g '> Qx.c. то Uпэс ~ Q’UIq ~
= ° (Qh-6 Qx-c)*
Второй случай
^ПЭС < 0 и I ^ПЭС I ^ ^макс-
В этом случае возможен только режим
ОН.По расходной характеристике ПЭС
для Q0 = <?„ g и Япэс определяем мощ¬
ность ЯРзС. расход 0ПЭС и избыточный
расход QHg6-
Если Оизб = 0, то Nj-]3q = Uпэс •
WQ = 0.
Если Qhs6 Ф 0. то Л^пэс = ^пэс•
UIq “ оОизб-
Третий случай
Uпэс < 0 и I ^лэс I ^макс*
В этом случае через створ ПЭС невоз¬
можно пропустить ни одного кубометра рас¬
хода и, следовательно, iVn3C = 0; UIq =
~ °Qh.6-
Схема расчетов для QH.g < 0 аналогич¬
на рассмотренной, однако во всех неравен¬
ствах и формулах для UIq нужно исполь¬
зовать абсолютное значение расхода, а
мощность ПЗС вычисляется по расходной
характеристике агрегата для режимов ОТ и
ПН (рис. 6.1, б).
После того как определены Япэс и
UIq, производится проверка ограничений
по максимальному расходу в нижний бьеф
и по скорости изменения уровня бассейна
(6.12) и (6.13).
Если AQ = lQa.cl — JQh.бмаКс|>0,
то появляется штраф UJq = aAQ.
Если Ап = JAz/A t) — пмакс > 0, то
появляется штраф Шв = а Ап. Здесь
Дг = zH — zK.
Когда рассчитывается пиковый режим
ПЭС, то ее мощность в данном интервале
должна быть не ниже некоторого гарантиро¬
ванного значения Ягар. Если №пэс <
< ЯГар, то появляется штраф Я/д, = аХ
х (М-ар — Nпэс)* ПРИ этом М-ар мо¬
жет быть как положительной, так и отри¬
цательной величиной.
И, наконец, вычисляется размер штра¬
фа, входящего в целевую функцию: Ш —
= U!Q + IU'Q +ШВ + Я/д..
7.5.	ПРАКТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ПЭС
НА МАКСИМАЛЬНУЮ ОТДАЧУ
Практическое применение метода
дифференциального динамического
программирования к задаче оптими¬
зации режима ПЭС проиллюстрируем
расчетами, выполненными в основном
для проектируемой Мезенской ПЭС.
ПЭС предполагается возводить в ство¬
ре, где прилив имеет полусуточный
характер со средней величиной 6 м и
среднесизигийной величиной 7.78 м.
Площадь бассейна ПЭС на условной
нулевой отметке равна 2120, на от¬
метке 4 м — 2300, на отметке 12 м —
2330 км2. Предполагается, что на
ПЭС установлены шеститактные агре¬
гаты, аналогичные агрегату Кисло¬
губской ПЭС, с параметрами DH =
= 10 м, п = 41,1 об/мин и МуСТ =
= 19 МВт. Расходная характеристи¬
ка модельного агрегата, задаваемая
в ЭВМ, построена по эксплуатацион¬
ной характеристике, приведенной на
рис. 6.1. Водопропускные отверстия
на ПЭС имеют ширину 17,4, высоту
от порога водослива до кромки затво¬
ра 10, длину 60,5 и отметку порога
— 0,5 м.
69

Экспериментальные расчеты
Для выяснения скорости сходимо¬
сти итерационного процесса оптими¬
зации, выбора критерия сходимости,
выбора рациональной стратегии изме¬
нения шага построения поля в мето¬
де дифференциального динамического
программирования, оценки влияния
граничных условий и длительности
расчетного интервала были проведены
экспериментальные расчеты. Ниже
приводятся некоторые результаты
этих расчетов.
Шаг построения по-
л я . Выбор шага Az, определяющего
диапазон, в котором строится поле
уровней в методе дифференциального
динамического программирования
(см. § 7.2), очень важен с точки зре¬
ния затрат машинного времени. Мож¬
но было бы задать шаг достаточно
малым и принять его постоянным для
всех итераций. Однако это оказывает¬
ся нерациональным, поскольку для
получения оптимального режима тре¬
буется очень большое число итераций.
На основе многочисленных экспери¬
ментальных расчетов, проведенных
для Кислогубской (0,4 МВт), Коль¬
ской (38 МВт), Лумбовской (330 МВт)
и Мезенской (15 200 МВт) ПЭС, уста¬
новлена следующая рациональная
стратегия изменения шага А г в ходе'
итерационного процесса оптимизации.
Задается начальный шаг, равный 0,8—
0,2 м, и с этим шагом расчет ведет¬
ся до тех пор, пока значение целевой
функции в какой-либо итерации не
совпадет со значением целевой функ¬
ции в предыдущей итерации. После
этого шаг делится пополам, и с новым
а,0тн.ед.
Рис. 7.2. Ход изменения отдачи ПЗС по
итерациям
70
шагом производится расчет до совпа¬
дения значений целевой функции в
двух последовательных итерациях.
Затем шаг снова делится пополам, и
так до тех пор, пока не получится сов¬
падения значений целевой функции в
двух последовательных итерациях при
минимальном шаге Az=0,014-0,005 м.
На этом процесс оптимизации режи¬
ма ПЭС заканчивается.
Опыт расчетов показывает, что для
любой из рассмотренных ПЭС зада¬
вать шаг больше 0,8 м нерациональ¬
но, так как при этом на первой же
итерации режим нового приближения
совпадает с режимом нулевого при¬
ближения. При шаге меньшем 0,005 м
значение целевой функции практиче¬
ски не изменяется.
На рис. 7.2 для иллюстрации при¬
веден ход изменения по итерациям от¬
дачи Мезенской ПЭС при ее базисной
работе (кривая /) и при ее работе в
4-часовой пиковой зоне графика-на¬
грузки с гарантированной мощностью,
равной 53 % установленной (кривая
2). В обоих расчетах на ПЭС было 800
агрегатов и 800 водопропускных от¬
верстий. Длительность расчетного пе¬
риода 30 сут, А/ = 30 мин. Характер
итерационного процесса остается тем
же самым и для других рассмотрен¬
ных ПЭС и практически не зависит от
мощности установки.
Из рис. 7.2 видно, что значитель¬
ная часть увеличения отдачи прихо¬
дится на первую после деления шага
итерацию, поэтому была проверена
стратегия, при которой шаг делился
на каждой итерации. Проведенные
расчеты показали, что при этом быст¬
рого увеличения отдачи не получает¬
ся и эффективность итерационного
процесса понижается: требуется боль¬
шее число итераций для получения
режима ПЭС с той же отдачей. Был
сделан вывод, что нецелесообразно
проводить деление шага до тех пор,
пока не будет использован больший
шаг.
Проверялась эффективность и не¬
которых других стратегий варьиро¬
вания шага А z. Попытки увеличивать
шаг в последующих итерациях или по¬
следовательно то уменьшать, то увели¬

Ада
\
ч
\
/
X
\
'—\
,	у\
/А
	N
\
S	Ч
\
/ А
\ i
\ Ч'—/
л
я
Vй
\
\\
\v J
//)
А /
и /
’—ч!\
Ч v
\ >
/А
А /
It f
W
\у
п
/1
1
Б?
/
1 А. 1
/
/
^УМО
■У/
~у/
\
 1	1	■	IW		III!'	I	V	'	X
0	9	8	12	16	20	29	9	8	12	16	20-6,4	29
Рнс. 7.3. Влияние граничных условий на режим ПЭС
чивать шаг успехом не увенчались.
После того как для данного шага по¬
лучены две последовательные итера¬
ции с одинаковым значением целевой
функции, увеличение шага Дг никогда
не приводило к увеличению значения
целевой функции.
Влияние граничных
условий. Выше указывалось, что
для решения задачи оптимизации ре¬
жима ПЭС должны быть заданы гра¬
ничные условия — уровни воды в
бассейне на начало г0 и конец гп рас¬
четного периода. Поскольку обычно
эти уровни неизвестны (при решении,
например, задачи об определении годо¬
вой отдачи проектируемой ПЭС) или
известен только начальный уровень
„бассейна (при оперативных эксплуата
ционных расчетах, когда начальный
уровень определяется текущей ситуа¬
цией), то их произвольное назначение
вносит в расчет погрешность.
Для определения длительности пе¬
риода времени, на который распрост¬
раняется влияние граничных условий,
были проведены специальные расчеты.
На рис. 7.3 приведена серия опти¬
мальных режимов Мезенской ПЭС
для двух изолированных суток. При
фиксированном уровне бассейна на
конец (начало) расчетного периода
варьировался уровень бассейна на
начало (конец) расчетного периода и
вычислялся оптимальный режим
ПЭС. Оказалось, что изменения уров¬
ня бассейна на начало расчетного пе¬
риода в очень широком диапазоне
(от НПУ до УМО) не сказываются на
оптимальных режимах ПЭС уже че¬
рез 18 ч. Влияние конечного уровня в
бассейне распространяется на значи¬
тельно больший отрезок времени. Од¬
нако влияние конечного уровня будет
затухать за время, меньшее одних
суток, если придерживаться следую¬
щих рекомендаций.
Когда в конце расчетного периода
имеется прилив, то гп следует зада¬
вать ниже среднего уровня моря на
30 —40 % величины прилива, а ког¬
да отлив — на ту же величину выше
среднего уровня моря. Если конец
расчетного периода приходится на
время полной или малой воды, то
гп рекомендуется — задавать вблизи
среднего уровня моря.
Таким образом, если проводится
оптимизация режима ПЭС за некото¬
рый расчетный период Т, то нужно
прибавить к нему в начале и конце по
1 сут, задать начальный и конечный
уровни с учетом приведенных реко¬
мендаций, рассчитать оптимальный
режим ПЭС для периода Т + 2 сут,
а затем исключить из рассмотрения до¬
полнительные сутки. Тем самым влия¬
ние граничных условий будет полно¬
стью исключено. Когда начальный
уровень бассейна точно известен, до¬
полнительные сутки нужно прибав¬
лять только в конце расчетного пе¬
риода.
На рис. 7.4 приведена зависимость
71

Таблица 7.2
МгасНСкан ПЭС
У и«.ПОЛ 1 1ц_7\_,
Д/, мин
Э2в. ТВт-ч
ДЭ, ТВт-ч
Д-Э. %
МВт - ч
| ДЭ. МБт-ч
| лэ. %
7,5
15
30
3,240
3,245
3,315
—0,005
—0,070
—0,15
—2,16
105,106
104,914
102,670
0,192
2,244
0,18
2,14
отдачи Мезенской ПЭС за 2 сут от
конечного уровня гп при фиксирован¬
ном начальном z0 = 4,5 м (кривая 1)
и от начального уровня z0 при конеч¬
ном гп — 4,5 м (кривая 2). Отдача
ПЭС отнесена к значению, получен¬
ному при z0 = zn — 4,5 м.
Из рис. 7.4 следует, что чем боль¬
ше от среднего отличается уровень в
бассейне на начало расчетного перио¬
да, тем большую отдачу можно полу¬
чить за последующий период. Но в то
же время, чем сильнее отличается от
среднего уровня моря уровень бас¬
сейна, которого нужно достигнуть на
конец расчетного периода, тем меньше
отдача ПЭС за предшествующий пе¬
риод. Компромисс достигается, когда
начальный и конечный уровни нахо¬
дятся вблизи среднего уровня моря.
Длительность расчет¬
ного интервала. Длитель¬
ность расчетного интервала At ока¬
зывает существенное влияние на вре¬
мя расчета. Чем больше At, тем мень¬
ше требуется времени для нахожде¬
ния оптимального режима ПЭС для
одного и того же расчетного периода.
Но увеличение длительности расчет¬
ного интервала увеличивает погреш¬
ность расчета, обусловленную по¬
грешностью усреднения переменных
внутри него. Необходимо выбрать та-
Рис. 7.4. Зави¬
симость отдачи
ПЭС от уровня
воды в бассей¬
не на начало и
конец расчетно¬
го периода
кую длительность интервала, которая
при относительно небольших затратах
машинного времени обеспечивала бы
получение оптимального режима ПЭС
с требуемой точностью.
Выбор рациональной длительности
расчетного интервала проводился на
основе следующих расчетов. Для пе¬
риода регулирования 30 сут рассчи¬
тывался оптимальный режим ПЭС
при длительностях расчетного интер¬
вала 7,5; 15 и 30 мин. Затем из отда¬
чи ПЭС вычиталась отдача за первые
и последние сутки и результаты срав¬
нивались между собой. Результаты
подобных расчетов для Мезенской и
Кислогубской ПЭС приведены в табл.
7.2.
Анализ полученных результатов
позволяет сделать следующие выводы.
Во-первых, принимать длительность
интервала 7,5 мин нецелесообразно,
поскольку получающееся при этом
уточнение отдачи ничтожно, а затраты
машинного времени возрастают, так
как они обратно пропорциональны
длительности расчетного интервала.
Во-вторых, если постановка задачи
такова, что погрешность решения в..
2—3 % считается приемлемой, то
можно принять длительность расчет¬
ного интервала равной 30 мин. Такое
положение имеет место при расчете
оптимальных режимов для предвари¬
тельного сопоставления различных
вариантов ПЭС при изменении ее пара¬
метров в широком диапазоне. Уточне¬
ние энергетических показателей ва¬
риантов, выбранных для окончатель¬
ного сравнения, целесообразно про¬
водить при длительности расчетного
интервала, равной 15 мин.
Характеристики ПЭС и другие ис¬
ходные данные, используемые для
эксплуатационных расчетов опти¬
мальных режимов ПЭС, известны со
72

значительно более высокой точностью,
поскольку они уточняются в процессе
эксплуатации путем натурных испы¬
таний оборудования и сооружений.
Поэтому при проведении, эксплуата¬
ционных расчетов режимов ПЭС це¬
лесообразно длительность расчетного
интервала принимать около 10—
15 мин. Так, при расчетах режимов
ПЭС Ране этот интервал принят рав¬
ным 10 мин [2021.
Расчеты оптимальных режимов
при выборе параметров проектируе¬
мой ПЭС
Проектные расчеты оптимальных
режимов ПЭС имеют две особенности.
Во-первых, степень достоверности
характеристик ПЭС н других исход¬
ных данных позволяет снизить требо¬
вания к точности нахождения опти¬
мального режима. Во-вторых, очень
часто при выборе параметров ПЭС ре¬
жим ее работы как таковой интереса
не представляет, а важно лишь выяс¬
нить значение целевой функции в оп¬
тимальном режиме. Эти две особенно¬
сти позволяют принимать в проектных
расчетах большую длительность рас¬
четного интервала Дt и иногда не до¬
водить итерационный процесс до кон¬
ца, а прерывать его при большем зна¬
чении минимального шага Дг.
Важнейшим энергетическим пока¬
зателем проектируемой ПЭС являет¬
ся ее годовая отдача. Годовую отдачу
'ПЭС при круглогодичной базисной ее
работе можно определить по формуле
3.,„ -	,	(7.29)
где ТГОд — число суток в году; Т —
длительность периода оптимизации;
Э, Э, и Эт ~ отдача ПЭС за период
Т, первые и последние сутки этого
периода соответственно.
При правильном полусуточном
приливе в качестве расчетного перио¬
да обычно принимается синодический
месяц, продолжающийся 29,5 сут [14].
Внутри этого периода обеспеченность
различных амплитуд прилива имеет
незначительную разницу для разных
За,ГВт-ч ЭгоАТВт-н
t U £UU
50 -150
‘Ю -100
30 - 50
20 -
2
/
0	1000 2000 3000 чооока
Рис. 7.5. Зависимость отдачи Мезенской
ПЭС от числа установленных на ней агре¬
гатов
синодических месяцев года. С целью
ликвидации влияния уровней бассей¬
на в начале и конце расчетного перио¬
да его следует увеличить на 2 сут.
Таким образом, длительность периода
оптимизации для определения годо¬
вой отдачи ПЭС составляет 32 сут.
Однако такую длительность целесооб¬
разно принимать лишь при сравнении
близких по своим энергоэкономичес¬
ким показателям вариантов.
Существенно сократить необходи¬
мое для расчетов машинное время
можно в случае, когда требования к
точности определения годовой отдачи
не очень высоки. Опыт расчетов, вы¬
полненных для ПЭС, сооружаемых в
створах с правильными полусуточ¬
ными приливами, показывает, что го¬
довую отдачу с точностью ±2 % мож¬
но получить, принимая в качестве рас¬
четного период 5 сут, в середине ко¬
торого высота прилива близка к сред¬
нему значению.
Проиллюстрируем сказанное примера¬
ми. На рис. 7.5 приведена зависимость го¬
довой отдачи Эгод проектируемой Мезен¬
ской ПЭС от числа установленных на ней
агрегатов Ка (кривая /); кривая 2 показы¬
вает изменение годовой отдачи на агрегат
Эа при увеличении Кя. Эти зависимости
построены на основе расчетов оптимально¬
го режима ПЭС для Т = 5 сут и А/ = 30 мин
в предположении, что число водопропуск¬
ных отверстий равно числу установленных
агрегатов. Выбор в данном случае такой
длительности расчетного периода оправдан,
поскольку точность построения указанных
зависимостей в несколько процентов впол¬
не допустима.
Совершенно другое положение имеется,
например, для случая, представленного в
табл. 7.3.
Для уточнения параметров агрегата
при Ка ~~ 800 производилось определе-
73

7
в
5
4
3
г
1
2
3
2
4
5
б
7
м
\1Й
Л
Ш
Ш
ilW'
JJxP
\Рхи
V W
щ
Л -JL
1 1
1	1- -
1 |
	L. -J
.1 1
N,
п»с.
М8т1
8	16	24	8	16	24	8	16	24	В	16	24	8	16	24	8	16	24	В	К	24	ч
2ЛМ
7
6
16
17
г
fi\hn
13
13
20
21
22
5
/|\\ /А
4
3
2
У Vr
1
1 1 _
• i
i |
1 1
i 1
J 1 .
\ 1
Рис. 7.6. Оптимальный базисный режим работы Мезенской ПЭС за 28 сут
74

Таблица 7.3
расчетный
напор. М
Мощность
агрегата,
МВт
Частота
вращения .
об/ мин
Годовая
выработка
агрегата.
ГВт • ч
3,79
18.2
40.5
51,6
3.89
19.0
41.1
52.0
4.00
19.8
41.7
51.7
ние зависимости годовой отдачи на агрегат
от расчетного напора Яр. Поскольку раз¬
ница в отдаче для различных рассмотрен¬
ных вариантов расчетного напора составля¬
ет менее I %. то для обоснованного выбора
наилучшего варианта точность получения
годовой отдачи должна быть максимально
высокой. Очевидно, что в данном случае
длительность расчетного периода следует
принимать равной 32 сут и А/ = 15 мин.
На рис. 7.6 приведен оптимальный ре¬
жим Мезенской ПЭС за 28 сут при работе ее
на максимальную отдачу для варианта ос¬
нащения шеститактными агрегатами при
Ка = 800; К„.в = 800; NycT = 15 200
МВт; п — 41,1 об/мин. При базисной рабо¬
те ПЭС, как видно из рисунка, ход уровня
бассейна с небольшим сдвигом по фазе прак¬
тически повторяет естественный ход уровня
моря, и следует ожидать, что сооружение
ПЭС ие внесет существенных изменений в
природу прилегающего района.
ГЛАВА 8
УЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАСЧЕТЕ ОПТИМАЛЬНОГО
ВОДНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПЭС
8.1- РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА
РАБОТЫ ПЭС ПО КРИТЕРИЮ МИНИМУМА
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ИЗДЕРЖЕК
В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ
В гл. 7 была рассмотрена методика
расчета оптимального режима ПЭС
по приближенному критерию макси¬
мума отдачи. Хотя в некоторых слу¬
чаях расчеты на максимальную отда¬
чу дают приемлемые по требуемой точ¬
ности результаты, тем не менее может
появиться необходимость проводить
оптимизацию как базисного, так и
пикового режимов ПЭС из условия
минимума эксплуатационных издер¬
жек по энергосистеме.
Применение критерия ми¬
нимума эксплуатацион¬
ных издержек означает, что
нагрузку энергосистемы нужно рас¬
пределить оптимально между всеми
параллельно работающими электро¬
станциями. -Это довольно сложная
задача даже для энергосистемы, со¬
стоящей только из традиционных
электростанций. При наличии в энер¬
госистеме ПЭС, оснащенной шести¬
тактными агрегатами и использую¬
щей импульсную и прерывистую по
своему характеру природную энер¬
гию, эта задача практически невыпол¬
нима. Однако, учитывая, что соору¬
жение ПЭС экономически оправдано
лишь в крупных энергосистемах, в
которых ее удельный вес будет срав¬
нительно небольшим [ 1*4], задачу оп¬
тимизации режима ПЭС можно отде¬
лить от задачи оптимизации режима
работы остальных электростанций
энергосистемы. Влияние их режима на
режим ПЭС можно учесть некоторой
обобщенной функцией и применить
итерационный путь решения.
Предположим, что задан некото¬
рый режим работы ПЭС, т. е. в узле
энергетической системы, к которому
примыкает ПЭС, известен хронологи¬
ческий график мощностей ЛгПэсо(0-
При этом условии проведем расчет
оптимального режима остальных
электростанций энергосистемы. Реше¬
нию этой задачи для случая, когда
в энергосистеме имеются только тра¬
диционные электростанции, посвяще¬
ны многочисленные работы 160]. по¬
этому здесь эта задача не рассматрива¬
ется.
В результате расчета оптимального
краткосрочного режима остальных
электростанций энергосистемы мож¬
но получить зависимость от времени
относительного прироста энергосис¬
темы (в топливном или стоимостном
выражении) в узле, к которому при¬
мыкает ПЭС. Обозначим его через
Ьй (/).
75

Изменим режим работы ПЭС на
ЛЛ^пэс (0 Допустим, что указанное
изменение мощностей настолько мало,
что практически не изменяет зависи¬
мости относительного прироста в уз¬
ле, к которому примыкает ПЭС. Тог¬
да экономия топлива в энергосистеме,
вызванная изменением режима ПЭС
на ДЛ^пэс (0. составит
г
ДД = J Ьь (t) AN пэс (t)dt. (8.1)
о
Выберем изменение режима ПЭС
ДЛ^пэс (0 так, чтобы обеспечить мак¬
симум функционалу (8.1). Обозначим
измененный режим ПЭС через Nnaciit).
Тогда изменение режима ПЭС
ДА^пэс (0. доставляющее максимум
функционалу (8.1),
Д N пэс Ш -■ N пэс, (t)— N пэс, (0» (8-2)
а функционал (8.1) можно записать
как
т
ДДо = | К (0 (Л^пэс, (0—
о
—Л^пэсо (0 dt\ — max- (8-3)
Легко видеть, что максимум функ¬
ционала (8.3) достигается для того
же режима ПЭС, что и максимум
функционала
г
ДД, = j'b0 (0 А^пэс, (0 dt —' п,ах. (8-4)
о
поскольку А'пэсо (0~и (0 " из¬
вестные функции.
Таким образом, измененный режим
ПЭС, соответствующий максималь¬
ной экономии топлива в энергосисте¬
ме, можно находить из уравнения
(8.4), В (8.4) Ь0 <0 может быть задан в
топливном или стоимостном выраже¬
ния, т! тогда ДДХ — есть экономия
топлива или денежных средств в энер¬
госистеме, обусловленная режимом
ПЭС. Заметим, однако, что b0 (t) мож¬
но задавать и в относительных еди¬
ницах. Это следует из того, что
поскольку b0 (t) >-0, то решение урав¬
нения оптимальности (8.4) не изме¬
нится, если его разделить на макси¬
мальное за период Т значение относи¬
76
тельного прироста энергосистемы.
В последнем случае коэффициент Ь0 (/)
выражает относительную ценность
для энергосистемы дополнительной
мощности, генерируемой или потреб¬
ляемой на ПЭС в данный момент.
Вообще говоря, оптимальный ре¬
жим ПЭС. полученный из уравнения
(8.4)	в предположении независимости
b0 (t) от ее режима, будет лишь при¬
ближенно отвечать минимуму топлив¬
ных издержек в энергосистеме. Для
получения оптимального режима ПЭС.
отвечающего этому критерию с любой
степенью точности, применим метод
последовательных приближений. Про¬
цедура расчета будет следующей:
1) рассчитаем оптимальный ре¬
жим ПЭС по критерию максимума от¬
дачи, для чего достаточно в (8.4) по¬
ложить b0 (t) == 1. В результате полу¬
чим график мощностей ПЭС А^пэс„ (0‘.
2) предполагая, что в узле, к ко¬
торому примыкает ПЭС, задан гра¬
фик мощностей А^пэс о (0, рассчита¬
ем оптимальный суточный режим энер¬
госистемы и определим зависимость
ьг (0;
3) используя зависимость Ьх (0,
находим по (8.4) оптимальный режим
ПЭС и соответствующий ему график
мощностей А^пэс i (0;
4) используя Л/пэс i (0 вместо
Л^пэсо (0» выполняем п. 2;
5) аналогичные расчеты повторя¬
ем до тех пор, пока не будет выполнен
критерий сходимости.
Расчет заканчивается, когда в двух
соседних итерациях либо зависимости
bt (0 и bi+x (0, либо графики мощно¬
стей Лпэс / (0 И л/пэс «+1 (0 будутотли-
чаться на значение меньше заданного.
Итерационный процесс сходится
очень быстро, и обычно достаточно
двух-трех итераций. Такая быстрая
сходимость обусловлена следующими
обстоятельствами.
1.	Режим работы ПЭС сильно свя¬
зан с ходом уровня воды в море, и да¬
же небольшое отклонение от режима,
обеспечивающего получение от ПЭС
максимальной отдачи, приводит к су¬
щественному уменьшению энергии
нетто, отдаваемой в энергосистему.

Рис. 8.1. Влияние на режим ПЭС переменной стоимости электроэнергии в энергосистеме
Значительное отклонение режима
ПЭС от режима, обеспечивающего
максимальную отдачу, может оказать¬
ся выгодным лишь в том случае, если
при этом происходит ликвидация
ущербов, вызванных перебоями элект¬
роснабжения потребителей.
В бездефицитной энергосистеме
ценность дополнительной энергии в
различные часы суток может колебать¬
ся довольно значительно, отличаясь
в несколько раз. но даже такое боль¬
шое отличие не вызывает существен¬
ного изменения режима ПЭС по срав¬
нению с режимом, обеспечивающим
максимальную отдачу. Сказанное ил¬
люстрирует рис. 8 1. на котором при¬
веден оптимальный режим ПЭС за
2 сут, соответствующий максимальной
отдаче (режим /). и оптимальный ре¬
жим ПЭС, рассчитанный по (8.4) (ре¬
жим 2). Зависимость Ь (0 в относитель¬
ных единицах, для которой произво¬
дилась оптимизация по (8.4). приведе¬
на на рис. 8.1. Отдача ПЭС для режима
2 составила 90 % максимальной
отдачи, а графики мощностей ПЭС в
обоих режимах достаточно близки, хо¬
тя коэффициент b в некоторые часы
суток отличался в 10 раз. Оптималь¬
ный режим ПЭС (режим 3) рассчитан
— по (8.4) в предположении, что коэффи¬
циент b. отличаясь в 100 раз, прини¬
мал лишь два значения: 0,01 для пер¬
вой половины суток и I для второй.
Тем самым имитировалось наличие
дефицита энергии в энергосистеме в
период г 12 до 24 ч. Отдача ПЭС для
режима 3 составила 66% максималь¬
ной.
2.	Быстрой сходимости рассматри¬
ваемого итерационного процесса бла¬
гоприятствует тот факт, что строи¬
тельство ПЭС может быть экономиче¬
ски оправдано лишь в относительно
крупных энергосистемах. Это означа¬
ет. что удельный вес ПЭС в энергосис¬
теме чаще всего оказывается неболь¬
шим. Следовательно, влиянием изме¬
нения режима работы ПЭС на режим
77

работы остальных электростанций
энергосистемы, а следовательно, и на
зависимость b (t) будет невелико.
Для расчета оптимального суточ¬
ного режима энергосистемы с целью
получения зависимости b (t) требует¬
ся знать характеристики относитель¬
ных приростов всех электростанций,
схему и параметры электрической се¬
ти, объемы воды, которые могут быть
израсходованы за расчетный период на
ГЭС, график нагрузки энергосистемы
и различного рода ограничения. Оче¬
видно, что рассчитывать оптималь¬
ный режим ПЭС по критерию миниму¬
ма эксплуатационных издержек по
энергетической системе имеет смысл
лишь тогда, когда вся необходимая
для такого расчета исходная информа¬
ция может быть получена с достаточ¬
ной точностью. Такое положение име¬
ет место при расчете режимов эксплуа¬
тируемой ПЭС. В проектных расче¬
тах подобная информация либо вооб¬
ще отсутствует, либо известна с высо¬
кой степенью неопределенности. Поэ¬
тому при обосновании параметров
проектируемой ПЭС ее энергетиче¬
ский эффект определяют на основе
расчета оптимального режима по кри¬
терию максимума отдачи. При этом
в виде ограничения на ее режим мо¬
жет быть задано определенное участие
ПЭС в балансе мощностей энергосис¬
темы.
В.2. ПРОВЕРКА НАЛИЧИЯ ДОПУСТИМОГО
РЕЖИМА ПРИ ПИКОВОЙ РАБОТЕ ПЭС
Выше уже говорилось, что уста¬
новка на ПЭС агрегатов двустороннего
действия с насосной работой обуслов¬
ливает принципиальную возможность
ее гарантированного участия в покры¬
тии графика нагрузки энергосистемы.
Следовательно, при оптимизации ее ре¬
жима в качестве ограничения может
быть задана минимально допустимая
мощность ПЭС в каждом расчетном ин¬
тервале. Поскольку это ограничение
не всегда можно выдержать, возника¬
ет вопрос о существовании допусти¬
мого режима при пиковой работе ПЭС.
Пусть в расчетном периоде Т име¬
ется k периодов, в течение которых
78
ПЭС должна генерировать заданную
пиковую мощность. В каждом таком
периоде Г, (/ = 2.4, ..., 2k) ПЭС
может работать в одном из двух тур¬
бинных режимов — ПТ или ОТ. По¬
скольку ПЭС в период Г, должна ге¬
нерировать мощность непрерывно,то
смена режима с ПТ на ОТ или нао¬
борот в этот период невозможна.
Пусть на начало периода Г, из¬
вестны максимальный и минимальный
уровни бассейна гмакс,_, и гтн1-.г.
которых можно достичь за период
Т/_,. предшествующий периоду Tt.
Так как в период Т7_, не требуется
генерировать заданную мощность,
то для него возможны любые режимы
работы ПЭС. Тогда в координатах (t. г)
можно построить следующие харак¬
терные для пикового периода Т} ли¬
нии: верхнюю линию гарантированной
отдачи ПЭС в ПТ режиме (верхнюю
линию ПТ); нижнюю линию гаранти¬
рованной отдачи ПЭС в ПТ режиме;
верхнюю линию гарантированной от¬
дачи ПЭС в ОТ режиме; нижнюю ли¬
нию гарантированной отдачи ПЭС в
ОТ режиме.
Эти линии обладают тем свойством,
что для верхних выше их. а для ниж¬
них ниже их не существует ни одного
режима ПЭС, в котором удалось бы
генерировать мощность, заданную
для периода Т,.
Рассмотрим подробно процедуру
построения верхней линии ПТ. Пусть
период Т\ состоит из р расчетных ин¬
тервалов длиной Д(. Построение ве¬
дется ходом назад от р-ro до 1-го ин¬
тервала периода Tf. В каждом i-м
интервале (i = 1,2, ...., р) ПЭС долж¬
на генерировать мощность не ниже за¬
данной t. Построим сначала верх¬
нюю линию ПТ для одного i-го рас¬
четного интервала в предположении,
что известен уровень бассейна zK f
на конец i-ro интервала. Требуется
определить с точностью ег минималь¬
ный уровень бассейна на начало i-ro
интервала z„ t, начиная с которого
можно достичь уровня zK' и выдать
при этом мощность не ниже NBUVi-
Пусть известно, что искомый мини¬
мальный уровень бассейна на начало
i-ro интервала лежит выше неко-

которого Zh,-. Сначала можно поло-
ЖИТЬ ZH I - ZK j.
Будем последовательно с шагом ег
увеличивать z^,
Zni^zli f Л, ег,	(8.5;
где Л,- - 1.2. 3	 и вычислять для
каждого kj значение целевой функ¬
ции до тех пор. пока при некотором
kf = koi не выполнится одно из
следующих условий:
Zh I ~ZHi f k0j e2 > zMaKC ;
LUq-- 0; UIn >0,	(8.6)
или
— ZHi r ^oj e2 ^ 2ма«с /—11
WQ^0,UJN=0,	(8.7)
или
/Z/q>0; //пэс>^макс, (8.8)
Z//q>0; //пэс ^//макс- (8.9)
Выполнение условия (8.6) озна¬
чает, что если верхняя линия сущест¬
вует, то она проходит ниже,чем полу¬
ченная линия сработки (zjzKi), и,
следовательно, нужно уменьшать zKi.
При выполнении условия (8.7) Шу — 0
означает, что на ПЭС генерируется
мощность не ниже NmK т. е. линия
zi t, zKi есть искомая верхняя линия
ПТ для /'-го интервала и, следователь¬
но, можно переходить к построению в
(/' — 1 )-м интервале. При выполнении
условия (8.8). когда фактический на¬
пор ПЭС больше, чем максимально до¬
пустимый для режима ПТ. справедли¬
вы те же рассуждения, что и при вы¬
полнении условия (8.6). Если выпол¬
нилось условие (8.9), то верхней ли¬
нии ПТ для /-го интервала не сущест¬
вует, а значит, не существует верхней
линии ПТ и для всего периода Т,
Следует сказать, что при построе¬
нии верхней линии ПТ в качестве ог¬
раничения по пропускной способно¬
сти целесообразно задавать линию
максимальной мощности агрегата
(линия 2—3—4—8—5—6 на рис. 6.1),
поскольку рабочая точка на эксплуа¬
тационной характеристике должна
всегда находиться ниже этой линии.
В противном случае была бы возмож¬
ность генерировать ту же самую мощ¬
ность при том же напоре, но при мень¬
шем расходе, что эквивалентно сме¬
щению линии сработки вверх. Смеще¬
ние линии сработки вверх означало
бы, что прежняя линия сработки не
была верхней линией ПТ.
Запрещение работать за линией
максимальной мощности позволяет
утверждать, что наклон искомой верх¬
ней линии ПТ в рассматриваемом ин¬
тервале не может быть меньше, чем
наклон линии сработки zi f, zKi, для
которой выполнилось условие (8.6)
или (8.8). Действительно, чем ниже
линия сработки бассейна в ПТ ре¬
жиме, тем меньше напор ПЭС. Но из
(7.2) следует, что уменьшение накло¬
на линии сработки в интервале приво¬
дит к уменьшению расхода через ПЭС.
Поскольку форма эксплуатационной
характеристики (см. рис. 6.1) ниже
линии максимальной мощности тако¬
ва. что при одновременном уменыле:
нии напора и расхода мощность ПЭС
также уменьшается, то сделанное ут¬
верждение справедливо: При сниже¬
нии линии сработки для увеличения
генерируемой мощности необходимо
увеличивать расход через ПЭС. Сле¬
довательно, если выполнилось усло¬
вие (8.6) или (8,8), то для любого
уровня бассейна на конец i-го интер¬
вала, лежащего ниже zKi, искомый
минимальный уровень бассейна на
начало этого интервала лежит выше,
чем уровень zmH { + ег (k0t — 1).
Перейдем к построению верхней
линии ПТ для всего периода.
Для существования верхней ли¬
нии ПТ необходимо выполнение сле¬
дующих неравенств:
гмаьс 1—1	^1 ^ //макс» (8.10)
2маиг I— t /Ч iez ^ /^rap/» I = 1, Р,
(8-11)
ПТ
где Нrap I — минимальный напор,
при котором ПЭС может генерировать
в режиме ПТ мощность не ниже
Л%ИК1-; ht—средний уровень моря
в /-м интервале.
Если не выполняется (8.10), то
ПТ
следует принимать значение Нывкс +
79

-f-Л, в качестве нового значения для
-	U „				 /О 1 1 \
^макс 11 ■ * icjjaBciit-1 tnj (o.nj iijjcAiiu-
лагает, что в каждом i-м интервале пи¬
кового периода бассейн ПЭС срабаты¬
вается как минимум на е2. Если даже
при такой малой сработке напор на
ПЭС слишком мал для генерации за¬
данной мощности МПик то при боль¬
шей сработке он будет тем более недо¬
статочным. Выполнение неравенств
(8.10) и (8.11) не означает еще сущест¬
вования верхней линии ПТ. Однако
их проверка занимает малое время и в
большинстве случаев позволяет без
построения верхней линии ПТ опре¬
делить, что она не существует.
Очевидно, если существует верх¬
няя линия ПТ, то максимальный уро¬
вень бассейна на конец периода Т,
или, что то же самое, на конец р -го
интервала, не может быть выше, чем
уровень
2к-макс ^ ГП1П iHp “f Нмакс, 2макс 7—1
—/»*)• (8-12)
где Лр — средний уровень моря в р-м
интервале.
Полагаем в последнем р-м интер¬
вале 2Кр 2к-макс И 2Яр 2кр.
Увеличиваем в (8.5) k до тех пор, пока
не выполнится одно из условий (8.6)—
(8.9). При выполнении условия (8.7)
переходим к (р — 1)-му интервалу и
т. д. Пусть в v-м интервале впервые
выполнилось условие (8.6) или (8.8).
Это означает, что во всех интервалах
с номерами, большими v(i>v),
выполнялось условие (8.7), т. е. в этих
интервалах построена верхняя линия
ПТ при данном значении уровня бас¬
сейна 2К. макс на конец периода Т,.
Уменьшаем 2„ макс на ez и повторя¬
ем заново цикл расчетов по (8.5). В но¬
вом цикле расчетов для всех i >v в
качестве г„ { в (8.5) принимаем уров¬
ни, лежащие на ег ниже верхней ли¬
нии ПТ. полученной для предыдущего
цикла построения.
Подобные циклы расчетов прово¬
дятся до тех пор, пока либо в каждом
интервале пикового периода не бу¬
дет выполнено условие (8.7), либо в од¬
ном из интервалов не выполнится ус¬
ловие (8.9). В первом случае будет по-
80
строена искомая верхняя линия ПТ
для всего периода Т/, а во втором —
верхняя линия Г1Т не существует
Н ижняя линия ПТ существует тог¬
да и только тогда, когда существует
верхняя линия ПТ. В крайнем слу¬
чае они просто совпадают. Нижняя
линия ПТ строится после построения
верхней линии ПТ. и также ходом на¬
зад. Алгоритм ее построения такой же.
как и для верхней линии ПТ, однако
при ее построении могут выполниться
лишь два условия: (8.7) или (8.9).
Начиная построение с р-го интервала
периода Т, будем последовательно с
шагом ег уменьшать уровень бассейна
2к.макс> полученный на конец перио¬
да Tt при построении верхней линии
ПТ, до тех пор, пока в одном из ин¬
тервалов не выполнится условие (8.9),
Нижней линией ПТ будет последняя
из линий, при построении которой во
всех интервалах периода Т, выполни¬
лось условие (8.7).
Процедура построения нижней и
верхней линий ОТ аналогична рас¬
смотренной соответственно для верх¬
ней и нижней линий Г1Т. Необходимо
только учесть, что они располагаются !
ниже уровня моря, в каждом i-м ин- !
тер вале уровень бассейна повышается,
а уровень 2кмакс при выполнении
условий (8.6) или (8.8) увеличивает¬
ся с шагом ег.
Вернемся к рассмотрению всего
расчетного периода Т. Максимальное
число комбинаций режимов, в которых
можно удовлетворить заданным огра¬
ничениям по генерируемой мощности,
равно 2*. Каждую комбинацию режи¬
мов будем обозначать последователь¬
ностью букв О и П. что означает соот¬
ветственно обратный и прямой тур¬
бинный режимы. Например, последо¬
вательность ПОО означает следующее.
В расчетном периоде Т имеются три
пиковых периода. Начиная с уровня
20, заданного на начало расчетного
периода, можно подготовить за пе¬
риод Тх к началу пикового периода Тг
такой уровень воды в бассейне, что
будет возможность генерировать на
ПЭС в режиме ПТ мощность не ниже
заданной для периода Т2; затем за пе¬
риод Тя подготовить к началу перио-

да Т4 такой уровень бассейна, что бу¬
дет возможность генерировать на ПЭС
в режиме ОТ мощность не ниже задан¬
ной для 7у, затем за период Тъ подго¬
товить к началу периода Тв такой
уровень бассейна, что будет возмож¬
ность генерировать на ПЭС в режиме
ОТ мощность не ниже заданной для
Тв и при этом обеспечить достижение
уровня 2„, заданного на конец рас¬
четного периода Т.
Не все теоретически возможные
комбинации могут быть реализованы
практически. Если существует хотя
бы одна реализуемая комбинация ре¬
жимов, то ПЭС может обеспечить
заданное гарантированное участие в
графике нагрузки, а если не сущест¬
вует ни одной реализуемой комбина¬
ции, то не может.
Построение допустимого режима
ПЭС для какой-либо заданной комби¬
нации режимов производится следую¬
щим образом. В базисные периоды,
когда от ПЭС не требуется генериро¬
вать заданную мощность, ее работа
производится по линиям максимально¬
го наполнения и сработки, построе¬
ние которых рассмотрено в § 7.2. В пи¬
ковые периоды ее работа производит¬
ся по линиям гарантированной отда¬
чи в соответствующем режиме. При
построении используется очевидное
правило: если начиная с некоторого
уровня Zj невозможно наполнить
(сработать) бассейн до уровня zJt то
это невозможно сделать и для любого
уровня ниже (выше) чем zf. Это пра¬
вило позволяет выбрать уровни бас¬
сейна, от которых (или к которым)
строятся линии максимального на¬
полнения или максимальной сработ¬
ки, а также по какой (верхней или
нижней) линии гарантированной от¬
дачи работать в пиковом периоде.
При построении допустимого ре¬
жима могут быть два исхода: либо
его можно построить, и тогда данная
комбинация реализуема, либо его по¬
строить невозможно из-за того, что
не существует достижимых линий га¬
рантированной отдачи, и тогда дан¬
ная комбинация реализована быть не
может. В последнем случае иногда
появляется возможность сделать ут-
6 Зак. 1874
верждение, что в некоторый период
Т. заданную гарантированную мощ¬
ность можно выдать только в одном из
режимов ПТ или ОТ. Это означает, что
при проверке на техническую реали¬
зуемость всех следующих комбинаций
на соответствующем месте комбина¬
ции может находиться только один из
режимов.
Из сформулированного выше пра¬
вила легко выводятся следующие ус¬
ловия фиксации режима в комбина¬
ции.
1. Если при проверке некоторой
комбинации на техническую реализуе¬
мость оказалось, что, выдав заданный
для периода Т;_2 график гарантиро¬
ванной мощности в режиме ПТ, не¬
возможно выдать в режиме ПТ график,
заданный для периода Ти то, если су¬
ществует технически реализуемая ком¬
бинация, график, заданный для пе¬
риода ТI, можно выдать только в
режиме ОТ, а значит, во всех сле¬
дующих комбинациях, подлежащих
проверке, на соответствующем месте
может стоять только О.
Условие 1 можно кратко записать
так: если ПТ для Tt_2 возможен, но
при этом невозможен ПТ для Ти то
для Tt в дальнейшем следует прове¬
рять только ОТ. Такую сокращенную
форму будем использовать для записи
остальных условий фиксации режима
в комбинации.
2. Если ОТ для Т1—2 возможен,
но при этом невозможен ПТ для Т(
и из проверки предыдущих комбина¬
ций известно, что для Тг_2 возможен
только ОТ, то для Тг в дальнейшем
следует проверять только ОТ.
3. Если ПТ для Ti-2 возможен,
но при этом невозможен ОТ для Ti и
известно, что для Тх возможен
только ОТ, то для Т/_2 в дальнейшем
следует проверять только ОТ.
4. Если для Тг невозможен ПТ,
то для Т2 в дальнейшем следует про¬
верять только ОТ.
5. Если ОТ для Тi 2 возможен,
но при этом невозможен ОТ для Тг, то
для Тг в дальнейшем следует прове¬
рять только ПТ.
6. Если ПТ для Тi 2 возможен,
но при этом невозможен ОТ для Тг
81

и известно, что для Т’|_2 возможен
только ПТ, то для Ti в дальнейшем
следует проверять только ПТ.
7. Если ПТ для Т1-2 возможен,
но при этом невозможен ПТ для 7'/_2
и известно, что для Tt возможен
только ПТ, то для Tj_a в дальнейшем
следует проверять только ПТ.
8. Если для Тг невозможен ОТ, то
для Т2 в дальнейшем следует прове¬
рять только ПТ.
9. Если для Т2к возможен ПТ,
но при этом невозможно достичь уров¬
ня бассейна zn, то для T2h в дальней¬
шем следует проверять только ОТ.
10. Если для Т2к возможен ОТ, но
при этом невозможно достичь уровня
бассейна гп, то для Т2к в дальнейшем
следует проверять только ПТ.
Использование сформулированных
выше условий позволяет резко сокра¬
тить число комбинаций режимов, под¬
лежащих проверке. Кроме того, если
при проверке некоторой комбинации
оказалось, что следует зафиксировать
режим в пиковом периоде, в котором
режим уже был зафиксирован при про¬
верке одной из предыдущих комбина¬
ций, то более не существует ни одной
реализуемой комбинации режимов.
В дальнейшем нам потребуется
проверка комбинаций режимов на
техническую реализуемость для от¬
вета на вопрос, существует ли хотя бы
одна комбинация режимов, при кото¬
рой ПЭС может выдать заданный га¬
рантированный график мощности.
В этом случае можно применить такую
схему перебора комбинаций, что об¬
щее число проверяемых комбинаций
не будет превышать k + 1, где k —
число пиковых периодов в расчетном
периоде Т. Основная идея этой схемы
состоит в том, что комбинации полу¬
чаются в ЭВМ и проверяются на тех¬
ническую реализуемость в такой по¬
следовательности, чтобы обязатель¬
но выполнилось одно из условий фик¬
сации режима, если комбинация не¬
реализуема.
Эта идея осуществляется с по¬
мощью следующего алгоритма полу¬
чения комбинаций, подлежащих про¬
верке.
82
Пусть tij — номер пикового пе¬
риода, в котором фиксируется режим,
если при проверке /-я комбинация
оказывается технически нереализуе¬
мой. Перед началом проверки полага¬
ем этот номер равным нулю. Проверку
начинаем с комбинации ПП... ПП.
Если она нереализуема, то обязатель¬
но выполнится одно дз условий фик¬
сации режима: 1, 4 или 9. Если при
проверке /-й комбинации оказалось
п.]	то	следующая	подле¬
жащая проверке комбинация получа¬
ется путем замены режимов во всех
пиковых периодах с номерами от nf до
k, в которых режим не фиксировался,
на противоположные (О на П и наобо¬
рот), а в остальные пиковые периоды
режимы остаются без изменения. Ес¬
ли же rij с tij ! , то следующая ком¬
бинация получается из предыдущей
путем замены режима на противопо¬
ложный только в период с номером п}.
Если п.] = п}-г, то не существует ни
одной реализуемой комбинации режи¬
мов.
При использовании этого алгорит¬
ма k + 1 комбинацию придется про¬
верить лишь при самых неблагоприят¬
ных условиях. Обычно для ответа на
вопрос о существовании реализуемой
комбинации требуется проверить зна¬
чительно меньшее их число.
83. РАСЧЕТ ВЫТЕСНЯЮЩЕЙ МОЩНОСТИ
И ПИКОВЫХ РЕЖИМОВ ПЭС
Основной принцип оценки эффек¬
тивности проектируемой электростан¬
ции заключается в сопоставлении ее
расчетных затрат с затратами в аль¬
тернативный источник электроэнер¬
гии. В гл. 9 рассмотрено проектирова¬
ние ПЭС совместно с ГЭС или ГАЭС,
которые осуществляют компенсацию
неравномерности выработки электри¬
ческой энергии ПЭС. При работе ПЭС в
в комплексе с электростанциями, име¬
ющими возможность аккумуляции
энергии, ее режим рассчитывается
на максимальную отдачу без каких-
либо ограничений со стороны энерго¬
системы на генерируемую или по¬
требляемую ПЭС мощность, т. е. оп¬
тимизируется базисный режим ПЭС.

Полученная от ПЭС энергия запасает¬
ся в водохранилище ГЭС или ГАЭи и
и затем выдается в соответствии с по¬
требностями энергосистемы с учетом
неизбежных при этом потерь. По¬
скольку при базисной работе периоды
генерирования ПЭС ежесуточно сдви¬
гаются на некоторое значение, то
совпадая в какие-то сутки с перио¬
дом прохождения пика нагрузки, они
не будут совпадать с ним в следующие
сутки. Поэтому при базисной работе
ПЭС ее установленная мощность долж¬
на полностью дублироваться на ос¬
тальных электростанциях системы.
Рассмотрим случай, когда мощно¬
сти остальных электростанций недоста¬
точно для покрытия графика нагрузки
и обеспечения необходимого резерва,
т. е. совпадение периода генерирова¬
ния мощности на ПЭС с периодом про¬
хождения пика нагрузки становится
обязательным по условиям беспере¬
бойности электроснабжения. Наличие
у агрегатов ПЭС насосных режимов
позволяет ей принимать гарантиро¬
ванное участие в покрытии пика гра¬
фика нагрузки, и, следовательно,
часть ее установленной мощности не
требует дублирования, т. е. является
вытесняющей. Необходимая сдвижка
периода генерирования мощности на
ПЭС достигается главным образом за
счет заблаговременной подкачки (или
откачки) воды в бассейн ПЭС и ис¬
пользования запасенной призмы воды
для покрытия пика нагрузки. Возни¬
кает вопрос, какова же гарантирован¬
ная мощность ПЭС и как ее опреде¬
лить с учетом сильной зависимости
режима ПЗС от колебаний уровня мо¬
ря.
Очевидно, что гарантированная
мощность ПЭС зависит от того, в ка¬
кой зоне графика нагрузки энергосис¬
темы, пиковой или полупиковой, тре¬
буется ее выдача, от продолжитель¬
ности этой зоны, а также от амплиту¬
ды приливной волны и взаимного по¬
ложения момента прохождения пол¬
ной (или малой) воды и момента про¬
хождения пика графика нагрузки.
Вытесняющей будет такая мощ¬
ность ПЭС, получение которой в за¬
данной зоне графика нагрузки можно
6*
и
h 1-47,
“Г
Н*
м
\д
МЩ
гч
гv
г»
—Д-1
1ЛД-
—д-1
—-Л—I
Щ Ц
N У
о
Рис. 8.2. К определению вытесняющей мощ¬
ности ПЭС
гарантировать при любых взаимных
положениях мареограммы и графика
нагрузки энергосистемы. В качестве
расчетного при определении вытесня¬
ющей мощности ПЭС примем период
в 30 сут, включающий в себя все ха¬
рактерные амплитуды прилива. За
этот период должны быть заданы су¬
точные графики нагрузки (с учетом не¬
обходимого резерва) энергосистемы,
в которой должна работать ПЭС.
Рассмотрим сначала случай, когда
гарантированная мощность выдается
в пик графика нагрузки. На рис. 8.2
приведена мареограмма h (/) и выше
ее график нагрузки энергосистемы за
расчетный период Т при некотором
фиксированном их взаимном положе¬
нии. Найдем, какую мощность ПЭС
может выдать в пике графика нагруз¬
ки при данном взаимном положении
графика и мареограммы. Предполо¬
жим, что эта мощность равна N0.
Проведем две линии: одну на рассто¬
янии N0 (линия /), другую на рассто¬
янии N0 + Nn (линия 2) от пика гра¬
фика нагрузки (NH — максимальная
мощность ПЭС, которую она может
потребить в насосных режимах).
Часть графика нагрузки, лежащая вы¬
ше 1, есть не что иное, как график
гарантированной мощности, которую
ПЭС должна покрыть в турбинных ре¬
жимах при заданной N0. График мощ¬
ности, больше которой ПЭС не может
потреблять в насосных режимах для
обеспечения полученного графика га¬
рантированной мощности, есть полоса,
83

заключенная между линиями / и 2, за
вычетом графика нагрузки. На
рис. 8.2 оба эти графика заштрихова¬
ны.
Теперь можно проверить, сущест¬
вует ли хотя бы одна комбинация тур¬
бинных режимов, при которой ПЭС
может обеспечить генерацию мощности
не ниже полученной гарантирован¬
ной. Алгоритм такой проверки рас¬
смотрен в § 8.2. Обозначим через Nt
максимальное значение Л'0, при кото¬
ром существует реализуемая комбина¬
ция режимов. Эту величину можно
найти, например, методом деления от¬
резка пополам. С учетом того, что
Nx ^ Nуст, для получения Nx с точ¬
ностью 1 % установленной мощности
потребуется проверка наличия допус¬
тимой комбинации лишь для семи зна¬
чений AV
Изменим теперь взаимное положе¬
ние графика нагрузки и мареограм-
мы, сдвинув их относительно друг дру¬
га по времени на Atc. Найдем макси¬
мальное значение N0 для нового вза¬
имного положения мареограммы и гра¬
фика нагрузки и обозначим его N2.
Произведя такой сдвиг заданное чис¬
ло раз, в результате получим серию
гарантированных мощностей ПЭС для
различных взаимных положений ма¬
реограммы и графика нагрузки: Nlt
N2, ..., Nj, ... (J = 1,2 ...).
Минимальное из этих значений и
будет искомой вытесняющей мощно¬
стью при выдаче гарантированной
мощности в пик графика нагрузки
^выт=т»п(ЛГ1. Л^г. •••. Mi, •••),
/=1, 2, ...	(8.13)
Эта мощность может быть обеспе¬
чена ПЭС в пике графика нагрузки
при любых, в том числе и самых не¬
благоприятных условиях, т. е. она
имеет 100 %-ную обеспеченность.
В том случае, когда от ПЭС требу¬
ется участие в полупиковой зоне гра¬
фика нагрузки, способ задания, а так¬
же алгоритм изменения графика
гарантированной мощности несколь¬
ко иные. Он иллюстрируется графи¬
ком на рис. 8.2, расположенным ниже
мареограммы h (t). Сверху от оси абс-
84
цисс строится начальный график же¬
лательного гарантированного участия
ПЭС в полупиковой зоне графика на¬
грузки. Вниз от оси абсцисс отклады¬
вается график мощности, больше ко¬
торой не разрешается потреблять ПЭС
в насосных режимах.
Сверху от оси абсцисс на расстоя¬
нии N0 проводим параллельную ей ли¬
нию (линия 3). В качестве графика га¬
рантированной мощности ПЭС при¬
нимается график, заключенный меж¬
ду линией 3 и осью абсцисс (на
рис. 8.2 заштрихован клеткой).
Весь остальной алгоритм расчета
вытесняющей мощности для данного
случая аналогичен рассмотренному
выше, за исключением того, что гра¬
фик мощности, выше которой ПЭС не
может потреблять в насосных режи¬
мах для обеспечения выдачи гаранти¬
рованной мощности (на рис. 8.2 за¬
штрихован косыми линиями), не изме¬
няется при изменении N0.
В.4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ВЫТЕСНЯЮЩЕЙ МОЩНОСТИ
И ПИКОВЫХ РЕЖИМОВ ПЭС
Практическое применение методи¬
ки расчета вытесняющей мощности
рассмотрим на примере Мезенской
ПЭС с параметрами, приведенными в
§ 7.5. Эта методика требует задания
сдвига мареограммы относительно
графика нагрузки энергосистемы Atc,
а также общего времени сдвига tc.
Опыт практических расчетов показы¬
вает, что целесообразно задавать Дtc =
= 1 ч. Если минимум N0 при каждом
фиксированном взаимном положении
мареограммы и графика определялся
с точностью 1 % установленной мощ¬
ности ПЭС, то уменьшение Д(с до
30 мин не изменяло полученную при
Дtc = 1 ч вытесняющую мощность
ПЭС, а увеличение Atc до 1,5—2 ч
изменяло ее на 5—15 %.
Анализ расчетов, выполненных для
определения вытесняющей мощности,
показал, что самые неблагоприятные
условия генерирования мощности ка
ПЭС возникают тогда, когда требует¬
ся выдача заданной мощности в ПТ
режиме в период прохождения полной

воды или в ui режиме в период про¬
хождения малой воды. Критическими
с точки зрения получения вытесняю¬
щей мощности являются периоды, ког¬
да такое взаимное положение марео-
граммы и графика нагрузки прихо¬
дится на квадратурные приливы с ми¬
нимальными амплитудами или на си¬
зигийные с максимальными.
Таким образом, если график на¬
грузки энергосистемы для всех суток
расчетного периода Т принимается
одинаковым, то сдвиг на Atc имеет
смысл проводить столько раз, чтобы
общее время сдвига tc было около 7 ч.
При дальнейшем сдвиге новых усло¬
вий работы ПЭС не получится, по¬
скольку для правильного полусуточ¬
ного прилива расстояние по времени
между полной и малой водой равно
6 ч 12 мин. Это подтверждает и гра¬
фик, приведенный на рис. 8.3, а, на
котором кривая /, выражающая зави¬
симость Nj от /с, оказывается практи¬
чески симметричной относительно
сдвига, равного 6 ч.
Когда графики нагрузки не одина¬
ковы для всех суток расчетного перио¬
да, сдвиг на 7 ч необходимо выполнить
для двух исходных взаимных положе¬
ний мареограммы и графика. В пер¬
вом исходном положении график на¬
грузки располагается относительно
мареограммы так, чтобы сутки с мак¬
симальной нагрузкой приходились на
период с минимальной квадратурной
амплитудой прилива, а во втором —
на период с максимальной сизигийной
амплитудой. В данном случае вытес-
,1
/'
г'
Рис. 8.4. Зависимость вытесняющей мощно¬
сти Мезенской ПЭС (/) и ее отдачи (2) от
длительности полупиковой зоны
няющей будет минимальная мощность
Nj, полученная из двух серий сдви¬
гов.
В расчетах вытесняющей мощно¬
сти, результаты которых приведены
на рис. 8.3, предполагалось, что Ме¬
зенская ПЭС выдает гарантирован¬
ную мощность в 4-часовую полупико-
вую зону графика нагрузки энерго¬
системы при отсутствии ограничений
по времени на насосную работу ПЭС.
Расчеты на рис. 8.3, а выполнялись
при УМО = 0 и НПУ = 10 м, а на
рис. 8.3,6—приУМО=—Зми НПУ=
= 12 м. В последнем случае ограниче¬
ние по уровню воды в бассейне практи¬
чески не достигалось. Отсюда следует,
что вытесняющая мощность ПЭС су¬
щественно зависит от выбранных отме¬
ток НПУ и УМО. Из-за выхода на огра¬
ничения по уровню воды в бассейне в
первом случае вытесняющая мощность
составила лишь 17,5 % установленной,
тогда как снятие этих ограничений
увеличило ее до 52 %.
На этих же рисунках приведены
результаты расчетов оптимальных
100
хъ
во
во
40
го
0
1
NJ
Г ! "
1
\|\\ | \
_\_J *r-Z4_
* \ yJ
-4- "tu.il -»
тт
0	0,1	о,г	0,3 0,4 0,5 0,6 0,7	о,в	о,в	р
Рис. 8.3. Зависимость гарантированной мощ¬
ности и отдачи Мезенской ПЭС в пиковом
режиме от сдвига tc
Рис. 8.5. Кривые продолжительности мощно¬
сти при выдаче гарантированной мощности
Мезенской ПЭС в 4-часовую полупиковую
зону графика нагрузки
85

пиковых режимов ПЭС, в каждом из
которых заданный гарантированный
график, который должна покрывать
ПЭС, определялся мощностью Nj,
соответствующей данному сдвигу tc.
Кривая 2 на рис. 8.3, а и б показыва¬
ет зависимость отдачи ПЭС в пиковом
режиме от сдвига tc. Отдача выражена
в процентах максимальной отдачи
Мезенской ПЭС, полученной при оп¬
тимизации базисного режима ее рабо¬
ты.
Требование от ПЭС заданного га¬
рантированного участия в графике на¬
грузки энергосистемы сильно снижа¬
ет ее отдачу. Интересно отметить, что
в том случае, когда режим ПЭС зажат
допустимым диапазоном изменения
уровня воды в бассейне, как Nj, так
и отдача ПЭС довольно сильно за¬
висят от взаимного положения ма¬
реограммы и графика нагрузки
(рис. 8.3, а). Эта зависимость значи¬
тельно слабее при отсутствии ограни¬
чений по уровню бассейна (рис. 8.3,6).
На рис. 8.4 приведена зависимость
вытесняющей мощности (кривая 1)
и отдачи ПЭС в пиковом режиме (кри¬
вая 2) от длительности полупиковой
зоны, в которой выдается гарантиро-
*ш»МВт
Л
■ЬЛ-Ч
6 ‘,12It
18
В 1Z 18
е
-г
" S
10
ii
12
13
14 "■
15
\ А
l\ Л
A* A
Ш
Ш
iw
m
Щ
i i i*
t i i
1 1 1
i I i
i Y i m/ i,...
I i l
О В 12 18 24 В 12 18 24 6 12 1824 В 12 18
Б 12 18 24 В 12 18 24ч
-8000
-1SOOO
Рис. 8.6. Оптимальный пиковый режим Мезенской ПЭС за 28 сут
86

ванная мощность. При увеличении
ее длительности резко снижается как
вытесняющая мощность, так и отда¬
ча ПЭС в пиковом режиме.
В проектных энергоэкономиче¬
ских расчетах иногда необходимо
знать кривую обеспеченности мощно¬
сти ПЭС в заданной зоне графика на¬
грузки энергосистемы. Эту кривую
можно получить на основе расче¬
тов серии пиковых режимов ПЭС сле¬
дующим образом.
В процессе расчета вытесняющей
мощности ПЭС для каждого tc извес¬
тен график гарантированной мощно¬
сти, которую ПЭС может обеспечить
в заданной зоне графика нагрузки
энергосистемы. Этот график определя-
ляется Nj. Известна и комбинация ре¬
жимов, в которой этот график обес¬
печивается, а также допустимый ре¬
жим ПЭС. Задав полученный график
гарантированной мощности в качест¬
ве ограничения на режим ПЭС и при¬
няв в качестве режима начального
приближения допустимый режим, по¬
строенный для реализуемой комбина¬
ции режимов, можно рассчитать оп¬
тимальный пиковый режим ПЭС и по¬
лучить, в частности, зависимость от
2^ ft, м
8
6
15
17
\М
\А/
19
20
{ А /
21
\ A j
гг
\ А ,
4
2
W
W
\/\/
Ц
Щ
W
ш
0
-2
j i i
1-1 I .
1 1 1
1 1 1
U
1 1 1
—L	I	L
чА
1.11
#ИйМ«т[
16040 \
О Б 12 1824 S 12 18 24 S 12 18 24 Б 12 18 24 6 12 18 24 6 12 1824 Б 12 18 24
-16000 -
87

времени ее мощности для всех пико¬
вых периодов:	Л'пэс (0.	Tt,
I = 2, 4, 6 ... Теперь можно постро¬
ить кривую продолжительности мощ¬
ности ПЭС для пиковых периодов.
Такие кривые для различных значе¬
ний сдвига tc построены на рис. 8.5
по результатам, представленным на
рис. 8.3, а.
Предполагая, что каждое взаим¬
ное положение мареограммы и графи¬
ка нагрузки равновероятно, можно
построить в заданной зоне графика
нагрузки кривую обеспеченности га¬
рантированной мощности ПЭС и оп¬
ределить ее отдачу при такой работе;
кривая обеспеченности показана на
рис. 8.5 жирной линией.
Отдача ПЭС, получающаяся как
среднее значение по всзм сдвигам, со¬
ставляет для данного варианта пара¬
метров ПЭС 54 % отдачи базисного
ГЛАВА 9
ЭНЕРГОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНС
9.1.	ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ
И МОЩНОСТИ ПЭС В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ
Для проектного обоснования ПЭС,
как и для любой электростанции, не¬
обходимо дать экономическую оцен¬
ку ее энергетического эффекта, т. е.
определить полезную энергоотдачу и
ее гарантированную долю, преобра¬
зуемую в используемую мощность.
Наиболее полно энергоотдача ПЭС
реализуется при работе ее в крупном
объединении энергосистем, в которых
участвуют различные типы электро¬
станций. С учетом неизменности сред¬
немесячного значения потенциала
приливной энергии за сезон и год (см.
гл. 3) включение приливной энергии
в систему представляется весьма цен¬
ным. Но специфика генерирования од¬
нобассейновой ПЭС, которая считает¬
ся оптимальной схемой использова¬
ния приливной энергии (см. § 4.2),
создает трудности для непосредствен¬
ного принятия ее в систему. Преры¬
вистость энергоотдачи ПЭС в суточ¬
ном цикле и колебания во внутри-
режима, а гарантированная мощность
при 90 %-ной обеспеченности — 26 %
установленной.
На рис. 8.6 приведен оптимальный
пиковый режим Мезенской ПЭС за
28 сут при работе ее в 4-часовой полу¬
пиковой зоне графика нагрузки с га¬
рантированной мощностью 7980 МВт,
равной вытесняющей, полученной
при сдвиге /с = 5 ч (рис. 8.3, б). Ход
уровня бассейна при пиковой работе
ПЭС довольно сильно отличается от
естественного, и потому необходима
специальная оценка экологических
последствий такого режима работы
ПЭС. Эту оценку следует проводить с
учетом того, что при необходимости
пиковый режим работы ПЭС может
быть ограничен лишь одним-двумя на¬
иболее напряженными по электриче¬
ской нагрузке зимними месяцами.
1ИЕ ПЭС
месячном периоде перекладывают на
электростанции, участвующие в сис¬
теме, задачу регулирования ПЭС, в
том числе и использования ее энергии
в дни недели с пониженной нагрузкой.
Наиболее простым решением этой за¬
дачи (поглощения энергии ПЭС сис¬
темой при регулировании ее выработ¬
ки на максимум) представляется ком¬
пенсация колебаний мощности ПЭС
совместно работающими ГАЭС и ГЭС,
имеющими достаточный объем водо¬
хранилищ. Однако наличие таких
водохранилищ ограничено и, кроме
того, требуется дублирование мощно¬
сти ПЭС за счет установки дополни¬
тельных агрегатов на ГЭС и ГАЭС.
Возможно и другое решение задачи:
перевод работы ПЭС в пик графика с
усиленной насосной работой обрати¬
мых агрегатов ПЭС (см. гл. 7 и 8), что
существенно, поскольку технический
минимум мощности маломаневрен¬
ных электростанций значительно пре¬
вышает ночную нагрузку энергосис¬
тем. Это решение приводит к потере
части выработки ПЭС. По-видимому,

в конкретных условиях наиболее ве¬
роятно сочетание обоих решений в за¬
висимости от ситуации в системе.
9.2.	РАБОТА ПЭС НА МАКСИМУМ
ВЫРАБОТКИ ЭНЕРГИИ И УЧАСТИЕ В ПИКЕ
ГРАФИКА НАГРУЗКИ
Энергия отдельных тактов работы
ПЭС в генераторном режиме может
быть использована в энергосистеме
путем разгрузки специально назна¬
ченных для этого электростанций.
Для этого должен быть образован ком¬
плекс из ПЭС и совместно работающей
с ней ТЭС, ГЭС или ГАЭС. Образова¬
ние такого комплекса позволяет полу¬
чить прежде всего экономию топлива
в энергосистеме.
При работе ПЭС на максимум вы¬
работки энергии, например при ра¬
боте ПЭС Северн в энергосистеме Ве¬
ликобритании [1821, только 40 % так¬
тов ее работы в генераторном режиме
могут совпасть с часами прохожде¬
ния максимума нагрузки энергосисте¬
мы. Однако с помощью дублирующей
мощности на работающих в комплек¬
се электростанциях и обратимых агре¬
гатов энергия ПЭС может быть выдана
в систему в часы повышенных нагру¬
зок и этим самым достигнуто вытес¬
нение мощности ТЭС.
Комплекс ПЭС—ТЭС на первый
взгляд представляется наименее це¬
лесообразным, так как ТЭС наиболее
экономично работает с постоянной на¬
грузкой, близкой к номинальной. Из¬
менение нагрузки ведет к перерасхо¬
ду топлива и снижению надежности
работы оборудования станции из-за
его повышенного износа.
Однако агрегаты современных ТЭС
могут воспринимать необходимые из¬
менения нагрузки, так как их следя¬
щая способность составляет 5 % раз¬
ности расчетной мощности и мини¬
мальной нагрузки в 1 мин. Кроме то¬
го, имеются специальные агрегаты,
предназначенные для работы в полу-
пиковых зонах суточных графиков на¬
грузки и допускающие остановку
ночью и на выходные дни. Они могут
быть использованы для совместной
работы с ПЭС. Для комплекса ПЭС —
ТЭС желательно иметь не менее чем
пятикратное соотношение между сум¬
марной мощностью ТЭС комплекса и
мощностью ПЭС.
Как показано в § 18.2 на примере
проектов ПЭС Камберленд и Кобе-
куид в зал. Фанди, новые методы сис¬
темного анализа позволили исполь¬
зовать эти технические возможности
и эффективно включать даже однобас¬
сейновую ПЭС одностороннего дейст¬
вия в теплоэнергетическую систему.
Условием этого является соответствие
технически возможных скоростей из¬
менения нагрузки ТЭС и ПЭС.
Совместная работа ПЭС в системе
с ТЭС может обеспечить достаточную
эффективность даже в странах, ли¬
шенных значительных гидроэнерго¬
ресурсов (Великобритания) или пол¬
ностью их использовавших.
Комплекс ПЭС—АЭС требует час¬
тых и резких изменений нагрузки
АЭС, что пока недопустимо. Если в
перспективе АЭС приобретут манев¬
ренные качества, то технически ока¬
жется возможной их совместная рабо¬
та с ПЭС аналогично тому, как она
осуществляется с ТЭС.
Комплекс ПЭС—ГЭС наиболее пол¬
но раскрывает возможности ПЭС, по¬
скольку компенсирующее регулиро¬
вание одновременно с экономией топ¬
лива обеспечивает получение поло¬
жительного мощностного эффекта.
Для этого на ГЭС должны быть уста¬
новлены дополнительные агрегаты
мощностью, соответствующей объему
сэкономленной воды. В водохра¬
нилище ГЭС должен быть выделен до¬
полнительный объем для осуществ¬
ления компенсирующего регулиро¬
вания.
Компенсирующее регулирование
по глубине и продолжительности мо¬
жет быть суточным, требующим не¬
значительного энергетического объема
водохранилища, недельным, при ко¬
тором отдача ПЭС в выходные дни
переносится на рабочие дни недели, и
межсизигийным.
Иногда возможно годичное регу¬
лирование, когда отдача ПЭС дли¬
тельное время аккумулируется в во¬
дохранилище компенсирующей ГЭС
89

Выходной день
Рабочий день
Л', МВт)
гчч
Выходной день
г|
\ 1.:
f
ft;
11 м
0
, * - №
Рис. 9.1. Схема работы комплекса ПЭС—
ГЭС:
/ — энергия ПЭС. используемая обратимыми аг¬
регатами ГЭС для закачки воды; 2 — энергия, вы¬
рабатываемая ГЭС за счет сработки закачанной
воды; 3 — энергия ПЭС. прямо используемая в
энергосистеме за счет разгрузки ГЭС; 4 — энергия
ГЭС. получаемая за счет воды, сэкономленной в
часы разгрузки ГЭС при прямой выдаче мощно¬
сти ПЭС в энергосистему; 5 — энергия ГЭС, по¬
лучаемая на собственном стоке;	работа
ГЭС на собственном стоке;	работа ком¬
плекса ПЭС и ГЭС; N', N", N’" — нагрузка ГЭС.
равная мощности ожидаемого такта ПЭС
и выдается в наиболее напряженный
период года. Такой вид регулирова¬
ния возможен, когда отдача ПЭС
существенно меньше, чем у компенси¬
рующей ГЭС, а последняя имеет водо¬
хранилище большой вместимости. Для
мощной ПЭС водохранилища одной
ГЭС недостаточно. Это предопреде¬
ляет необходимость использования
энергии ПЭС в масштабах энергообъ¬
единений, охватывающих большие ре¬
гионы, в которых вместе с ПЭС будут
работать многие ГЭС. Примером этого
явится работа Мезенской ПЭС в объ¬
единении энергосистем европейской
части страны с подключением к нему
ГЭС, работающих на водотоках реч¬
ной системы Енисея.
Принцип совместной работы IldC и
ГЭС можно проследить на схеме, при¬
веденной на рис. 9.1. Схема регули¬
рования, когда ПЭС работает в f-ча¬
совой зоне суточного графика нагруз¬
ки ГЭС-с полной остановкой её в вы¬
ходные дни (частичное компенсирую¬
щее регулирование), дана на рис.
9.1,	а, а схема, когда режим работы
ГЭС приспособлен для полной ком¬
пенсации,— на рис. 9.1, б.
В период прохождения паводков
возможна передача функций компен¬
сирующего регулирования другим
ГЭС.
Целесообразность ограничения ре¬
жима ГЭС для проведения полного
компенсирующего регулирования оп¬
ределяется неравенством
Згэса -Г «Зобр > Згэсб + -Здоп» (9-1)
где 3 — расчетные затраты соответст¬
венно в обратимые агрегаты и допол¬
няющие электростанции.
При полном компен¬
сирующем регулирова¬
нии, осуществляемом ГЭС, вся
энергия ПЭС прямо выдается в энерго¬
систему. Полезная выработка ПЭС,
получаемая энергосистемой и учиты¬
ваемая в расчетах ее эффективности,
составляет
Зпол=Зпэс-2бЖ,	(9.2)
где Эпэс — годовая выработка энер¬
гии генераторами ПЭС; 2&9"эс —
сумма потерь энергии в линиях элект¬
ропередачи и на ГЭС из-за осуществ¬
ления компенсирующего регулирова¬
ния, а также расход энергии на собст¬
венные нужды и насосный режим
ПЭС. На насосный режим расходует¬
ся до 20 % выработки ПЭС, но увели¬
чение последней "при этом оказывает¬
ся больше. Например, на ПЭС Ране
увеличение выработки достигает 30 %
(см. § 15.5).
Мощность, получаемая за счет
ПЭС, при использовании ее энергии
только в рабочие дни в *-часовой зоне
суточного графика нагрузки энерго¬
системы и при осуществлении межеи-
зигийного регулирования,
ДОпик.сиз —
Э ПЭС — б^с.н &Э
в.л
'	365
X —  	6Л&,
5 t	гэс’
X
(9.3)
6Эвл — соответственно
где
расход энергии на собственные нужды
ПЭС и потери энергии в линиях элект-
90

jj ыйт Рабочие дни
Выгодны? дна
*ЯЭС
4 Zt
Рис. 9.2. Схема работы комплекса ПЭС—
ГАЭС (при недельном и межсизигийном ре¬
гулировании и работе иа систему в f-часо-
вую зону графика нагрузки):
I — энергия ПЭС. идущая иа заряд ГАЭС: 2 —
энергия, получаемая системой от ГАЭС; 3 — энер¬
гия ПЭС. выдаваемая непосредственно в систему
мощностью Nk
ропередачи; бА^гэс — потери мощно¬
сти на компенсирующей ГЭС; 365, 7, 5
— число учитываемых дней в году
и неделе.
Для условий недельного регулиро¬
вания отдачи ПЭС (9.3) принимает вид
ж/пик. нед
Мпэс —
^ПЭС "^С.Н ^в.л 1
5	t	'
(9.3а)
а для условий суточного регулирова¬
ния
ж/ПИК.сут _
а ПЭС —
^ПЭС—5С.Н — ^в.л
. (9.36)
где в числителе — выработка, имею¬
щая расчетную обеспеченность р.
При частичном ком¬
пенсирующем регули¬
ровании выработка энергии ПЭС
делится на выдаваемую непосредствен¬
но в энергосистему и выдаваемую че¬
рез цикл насосного аккумулирования.
Хотя энергосистема получит от ПЭС
меньшую выработку, мощностной
эффект может оказаться больше, чем
при полном компенсирующем регули¬
ровании. Расчет мощностного эффек¬
та в этом случае проводится по схо¬
жим с (9.3) зависимостям.
При определении суммарного эф¬
фекта ПЭС по выработке энергии
должен быть учтен также расход
энергии на насосный режим ПЭС.
Комплекс ПЭС — ГАЭС позволя¬
ет осуществить компенсирующее ре¬
гулирование вместе с аккумулирова¬
нием части энергии ПЭС. Эта часть
энергии выдается ГАЭС в энергосис¬
тему в размере, уменьшенном на КПД
насосного аккумулирования. Схема
работы комплекса ПЭС—ГАЭС показа¬
на на рис. 9.2.
Насосная мощность ГАЭС должна
быть близка к установленной мощно¬
сти ПЭС, а турбинная — к мощности
комплекса NK в графике нагрузки.
Последняя определяется выработкой
ПЭС, видом компенсирующего регу¬
лирования, осуществляемого ГАЭС, и
требуемым режимом работы комплек¬
са на энергосистему.
На основе графика отдачи ПЭС
Л^пэс = f (0 и расчетного графика
выдачи энергии комплекса в энергосис¬
тему для различных значений участия
NK i определяются выработка ПЭС,
преобразуемая на ГАЭС и возможная
для выдачи в систему по заданному
графику Звыд, и выработка ГАЭС,
необходимая для дополнения отдачи
ПЭС по этому же графику Эпэс.
Из зависимостей видаЭпэс=ф (Ак)
и Эвыд=ф (NK) определяется точка их
пересечения на рис. 9.3, которая дает
мощность комплекса ПЭС—ГАЭС для
заданного графика работы на энерго¬
систему (NK).
Хронологический график Nnac —
= f (0 должен иметь длительность,
соответствующую виду компенсирую¬
щего регулирования, которое может
выполнять ГАЭС, а именно 29 сут при
межсизигийном, 7 сут при недельном
и 1 сут при суточном регулировании.
Рис. 9.3. Определение мощности NK комп¬
лекса ПЭС—ГАЭС
91

Рис. 9.4. Схема определения значений Эшыд
и ^пэс комплекса ПЭС—ГАЭС
Схема определения Эвыд и Эпэс
для случая межсизигийного регу¬
лирования {рис. 9.4) при NK1:
(.9, Э2 + Э3 -f- Эк + Э5) 0,7 = Эвыд1;
+ ^7 =Зпэо- (9-4)
Аналогично определяются значе¬
ния 5выд2 и Звыдз с учетом ГАЭС в
зонах 8—10.
При суточном регулировании
•^выд.сут “=:^^выдi ^ «^ПЭСсут" ^*9пэСг»
при недельном регулировании это
суммирование ведется за 7 сут, а при
межсизигийном — за 29 сут.
Так как в затраты ГАЭС входит
стоимость бассейнов, то для комплек¬
са ПЭС — Г АЭС обычно оправдыва¬
ется лишь суточное, иногда недель¬
ное компенсирующее регулирование и
редко межсизигийное.
Комплекс ПЭС—ГАЭС—ГЭС—ТЭС
позволяет наиболее экономичной пол¬
но использовать возможности ПЭС,
особенно крупной. Функции регули¬
рования неравномерной энергоотдачи
ПЭС распределяются между станция¬
ми комплекса, обеспечивая минимум
суммарных затрат. Так, функции
суточного компенсирующего регулиро¬
вания могут быть переданы ГЭС или
ГАЭС, недельного и межсизигийного
регулирования —ГЭС.
При	работе	ПЭС в
пике	графика	нагруз-
к и энергия ПЭС делится на две час¬
ти — меньшая выдается непосредст¬
венно в пик графика при совпадении
периода генерирования ПЭС с про¬
хождением пика в энергосистеме, а
большая, остающаяся после вписыва¬
92
ния в пик, — при работе ПЭС совмест¬
но с ГЭС или ГАЭС. Последняя часть
позволяет получить дополнительную
вытесняемую мощность ПЭС в пике
№ипэс°п. которую следует добавить
к мощности, непосредственно участ¬
вующей в пике графика А^пэс-
Тогда мощностной эффект #пэс»
получаемый энергосистемой от ПЭС,
составляет
•vnT = ""„■£ +	(9.5)
Возможно также осуществить уча¬
стие ПЭС в пиковой части графика
при ее совместной работе только с
ТЭС, когда с помощью насосного ре¬
жима (см. рис. 4.4) ПЭС поглощает
энергию ТЭС в часы малой нагрузки,
подкачивая (или откачивая) уровень
бассейна и после периода ожидания
возвращает ее в виде мощности в часы
пик. Решение этой задачи дано в гл. 8.
Потери при работе ПЭС в пике гра¬
фика могут быть снижены, если пере¬
водить ПЭС в режим работы в пике
графика нагрузки только в наиболее
напряженные для энергосистемы пе¬
риоды. При этом обеспечивается на¬
ибольшее участие комплекса с ПЭС в
балансе мощностей энергосистемы, а
выработка энергии оказывается близ¬
кой к максимально возможной.
Возможно участие компенсирую¬
щей станции комплекса в нагрузоч¬
ном резерве энергосистемы, исполь¬
зуемом для регулирования частоты то¬
ка. На станциях комплекса, осуществ¬
ляющих недельное и межсизигийное
компенсирующее регулирование, мо¬
жет быть размещен также и аварийный
резерв мощности и энергии с ограни¬
ченной длительностью использова¬
ния.
Размещение дополнительной мощ¬
ности на компенсирующих электро¬
станциях для выполнения функций
резерва А'р должно быть проверено
технико-экономическим сопоставле¬
нием затрат по ним и по заменяемой
электростанции с учетом фактора вре¬
мени, а также потерь энергии, вызы¬
ваемых использованием аварийного
резерва.

9.3.	РАБОТА ПЭС НА ПОТРЕБИТЕЛЯ-
РЕГУЛЯТОРА
Цикличная приливная энергия
может быть эффективно использова¬
на и с помощью потребителя-регуля¬
тора. Для этого необхрдим подбор
производств, способных работать в
прерывистом режиме и производст¬
венный процесс которых легко подда¬
ется автоматизации. Требования к
таким производствам с небольшим чис¬
лом часов использования — низкая
трудоемкость, минимальная капитало¬
емкость и возможность складирова¬
ния продукции.
Для снижения затрат по передаче
электроэнергии целесообразно раз¬
мещение такого потребителя в районе
ПЭС. Немаловажным является также
уверенность в устойчивом спросе на
получаемую продукцию. Этим усло¬
виям удовлетворяют производство
аммиака и водорода, желтого фосфора,
карбида кальция. Идеальными для
ПЭС потребителями-регуляторами яв¬
ляются также производство тепла и
перекачка воды. Необходимость обес¬
печения в определенном объеме не¬
прерывного электроснабжения любо¬
го энергоемкого процесса не позволя¬
ет полностью удовлетворить потреби¬
теля-регулятора за счет ПЭС, что тре¬
бует поставки непрерывной энергии
из системы или от АЭС, расположен¬
ной вблизи створа ПЭС.
В настоящее время и в перспективе
основным сырьем для получения во¬
дорода и азотной кислоты (через ам¬
миак) является природный газ, рас¬
ход которого на нужды азотной про¬
мышленности исчисляется десятками
миллиардов кубометров в год.
Возрастающая добыча углеводо¬
родного топлива во всем мире, вынуж¬
денное смещение добычи во все более
отдаленные и труднодоступные места и
связанное с этим постепенное его удо¬
рожание обусловливают растущий ин¬
терес к процессам, базирующимся на
универсальном энергоносителе —
электроэнер гии.
Однако и здесь, в связи с тем, что
не все стадии процесса регулируемы,
должна быть обеспечена часть базис¬
ной нагрузки, которая, по предвари¬
тельным данным, должна составлять
не менее 20 % максимальной энерге¬
тической нагрузки.
Другое направление использова¬
ния дискретного режима производства
электроэнергии на ПЭС связано с вы¬
ращиванием овощей (в частности,
огурцов и помидоров) в закрытом
гр унте.
В качестве потребителя энергии
ПЭС могут рассматриваться насос¬
ные станции в системе перераспреде¬
ления стока.
Потребители-регуляторы могут эф¬
фективно использовать энергию ПЭС
в большинстве случаев при ее работе
в объединенной энергосистеме.
9.4.	МЕТОДИКА ЭКОНОМИЧЕСКИХ
ОБОСНОВАНИЙ
Энергоэкономические расчеты ПЭС
включают две стадии — выбор ос¬
новных параметров и оценку эф¬
фективности ПЭС как объекта строи¬
тельства. При этом, как указано вы¬
ше, должны быть учтены факторы,
влияющие на экономику ПЭС, и усло¬
вия использования ее энергетическо¬
го эффекта в энергосистеме.
Обоснование параметров ГЭС име¬
ет специфические особенности. От¬
метка подпорного уровня определяет¬
ся при выборе того или иного створа.
При заданном оборудовании мощ¬
ность и энергоотдача являются функ¬
цией площади бассейна, величины
прилива и числа агрегатов. Сущест¬
венным для оптимизации эффектив¬
ности ПЭС является сочетание числа
водопропускных отверстий и агрега¬
тов, а также обоснование последова¬
тельности их установки. Для получе¬
ния оптимального значения парамет¬
ров должны быть построены зависимо¬
сти энергетического эффекта ПЭС от
ее параметров.
Эти показатели используются для
экономического обоснования ПЭС.
Сходство структуры и долговременно¬
сти фондов, а также производствен¬
ной характеристики ПЭС и ГЭС оп¬
ределяют и однотипность критериев
и нормативов расчета. Вместе с тем
93

имеются и особенности, определяющие
спешиЬику экономического расчета
ПЭС. '
Общность экономического сопо¬
ставления для всех отраслей и подот¬
раслей производства базируется на
том, что капиталовложения в народ¬
ном хозяйстве распределяются исхо¬
дя из планируемых пропорций требу¬
емого натурального выпуска продук¬
ции. Следовательно, при наличии
взаимозаменяемой продукции в ос¬
нове отбора технических вариантов
должен лежать принцип сравни¬
тельной эффективности.
Действующая методика определе¬
ния эффективности [781 предусматри¬
вает сравнение проектируемого (ин¬
декс 1) и заменяемого (индекс 2) ва¬
риантов по так называемым приведен¬
ным затратам:
3,<32	(9.6)
или
+	+	-1—Къ	(9.7)
* Н	*	Н
где и — ежегодные издержки; К —
капиталовложения; Тв = 1/ен— нор¬
мативный срок окупаемости капитало¬
вложений (обратный нормативу эф¬
фективности е„).
В (9.6) приведенные затраты 32
относятся к варианту развития отрас¬
ли (системы) при отсутствии проекти¬
руемого объекта.
Сопоставление вариантов требует
суммирования единовременных и те¬
кущих затрат овеществленного и про¬
шлого труда. Так как более высокая
производительность труда варианта в
эксплуатации обеспечивается обычно
при его повышенной капиталоемко¬
сти и более продолжительном сроке
строительства, то методика должна
содержать и способ оценки фактора
времени.
Разновременность затрат и эффек¬
та учитывается коэффициентом приве¬
дения затрат к текущему моменту
где t—время; рн—норматив для при¬
ведения разновременных затрат.
94
При сравнении вариантов в отрас¬
ли электроэнергетики, где срок стро¬
ительства исчисляется 5—8 годами и
такое же число лет приходится на пе¬
риод освоения объекта, применяется’
формула для приведения затрат:
3=ы + ен/С	(9.9)
или
т
Зх=^е„ 2 Kt (1 + Р„)г_< +
/ = 1
-f У 6М1+Д0*-'.	(9.10)
В (9.9) показатели с черточкой
означают, что они вычислены с учетом
приведения во времени; в (9.10) Kt —
капитальные вложения в год /; but —
приращение ежегодных издержек в
год t\ т—год приведения затрат; t3 —
первый год эксплуатации; Т—период
строительства и освоения объекта, к
концу которого капитальные вложения
прекращаются, а ежегодные издержки
принимают постоянное значение.
Норматив е„ в указанных форму¬
лах принят равным 12 % (Ти = 8,3
года). Для северных районов, а так¬
же для объектов, оказывающих боль¬
шое влияние на развитие и размеще¬
ние производительных сил и формиро¬
вание инфраструктуры района или
решающих комплексные задачи, нор¬
матив ен снижается до 0,08 (Т„ =
= 12,5 года). Норматив ря в формулах-
принят равным 0,08.
Проведенные экономические ис¬
следования в гидроэнергетике [881
показали, что выражения (9.7)—(9.8)
и принятые нормативы эффективности
оказывают сдерживающее влияние на
внедрение новых технических вариан¬
тов с преобладанием основных фондов
и долговременных строительных про¬
грамм.
Анализ динамики затрат в топливо
и заработную плату [871 показывает,
что они растут в период эксплуатации
и, следовательно, фактические зако¬
номерности воспроизводства не соот¬
ветствуют (9.9). Затраты учитывают
лишь затраты необходимого, а не при¬
бавочного труда [751, а иормати-

вы эффективности и разновременности
|ен и рн) для гидроэнергетики завыше¬
ны. Напомним, что фактическая рен¬
табельность в электроэнергетике со¬
ставляет всего 6,9 % (1984 г.).
С целью приближения расчетных
экономических обоснований к дейст¬
вительным следует рекомендовать при
проектировании ГЭС и ПЭС следую¬
щие коррективы к расчетам действую¬
щей методики:
а) поправку на учет роста зарплаты
и затрат в топливо, исходя из их ми¬
нимально наблюденного роста за дли¬
тельный расчетный срок с приведени¬
ем к текущему моменту при некото¬
ром снижении показателя рн;
б) учет постепенного снижения
норматива эффективности во времени
за обозримый период;
в) учет двукратных капитальных
затрат в альтернативную теплоэнер¬
гетику за срок службы ПЭС, также с
приведением их к текущему момен¬
ту;
г) учет экономической неравно¬
значности комплекса ПЭС—ГЭС (или
ГАЭС) и заменяемого варианта ТЭС
в отношении маневренности и надеж¬
ности покрытия нагрузок, а также из¬
носа оборудования.
Применение перечисленных попра¬
вок к действующей методике расче¬
тов позволяет более правильно оце¬
нить экономичность строительства
ПЭС.
_ Энергетические и некоторые сто¬
имостные характеристики конкрет¬
ных ПЭС приведены в приложении.
9.5.	ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПЭС
В ЗАРУБЕЖНЫХ ПРОЕКТАХ
Основным показателем экономи¬
ческих оценок при проектировании
ПЭС служит коэффициент R — отно¬
шение доходов В к расходам С1170,
198, 2551: R = В* 1C.
Доходы В—стоимость энергии
ПЭС за весь период эксплуатации
(120 лет): В = Пц, т. е. выручка за
продукцию. Расходы С в отличие от
понятия «издержки» в экономике
СССР, представляют собой сумму еже¬
* Benefit Cost Ratio — BCR.
годных затрат и оплаты за ссудный
(заемный) капитал: С = и -Г РСК.
Экономичным признается то капи¬
таловложение, при котором R больше
единицы:
Здесь и — сумма прямых ежегодных
затрат, реновации, страхования и на¬
логов. Прямые затраты включают за¬
траты на эксплуатацию, ремонты, топ¬
ливо и разного рода отчисления.
Реновация исчисляется с учетом дис¬
контирования, что мотивируется воз¬
можностью получения процентов на
реновационные отчисления до оконча¬
ния срока службы Тсл; К — сумма
применяемого основного и оборотного
капитала Kocn -f К0в- Для капиталь¬
ных объектов Косн — сумма затрат на
строительство, включая оплату про¬
центов и прибыли за срок строитель¬
ства. Сумма реновации, страхования,
налогов и оплаты капитала или учет¬
ного процента рсК объединяется
обычно в так называемые фиксирован¬
ные расходы.
В основе исчисления цен лежит при
этом превращенная форма стоимости,
так называемая цена производства,
т. е. сумма издержек и средней при¬
были на капитал рпр.
Экономически смысл показателя
R означает обеспечение при выборе
варианта оплаты процентов на заем¬
ный капитал и сверх этого некото¬
рого предпринимательского дохода
Рпр ^ = (р Рс) К'
После выявления тенденций изме¬
нения основных показателей произво¬
дятся итоговые экономические расче¬
ты. Числитель в (9.11) исчисляется
как выручка, приведенная к 1-му го¬
ду эксплуатации или другому году t0:
В = —
О+Рс)'-'*
Точно так же преобразуется и '
знаменатель в (9.11):
2 (ut+Pc бKt)
С = —
(1+Рс)'-*’	’
95

где t — порядковые годы; /0 — год
приведения; Т — рассматриваемый
расчетный период сопоставления; 6 —
приращение затрат.
По тем же формулам исчисляют¬
ся значения R и для выбора основных
параметров проектируемого объекта
(для ГЭС и ПЭС — мощности, чис¬
ла агрегатов, расчетного напора и др.).
Критерием выбора параметров при
п вариантах является максимум R.
Применяемые методы экономиче¬
ских расчетов в зарубежной практике
ограничивают технический прогресс
лишь вариантами, обеспечивающими
среднюю норму прибыли, и не учиты¬
вают полного снижения затрат живо¬
го труда при переходе от трудоемкого
к капиталоемкому варианту.
Экономические расчеты по данной
методике заложены в проектах ряда
зарубежных ПЭС (см. гл. 16 и 18), в
которых альтернативным является
развитие энергосистемы при отсут¬
ствии ПЭС. Соответственно показа¬
тель R для мощной ПЭС Северн [97,
188, 242] исчислен в зависимости от
процента на капитал от 1,0 до 1,7.
Аналогично для ПЭС Фанди R равно
от 1,3 до 2,45, в проекте 1982 г.—3,0.
Применяется также непосредствен¬
ное сопоставление отпускной стоимо¬
сти энергии ПЭС и альтернативных
энергоустановок. Так, для ПЭС Ране
учитывалось, что отпускная стоимость
энергии будет ниже, чем соответст¬
вующая стоимость энергии ТЭС и
АЭС [227].
ГЛАВ А 10
ВЛИЯНИЕ ПЭС НА РЕЖИМ ПРИЛИВНЫХ КОЛЕБАНИЙ
Сооружение плотины и отсечение
части акватории морского бассейна
при строительстве ПЭС, а также рабо¬
та агретатов электростанции могут
приводить к существенной трансфор¬
мации приливных колебаний. Поэто¬
му оценка эксплуатационных качеств
проектируемой ПЭС и оптимального
режима ее работы, а также объема не¬
обходимых строительных работ и воз¬
можных экологических последствий
должна опираться не на «природные»
данные о приливных колебаниях, су¬
ществующих до начала строительст¬
ва, а на расчетные данные прогноза с
учетом возможной трансформации
приливного режима.
Такая трансформация может быть
весьма значительной, что может не
только повлиять на выбор створа, но
иногда и привести к отказу от проекта.
Например, по расчетам Гринберга, со¬
оружение плотины в зал. Фанди, вбли¬
зи м. Шигнекто (см. § 18. 2) должно
привести к снижению местной величи¬
ны прилива на 1/3 [94]; это послужи¬
ло основанием для рекомендации пере¬
нести створ ПЭС ближе к вершине
залива. Для ПЭС Шозе (Франция)
96
аналогичное уменьшение должно было
составить 1 м [116].
Морские бассейны, перспективные
для использования приливной энер¬
гии, обычно имеют вид заливов. При¬
родный режим приливных колебаний
в таких бассейнах формируется, как
правило, по схеме вторжение—отра¬
жение, т. е. в результате интерферен-
ци и прямых и отраженных (встречных)
приливных волн. Суммарные прилив¬
ные колебания в заливе относятся к ти¬
пу прогрессивно-стоячих (смешан¬
ных) волн.
При сооружении ПЭС акватория
залива делится на две более или менее
изолированные друг от друга части:
внешнюю акваторию и отсеченный
бассейн. Характер трансформации ко¬
лебаний в каждой из этих частей бу¬
дет существенно различным. Строго
понятие трансформации прилива мож¬
но относить только к внешней аква¬
тории, потому что характер колеба¬
ний в отсеченном бассейне полно¬
стью определяется действием агрега¬
тов ПЭС, т. е. эти колебания имеют ис¬
кусственное происхождение и не мо¬
гут считаться частью природного при-

дивного процесса. Колебания во внеш¬
ней акватории продолжают оставаться
частью природного процесса, хотя и
тр ансформированного.
Трансформац и о н н ы е
эффекты во внешней
акватории могут быть вызваны:
1) наличием дамбы и 2) действием
агрегатов ПЭС.
К первой группе можно отнести
следующие основные эффекты:
1. Изменение	места
отражения приливной
волны. При сооружении дамбы
место отражения волны сдвигается от
вершины залива в сторону устья, а
фаза отраженной волны уменьшается
пропорционально двойному времени
пробега расстояния от дамбы до вер¬
шины. В большинстве случаев этот
эффект ведет к увеличению амплитуды
и уменьшению фазы колебаний с на¬
ружной стороны дамбы по сравнению
с этими параметрами в природных ус¬
ловиях.
2. Изменение дисси¬
пативных свойств бас¬
сейна. Как правило, сооружение
дамбы ведет к уменьшению диссипа¬
ции, во-первых, из-за отсечения мел¬
ководной вершины залива и, во-
вторых, из-за возникновения пучно¬
сти и ослабления приливных течений
в обширной зоне, прилегающей к дам¬
бе. Это приближает колебания к типу
стоячих волн, в результате чего амп¬
литуда у дамбы (в пучности) должна
возрасти, но зато на расстоянии чет¬
верти длины приливной волны от дам¬
бы в (узле) должно произойти умень¬
шение амплитуд с соответствующим
усилением приливных течений.
3. Изменение геомет¬
рии и резонансной наст¬
ройки бассейна. Изменение
длины и средней глубины бассейна
при отсечении его вершины может
как приблизить оставшуюся часть
бассейна к резонансу с внешним при¬
ливным воздействие^, так и удалить
ее от резонанса. В первом случае ре¬
акцией на сооружение дамбы будет
увеличение амплитуды прилива, а во
втором — ее уменьшение. Этот эф¬
фект проявляется тем резче, чем мень-
7 Зак. 1874
ше потери энергии, как диссипатив¬
ные, так и на излучение в океан.
Ко второй группе можно отнести
следующие эффекты:
1. Ослабление отража¬
тельной способности
дамбы при работе агрегатов ПЭС,
обусловленное отбором полезной энер¬
гии турбинами, передачей части энер¬
гии в отсеченный бассейн и дополни¬
тельной диссипацией при протекании
воды через турбины и водопропускные
отверстия. В общем случае этот эф¬
фект ведет к. снижению амплитуды с
наружной стороны дамбы.
2. Возмущения, вноси¬
мые работой агрегатов
ПЭС. При работе агрегатов происхо¬
дит ритмичное, но прерывистое про¬
текание воды через тело плотины, это
приводит к локальным искажениям
плавного характера колебаний по обе
стороны от нее.
Колебания уровня в
отсеченном	бассейне
будут кардинальным образом отли¬
чаться от тех, которые происходили
здесь в природных условиях, посколь¬
ку сам характер движений в отсечен¬
ном бассейне в значительной степени
утрачивает волновую природу и оп¬
ределяется теперь гидравлическим
процессом наполнения-опорожнения.
Если считать, что свободная поверх¬
ность отсеченного бассейна сохраняет
горизонтальное положение, то соот¬
ветствующие «объемные» колебания
уровня могут считаться заранее из¬
вестными при заданном режиме рабо¬
ты агрегатов и водопропускных отвер¬
стий (т. е. при заданных расходах).
Такому допущению соответствует так
называемая плоская модель, с по¬
мощью которой было получено зна¬
чительное число прогностических оце¬
нок. Однако регулярный, хотя и пре¬
рывистый пропуск воды через плоти¬
ну порождает в отсеченном бассейне
дополнительные вынужденные коле¬
бания, приводящие к перекосам вод¬
ной поверхности, которые накладыва¬
ются на чисто «объемные» изменения
уровня. Этот эффект учтен в послед¬
них гидродинамических моделях ПЭС
Северн, Мезенской и Пенжинской.
97

Характер и интенсивность вынуж¬
денных колебаний и связанных с ними
перекосов поверхности отсеченного
бассейна зависят от его размеров и
диссипативных свойств. При не¬
больших горизонтальных размерах
бассейна возмущения, порожденные
потоками воды через плотину, прак¬
тически сразу охватывают весь бас¬
сейн, подъем и опускание уровня в его
пределах почти одновременны, а пере¬
косы его поверхности несущественны
для режима работы ПЭС. Однако если
размеры бассейна не слишком малы и
его длина составляет заметную долю
местной длины приливной волны, то
для распространения возмущения по
нему требуется время, сравнимое
с приливным периодом, и реакция бас¬
сейна приобретает колебательный ха¬
рактер. При слабой диссипации это
проявляется в движениях типа стоя¬
чей волны, наложенных на однородные
по площади «объемные» изменения
уровня. Если протяженность отсекае¬
мого бассейна достаточна для того,
чтобы при распространении гранично¬
го возмущения заметно проявилось
действие диссипации, то реакция бас¬
сейна приобретает характер смешан¬
ной, прогрессивно-стоячей волны с
нарастанием фазы от плотины в сто¬
рону вершины бассейна.
При односторонней схеме работы
ПЭС к перечисленным особенностям
уровенного режима в отсеченном бас¬
сейне добавляется стационарное сме¬
щение среднего уровня относитель¬
но его положения в природных усло¬
виях. Такое смещение требуется для
обеспечения достаточных напоров при
стационарных колебаниях уровня и
нулевом суммарном расходе через
плотину в среднем за период: при за¬
данном одностороннем режиме работы
ПЭС эта ситуация является устойчиво
равновесной и устанавливается авто¬
матически. При наиболее распростра¬
ненной схеме работы «на отливе» сме¬
щение среднего уровня в бассейне про¬
исходит в сторону повышения. Такой
повсеместный и стационарный подъ¬
ем среднего уровня представляет
собой важный трансформационный
эффект, который может иметь значи¬
98
тельные экологические последст¬
вия.
Перечисленные трансформацион¬
ные эффекты могут быть весьма зна¬
чительными, что указывает на необ¬
ходимость их предварительной оцен¬
ки и учета при разработке проектов
ПЭС.
В настоящее время наиболее эффек¬
тивным и рациональным методом
прогностической оценки таких эф¬
фектов является математичес¬
кое (гидродинамическое)
моделирование, получаю¬
щее все более широкое распростране¬
ние как за рубежом, так и в нашей
стране. При моделировании прилив¬
ных явлений в реальных морских бас¬
сейнах сложных очертаний и с неод¬
нородным рельефом дна решение ис¬
ходных уравнений геофизической гид¬
родинамики может быть получено
только численными методами с ис¬
пользованием, как правило, конечно¬
разностных вычислительных схем.
Анализ результатов решения при этом
осуществляется путем варьирования
параметров задачи, т. е. путем чис¬
ленных экспериментов.
Применение математического мо¬
делирования для расчета прогности¬
ческой приливной картины и оценки
ожидаемых трансформационных эф¬
фектов было начато недавно. Тем не
менее к настоящему времени разрабо¬
тано и реализовано довольно большое
число прогностических приливных мо¬
делей, главным образом для заливов
Фанди, Бристольского, Мезенского,
а также для Пенжинской губы.
Задача прогностической оценки
трансформации приливных колебаний
решается на этих моделях, как
правило, в два этапа. На первом эта¬
пе осуществляется воспроизведение
прилива в естественных условиях, что
позволяет произвести калибровку и
отладку модели на основе данных фак¬
тических наблюдений. На втором эта¬
пе воспроизводятся приливные коле¬
бания с учетом влияния ПЭС путем
введения в модель плотины ПЭС с аг¬
регатами и водопропускными отвер¬
стиями, работающими в определенном
режиме. Сопоставление результатов

двух этапов дает оценку влияния
ПЭС. а варьирование условий числен¬
ных экспериментов в сочетании с оп¬
тимизацией решения по уровню выра¬
ботки позволяет определить наиболее
благоприятный вариант расположе¬
ния плотины ПЭС и режима работы
ее агрегатов.
Расчетная область модели обычно
охватывает район залива или морско¬
го бассейна, в пределах которого при¬
ливные движения описываются систе¬
мой гидродинамических уравнений
вида
ди
dt
и
ди
дх
ди	,	dt
-W-	fv = —g^
ду	дх
dv
dt
ди .
U \-v
дх	ду
М-£
dv ,
fu = — g
  kv "j/и2 -f p2
Щ :
■§- + 4-[«(A+ 1)1 +
dt dx
(10.1)
i?t_
dy
(10.2)
dy
[v (Л + 5)1=0,	(10.3)
где и ив — составляющие осред-
ненной по вертикали скорости
приливного течения вдоль горизон¬
тальных координатных осей хну; £ —
приливное возвышение морской по¬
верхности (уровня); f = 2 «а sin ф —
параметр Кориолиса (со — угло¬
вая скорость Земли, ф — географиче¬
ская широта); t — время; Л — сред¬
няя во времени глубина; k — коэффи¬
циент «квадратичного» донного сопро¬
тивления.
Уравнения движения (10.1) и
(10.2) совместно с уравнением нераз¬
рывности (10.3) образуют систему,
связывающую все три искомые ком¬
поненты приливных движений £, и и
v. Пространственная область решения
этой системы определяется очерта¬
ниями и рельефом дна моделируемого
бассейна, включая его жидкую (от¬
крытую) границу. Временные свойст¬
ва решения могут описываться либо
гармонической (для отдельной при-
7*
ливной гармоники), либо более слож¬
ной (для суммарного прилива) измен¬
чивостью.
При численном моделировании сис¬
тема (10.1) —(10.3) представляется
в конечно-разностной форме. Прост¬
ранственные производные и производ¬
ные по времени заменяются своими
конечно-разностными аналогами, а ис¬
следуемый бассейн аппроксимирует¬
ся расчетной сеточной областью. Ве¬
личины £, и и v рассчитываются ал¬
гебраически в узловых точках этой
области на любой момент времени
(с дискретностью, определяемой вре¬
менным шагом М) при задании на¬
чальных и граничных условий. По¬
скольку моделируемые колебания
представляют собой, как правило,
стационарный либо квазистационар-
ный процесс, начальные условия име¬
ют условный смысл, практически не
влияют на конечный результат, и
поэтому расчет для простоты можно
вести от «состояния покоя», т. е. от
нулевых значений £, и и о в началь¬
ный момент времени. В то же время
граничные условия имеют решающее
значение для вида ранения и его
конкретных параметров. В рассмат¬
риваемой задаче имеются три типа
граничного контура, требующие
различных граничных условий.
Для первого типа граничного кон¬
тура, т. е. для «твердого» (совпадаю¬
щего с береговой чертой) участка гра¬
ницы расчетной области, наиболее
распространенным условием является
условие непротекания vn = 0, где
v„ — нормальная к берегу состав¬
ляющая приливного течения. Однако
в районах береговой осушки исполь¬
зуют также условие «подвижной гра¬
ницы», предусматривающее подклю¬
чение к расчетной области новой про¬
странственной ячейки (чем имитирует¬
ся заливание берега), если подъем
уровня вблизи берега приводит к пре¬
вышению локальной глубиной ft* =
= ft -f £ некоторого критического
значения ft£p. При достижении того
же критического значения ЛкР на спа¬
де уровня указанная ячейка отключа¬
ется от расчетной области, имитируя
осушку.
99

Вторым типом граничного контура
является открытый, или «жидкий»,
участок границы расчетной области.
Здесь также используются два ва¬
рианта граничного условия: один —
при воспроизведении природного
прилива и второй — при прогности¬
ческом расчете. В первом случае на
жидкой границе задаются фиксиро¬
ванные колебания уровня £ (t). со¬
ответствующие отдельной приливной
гармонике либо природному суммар¬
ному приливу и определенные на
основании данных наблюдений или
специальных вычислений. Во втором
случае, когда моделируется прогнос¬
тическая картина и параметры коле¬
баний на жидкой границе заранее
неизвестны, на ней ставится так
называемое импедансное граничное
условие, характеризующее энер¬
гопропускную способность границы
путем задания определенного соотно¬
шения между £ и vn. Конкретные про¬
гностические значения £ и vn, удов¬
летворяющие данному соотношению
на границе, находятся в процессе
расчета. После выхода решения на
стационар оно дает прогностическую
картину колебаний уровня и прилив¬
ных течений, трансформированную по
всему бассейну.
Граничным контуром третьего ти¬
па является плотина ПЭС. Здесь так¬
же возможны различные варианты
граничных условий. Так, в случае
глухой дамбы {при закрытых агрега
тах и водопропускных отверстиях) на
линии плотины задается условие не-
протекания и отсекаемый бассейн
ПЭС полностью отключается от
процесса приливных колебаний. При
действующей ПЭС граничное усло¬
вие задается через режим расхода
Q(t) на участке плотины, где рас¬
положены агрегаты и водопропуск¬
ные отверстия Этот режим может
быть либо фиксированным во вре¬
мени на основании, например, пред-
варительнрй оптимизации работы
ПЭС, либо его можно задавать в за¬
висимости от напора на плотине
(во втором случае реализуется об¬
ратная связь между режимом ра¬
боты ПЭС и ее трансформирующим
100
воздействием на параметры прилив¬
ных колебаний). Изменения уровня
в отсекаемом бассейне при действу,
ющей ПЭС будут происходить в ре¬
зультате двух процессов: процесса
наполнения-опорожнения бассейна
(«объемные» изменения) и колеба¬
тельного процесса, сопровождающе¬
гося переменными перекосами сво¬
бодной поверхности.
Не останавливаясь более под¬
робно на описании существующих
прогностических приливных моде¬
лей и методике численных экспери¬
ментов, изложенных в соответству¬
ющих работах, ссылки на которые
приводятся ниже, рассмотрим крат¬
ко наиболее важные из полученных
результатов.
Залив Фанди. Приливы в зал. Фанди
относятся к типу полусуточных и являются
наибольшими в мире — в бухте Майнас ве¬
личина сизигийного прилива достигает
16,2 м.
Прогностические оценки трансформа¬
ционных эффектов в зал. Фанди анализиро¬
вать нелегко, так как они получены для
различных вариантов расположения и чис¬
ла ПЭС, а также режима их работы и, кро¬
ме того, на моделях, значительно различаю¬
щихся по своим параметрам и теоретическо¬
му обоснованию. Можно отметить, что по
результатам большинства исследователей
при сооружении ПЭС следует ожидать небо¬
льшого уменьшения амплитуды колебаний с
наружной стороны плотины. Наиболее пол¬
ные результаты получены в работах 1173—
175], которые легли в основу проекта
ПЭС Фанди 1977 г. [228]. Эти результаты
относятся к различным комбинациям трех
ПЭС, расположенных в створах , обозначен¬
ных на рис. 20.8 через А6, А8 (бухта.
Щигнекто) и В9 (бухта Майнас, м. Эконо-
ми). Изменения величины прилива для гар¬
моники М2 и суммарных приливных коле¬
баний в районе каждого из створов при на¬
личии действующей ПЭС [228] приведены в
табл. 10.1.
Таблица 10.1
Прилив
Изменения величины
прилива, м
А6
AS
В9
Гармоника М2
Величина сум¬
-0,48
—0.52
—0,68
марного прилива
—0,64
—0,64
—0,79
Во всех вариантах сооружение и работа
ПЭС приводят к уменьшению величины при-

Лива в районе приливного створа, составля¬
вшему 5—6 % своего природного значе¬
ния.
Данные о взаимном влиянии ПЭС, а
также об эффектах, возникающих при их
комбинированном действии, приведены в
табл. 10.2.
/
Таблица 10.2
Изменение величины прилива, м
ю
ВС
Ж
ж
о
X £
Ж О
X 5
Раздельная
работа
Совместная работа
Аб
А 8
В9
А6+
+А8
А6+
+В5
А8+
+В9
Аб-{-
+А8+
+В9
А6
-0,48
-0,44
-0,06
-0,82
—0,02
+0,12
-0,36
А8
-0,32
-0,52
-0,04
-1,00
+0,04
-0,04
-0,54
В9
+0,52
+0,52
-0,50
-0,14
-0,66
-0,60
-0,74
В некоторых случаях, как видно из
табл. 10.2, действие одной из ПЭС либо их
комбинации может приводить к усилению
прилива в каком-либо из других створов,
но ни в одном случае работа ПЭС не сопро¬
вождается увеличением колебаний в ее
створе.
Отдельная серия экспериментов по¬
зволила охарактеризовать влияние дей¬
ствующих ПЭС иа районы, удаленные от
створов, — пункты Сент-Джон и Ярмут на
входе в зал. Фанди, а также Бостон в при¬
легающем к Фанди зал. Мэн. Оказалось,
что в этих районах действие ПЭС, располо¬
женной в створе В9, приводит к росту вели¬
чины прилива на 10—40 см, а действие дру¬
гих ПЭС практически не ощущается.
Бристольский залив. Приливные коле¬
бания Бристольского зал., представляюще¬
го собой в сущности эстуарий р. Северн,
имеют полусуточный характер. Максималь¬
ная величина сизигийного прилива в вер¬
шине залива достигает 14,5м. Бристольский
залив имеет довольно простую форму, и при
исследовании приливов в ием иногда ис¬
пользовались аналитические модели. На
рис. 16.2 показаны варианты расположе¬
ния плотины ПЭС, из которых вариант А
(створ Кардифф—Уестон) принят в проек¬
те 1986 г.
Сравнение результатов моделирования
изменения величины прилива вблизи сплош¬
ной дамбы (наибольший трансформацион¬
ный эффект) показывает нх существенное
расхождение 1271J. Так, при одномерной
(плоской) модели Хипс [177], применяя
конечно-разностный метод, получил умень¬
шение величины прилива вблизи дамбы на
60 см, у Таунсона и др. [271] это уменьше¬
ние по методу характеристик составило
40 см, а в работе фирмы NEDECO — 100 см
(при конечно-разностном методе). Двумер¬
ная модель дала при конечно-разностном
методе у Майлса [210]увеличение на 140 см,
а у Оуэна — уменьшение на 76 см [217].
По мнению авторов работы [271], уве¬
личение амплитуд более обосновано фи¬
зически, поскольку при отсечении дамбой
мелководий, обладающих сильным диссипа¬
тивным действием, отражение приливной
волны становится более полным. Во вся¬
ком случае приходится признать, что
ожидаемые последствия сооружения ПЭС в
Бристольском залнве в отношении амп¬
литуд пока не удается достоверно предска¬
зать даже с точностью до знака.
Мезенский залив. Прогностическое мо¬
делирование приливного режима для
отечественных проектов ПЭС до последнего
времени применялось в весьма ограничен¬
ных размерах. Из реалистических попыток
такого моделирования для Мезенского зали¬
ва, где преобладание гармоники М2 являет¬
ся подавляющим, можно назвать, пожа¬
луй, лишь исследование Н. А. Сеземана [71],
расчет которого дает оносительное
уменьшение амплитуды вблизи сплошной
дамбы в устье рек Мезень и Кулой на 10 %.
Упомянем также работу В. А. Макарова,
А. Б. Мензииа и В. И. Водопьянова [56],
хотя ее результат получен путем не матема¬
тического, а электрического моделирования.
Для сплошной дамбы в створе м. Травяной—
м. Мгла этот результат показывает во
всей области модели увеличение амплитуд,
нарастающее по мере приближения к пло¬
тине.
В последнее время новые данные по
прогностическому' моделированию Мезен¬
ского залива были получены В. М. Горел-
ковым [31, 32, 33]. Для случая сплошной
дамбы в створе м. Абрамов — м. Михай¬
ловский результаты моделирования пред¬
сказывают увеличение амплитуды не толь¬
ко в оставшейся после отсечения части Ме¬
зенского зал., но и на большей части всей
воронки Белого моря с максимумом (свыше
80 см) в южной части Канинского и север¬
ной части Конушинского берегов. В створе
дамбы рост амплитуды составляет от 20 до
60 см, нарастая с юго-запада на северо-
восток. В намечаемом створе ПЭС (см.
рис. 20.11) увеличение амплитуды состав¬
ляет почти 40 см. Изменения фаз прилив¬
ных колебаний также значительны; в вос¬
точной части бассейна они максимальны,
достигая 30—40°, т. е. превышают по вре¬
мени целый час. При этом вблизи дамбы
происходит сдвиг в сторону более раннего
наступления полной воды, а вдали от нее
имеет место запаздывание.
В случае действующей ПЭС (односто¬
ронняя схема работы «на отливе») общий ха¬
рактер изменений приливного режима ока¬
зывается таким же, что и при наличии
сплошной дамбы. На основной части моде¬
лируемого бассейна происходит увеличение
амплитуд приливных колебаний с макси¬
мумом, примерно равным 60 см, вблизи юж¬
ной оконечности Канинского берега
(рис 10.1).
В створе проектируемой ПЭС уве¬
личение амплитуды составляет около
101

Рис. 10.1. Трансформация амплитуд прили¬
ва в Мезенском заливе при действующей
ПЭС (в сантиметрах)
15 см. Изменение фаз приливных колеба¬
ний более отчетливо выражено в восточной
части бассейна и в районе створа проекти¬
руемой ПЭС, где наступление полной воды
ожидается примерно на час раньше, чем в
природных условиях.
Анализ движений воды в бассейне, от¬
секаемом плотиной ПЭС, показывает, что
амплитуда формирующихся здесь колеба¬
ний существенно уменьшается по сравнению
с амплитудой колебаний в природных усло¬
виях^ При этом у плотины эта амплитуда
почти вдвое меньше, чем в вершине залива.
Отсутствие фазовых изменений в продоль¬
ном направлении свидетельствует о стоя¬
чем характере колебаний в отсеченном бас¬
сейне, которые сопровождаются продоль¬
ными перекосами водной поверхности при¬
мерно 1/100 ООО. При указанной односторон¬
ней схеме работы ПЗС в пределах внутрен¬
него бассейна происходит повышение сред¬
него уровня примерно на 90 см по отноше¬
нию к среднему уровню внешнего бассей¬
на (или к природному среднему уровню).
Пеижинская губа. В отличие от прак¬
тически чисто полусуточного прилива в
рассмотренных выше заливах Фанди, Бри¬
стольском и Мезенском, приливные колеба¬
ния Пенжинской губы имеют гораздо бо¬
лее сложный характер. В них присутству¬
ют сильно развитые суточные составляю¬
щие, в целом превосходящие полусуточные,
и поэтому прилив Пенжинской губы по сво¬
ему типу относится в основном к неправиль¬
ному суточному (2 < Д < 4), а посреди се¬
верной части прилив становится даже суточ¬
ным (Д > 4).
Исследование природного прилива
Пенжинской губы выполнено Л. А. Сгибне-
вой [70]. В последние годы в работах О. Г,
Баринова, В. М. Горел нова [2] и А. В. Не¬
красова [63] были сделаны первые шаги в
направлении прогностического моделирова¬
ния приливов этого бассейна для одного
из вариантов положения плотины (створ
м. Средний — м. Водопадный). Приведем
главные результаты численных эксперимен¬
тов, относящиеся к гармоникам и Мг, ко¬
торые можно считать «представителями»
суточных и полусуточных составляющих
прилива.
Влияние сплошной дамбы (рис. 10.2)
приводит к повсеместному увеличению амп¬
литуд у суточной гармоники, причем коэф¬
фициент усиления (отношение трансфор¬
мированной амплитуды к природной) состав¬
ляет от 1,1 на входе в губу до 1,5 у плоти¬
ны. Фаза суточной гармоники уменьшается
вблизи плотины и увеличивается в районе
устья. Для полусуточной гармоники вбли¬
зи плотины также происходит существен¬
ное увеличение амплитуд (коэффициент уси¬
ления близок к 1,9), но у входа в губу амп¬
литуды снижаются. Фазовая трансформа¬
ция у полусуточной гармоники качествен¬
но та же, что и у суточной, но примыкающая
к плотине зона уменьшения фазы становит¬
ся более узкой. Указанные отличия полу¬
суточных трансформационных эффектов от
суточных связаны с различием в длинах
воли соответствующих приливных состав¬
ляющих и как следствие с неодинаковым из¬
менением резонансных свойств для них—
Рис. 10.2. Трансформация амплитуд (в сан¬
тиметрах) в Пенжинской губе при сплош¬
ной дамбе:
а — гармоника К& б — гармоника М2
102

при сооружении плотины. Расчет времени
пробега приливной волны от устья Пенжин-
ской губы до створа проектируемой ПЭС по¬
казывает, что для полусуточных гармоник
сооружение плотины создает во внешнем
бассейне ситуацию, близкую к резонансной,
в то время как для суточных гармоник такая
ситуация соответствует слабому антирезо-
иаису. Резонанс для полусуточных гармо¬
ник, приводящий к значительному увеличе¬
нию их амплитуд у плотины (пучность), од¬
новременно ведет к падению амплитуд на
входе (узел). В сочетании со сравнительно
однородным увеличением амплитуд суточ¬
ных составляющих это заметно изменяет
тип суммарного прилива, определяемый
критерием Д, в результате чего следует
ожидать возникновения зоны суточного
сумм
арного прилива в южной части бассей¬
на. Для течений результат должен быть об¬
ратным, т. е. плотина должна привести к от¬
носительному усилению полусуточных со¬
ставляющих на входе в Пенжинскую губу.
При смешанном типе прилива прогно¬
стическое моделирование с учетом работы
ПЭС теряет смысл для отдельных гармоник,
так как связанные с ними колебания, бу-
ГЛАВА 11
ГИДРОАГРЕГАТЫ ПЭС
11.1.	УСЛОВИЯ РАБОТЫ АГРЕГАТА ПЭС
И ЭВОЛЮЦИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ
ТУРБИНЫ
Использование энергии прилива
предопределяет необходимость ра¬
боты турбины ПЭС при весьма малых
напорах, изменяющихся как по значе¬
нию, так и по знаку (при двусторон¬
ней работе). При минимально возмож¬
ной для использования величине при¬
лива, равной 1—4 м, напоры на
турбину изменяются от 0,5 до 2,7 м
(Кислогубская ПЭС), а при наиболь¬
ших величинах прилива — от 1 до
II м (ПЭС Ране, Фанди, Северн).
Первые проекты ПЭС (см. §4.1),
в которых предлагалась установка
вертикальной турбины, характеризо¬
вались большими потерями напора и
сложностью конструкции подводной
части здания при двусторонней работе.
Как показал опыт проектирования
ПЭС Фанди в 1977 г., применение
вертикальных агрегатов приводит к
увеличению длины здания на 50 % и
глубины заложения на 8 м [228].
Понятно, что горизонтальное поло-
дучи значительно меньше суммарных, не
могут обеспечить реального режима работы
агрегатов. Поэтому прогностический рас¬
чет трансформационных эффектов, обуслов¬
ленных влиянием действующей ПЭС, сле¬
дует проводить только для суммарного при¬
лива с последующим выделением, если тре¬
буется, отдельных гармонических состав¬
ляющих. Полученные к настоящему време¬
ни предварительные результаты таких вы¬
числений свидетельствуют о том, что расчет¬
ная картина во внешнем бассейне представ¬
ляет собой в таком случае «смягченную»
аналогию того, что имело место при сплош¬
ной дамбе. В отсеченном бассейне при за¬
данном режиме работы ПЭС «на отливе»
происходит стационарный подъем среднего
уровня. На его фоне происходят колебания,
представляющие собой сочетание «объем¬
ных» изменений уровня с волнообразными
движениями, обнаруживающими призна¬
ки прогрессивной волны с нарастанием фа¬
зы от плотины к вершине отсеченной аква¬
тории, что приводит к отличию фактичес¬
ких напоров от «объемных», причем эти
различия в напорах могут достигать не¬
скольких десятков сантиметров.
жение вала турбины явилось эффек¬
тивным решением задачи для прилив¬
ных электростанций (рис. 11.1). Пер¬
вое предложение о применении гори¬
зонтального агрегата было сделано
еще в 1912 г. будущим академиком
Графтио для низконапорной Невской
ГЭС, затем они были установлены на
ряде малых ГЭС во Франции, Финлян¬
дии и Германии [9]. Генератор был
вынесен из потока за счет придания
валу турбины наклонного положения.
Благодаря компактному расположе¬
нию (расстояние между осями агрега¬
тов уменьшается с 3,2 Dt в случае вер¬
тикальной турбины до 2£>i) и дости¬
гаемому уменьшению заглубления
-
гп
п
IS
1!
и
пл
m
а)
Рис. 11.1. Принципиальная схема движения
потока через вертикальную осевую турбину:
а — вертикальная турбина; б — горизонтальная
турбина
103

77Г7777?.
Рис. 11.2. Гидроагрегат с наклонной осью и выносным генератором («трубчатый»)
котлована здания с 2,5 Dx до 1,5 Dx
подобная конструкция, названная
«трубчатой», получила распростране¬
ние и сейчас применяется в США и
Канаде при единичной мощности до
2 МВт для небольших ГЭС. Фирма
Ellis Chalmers, изготовляющая эти
машины, предложила для проекта
ПЭС Кводди в 1963 г. поставку 100
таких машин с Dx = 7,7 м и единич¬
ной мощностью 10 МВт (рис. 11.2).
Однако искривление потока, неизбеж¬
ное при вынесении генератора, дает
потери напора, чувствительные в ус¬
ловиях ПЭС при двусторонней и обра¬
тимой работе, что вызвало необходи¬
мость погружения генератора в поток,
При этом наметились два основных
направления по размещению генерато¬
ра. Первое направление шло по пути
расположения генератора по пери¬
метру проточной части, оно привело
к созданию пр ямоточного
агрегата, а второе — по пути
установки генератора в обтекаемой,
погруженной в поток конструкции,
что привело к созданию так называе¬
мого погруженного капсуль¬
ного агрегата.
11.2.	ПРЯМОТОЧНЫЕ АГРЕГАТЫ
Идеальным в гидравлическом отно¬
шении для ПЭС явилась идея Харза
(патент США, 1924 г.) о расположении
104
ротора генератора на ободе рабочего
колеса турбины. Однако трудности
создания уплотнения между ротором и
статором генератора были причиной
того, что фирма Escher Wyss, создав¬
шая в 1938 г. четыре небольших аг¬
регата на ГЭС Иллер, а затем 73 пря¬
моточные машины мощностью, не пре¬
вышающей 2 МВт при ^2,1 м, с
1951 г. прекратила их изготовление,
а три такие машины большей мощно¬
стью (по 6,3 МВт) и диаметром 3,3 м,
установленные в 1953 г. на Ортачаль-
ской ГЭС в СССР, были заменены вер¬
тикальными. По-видимому, на этом
основании фирма Neyrpic считала не¬
возможным применение прямоточных
агрегатов диаметром более 2 м 1119].
Однако в результате почти 30-летних
усилий английских 1118] и швейцар¬
ских [200, 209] специалистов фирма
Escher Wyss в 1980—1982 гг. изгото¬
вила для четырех ГЭС в Австрии, Бель¬
гии и Швейцарии 10 машин cDx = 3,7 м
и N до 8 МВт каждая, успешно ра¬
ботающих при напорах 3,5—11 м, а
в 1983 г. на ГЭС Гиссен такая маши¬
на была установлена взамен старой
турбины
Жонваля.
м
ощкость е€
4,5 МВт, напор 4 м, рабочее колесо с
диаметром 3 м имеет поворотные ло¬
пасти. В этой конструкции, полу¬
чившей затем название «Страфло»,
решены кардинальные проблемы
прямоточных гидроагрегатов крупных

Рис. 11.3. Эволюция прямоточного гидроагрегата:
а — пропеллерное рабочее колесо; б—рабочее колесо с поворотными лопастями; в — агрегат Страф-
ло большой мощности; / — втулка; 2 — лопастн рабочего колеса: 3 — полюсы генератора; 4 — на¬
правляющий подшипник турбины; 5 — подпятник турбины; 6 — уплотнения; 7 — иаправляющйй под¬
шипник генератора; а—подпятник генератора; 9—механизм выравнивания тангенциальной на¬
грузки
размеров: защита от протечек и устрой¬
ство системы опирания, идея которой
заимствована из тяжелого прессового
оборудования, где применяются гид¬
ростатические подшипники и пневма¬
тические уплотнения [132].
Схематическое представление об
зволюции конструкции прямоточных
гидроагрегатов, завершившейся соз¬
данием агрегата Страфло, показано
на рис. 11.3, на котором дана схема
прямоточного агрегата с пропеллер¬
ным (а) и поворотно-лопастным рабо¬
чим колесом (б) при опирании обода
генератора непосредственно на концы
лопастей рабочего колеса. При не¬
больших напорах и окружных скоро¬
стях, когда изменения зазора между
вращающимся ободом ротора и непод¬
вижным статором генератора незна¬
чительны, достаточно применение
обычных манжетных уплотнений с уп¬
ругой кромкой. При увеличении на¬
пора и единичной мощности агрегата,
что ведет к увеличению диаметра ра¬
бочего колеса, тяжелый ротор гене¬
ратора нельзя опирать на относительно
гибкие лопасти и он устанавливает¬
ся на гидростатической опоре с под¬
шипником и подпятником (рис. 11.3, в)
с применением механизма выравни¬
вания тангенциальной нагрузки.
В этом варианте применяются бескон¬
тактные уплотнения, работающие на
гидростатическом давлении, с непре¬
рывной автоматической обратной про¬
мывкой.
Уплотнение агрегата Страфло,
предотвращающее протечки в полость
между ободом рабочего колеса и
статором генератора, показано на
рис. 11.4. Ремонтное уплотнение вы¬
полнено в виде наполненного сжатым
воздухом фасонного резинового шлан¬
га. Главное уплотнение состоит из
отдельных сегментов, и пневмоуправ-
Подача воды
в уплотнение
^ \
Подача
сжатого
А воздуха
Рис. 11.4. Радиальное сечение уплотнения
агрегата Страфло:
I — уплотнительный сегмент; 2 — обод рабочего
колеса; 3—уплотнение, работающее при оста¬
новке агрегата; 4 — шланговое уплотнение (под
давлением при вращении турбины); 5 — камера
рабочего колеса
105

Рис. 11.5. Агрегат Страфло, установленный на ПЭС Аннаполис
ляемых прижимных шлангов. Сег¬
менты уплотнения, изготовленные из
стойкого против ползучести синтети¬
ческого материала, подпитываются от¬
фильтрованной водой для того, чтобы
при помощи гидростатического воз¬
действия предотвратить скольжение
непосредственно между сегментом
уплотнения и камерой рабочего колеса
и не допустить попадания наносов на
уплотняющие поверхности.
Для предотвращения отложений
песка была разработана конструкция
стыков между сегментами уплотнения;
кроме того, были осуществлены ори¬
гинальные системы опор и выравнива¬
ния тангенциальных нагрузок [132,
2091.
Применение агрегатов Страфло
вместо вертикальных при реконструк¬
ции ГЭС Манитоба-Гидро—Квебек
дало экономию капитальных вложе¬
ний 10—15, а для вновь строящихся
ГЭС— 10 %. Только за счет генера¬
тора агрегат на 25 % дешевле верти¬
кального [208].
Преимущества агрегата Страфло
по сравнению с вертикальным, наи¬
106
более полно выявленные на ГЭС Гис¬
сен, позволили фирме Sultzer —
Escher Wyss изготовить агрегат Страф¬
ло для ПЭС Аннаполис (Канада), ко¬
торая была введена в эксплуатацию в
1984 г. (см. § 18.3). Эта машина яви¬
лась важным этапом в эволюции гори¬
зонтальных гидроагрегатов; она рас¬
сматривается как прототип для при¬
менения не только-на речных ГЭС
средней мощности, но и на ПЭС, в
частности на двух мощных ПЭС в
зал. Фанди (см. § 18.2), где будут уста¬
новлены около 140 машин.
Агрегат ПЭС Анна¬
полис (рис. 11.5) имеет мощность
20 МВт, масса агрегата 864 т. Тур¬
бина работает при напорах от 1,4
до 7,1 м (при Яр = 5,5 м; N =
= 17,6 МВт) с частотой вращения
50 об/мин (угонная 98 об/мин). Ра¬
бочее колесо диаметром 7,6 м, располо¬
женное в камере 12, имеет четыре не¬
поворотные лопасти 10 из нержавею¬
щей стали; 18 поворотных лопаток на¬
правляющего аппарата 8 приводятся
в движение двумя сервомоторами, вра¬
щающими регулирующее кольцо. На-

ружное 6 и внутреннее 7 закладные
кольца направляющего аппарата яв¬
ляются опорой для верховой части
корпуса турбины. Наружное кольцо
заанкерено в бетоне 40 преднапряжен-
ными болтами 4, а внутреннее коль¬
цо — также преднапряжёнными бол¬
тами 3 в центральном железобетонном
бычке 2, расположенном по оси водо¬
приемника 1. Лопасти рабочего коле¬
са 10 приварены к наружному напрес¬
сованному на них ободу 11. На него
навинчены полюсы ротора генерато¬
ра 20. Смачиваемые поверхности втул¬
ки 9 и обода ротора 11 покрыты не¬
ржавеющей сталью (19 Сг, 4 Ni). Вал
турбины опирается на два подшипника,
из которых верховой объединяет под¬
пятник и направляющий подшипник
18, самоцентрирующийся и саморегу¬
лирующийся с опорой 15.
Низовой подшипник расположен в
в корпусе низового конуса обтекателя,
имеющий три ребра 14, через которые
нагрузки от подшипников 17 переда¬
ются на низовое кольцо 13, заделан¬
ное в бетон здания ПЭС. Втулка снаб¬
жена верховым и низовым пустоте¬
лыми короткими коническими вала¬
ми 16, на которых между втулкой 9 и
корпусами подшипников 17 установ¬
лены уплотнения 19, конструкция и
работа которых соответствуют опи¬
санным выше у агрегата ГЭС Гиссен.
Доступ к верховому подшипнику
обеспечивается через шахту 5 в бе¬
тонном бычке 2. Близкое расстояние
между подшипниками в сочетании с .
жесткой конструкцией пустотелых
валов обеспечивает максимальную
устойчивость и безопасность при ра¬
боте в диапазоне частоты вращения от
номинальной до максимальной у тон¬
ной и концентрическое вращение обо¬
да рабочего колеса в статоре генерато¬
ра 21. Статор генератора заключен в
кожух 22.
Номинальная мощность трехфаз¬
ного генератора составляет 18,1, мак¬
симальная 21,25 МВт, cosq> = 0,9,
частота 60 Гц, диаметр (по кожуху)
10 м.
Для обеспечения доступа во время
ремонта к ротору, статору и рабочему
колесу статор перемещается по рель¬
сам в осевом направлении. Охлаж¬
дение генератора воздушное.
Для предотвращения попадания
влажного воздуха в полости, нахо¬
дящиеся под защитой уплотнения, они
находятся под избыточным давлением.
11.3.	КАПСУЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
Горизонтальные машины в кап¬
сульном исполнении (N = 195 кВт;
Н = 3,75 м) были установлены в
1936 г. в Германии на маленькой ГЭС
Росцин на р. Парзента и проработали
10 лет. По своей конмпоновке (верхо¬
вое расположение генератора, пово¬
ротно-лопастное колесо с £>! = 1,4 м и
^капс = 0,8 Dx) эти машины явились
прототипом самых совершенных совре¬
менных капсульных агрегатов. Одна¬
ко неудачная система охлаждения по¬
служила поводом к отказу от капсуль¬
ной конструкции и переходу на серий¬
ное изготовление прямоточных аг¬
регатов. Отмеченные в § 11.2 неудачи
первых лет применения прямоточных
агрегатов вновь вернули внимание к
капсульной конструкции, и в 1943 г.
во Франции в связи с разработкой
циклов Жибра для обеспечения эф¬
фективной работы ПЭС при шести-
тактной работе агрегата предлагается
новая конструкция капсульного аг¬
регата (рис. 11.6). В этой конструк¬
ции увеличенный по отношению к
рабочему колесу диаметр капсулы
исключал возможность эффективной
шеститактной работы. В 1951 г. после
Рис. 11.6. Первая концепция капсульного
агрегата, предложенная для ПЭС Ране в
1943 г.
107

7S\	       I
0 10 ZS SO 40 SO SO 70 30 N,’(rn
Рис. 11.7. Результаты исследования КПД в
зависимости от расположения генератора:
/— верховое; 2 — низовое; 3 — вертикальный аг¬
регат
принятия решения о строительстве
ПЭС Ране началось осуществление
широкой программы по созданию
капсульного агрегата (см. § 15.2).
Программа по числу привлеченных
турбостроительных фирм Западной
Европы и исследовательских лаборато¬
рий, а также по диапазону ис¬
следованных конструкций не имела
прецедентов в истории гидротурбо¬
строения [9]. Одним из важных ре¬
зультатов этих работ явилось карди¬
нальное сокращение диаметра кап¬
сулы £>капс по отношению к Dx.
В 1954 г. вступает в эксплуатацию
ГЭС Кастэ, оборудованная двумя
капсульными моноблочными агрега¬
тами (N — 810 кВт; Н = 7 м; Dx =
— 1,65 м; п = 250 об/мин) и повто¬
ряющая компоновку ГЭС Росцин, но
без недостатков последней. Стоимость
всей установки снизилась по сравне¬
нию со стоимостью установки с вер¬
тикальными агрегатами на 35 % с
лучшим использованием водотока за
счет КПД и пропускной способности.
На основе агрегата ГЭС Кастэ была
создана серия машин микро-ГЭС
с малогабаритным генератором при
верховом его расположении с поворот¬
ными пропеллерными и переставляе¬
мыми лопастями рабочего колеса.
В период 1952—1955 гг. были ис¬
следованы модели крупных капсуль¬
ных агрегатов, а с 1957 по 1959 г. на
четырех специально построенных ГЭС
были установлены шесть агрегатов
общей мощностью 49 МВт. На ГЭС
Аржанта были установлены два агре¬
гата N 14 МВт; Dx = 3,8 м — один
шахтного и один капсульного типа
(оба с низовой компоновкой генера¬
тора) и третий, шахтный агрегат N --
108
= 3 МВт с низовой КОМПОНОВКОЙ и
соединением генератора с турбиной
через планетарный мультипликатор.
На ГЭС Камбейрак были установ¬
лены два капсульных агрегата N =
= 5,15 МВт, также с низовым распо¬
ложением капсулы генератора: один
агрегат с рабочим колесом Dx = 3,1 м
с поворотными (на 230°) лопастями,
приспособленными для двусторонней
турбинной и насосной работы, и кони¬
ческим направляющим аппаратом с
лопатками, управляемыми от инди¬
видуальных крыльчатых сервомото¬
ров; второй агрегат с двумя рабочими
колесами Dx = 3,3 м, обеспечиваю¬
щими неизменное направление вра¬
щения ротора при двустороннем на¬
сосном или турбинном режиме. Рабо*
чие колеса поочередно действуют в
качестве направляющего аппарата.
Эксплуатация этого агрегата показала
невозможность практической реали¬
зации идеи двухколесной машины.
Хотя в агрегатах ГЭС Камбейрак
и Аржанта и была решена конструкция
капсульного агрегата ПЭС с прямым
соединением турбины с генератором,
система охлаждения, регулирования
осевой турбины, но как оптимальный
вариант для ПЭС этот агрегат не был
принят, поскольку при низовой компо¬
новке генератора, как показали иссле¬
дования [121, не удается эффективно
осуществить шесть режимов работы
ПЭС (рис. 11.7). Это вызывалось рез¬
ким ухудшением работы отсасываю¬
щей трубы, роль которой особенно
велика в горизонтальных низконапор¬
ных агрегатах. Кроме того, наличие
препятствия в виде капсулы с генера¬
тором за рабочим колесом в некото¬
рых режимах может привести к уси¬
ленной кавитации и вибрации и выз¬
вать разрушения в проточной части
[121.
Учитывая эти недостатки, в 1958 г.
в бездействующем судоходном шлюзе
ГЭС Бомон-Монтэ на р. Изер был
установлен и исследован капсульный
агрегат с верховым расположением
генератора N = 8,8 МВт; Dt = 3,8 м.
Агрегат опытной ПЭС
С е н-М ало был сдан в эксплуатацию
в ноябре 1959 г. Он предназначался

в качестве опытного образца для ПЭС
ране, а в дальнейшем для ГЭС и ра¬
ботал в естественных условиях воздей¬
ствия приливов вблизи створа ПЭС
Ране. Для его установки был при¬
способлен неиспользуемый сухой док.
Несмотря на то что напор ПЭС Ране
изменяется от 1 до 11 м, на установке
Сен-Мало максимальный напор из
условий судоходства составлял всего
5 м. Необходимо было изучить обрат¬
ный турбинный и прямой насосный ре¬
жимы агрегата, и поэтому в отличие
от ПЭС Ране было принято расположе¬
ние капсулы со стороны моря.
Агрегат мощностью 9 МВт имеет
рабочее колесо с четырьмя пово¬
ротными лопастями и частотой враще¬
ния 88,2 об/мин. Существенное умень¬
шение отношения Dvaric/D1 до 0,86
(при £>капс = 5,02 м) по сравнению
с предшествующими машинами (ГЭС
Аржанта и Камбейрак 1,1; ГЭС Бо-
мон-Монтэ 0,95) является одним из
важных показателей гидравлических
качеств современного капсульного об¬
ратимого агрегата. Оно достигнуто за
счет усовершенствования малогаба¬
ритного синхронного генератора путем
удлинения активной стали до 0,95 м
и доведения межжелезного простран¬
ства до 3 мм с применением влагостой¬
кой термоактивной изоляции и термо¬
пластика типа «изотенакс», выпол¬
ненных на основе полиэфира и эпок¬
сидных смол.
Генератор (cos ф = I, напряже¬
ние 5,65 кВ) — синхронного дву¬
стороннего вращения, при насосном
режиме обращается в асинхронный
двигатель. Он имеет принудительную
аксиальную систему охлаждения, при
которой тепловые потери статора со
специальной конструкцией магнито-
провода эвакуируются потоком, омы¬
вающим капсулу, и вентилятором в
обтекателе, охлаждающим также и ро¬
тор. Конструкция генератора потре¬
бовала создания такой компоновки
всей машины, при которой обеспечи¬
валась бы незначительная деформация
вращающихся и опорных частей.
Генератор и опорный подшипник
турбины консольно крепятся болтами
каждый по обе стороны статора, вос¬
принимающего вертикальную состав¬
ляющую веса и осевое давление на пя¬
ту, которое составляет 1100 кН.
Подпятник агрегата закреплен на кре¬
стовине, заделанной в капсуле, и име¬
ет гидравлическую опору (конструк¬
ция заимствована в СССР). Подпятник
состоит из вкладыша с шаровой опор¬
ной поверхностью и двойного сегмент¬
ного кольца с автоматически балан¬
сирующимися подушками, обеспечи¬
вающими работу агрегата при двух
направлениях потока. Вибрации агре¬
гата воспринимаются предварительно
напряженными растяжками, заанке-
ренными по наружному периметру в
бетон, а другим концом закрепленны¬
ми на части капсулы, являющейся
оболочкой генератора. Растяжки рас¬
положены радиально под углом 45°
к вертикальной и горизонтальной
осям, что обеспечивает почти полное
гашение деформаций, возникающих
вокруг вертикальной оси плоскости
статора, но дает свободу перемещения
вдоль продольной оси, необходимую
по условиям температурных деформа¬
ций.
Вертикальная шахта доступа
жестко крепится к бетонному проему
в полу машинного зала и шарнирно
присоединена к обтекателю, который
выполнен из тонкого листового метал¬
ла, что обеспечивает упругие деформа¬
ции. Такая система опирания обеспе¬
чивает жесткую заделку в бетон водо¬
вода основной опоры агрегата — ста¬
тора и дает свободу перемещения час¬
тей агрегата в продольном направле¬
нии.
Особенно большое внимание при
конструировании агрегата было уде¬
лено выбору оптимального профиля
лопастей. Обеспечение двусторонней
работы агрегата во всех режимах с
применением поворотной (на 230°)
лопасти, как у агрегата ГЭС Камбей¬
рак, потребовало бы устройства слож¬
ного механизма поворота, который
при параметрах агрегата Сен-Мало
привел бы к необходимости отказа от
консольного расположения рабочего
колеса и введения низового статора.
Специально подобранный профиль ло¬
пасти позволяет осуществлять все ре¬
109

жимы работы при минимальном угле
поворота. Исследования показали, что
наилучший результат может быть по¬
лучен при относительно тонкой лопа¬
сти с легким изгибом в одной половине
длины лопасти и с таким же изгибом,
но в противоположном направлении,
в другой половине.
Лопасть имеет среднюю линию про¬
филя в виде удлиненной буквы S, поч¬
ти симметричную относительно оси
вращения, и такой изгиб верхней
кромки лопасти, который подходит
для всех режимов работы при углах
поворота лопастей от —10 до -|-350.
При этих углах поворота принятый
профиль обеспечил возможность пере¬
ходов от режимов ПТ к ПП и ОН при
одном направлении потока без оста¬
новки машины и нового пуска и без
отключения генератора при перемене
направления вращения.
Так, агрегат выполняет режимы
ПТ и ОН при одном направлении вра¬
щения с положением лопастей от —10
до —5°30', а ОТ и ПН — при проти¬
воположном направлении вращения с
положением лопастей от —5°30' до
+35°. При этом во время перехода ло¬
пастей через положение —5°30' мо¬
мент близок к нулю. Поэтому, когда во
время турбинной работы агрегат вхо¬
дит в разгон, в случае сброса нагрузки
лопасти переводятся в положение
—10°. Проходя через положение ло¬
пастей 5°30', при котором гидравли¬
ческий момент меняет знак, колесо за¬
медляет вращение, затем идет в обрат¬
ную сторону и увеличивает частоту
вращения до закрытия направляюще¬
го аппарата. Если сброс нагрузки
происходит при насосной работе, мо¬
мент меняет знак, но если в это время
перевести лопасти в положение —10°,
то, проходя через положение —5°30',
момент опять сменит знак и агрегат
остановится, не получив обратного
вращения ввиду малой инерции.
Можно избежать перемены на¬
правления вращения во время гидрав¬
лического пуска агрегата в насосную
работу (при положительной высоте
всасывания), установив лопасти и за¬
дав направление вращения вначале
ПО
соответственно обратному направле¬
нию потока.
Натурные испытания показали хо¬
рошую маневренность агрегата и не¬
значительные сопротивления при рез¬
ких для обычной машины переходных
процессах.
Пуск агрегата в турбинном режиме
при прямой и обратной работе произ¬
водится гидравлически набором под-
синхронных оборотов и автоматичес¬
кой подсинхронизацией.
Пуск в насосном режиме и останов¬
ка осуществляются электрически, с
вводом под нагрузку вручную.
Вследствие малой инерционной по¬
стоянной агрегат не может работать
на изолированного потребителя. По¬
стоянство частоты вращения поддер¬
живается от сети, а регулятор частоты
вращения отсутствует. В общем слу¬
чае направляющий аппарат имеет пол¬
ное открытие и включается в комби¬
наторную связь с лопастями рабочего
колеса только при прямом турбинном
и вслед за ним обратным насосным ре¬
жимах работы. Комбинаторная зави¬
симость осуществляется с помощью
гидравлической обратной связи и уп¬
равляется автоматическим дифферен¬
циальным уровнемером бассейна и
моря.
Надежность запроектированной
конструкции в отношении ее жестко¬
сти и вибрации подверглась проверке
в процессе опытной эксплуатации и
исследований агрегата, которые про¬
должались в течение нескольких лет.
Агрегат ПЭС Ране
(рис. 11.8) при сохранении общей ком¬
поновки агрегата ПЭС Сен-Мало име¬
ет еще меньшее отношение диаметра
капсулы к D, (0,8* вместо 0,86). Уве¬
личение мощности генератора с 9
до 10 МВт при уменьшении Dt с
5,8 до 5,35 м достигнуто за счет улуч¬
шения гидравлических качеств агре¬
гата и применения сжатого воздуха
для охлаждения ротора генератора,
которое в опытном порядке было ус¬
пешно осуществлено в агрегате ГЭС
Аржанта (с повышением давления
внутри капсулы до 29,4 Па) и агрега¬
те ПЭС Сен-Мало в 1961 г. (с повыше¬
нием давления до 19,6 Па). Повыше¬

Рнс. 11.8. Агрегат ПЭС Ране: ,
/ — шахта сообщения; 2 — преднасряжениые железобетонные растяжки для крепления капсулы я
бетону водовода; 3— камера рабочего колеса; 4 — статор турбины; 5 — поворотный направляющий
аппарат; 6 — обтекатель-охладитель; 7—вентилятор; 8—подшипник; 9 — генератор; 10 — подшип¬
ник. скомбинированный с подпятником; // — вал; 12 — переходный конус кожуха турбины н под¬
шипник; 13 — рабочее колесо
ние давления уменьшает пропорцио¬
нально квадрату давления мощность,
требуемую для циркуляции охлади¬
теля.
Для улучшения теплообмена и от¬
вода тепла внутренняя поверхность
верхового обтекателя, соприкасаю¬
щаяся с нагретым воздухом, покрыта
мелким оребрением в продольном и по¬
перечном направлениях, увеличиваю¬
щим поверхность корпуса, соприка¬
сающуюся с водой. Корпус обте¬
кателя выполнен из тонкого стального
проката. Это облегчает доступ к об¬
моткам при ремонте, но ухудшает ус-
словия отвода тепла и несколько уве¬
личивает диаметр капсулы. Однако в
этом случае при изготовлении не тре¬
буется термообработки, которая обыч¬
но ограничивает диаметр капсулы га¬
баритами термических печей.
Конденсат, образующийся во вре¬
мя работы агрегата, удаляется с по¬
мощью холодильника и специальных
фильтров, обезвоживающих воздух,
циркулирующий в системе охлажде¬
ния. Вследствие применения сжатого
воздуха доступ в капсулу агрегата
111

ПЭС Ране невозможен,
сении нагрузки до
Однако при
70 % агрегат
может работать при нормальном давле-
лении со свободным доступом (во вре¬
мя эксплуатации) к подшипнику гене¬
ратора, щеткам и охладителю.
Напряжение генератора было при¬
нято равным 3,5 кВ в результате сопос¬
тавления экономии от стоимости гене¬
ратора за счет удешевления изоляции
обмоток при снижении напряжения
и увеличении затрат на электричес¬
кие коммуникации. При этом для оп¬
ределения оптимального напряжения
была выведена зависимость его от
мощности генератора в кВт:	V	=
-В s -Ь -J -Z -1
7 В 3	10	11	12	Н,м
Рис. П.9. Эксплуатационная характеристика агрегата ПЭС Ране [115J:
/— линия максимальной мощности: 2 — линия максимального КПД (поворот лопастей от —5° до 35е)
112

gs. \f Nr. Этой зависимости соответ¬
ствует и напряжение генератора ПЭС
Кобекуид, определенное в 5—10 кВ-А
при мощности 31—38 МВт [2401.
Хотя при повышении мощности ге¬
нератора до 39 МВт напряжение было
принято 13,5 кВ-А.	'
В компоновку агрегата были вне¬
сены также некоторые изменения.
Перестановка сервомотора рабочего
колеса во втулку позволила отказать¬
ся от конической крестовины генера¬
тора и уменьшить длину консоли ра¬
бочего колеса и всего агрегата. Улуч¬
шилась передача нагрузок на статор,
которая осуществляется не через
обод, а через крестовину. Статор рас¬
положен так же, как и направляющий
аппарат, по образующей конуса, что
улучшает гидравлические характери¬
стики проточной части и позволяет
уменьшить сечение водовода, а сле¬
довательно, и расстояние между осями
агрегатов.
При ремонте агрегата можно без
осушения проточной части произво¬
дить замену следующих деталей:
вкладышей подшипников и дефлекто¬
ров подпятника, составных частей
элементов уплотнения, роторных по¬
люсов, стержней статора, роторных
колец, вспомогательного оборудова¬
ния (насосов, вентилятора) и произ¬
водить демонтаж укрупненных узлов
без разборки всего агрегата. Масса
агрегата 480 т.
На 7 м году эксплуатации ПЭС
Ране на установленных на ней агрега¬
тах выявилось нарушение целостно¬
сти полюсов статора генератора (см.
§ 15.4); устранение этого недостатка не
представило трудностей, и в дальней¬
шем агрегаты работали во всех шести
режимах, как и в первые годы экс¬
плуатации (см. рис. 15.12). Принятое
в дальнейшем ограничение числа ре¬
жимов произошло по не зависящим от
готовности агрегатов обстоятельствам
(см. § 15.5). Эксплуатационные харак¬
теристики агрегатов ПЭС Ране
(рис. 11.9) свидетельствуют об их вы¬
сокопроизводительной работе во всех
шести режимах.
Успешная эксплуатация капсуль¬
ных агрегатов ПЭС Ране способство-
8 Зак. 1 87 4
вала их широкому применению на
речных низкокапорных ГЭС; хотя
стоимость капсульного агрегата по
сравнению с вертикальным при одно¬
сторонней работе несколько выше (на
10 %), это компенсируется уменьше¬
нием общей стоимости сооружения на
15 % за счет его меньших габаритов
и меньшего заглубления основания
[221J. По данным на 1981 г., в мире
было установлено более 400 капсуль¬
ных агрегатов общей мощностью
7 ГВт [127J. На период с 1972 до
1980 г. наиболее мощным был агрегат
Саратовской ГЭС (N = 47, МВт; Dt =
= 7,5 м). Позже на ГЭС Рок-Айленд
были установлены агрегаты фирмы
Alsthom, на ГЭС Дженпэг агрегаты
Л М3, в 1980 г. на ГЭС Рацин были
установлены агрегаты фирмы Alsthom
N — 24,6 МВт, D = 8 м, будут уста¬
новлены 45 агрегатов на ГЭС Парана
(Аргентина) мощностью 2 млн. кВт.
Широкие возможности для примене¬
ния капсульных агрегатов откроют¬
ся при создании крупных ПЭС в СССР,
Канаде, Великобритании и Южной
Корее.
11.4.	ВОЗМОЖНОСТИ УДЕШЕВЛЕНИЯ
КАПСУЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ.
СОПОСТАВЛЕНИЕ КАПСУЛЬНЫХ
АГРЕГАТОВ И АГРЕГАТА СТРАФЛО
В проектах мощных ПЭС стоимость
гидроэнергетического оборудования
составляет значительную часть капи¬
тальных вложений (Раис — 53, Ме¬
зень — 50, Фавди — 46 %). Это пред¬
определяет необходимость поиска
путей максимально возможного сни¬
жения стоимости агрегатов.
Французские [119!, канадские [240],
английские и советские специалисты,
взяв за основу агрегат Ране как наи¬
более совершенную базовую модель
разрабатывают ряд предложений по
удешевлению агрегата. Основным на¬
правлением является увеличение диа¬
метра рабочего колеса. Благодаря
созданию сегментных подшипников на
нагрузку 3000 кН возможно создание
капсульного агрегата с консольной
подвеской рабочего колеса диаметром
до 10 м. Наплавной метод строитель-
113

Частота вращения, oS/мин
Рис. 11.10. Зависимость выработки турбины
от наличия поворотных лопастей рабочего
колеса и лопаток направляющего аппарата
(проект Северн {263]):
/ — поворотные лопасти и лопатки:	2	— поворот¬
ные лопатки н иеповоротные лопасти; 3 — непо¬
воротные лопатки и поворотные лопасти
ства ПЭС позволяет отказаться от
дорогостоящей разрезки крупнога¬
баритных блоков и последующей их
сборки, как, например, это потребова¬
лось при изготовлении агрегата ГЭС
Рок-Айленд, когда по условиям транс¬
портировки статорное кольцо диа¬
метром 15 м было разрезано на четыре
части, а потом собиралось с механи¬
ческой обработкой и сверлением от¬
верстий в радиальных фланцах. Бла¬
годаря наплавному методу агрегат
может быть собран на монтажной пло¬
щадке около стройдока и сразу уста¬
новлен в доке или с баржи в шахту
наплавного корпуса здания ПЭС. При
этом агрегат имеет массу не 16 т, как
моноблочный агрегат ГЭС Кастэ, а
2000 т, как агрегат проектируемой
ПЭС Северн. Стоимость агрегата мо¬
жет быть уменьшена за счет выпол¬
нения конического проточного трак¬
та из железобетона как части конст¬
рукции здания ПЭС.
В процессе поиска путей удешевле¬
ния приливного гидроагрегата для
обеспечения более высокой быстроход¬
ности изучается возможность пере¬
хода с четырехлопастного колеса на
трехлопастное. Отказ от направляю¬
щего аппарата позволяет существен¬
но (до 20 %) снизить стоимость агре¬
гата, ко не исключает возможности
осуществления многотактных режи¬
мов гидроагрегата. Однако при этом
необходимо устройство низового зат¬
вора для прекращения доступа воды к
агрегату. Следует учесть также, что
отказ .от направляющего аппарата.
114
как это видно на рис. 11.10, приведет!
к снижению выработки. Замена
поворотных лопастей на лопасти 1
с переменным шагом или непово-1
ротные дает уменьшение стоимости на
15%, но как видно из рис. II.ц
сужает рабочую зону характеристики! /-
Для ПЭС это особенно существенно
так как кроме уменьшения выработки
при прямой турбинной работе на 15 %
исключается насосная и водопропуск¬
ная работа, хотя это и дает снижение
стоимости еще на 5—10 %.
Компенсация ухудшения КПД
турбины при жестколопастном ра¬
бочем колесе может быть достигнута
регулированием частоты вращения,
при котором с турбины снимается
ограничение по условиям обеспече¬
ния постоянной частоты генерируемо¬
го тока. При этом турбина будет ра¬
ботать, изменяя частоту вращения «по
напору» в зоне высоких значений КПД.
На ПЭС в отличие от низконапорных
речных ГЭС напор может изменяться
в 4—9 раз, что дает изменение ча¬
стоты вращения в 2—5 раз, а при
малых приливах, как, например на
Кислогубской ПЭС, даже в 10—13 раз.
Работа на предельно низких напорах,
продолжительных при квадратурных
«А,
0,3В
0,90
0,95
0,84
0JB0
-ТГГ
V
■
*1
мигу /*1 у V-
0.3
м¥0,бЬ М
^ 7
0
«‘Г
□ Li
0,3 0,4 0,5 0,В 0,7 0,9 0,9 1J0 1,1 1,2 1,3 Н/Нр
0,3
0,8
0,7
■0,6
0,5
0,4
0.3
Ч
г
70А
2*1
'Iй
\
0
1
t
V
.1,0
г
V
\
V
V
'*0,8
4
f/Nr
V*
.6
- Uatcc Jft
' Т '
А
\
Чг"
0
г
к
4
0,10,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,3 1,0 1,1 1,2 1J 1,4 Н/Нр
8)
Рис. 11.11. Уменьшение зоны рабочей харак¬
теристики капсульной турбины:
а — при отказе от поворота лопастей рабочего
колеса; б — при отказе от поворота лопаток на¬
правляющего аппарата

приливах, существенно уменьшает
КПД турбины. Переменная частота
вращения может повысить КПД
н общую выработку за приливный
цикл и при установке жестколопастно¬
го рабочего колеса может дать эффект,
превышающий тот, который достига¬
ется при установке поворотно-лопаст¬
ного колеса.
На первых стадиях проектиро¬
вания ПЭС предлагались турбины
Югенена с генераторами, имеющими
изменяемое число пар полюсов (см.
§4.1). При исследовании этой проб¬
лемы в СССР рассматривались раз¬
личные пути решения задачи: 1) ра¬
бота синхронных генераторов с не¬
синхронной частотой вращения на ли¬
нию постоянного тока [501; 2) при¬
менение асинхронизированных син¬
хронных машин [22, 83].
В асинхронизированных синхрон¬
ных машинах обеспечивается возмож¬
ность генерирования напряжения
стандартной частоты на статоре ма¬
шины при несинхронной частоте вра¬
щения ротора, регулирование реак¬
тивной мощности. По сравнению с
синхронной машиной повышаются пре¬
делы статической и динамической ус¬
тойчивости, что способствует улучше¬
нию условий работы крупных агре¬
гатов (особенно капсульных) в энер¬
госистемах.
Наряду с положительными качест¬
вами асинхронизированным синхрон¬
ным машинам свойственны некоторые
недостатки: более сложная конструк¬
ция ротора за счет наличия двух-
или трехфазной обмотки; несколько
более сложная система возбуждения,
представляющая собой тиристорный
преобразователь частоты с непосред¬
ственной связью; необходимость в
пусковом устройстве для пуска мощ¬
ных машин в двигательном режиме;
ограничение реализуемого диапазона
регулирования частоты вращения по
мере роста единичной мощности агре¬
гата (в настоящее время до 20—
50 МВт), что связано с ' ограниче¬
ниями, накладываемыми на подводи¬
мое к ротору напряжение, из условий
электрической прочности изоляции.
Асинхронизированная синхрон¬
8*
ная машина, установленная на Кисло¬
губской ПЭС, вместо синхронного ге¬
нератора фирмы Alsthom мощностью
400 кВт, разработана во ВНИИЭ1 и
спроектирована н изготовлена НПО
«Электросила». Она обеспечивает регу¬
лирование частоты вращения в диапа¬
зоне ±30 % (50,4—93,6 об/мин по
турбине и через мультипликатор 420—
790 об/мин по электрической машине).
Исследования этой проблемы во
Фракции [3021 показали, что приме¬
нение статического преобразователя
частоты при уменьшенных мощностях
предпочтительнее для турбин с пово¬
ротными рабочими лопастями и не¬
подвижными лопатками направляю¬
щего аппарата, поскольку применение
обратной комбинации приводит к не¬
оправданному завышению параметров
генератора и синхронного преобразо¬
вателя частоты. В случае постоянного
разворота лопастей рабочая точка на
характеристике рис. 11.12 смещается
из / в /д вдоль линии равного разво¬
рота лопастей, при этом можно полу¬
чить повышение КПД, но оно будет
сопровождаться уменьшением расхо¬
да, а следовательно, и мощности. На¬
оборот, при развороте лопастей рабо¬
чую точку можно перенести внутрь
отрезка /,/2, что позволит работать
с тем же или даже большими расхо¬
дами. что в точке /. При этом прибли¬
жение рабочей точки к линии EF
обеспечивает получение максимальной
мощности при переменкой частоте
вращения.
Кроме применения переменной
частоты вращения для уменьшения
диаметра капсулы (генератора) при
пониженных величинах прилива в
СССР исследуется возможность при¬
менения пониженной частоты враще¬
ния с последующим преобразованием
ее в стандартную.
Размещение большого числа пар
полюсов при ограниченном диаметре
капсулы возможно также осуществить
применением игольчатых полюсов, но
1 А. с. 1086540 (СССР). Гидроэнерге¬
тическая установка/ Н. Н. Блоцкий,
С.	Г. Дмитриев и др.— Открытия. Изобре¬
тения. 1984. № 14.
115

па, об/мин
Рнс. 11.12. Характеристика турбины в приведенных координатах при переменной часто-
nD, л Q
•те вращения n„ = L и Qj, = _Л_
Ун
D\H
АН— линия макс. КПД при данном пц; ВС — линия предельной мощности нрн данном лц; СА —
линия ограничения по мощности при постоянной частоте вращения п- i'i. i2. U — линии равного раз¬
ворота лопастей: / — рабочая точка
это потребует удлинения генератора,
которое также имеет определенный пре¬
дел по условиям компактности ма¬
шины. При этом снижаются cos <р
и выработка реактивной мощности, а
также требуется водяное охлаждение
обмоток (капсульный агрегат Черепо¬
вецкой ГЭС) или повышение давления
в полости капсулы (ПЭС Ране), что
затрудняет эксплуатацию.
Уменьшение объема полости внутри
капсулы агрегата может быть достиг¬
нуто также применением статического
возбуждения генераторов вместо вра¬
щающегося при объединении агрега¬
тов в группы, как это сделано на
ПЭС Ране.
Другой путь связан с применением
ускоряющих передач (мультиплика¬
торов), которые широко применялись
в малых ГЭС еще в начале века в виде
простейших конических и цилиндри¬
ческих передач. С увеличением мощ¬
ности появились совершенные пла¬
не
нетарные мультипликаторы, осущест¬
вляющие соосную передачу системой
цилиндрических шестерен с шеврон¬
ной прямой нарезкой — система
BHS — Штекихт. Эта система имеет
масляный тормоз отключения, ее от¬
личают высокий КПД (до 99 %), на¬
дежность и долговечность. Такая пе¬
редача применена в 1960 г. на агре¬
гате ГЭС Аржанта. Передаваемая
мощность 3000 кВт, отношение частот
вращения 1 : 5 (300/1500 об/мин). По¬
добные мультипликаторы в этот пе¬
риод были установлены на ряде ГЭС
Мозельского каскада и других ГЭС, а
также в агрегате Кислогубской ПЭС
(мощность 400 кВт, коэффициент пере¬
дачи 1:7). Недостатки этой системы
связаны с ее высокой стоимостью и
трудоемкостью, определяемой необ¬
ходимостью прецизионной обработки
больших поверхностей шевронного за¬
цепления, что и ограничивало пре¬
делы ее применения по мощности.

Однако в последнее время в судо¬
строении появилась усовершенствован¬
ная компактная планетарная пере¬
дача, которая благодаря сдвоенной
зубчатой муфте может осуществить
передачу от двигателя значительно
большей мощности. Так, в 1981 г. на
ГЭС Авеста Гилфорсен в Швеции для
турбины мощностью 14 МВт установ¬
лена такая передача с передаточным
отношением 68 : 750 [3001. Фирма-
изготовитель компактной планетарной
передачи считает возможным увели¬
чение передаваемой мощности до
100 МВт, что значительно превышает
максимальную единичную мощность
приливного агрегата, достигаемую в
случае наибольшего диаметра рабоче¬
го колеса турбины.
В США на строящейся ГЭС Ви¬
дали я (см. § 12.2) в 1986 г. будет уста¬
новлено три капсульных агрегата
мощностью по 24 МВт с мультипли¬
каторами, повышающими частоту
вращения с 52,2 до 600 об/мин.
Использование таких передач от¬
крывает широкую возможность созда¬
ния крупных капсульных агрегатов с
генераторами большой частоты вра¬
щения, что значительно улучшит экс¬
плуатационные качества машины (по¬
высит ее инерционность, обеспечит
свободный проход внутри капсулы,
исключит необходимость повышенно¬
го давления внутри капсулы для ох¬
лаждения). Кроме того, уменьшение
габаритов генератора позволяет тран¬
спортировать генератор без расчле¬
нения статора на части. Стоимость
здания ПЭС при этом уменьшается за
счет сокращения его объема вследст¬
вие уменьшения междуосного рас¬
стояния гидроагрегатов и уменьшения
габаритов капсулы при замене гене¬
ратора с малой частотой вращения на
генератор с большой частотой вра¬
щения. При определении эффектив¬
ности мультипликатора следует учесть
уменьшение КПД агрегата, которое
составит 0,6—1,2 %, а с учетом уве¬
личения КПД генератора с большой
частотой вращения 0,2—0,5 %. Стои¬
мость агрегата при частоте вращения
турбины до 80 об/мин при применении
мультипликатора со стандартным ге¬
нератором равна стоимости агрегата
при прямом соединении.
Безусловно главным источником
уменьшения стоимости агрегатов ПЭС
должно явиться изготовление их мас¬
совыми сериями (например, для ПЭС
Северн 200—300, для ПЭС Фанди 140
агрегатов), которое приведет к корен¬
ным изменениям в технологии произ¬
водства. Изготовление многих ты¬
сяч муфт, цапф лопаток и лопастей,
коромысел, тяг, ступиц, уплотнений,
подпятников и направляющих под¬
шипников, а затем их сборка должны
быть поставлены на конвейер с приме¬
нением сварки и вместо литья—штам¬
повки (например, лопаток и лопастей).
Такие изменения в процессе про¬
изводства гидроагрегата массовыми
сериями будут знаменовать подлин¬
ную революцию в технологии изготов¬
ления, которая может быть сравнима
с аналогичными изменениями в изго¬
товлении, например, автомобилей, су¬
дов типа «Либерти» и любого другого
современного вида производства, ког¬
да вместо индивидуального изготовле¬
ния и ведения работ на большой завод¬
ской площади вокруг одного изделия
ставят его на конвейер.
Экономический эффект серийности
хорошо известен в энергомашино¬
строении. Так, анализ, проведенный
фирмой Townsend and Bottum (США)
показал, что уменьшение трудоза¬
трат Tn в зависимости от числа изде¬
лий определяется формулой —
TN =к№,
где N — номер изделия; k — затра¬
ты времени на изготовление первого
изделия; 5 = In U\n 2; L — норма
повторяемости, %.
При норме повторяемости L —
— 80 % затраты времени k составят
50 % или в среднем затраты на все
изделия уменьшатся на 75 % 1201.
По изготовлению гидротурбин
можно привести опыт ПО ЛМЗ, когда
трудоемкость изготовления 10-й тур¬
бины в серии из 20 крупных машин со¬
ставила 82 % трудоемкости первой
машины, а 20-й турбины — 74%; себе¬
стоимость для 10-й турбины состави¬
117

ла 66 % себестоимости первой ма¬
шины, а 20-й турбины 50 % (491.
На основании специального иссле¬
дования, проведенного двумя анг¬
лийскими фирмами в проекте Северн
1981 г. (см. § 16.4), доказано, что при
изготовлении серии гидроагрегатов из
160 штук стоимость машины снижает¬
ся на 28,5 %, т. е. с 7 до 5 млн. ф. ст.
Сопоставление агрега¬
та Страфло и капсуль¬
ных агрегатов. Фирма-изго¬
товитель агрегата Страфло указывает
на следующие преимущества этой ма¬
шины [2091.
1. Возможность вынесения генера¬
тора из стесненных габаритов капсулы
(0,8 D) на обод рабочего колеса поз¬
воляет в 3—4 раза увеличить инер¬
ционную массу генератора, обеспечи¬
вая тем самым возможность его изоли¬
рованной работы. Кроме того, создает¬
ся возможность укоротить длину по¬
люса и за счет этого уменьшить общую
длину агрегата (от оси рабочего колеса
до верхового обтекателя) с 2,32 Dx до
1,36	Dlf или общую длину здания ПЭС
на 0,6 Dj, как это видно из сравнения
проектов зданий ПЭС Северн и Странг-
форд-Jlox (см. рис. 12.1, г ид).
2. Применение колеса пропел¬
лерного типа и упрощение конструк¬
ции генератора ведет к уменьшению на
10 % стоимости агрегата по сравне¬
нию со стоимостью капсульного агре¬
гата.
3. Эксплуатация агрегата Страфло
упрощается по сравнению с эксплуа¬
тацией капсульного агрегата.
Однако данные об уменьшении
объемов здания ПЭС, проведенные в
[2091, основываются на сопоставлении
зданий ПЭС, оборудованных агрега¬
тами Страфло с Dx = 10 м и капсуль¬
ными с Di = 7,6 м. Такое сравнение
представляется не вполне корректным,
поскольку в настоящее время для кап¬
сульных агрегатов диаметр 7,6 м не
является предельным. Как было пока¬
зано в § 11.3, фирма Alsthom предла¬
гает для ПЭС Фанди агрегаты с £>, =
= 9 м, а в проекте ПЭС Северн за¬
ложены агрегаты с Dx = 9,1 м; в
СССР разрабатываются агрегаты с
118
Dx — 10 ml Следовательно, применение
агрегата Страфло позволит уменьшить
объем здания ПЭС только на 5 % за
счет уменьшения длины агрегата.
Уменьшение длины проточной части
при применении агрегата Страфло на
27 % за счет односторонней работы не
является преимуществом этого агре¬
гата, так как и при капсульном агре¬
гате может осуществляться сокра¬
щение длины подводных габаритов
здания (см. проект ПЭС Северн,
рис. 12.1, г). Но односторонняя ра¬
бота в сочетании с пропеллерными ко¬
лесами агрегата Страфло приводит
к уменьшению выработки на 30 %
(15 % за счет исключения обратной
турбиной и насосной работы и 15 % за
счет рабочего колеса с неповоротными
лопастями).
Кроме того, поскольку пропеллер¬
ное колесо ограничит возможность
использования турбины для холо¬
стого пропуска в целях ускорения вы¬
равнивания бьефов, потребуется уве¬
личение числа водопропускных от¬
верстий и объема железобетона.
Для решения вопроса о выборе
агрегата необходимо было получить
результаты эксплуатации на ПЭС
Аннаполис агрегата Страфло, в ко¬
тором были установлены сложные
уплотнения.
Хотя фирма-изготовитель пред¬
усмотрела четырехлетнюю опытную
эксплуатацию, уже годичная экс¬
плуатация, несмотря на некоторые
неисправности в уплотнениях в ре¬
зультате шестимесячного перерыва
в монтаже, прошла в основном
удовлетворительно [308].
Однако в последнем проекте
ПЭС Северн, который предложен
к осуществлению в 1986 г. принят
капсульный агрегат, поскольку аг¬
регат Страфло не позволяет реали¬
зовать обратимую (насосную) рабо¬
ту, которая даст увеличение выра¬
ботки.
Очевидно, что для створов, где
целесообразна двусторонняя работа,
возможно применение только кап¬
сульных агрегатов.

11.5.	ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ
АГРЕГАТА ПЭС. ВЛИЯНИЕ ВОЛНЫ
Выбор параметров агрегата. Пра¬
вильный выбор параметров агрегата
ПЭС в значительной степени опреде¬
ляет эффективность / проектируемой
ПЭС. Диаметр рабочего колеса D,
турбины следует принимать макси¬
мально возможным по технологиче¬
ским условиям изготовления. При
уменьшении диаметра рабочего колеса
турбины увеличивается их число, что
не только усложняет и удорожает экс¬
плуатацию ПЭС, но и приводит к уве¬
личению стоимости всего сооружения.
Так, для проекта ПЭС Северн было
установлено, что при заданной уста¬
новленной мощности наименьшая
стоимость ПЭС соответствует варианту
с наибольшим возможным диаметром
турбины (9,15 м) [2631.
Другим критерием для выбора
диаметра рабочего колеса турбины
является условие отсутствия подвод¬
ной скальной выемки. Оптимальным
решением является, как правило, вы¬
бор створа, позволяющего установить
наплавные блоки здания ПЭС с агре¬
гатом максимально достижимого диа¬
метра рабочего колеса турбины и без
подводных скальных работ.
Таким образом, основной процесс
развития агрегатов ПЭС должен идти
по пути повышения их единичной мощ¬
ности за счет увеличения диаметра
рабочего колесз. Но — поскольку
с увеличением диаметра стоимость
агрегата растет быстрее (в степени
2,3), чем его мощность (в степени 2),
компенсировать это удорожание сле¬
дует за счет уменьшения стоимости
строительной части здания и удешев¬
ления эксплуатационных расходов
при сокращении числа агрегатов.
Возможность применения рабочих
колес турбины диаметром 9—10 м под¬
тверждается проектом ПЭС Северн,
в котором предлагается монтаж агре¬
гата вести крупными блоками непо¬
средственно на площадке строительно¬
го дока и монтаж-демонтаж всего агре¬
гата в сборе (см. гл. 16).
При выборе числа агрегатов круп¬
ной ПЭС следует учитывать два пре¬
дельных положения: полное использо¬
вание энергопотенциала, требующего
применения очень большого числа аг¬
регатов, и минимальное число агрега¬
тов, при котором стоимость плотины
«задавит» всю установку. Оптимальное
число агрегатов определяется оптими¬
зацией вариантов в зависимости от
стоимости энергии ПЭС.
Выбор расчетного напора Hv для
агрегата ПЭС в отличие от речных ГЭС
не связан с вероятностной обеспечен¬
ностью гидрологических факторов.
Напор ПЭС находится в пределах ве¬
личины прилива, который имеет стро¬
го периодическую цикличность в от¬
носительно коротком ряду (недельном,
месячном). Эти пределы для схем
одностороннего действия могут дости¬
гать величины прилива. Минимальное
значение расчетного напора, при ко¬
тором обеспечивается выдача установ¬
ленной мощности ПЭС. определяется
путем энергоэкономической оптими¬
зации. Для максимального использо¬
вания квадратурных приливов сле¬
дует снижать расчетный напор, но не
допуская срезки его при сизигийных
приливах. Получаемое при этом сни¬
жение расчетного напора для обеспе¬
чения выдачи заданной установлен¬
ной мощности ПЭС может быть ком¬
пенсировано увеличением диаметра
рабочего колеса турбины по известной
зависимости
£,1=1/
V z-9,81 Q[Hyz
где z — число агрегатов; — при¬
веденный расход.
Но уменьшение расчетного напора
Нр с до Нр*л-г при увеличении
Dlt до Dli+1 приводит к некоторому
увеличению выработки ПЭС за счет
обеспечения большей пропускной спо¬
собности турбины при переходе на
больший диаметр рабочего колеса.
Увеличение выработки может быть
определено как
где Дт — время работы агрегатов ПЭС
в интервале напоров от //р*до #pi+1
при условии работы гидроагрегата с
119

постоянной нагрузкой на линии огра¬
ничения мощности.
Увеличение диаметра рабочего ко¬
леса с Dj j до Dli+1 приводит к
увеличению объемов и стоимости зда¬
ния ПЭС и оборудования на AS.
Экономически целесообразный рас¬
четный напор находится на основании
сопоставления AS и АЭ в системе при¬
веденных затрат.
Влияние ветровой волны на работу
агрегата ПЭС не является опасным,
когда расчетная высота волны соиз¬
мерима с напором на ПЭС или меньше
его, как это наблюдается, например,
на ПЭС Ране, где расчетная высота
волны (2 м) соизмерима с действую¬
щим напором ПЭС (11—1 м) или су¬
щественно ниже ее.
В створах, где высота волны может
существенно превышать действующий
напор на ПЭС [например, расчетная
ГЛАВА 12
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПЭС
12.1.	ЗДАНИЕ ПЭС И ВОДОПРОПУСКНЫЕ
ОТВЕРСТИЯ
В современных проектах рассмат¬
риваются компоновки здания ПЭС
с использованием капсульных агре¬
гатов при двух- и односторонней ра¬
боте (рис. 12.1) и агрегатов Страфло
при односторонней работе.
Проточная часть здания ПЭС Ране
стала классической для приливных
электростанций и принята в проекте
ПЭС Фанди [94]. Для выбора габа¬
ритов проточной части дана схема
на рис. 12.2, где размеры указаны
в долях Dj [94]. При оптимальном
верховом расположении капсулы
(см. рис. 11.8) длина проточной
части в сторону бассейна (4,3 Dx),
короче чем в сторону моря (5,5 Dx),
ввиду преимущественной прямой тур¬
бинной работы в этом направлении,
когда более длинный участок турбин¬
ного тракта используется как отсасы¬
вающая труба.
Геометрия проточной части, по данным
исследований, для ПЭС Раис принята нзме-
ветровая волна для Кислогубской
ПОТ /О	■ r\	V* Л	«\ ПО Q	Г1 Г« АП I 11TI ПАЧ«
Hw/ъ ^	m)	d *т	jjajd	1]^соо1шас1	МИНИ*
мальный напор на ПЭС], из-за появ¬
ления знакопеременного крутящего
момента на валу гидроагрегата с час¬
тотой волнового воздействия может
потребоваться остановка агрегата
ПЭС. Изучение этой проблемы в про¬
екте ПЭС Шозе (см. гл. 15) показало,
что устранение и даже снижение кру¬
тящего момента от действия ветровой
волны с периодом 1 с не может быть
достигнуто применением существую¬
щих систем регулирования ввиду их
относительно малого быстродействия.
Требуется разработка специальных
регуляторов напряжения и безусловно
соответствующего соотношения мощ¬
ности ПЭС и системы, а также созда¬
ние ротора генератора с усиленной
демпферной обмоткой и системой
охлаждения.
няющейся от круглой в примыкании к тур¬
бинной камере до прямоугольной на выхо¬
де. Испытания этой конфигурации, прове¬
денные на Кислогубской ПЭС (см. § 20.2),
показали ее существенные гидравлические
преимущества перед проточной частью реч¬
ных ГЭС, имеющих конусообразное сече¬
ние. Однако в последнее время конструк¬
торы фирмы Alsthom в интересах упроще¬
ния строительных форм склоняются также
к коническому сечению (см. § 11.4). Заглуб¬
ление оси рабочего колеса под минималь¬
ный (наинизший теоретический) уровень
уточняется с учетом конкретных данных
створа и условий кавитации, которые в слу¬
чае исключения насосной работы снижают
требования к заглублению. Отметка верх¬
ней кромки выходного сечения отсасываю¬
щей трубы определяется с учетом высоты
волны.
Расстояние между осями агрегатов,
определяющее габаритный объем конструк¬
ции (рнс. 12.2), определяется также из ус¬
ловия допустимых потерь напора как 2 Dt
плюс толщина бычка d (2—3 м). Значение
2 D, соответствует диаметру капсулы, рав¬
ному 0,8 Dv
Общая компоновка верхнего строения
должна отвечать прежде всего условиям
обслуживания, монтажа и демонтажа эле¬
ментов агрегата, которые благодаря воз¬
можности их раздельной выемки (установ¬
ки) через люки машинного зала облегчают
проведение ремонтов (например, выем от-
120

Рис. 12.1. Компоновки здания ПЭС одно- и двустороннего действия:
а — ПЭС Ране (1966); б — компоновка здания Кислогубской ПЭС (1968), приведенная к габаритам
агрегата с рабочим колесом Мезенской ПЭС (£>г=10 м); в — ПЭС в зал. Фанди (1977); г- ПЭС
Северн (1981); д — ПЭС Странгфорд-Лох (1983. агрегат Страфло)
121

Бассейн
Л-Иацнизший уровень воды
А-А
Рис. 12.2. Схема для определения габаритов проточной части здания ПЭС с капсуль¬
ным агрегатом (ПЭС Фанди, 1969):
а — одностороннего деАстпня; 6 - - двустороннего действия
дельной лопасти и других элементов рабо¬
чего колеса, включая его втулку, без пред¬
варительного демонтажа генератора, как
это необходимо делать у вертикальных аг¬
регатов). Возможно также производить
моитаж-демоитаж генератора независимо
от турбины.
На ПЭС Раис. Кислогубской и в проек¬
те ПЭС Фанди 1977 г. принят один люк для
монтажа-демонтажа агрегата, что усложни
ет ремонт генератора, ио при этом стои¬
мость строительных конструкций уменьша¬
ется, хотя требуется установка двух коз¬
ловых кранов.
Представляет интерес новая компонов¬
ка, данная в последних проектах ПЭС
Северн [254], позволяющая производить
выем агрегата в сборе (как это было сдела¬
но в 1954 г. для агрегата микро-ГЭС Кастэ
во Франции). Такое решение осуществля¬
ется по принципу конструкции самолетно¬
го крыла в виде мощной консольной балки,
образующей перекрытие турбинного водо¬
вода и позволяющей плавучему крану гру¬
зоподъемностью 2000 т поднять с баржи и
установить в блоке или снять из блока на
баржу агрегат, предназначенный к ремон¬
ту (рис. 12.3).
Устройство пазов для установки ре¬
монтных заграждений с обеих сторон тур¬
бинного тракта приводит к удлинению под¬
водной части здания ПЭС до 11 Dt, по¬
скольку требуется выдвижение оголовков
бычков перед выходным (входным) сече¬
нием отсасывающей трубы (см., например,
Кислогубскую ПЭС на рис. 12.1, б). При
расположении ремонтных ограждений в
суженной части турбинного водовода мож¬
но сократить расход металла и облегчить
манипулирование заграждениями (см.,
например, ПЭС Раис, рис. 12.1, а).
Устройства аварийных затворов в тур¬
бинном водоводе ПЭС не требуется ввиду на¬
ступающего через каждые 6 ч 12 мин естест¬
венного выравнивания уровней.
Расположение трансформаторов и кра¬
нов варьируется в зависимости от климати¬
ческих условий. В проекте ПЭС Фанди
1977 г. [228] трансформаторные ячейки рас¬
полагаются над шахтой доступа и помеще¬
нием системы возбуждения и электриче¬
ских устройств. При наличии передвижных
рельсовых платформ установку трансфор¬
маторов можно вести с помощью общего
крана. Поскольку один трансформатор ус¬
танавливается иа 8 агрегатов, свободные
помещения между трансформаторными
ячейками используются для размещения
генераторных отключателей.
Расположение стен верхнего строения
.со стороны моря и бассейна принимается
из условий компоновки устройств и поме¬
щений управления, мастерских и монтаж¬
ных площадок. В проекте ПЭС Фанди од¬
122

на монтажная площадка принята на 16
агрегатов.
Из рис. 12.1, а, б, г видно, что
конструкция здания ПЭС при одно¬
сторонней работе принципиально не
отличается от здания при двусторон¬
ней работе. В последнем случае длина
проточной части уменьшается на
23 % (2,7 D,) вследствие исключения
работы агрегата в обратном направ^
лении и отсутствия в этом случае не¬
обходимости использовать подводя¬
щий водовод в качестве отсасывающей
трубы. Такое укорочение проточной
части позволяет уменьшить объем бето-
тона в здании ПЭС примерно на 7 %,
но ведет к потере выработки ПЭС на
20—30 %.
Исключение насосной работы
при установке агрегата Страфло
(рис. 12.1, д) позволяет поднять по
условиям кавитации ось рабочего ко¬
леса и уменьшить объем выемки котло¬
вана, но ведет к дополнительному (на
5—10 %) уменьшению выработки.
Специфика режима ПЭС требует
значительного водопропускного фрон¬
та, который в отличие от фронта реч¬
ных ПЭС используется не для пропус¬
ка паводковых и других неэнергети¬
ческих расходов воды, а для ускоре¬
ния выравнивания уровней и обеспе¬
чения оптимальных условий работы
турбин.
Таким образом, работа водопро¬
пускных отверстий влияет на энер¬
гоотдачу ПЭС: например, на ПЭС
Ране выход из строя одного из шести
отверстий уменьшает выработку на
2 %, а отсутствие водопропускных от¬
верстий, по расчетам Прендла, умень¬
шает выработку ПЭС на 33 % [246,
2471. Поэтому число отверстий обыч¬
но сопоставимо с числом агрегатов и
даже превышает его, измеряясь де¬
сятками и сотнями (ПЭС Северн —
180) и составляя значительную часть
стоимости здания (ПЭС Северн —
40 %} [233!, поскольку их пропускная
способность пропорциональна Ня/*,
а не Я1/2, как для агрегатов.
Очевидно, что конструкция водопро¬
пускного сооружения должна обеспечи¬
вать максимальную пропускную способ-
123

!i
*■4
m~ if ic*ii
^jujouihU
«a
Oi
L
i
В
Hdt
T
*o
*
ОЙ00ВС Cfe
.<?o;..-;evp..v•• v./.y ’-'V/ vvo-
" о. ‘‘о ",	о-.* ;'.® V
. .•? I -•« :."a:/•	'	::.•:в f \
*)
to
•)
r-11	>1	1
Jtz:
I n II -It ir-^
L i)

ность на I м3 затраченного материала. Это
обусловило увеличение длины (в направ¬
лении потока) водопропускного отверстия
(рис. 12.4): в проекте ПЭС Ране при одно¬
сторонней работе на опорожнение длина
25 м, в проекте Фанди 1969 г. длина 41.2 м
и 1977 г. длина 50,6 м и приближение кон¬
фигурации проточного сечения к водоводу
типа Вентури. Но в проекте ПЭС Северн
1981 г. длина водосброса вдоль потока
составляет всего 32 м и конфигурация
сечения упрощена до прямоугольного раст¬
руба. Такое решение обосновано оптими¬
зацией по критерию минимума затрат на со¬
оружение и стоимости потерь энергии.
12.2.	СОВМЕЩЕННАЯ КОМПОНОВКА.
СКВОЗНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
И НАПЛАВНОЙ МЕТОД ЕЕ ИСПОЛНЕНИЯ
В наплавной конструкции блока
Кислогубской ПЭС была применена
совмещенная компоновка здания и во¬
допропускных отверстий. Преиму¬
щества такого решения состоят в том,
что при пропуске расходов для вы¬
равнивания уровней используется зда¬
ние ПЭС и по сравнению с раздельной
компоновой сокращаются объемы вы¬
емки и работ по устройству подводно¬
го основания и крепления бьефов.
Для створа Мезенской ПЭС это дает
экономию стоимости сооружений на
10 %. Поскольку пропуск воды через
водопропускные отверстия происходит
главным образом при закрытых турби¬
нах или при работе их в режиме холо¬
стого пропуска, совмещение водосбро¬
сов с турбинным блоком не оказывает
какого-либо влияния на энергетичес¬
кую характеристику турбины.
Очевидно, что использование же¬
лезобетонной конструкции самого
здания ПЭС для пропуска холостых
расходов представляется весьма целе¬
сообразным, особенно в условиях при¬
менения капсульного агрегата, так
как этот агрегат при отключении уже
используется для холостого пропуска,
а если пропуск осуществить также над
агрегатом, то вся конструкция стано¬
вится как бы прямоугольной трубой,
образованной бычками по высоте с
перекрытиями в середине плитой (Н-
образное сечение).
Важным преимуществом совмещен¬
ной компоновки является также воз¬
можность использования створа для
установки максимального числа агре¬
гатов, что особенно важно в больших
заливах прямоугольного очертания
(например, Пенжинский, см. § 20.6)
или имеющих суженный вход, когда
не хватает места для установки от¬
дельно стоящих блоков с водопропуск¬
ными отвеостиями.
1
Для осуществления подобного ре¬
шения необходимо вынести из про¬
странства над агрегатом располагаю¬
щееся там оборудование и устройст¬
ва. Однако благодаря применению
капсульного агрегата, генератор ко¬
торого в отличие от вертикального
агрегата находится не над турбиной,
а внутри капсулы, пространство над
турбиной оказывается более свобод¬
ным. Необходимые устройства уп¬
равления, коммуникации, масло- и
электропроводы могут быть распо¬
ложены в полостях бычков, а также в
сквозных галереях-потернах, идущих
через все здание. Такое решение пред¬
ложено Л. Б. Бернштейном в 1959 г.
[61 для наплавной конструкции и
осуществлено на опытной Кислогуб¬
ской ПЭС (см. рис. 12.1, б). В этом
сооружении пульт управления и вто¬
ричные устройства расположены в
соседнем с агрегатом пролете, а про¬
странство над агрегатом использова¬
но как водопропускное. Таким обра¬
зом, оказывается возможным исполь¬
зовать всю площадь между бычками
для пропуска воды при выравнивании
уровней.
Пропуск расходов над турбиной
осуществляется посредством манипу¬
лирования плоским затвором, распо¬
ложенным с верховой стороны. Для
проведения ремонта и демонтажа агре¬
гата устанавливается низовой плос¬
кий затвор. Он ограждает ремонтную
площадку, которая может также слу¬
жить и монтажной.
Рнс. 12.4. Водопропускные сооружения:
о — ПЭС Ране (1966); 6 — ПЭС Фанди (1969); в — ПЭС Фанди (1977); г — ПЭС Северн (1981); д —
Мезенская ПЭС (1984 г.)
125

Рис. 12.5. Общий вид и конструкции сооружений противоштормовой защиты в устье
Восточной Шельды:
/— каменный порог; 2 — железобетонный порог пролетного строеиня; 3 — бетонные быки, устанав¬
ливаемые наплавным способом; 4, 5 — фильтрующие соответственно многослойные н однослойные
маты; 6 — обратный песчано-гравийный фильтр между фильтрующими многослойными матамн; 7 —
каменная наброска поверх фильтрующих многослойных матов
При переходе от опытного к про¬
мышленному сооружению при боль¬
шом числе агрегатов для монтажных
площадок выделяются специальные
блоки, расположенные через опреде¬
ленное число агрегатных блоков.
В них нижний (турбинный) водовод
используется как водопропускное от¬
верстие, а вторичные коммуникации и
пульт управления располагаются в
галерее, идущей по бычкам, как это
было осуществлено на Камской ГЭС в
СССР. Описанная компоновка зда¬
ния ПЭС названа сквозной именно
потому, что значительная часть ее
поперечного сечения пронизывается
потоком, что существенно облегчает
перекрытие прорана. Сквозная кон¬
струкция обладает относительно ма¬
лой массой, что в сочетании с ее рас -
пластанностью, обусловленной при¬
менением горизонтального агрегата,
определяет возможность возведения
ПЭС напдавным способом. Прогресс в
строительстве наплавным методом соз¬
дал для этого объективные предпо¬
сылки.
В последние десятилетия наплав¬
ные конструкции начали широко при¬
меняться для строительства в морс¬
ких заливах на глубинах от 7 до 30 м
в акваториях, подверженных штормо¬
вому волнению. Вначале это были мор¬
ские водозаборы, маяки, портовые
сооружения и туннели, выполняемые
из погружных секций. Наиболее
крупные из них: туннель метрополи¬
тена в Сан-Франциско из 57 блоков
длиной 100 м и массой 14 тыс. т каж¬
дый, установленных на глубине 40 м,
и туннель в Гамбурге из 8 блоков дли¬
ной 123 м и массой 50 тыс. т, уста¬
новленных на глубине 20 м. Затем
последовала серия сооружений, воз¬
водимых по Дельта-плану в Нидер¬
ландах: 117 сквозных блоков, допус¬
кающих временный пропуск воды пло¬
тины Вишергат, установленных на
глубине Юм; 62 устоя высотой 48 м и
массой 18 тыс. т плотины Восточной
126

Шельды длиной 2,8 км, установлен¬
ных на глубинах 15 м (рис. 12.5).
К ним относится также и 520-метро¬
вая плотина для защиты от наводне¬
ний Лондона, где наплавными вы¬
полнены плиты порогов, а бычки воз¬
водились в перемычках. В СССР в
плотине для защиты Ленинграда от
наводнений применены наплавные
блоки размером 132x 51,1 X 11м,
водоизмещением 32 тыс. т, представ¬
ляющие собой готовое пяти пролет¬
ное водопропускное сооружение, до¬
ставляемое на плаву со смонтирован¬
ными затворами (рис. 12.6). В полно¬
сборном исполнении в 1977 г. также
в СССР было установлено пять 100-
метровых мачт перехода через Днепр
линии электропередачи на железобе¬
тонных фундаментах-поплавках диа¬
метром 45 и высотой 10 м (рис. 12.7).
В 1985 г. это решение было повторено
для перехода с тремя опорами высо¬
той 126 м.
Применение наплавного способа
для строительства ПЭС представля¬
ется особо привлекательным, посколь¬
ку оно дает возможность обойтись без
возведения на значительных глуби *
нах, в створах, подверженных штор¬
мовому волнению, дорогостоящих и
сложных (с учетом расходов, значи¬
тельно превышающих расходы речных
водотоков) перемычек, которые при
строительстве ПЭС Ране потребовали
затраты 25 % средств, вложенных в
сооружения; при сооружении ПЭС
Ране возведение перемычек явилось
самой сложной задачей (см. § 15.2).
Наплавной метод позволяет сокра¬
тить сроки строительства за счет сов¬
мещения во времени подготовки под¬
водного котлована в створе и возве¬
дения здания ПЭС в стройдоке. Для
условий ПЭС Ране сокращение срока
равно времени, потреченному на уст¬
ройство перемычки (2 года, т. е.
30 % всего срока строительства), в
течение которого можно было постро¬
ить в стройдоке здание ПЭС и одновре¬
менно подготовить котлован.
В условиях, когда створы возмож¬
ного строительства ПЭС находятся в
районах сурового климата (Канада,
США), а в СССР — на необжитых
труднодоступных удаленных участ¬
ках Арктического побережья, приме¬
нение наплавного метода позволяет
перенести основные работы по соору¬
жению ПЭС из тяжелых условий
створа в благоприятную обстановку
приморского промышленного центра
(например, Мурманска для Мезенской
ПЭС и Владивостока для Тугурской
ПЭС).
Финский залиВ
НеВская губщ
Рис. 12.6. Наплавная конструкция водопропускных сооружений плотины для зашиты
Ленинграда от наводнений
127

Предложения о применении ::а
плавного способа для строительства
ГЭС, сделанные еще в 1941 г. для
волжских ГЭС В. Л. Мошковичем, а
также в Англии в 1947 г. Нейлором
для ПЭС Северн [2891, не были осу¬
ществлены потому, что они базирова¬
лись на применении вертикальных
агрегатов, при которых осадка блока
оказывалась чрезмерно большой для
рассматривавшихся створов. Иные
перспективы открылись после соз¬
дания горизонтального, а тем более
капсульного агрегата. Идеи
Б. К. Александрова, Н. А. Малышева
о применении наплавного метода
строительства для Камской ГЭС, ва¬
риант двухъярусной наплавной конст¬
А-А
Песок
1Цебень20-Ь0пм
128

рукции в проекте ПЭС Шозе 1956 г.
(см. гл. 17) и, наконец, выдвинутое
Жибра в его лекции на«Экспо-58» пред¬
ложение о сооружении ПЭС по типу
плавучего дока нашли свою конкрет¬
ную реализацию в докрвой конструк¬
ции здания ПЭС1.
Основной принцип этой конструк¬
ции (рис. 12.8) основан на компоновке
плавучего дока. Нижняя плита блока
аналогична доку-понтону, а бычки —
башням дока. Отличие от дока состоит
в том, что блок здания ПЭС имеет
плиту, перекрывающую турбинный
тракт. Простота конструктивной схемы
позволяет осуществить ее из сбор¬
ных элементов.
Опыт строительства и перегона через
океаны больших железобетонных доков
грузоподъемностью 60 тыс. т [65] показы¬
вает реальность такой схемы. Конструкция
плавучих доков, собираемых на заводе из
прямоугольных панелей размером 13x4 м,
является фактически прототипом агрегат¬
ного блока ПЭС. Благодаря пространствен¬
ной работе элементов, составляющих док,
толщину их удается довести до 5—10 см,
сохраняя при этом прочность, необходимую
для восприятия значительных усилий, ис¬
пытываемых коробкой дока при транспор¬
тировке через океан (удары волн, шварто¬
вые усилия и вибрация от работающих ма¬
шин). Осуществляемые в этой конструкции
сопряжения элементов и качество бетона
обеспечивают водонепроницаемость ограж¬
дающих поверхностей при напоре 10—12 м.
Понятно, что в условиях ПЭС при наличии
значительных динамических нагрузок при
работе агрегатов, холостых сбросов и уда¬
ров льдин толщина стенок должна быть
увеличена. Необходимо также усиление
краевых участков водосливной плиты и
создание монолитных поясов в местах креп¬
ления агрегатов и затворов (см. рис. 12.12).
Но для обеспечения необходимой плавуче¬
сти блока все эти усиления могут быть вы¬
полнены после погружения тонкостенного
блока в створе ПЭС путем заполнения моно¬
литным бетоном соответствующих заранее
оставленных полостей.
После успешного осуществления
наплавной конструкции при сооруже¬
нии Кислогубской ПЗС (рис. 12.1, б)
она стала прототипом для проектов
мощных ПЭС: в Канаде ПЭС Кобе-
куид и Камберленд (рис. 12.1, в),
1 А. с. 135028 (СССР). Здание ннзко-
напориой гидроэлектростаиции/Л. Б. Берн¬
штейн.— БИ, 1961, № 1.
9 Зак. 1874
в Великобритании ПЭС Северн
(рис. 12.1, г) и др.
Оценивая значение наплавной кон¬
струкции Кислогубской ПЭС, автор
проекта однобассейновой ПЭС Северн
Э.	Вилсон писал: «Это был существен¬
ный скачок вперед, позволивший из¬
бавиться от неимоверных трудностей,
которые пришлось преодолеть при
устройстве перемычек Ране и которые
поставили под угрозу осуществление
всего проекта» [2891.
Американский инженер Шарлье
также считает, что применение ранее
известного наплавного способа для
сооружения ПЭС бесспорно было вы¬
дающимся достижением советских ин¬
женеров, решивших для строительст¬
ва приливных электростанций глав¬
ную проблему [120].
Наплавной способ строительства
ПЭС в зарубежной литературе полу¬
чил название советского. Дальнейший
опыт проектирования показал реаль¬
ные его преимущества: сокращение
объема бетона (ПЭС Ране — 1,41,
ПЭС Северн — 0,375 м3/кВт), сокра¬
щение сроков строительства, возмож¬
ность пуска ПЭС до закрытия напор¬
ного фронта и облегчение его перекры¬
тия и как результат всего этого —
уменьшение стоимости строительства
' в проекте ПЭС Камберленд на 33,
Кобекуид на 39 [228] и Секюр на 28 %
[120]. Таким образом, установлено,
что наплавной способ имел существен¬
ное значение для-обоснования проек¬
тов ПЭС Фанди и Северн.
Понятно, что наплавная конструк¬
ция Кислогубской ПЭС при дальней¬
шем своем применении претерпевает
различные модернизации. Так, в про¬
ектах ПЭС Фанди и Северн принята
раздельная компоновка здания ПЭС
и водопропускных отверстий (см.
рис. 12.1, в? г). Это мотавируется ис¬
ключением глубокой выемки в створе
и строительном доке [228]. Однако
такое решение представляется спор¬
ным, поскольку глубина заложения
котлована (или существующая в при¬
нятом створе) определяется заданной
высотой отсасывания турбины, а
вспомогательное оборудование, как
это предлагается в советских наплав-
129

'	i
Рис. 12.8. Наплавная конструкция здания ПЭС и ее подводное основание
130

ных конструкциях здания ПЗС, рас¬
полагается в подводных полостях или
надводосливных помещениях. Это, а
также совмещенная компоновка с во¬
допропускными отверстиями снижа¬
ют расход бетона. Так, расход бе¬
тона ка один агрегат в проекте ПЭС
Северн составляет 15 тыс. м8 [2331, а в
проекте Мезенской ПЭС он снижает¬
ся на 30 %, до 10 тыс. м8 (включая
водопропускное отверстие). Кроме то¬
го, раздельная компоновка при огра¬
ниченном напорном фронте снижает
использование энергопотенциала за¬
лива, так как уменьшается число агре¬
гатов, которые можно было бы устано¬
вить вместо водопропускных отвер¬
стий.
В проекте австралийской ПЭС Се-
кюр (см. § 19.3) предложена модифи¬
кация наплавной конструкции зда¬
ния ПЭС путем возведения верхнего
строения в створе во вторую очередь
(рис. 12.9), что облегчает перекрытие
напорного фронта и обеспечивает по¬
этапный ввод ПЭС [1201.
В последних вариантах конструк¬
ции наплавного блока ПЭС Северн
представляют интерес перекрытия-
балки для монтажа-демонтажа агре¬
гата в моноблочном исполнении (см.
рис. .12.3) и применение сферических
затворов. Недостаточные глубины в
створе ПЭС Странгфорд-Лох вызы¬
вали предложение об осуществлении
здания ПЭС из металла (рис. 12.1, д)
с последующим бетонированием по¬
добно тому, как это было выполнено
при сооружении в США в 1979—
1986 гг. ГЭС Лов (три капсульных аг¬
регата, N = 24,3 МВт; — 6,1 м).
Металлический наплавной корпус
(рис. 12.10) массой 4 тыс. т, размером
54,5	X 44 X 23,2 м, с осадкой 2,74 м
был доставлен на специальном понто¬
не через океан (расстояние 8000 км) и
далее по р. Огайо (расстояние 2600 км),
заведен в котлован и погружен на
готовое основание с последующим
заполнением бетоном.
В 1983 г. в США начато стоитель-
ство ГЭС Видалия мощностью 192 МВт.
Ее металлический корпус размером
75 х 138 м (в плане) был построен в
строительном доке близ Нового Ор¬
леана на расстоянии от створа 370 км
и при осадке 4 м доставлен в створ.
Наплавной способ позволил снизить
стоимость строительства на 45 %.
В заранее подготовленном котловане
забито 4500 свай, на которых будет
установлено здание ГЭС.
Существенные усовершенствова¬
ния наплавная конструкция получи¬
ла и в проекте Мезенской ПЭС, на¬
ходящейся в суровых климатических
условиях. В верхней части над водо¬
пропускными отверстиями расположе¬
Рис. 12.9. Двухъярусная наплавная конструкция здания ПЭС Секюр (Австралия), про¬
ект 1976 г.
9*
131

Рис. 12.10. Наплавная конструкция низконапорной ГЭС (фирма «Atlantic-Alsthom»)
ны закрытые помещения для электри¬
ческого оборудования и трех мостовых
кранов, а в отверстии устроен полый
бычок-шахта шириной 8 и длиной
17 м для демонтажа элементов агрега¬
та (рис. 12.11). В проекте ПЭС Фанди
1977 г. в закрытом машинном зале
предусматривается общая шахта для
доступа к турбине, генератору и даже
трансформатору (см. рис. 12.1, в), но
это решение возможно только при
раздельной компоновке, которая уве¬
личивает расход бетона на 10—30 %.
Для южного (глубоководного) ство¬
ра Пенжи некой ПЭС предусматрива¬
ется многоярусная компоновка с на¬
клонным двускатным перекрытием
для восприятия тяжелых ледовых
воздействий (рис. 12.12, а).
Проведенные во ВНИИГ иссле¬
дования динамической прочности од¬
ного из вариантов этой конструкции
(двухъярусное расположение агрега¬
тов и водопропускных отверстий) при
одновременной работе агрегатов в ре¬
жиме холостого пропуска с пропуском
льда через верхние водопропускные
отверстия показали, что в расчетном
критическом случае составляющие
пульсации давления, изменяющиеся
по синусоидальному закону с часто¬
той, равной частоте вращения турби¬
ны, имеют максимальные значения
15,4	кПа.
Следует отметить, что размеры на¬
плавного многоярусного блока Пен-
жинской ПЭС для современной техни¬
ки строительства морских сооруже¬
ний представляются вполне реальны¬
ми и сопоставимыми с размерами ши¬
роко применяемых морских наплав¬
ных платформ для добычи нефти. Так,
для возведения платформы сБрент С»
высотой 161,5 м, установленной в Се¬
верном море на глубине 140 м
(рис. 12.12, б), потребовалось 110 тыс.
м3 бетона. В 1980 г. в Мексиканском
заливе была установлена платформа
«Кагнак» на глубине 312 м, а в настоя¬
щее время на акватории Северного
моря устанавливают платформы на
глубинах около 200 м с расходами бе¬
тона и металла около 1 млн. т на
платформу. Французская фирма Doris
сооружает платформы, устанавливае¬
мые на глубинах до 500 м.
Альтернативой наплавному спо¬
собу строительства в проекте 1985 г.
132

английской ПЭС Мерсей (см. § 16.5)
рассмотрен способ «стена в грунте».
Эта ПЭС должна быть сооружена
в эстуарии р. Мерсей, впадающей
в Ливерпульский залив. Эстуарий
реки предлагается отсечь плотиной
длиной 1,8 м, в которой должно
быть расположено здание ПЭС с 27
(или 21) гидроагрегатами Страфло
с Dx — 7,6 м, 18 или 15 водопропуск-
ПО
басайк
Рис. 12.11. Наплавная конструкция здания Мезенской ПЭС (проект 1983 г.)
133

ных отверстий сечением 12X12 м
каждое и два судоходных шлюза с
камерами шириной 55 и 25 м.
Для возведения здания ПЭС, во¬
допропускных отверстий и шлюзов
способом «стена в грунте» на пред¬
варительно подготовленное подвод¬
ное основание устанавливаются па¬
раллельно друг другу отслужившие
срок супертанкеры. Пролеты между
ними перекрываются шпунтовыми
заграждениями. Образовавшееся
замкнутое пространство замывается
песком. В полученном островке дли¬
ной 222 м прорезают траншеи глу¬
биной до 20 м для устройства в них
быков здания ПЭС. Траншеи запол¬
няют бентонитом или другим анаг
логичным материалом, опускают
арматурные каркасы и закачивают
бетон. Поперечные стены возводят
только в верхней части сооружения,
нижняя часть этих стен образует
арку, которая ниже, до порога тур¬
бинного тракта, перекрывается
сборными железобетонными плита¬
ми, впоследствии удаляемыми. По¬
сле того как стены будут возведены
выше уровня воды, из образовав¬
шихся ячеек отсасывают грунт и бе¬
тонируют горизонтальные элементы
здания ПЭС (днищевую плиту, ниж¬
нюю и верхнюю часть турбинного
водовода). После окончания бето¬
нирования танкеры всплывают и пе-
^гМокс-чр. 12J5
реставляются на следующую пози¬
цию, а оставшийся песок размыва¬
ется.
Как показали расчеты, сооруже¬
ние ПЭС способом «стена в грунте»
на 20% дешевле, чем при выполне¬
нии наплавной конструкции ПЭС из
металла или железобетона.
Очевидно, этот вывод действите¬
лен лишь для условий данного ство¬
ра [небольшие глубины, скальное
дно прикрывается мощным слоем
рыхлых отложений (до 12 м)]. Для
крупных ПЭС с большим числом
агрегатов (Мезенская, Кобекуид,
Тугурская, Северн и др.) примене¬
ние способа «стена в грунте» для
устройства протяженных островов
практически неосуществимо. Это
подтверждается также проектом
многоагрегатной ПЭС Северн, где
способ «стена в грунте» принят
только для судоходных шлюзов, а
для здания ПЭС и водопропускной
плотины приняты наплавные блоки.
Ъ-12.0
'а)
Рис. 12.12. Многоярусная наплавная конструкция Пенжинской ПЭС (а)
платформа для добычи нефти «Брент С» (б)
8)
н плавучая
134

Кроме того, при сравнении обоих
способов следует учитывать, что
в удаленных районах с суровым
климатом (СССР, США, Канада)
наплавной способ позволяет также
снизить стоимость строительства
ПЭС за счет перенесения основных
работ в благоприятные климатиче¬
ские условия.
12.3.	КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
И СРЕДСТВА ИХ ЗАЩИТЫ
Работа конструкционных материалов
ПЭС не отличается от работы материалов в
морских гидротехнических сооружениях.
При их подборе необходимо лишь учиты¬
вать, что ПЭС представляет собой тонко¬
стенную наплавную конструкцию, а ство¬
ры расположены в суровых климатических
условиях (Канада, США, СССР). Для этих
условий кроме высокой прочности (не менее
М400) и водонепроницаемости (В8—В12)
бетона выдвигается требование его особо
высокой морозостойкости (более Мрз 500),
которая влияет и на общую долговечность
сооружений.
При сооружении ПЭС в мягких клима¬
тических условиях требования обеспечения
долговечности значительно снижаются.
Так, примененный на ПЭС Ране бетон
М400 на шлакопортландцементе (70 % шла¬
ка и 30 % клинкера, расход 400 кг/м3),
фракционированных песке и гравии и без
добавок после 15 лет эксплуатации нахо¬
дился в хорошем состоянии, кроме зоиы
брызг, где отмечались незначительные по¬
вреждения [227].
Для наплавных гидротехнических кон¬
струкций, предназначенных к эксплуата¬
ции в средних широтах, применяются бето¬
ны прочностью на сжатие в 28-суточном
возрасте 37—45 МПа, с расходом цемента
до 300—400 кг/м3 (при ограничении водо-
цементиого отношения до 0,4), на крупном
заполнителе с фракцией 5—30 мм. Высокая
подвижность смеси (более 8 см) обеспечива¬
ется введением в состав суперпластифици¬
рующих добавок, например кретолласта
SL, с дозировкой 0,7 — 1 л на 100 кг це¬
мента (плотина в устье В. Шельды в Ни¬
дерландах). Для северных побережий СССР
бетоны, работающие в неблагоприятных ре¬
жимах, должны без снижения прочности
выдерживать ежегодно около 700 циклов
замачивания и осушения и до 400—600
циклов замораживания и оттаивания. При
достаточно высокой обеспеченности (0,Э5—
0,99) степень морозостойкости таких бе¬
тонов оценивается маркой более Мрз 1000.
Однако с учетом тепловой инерции самого
сооружения и массы воды, окружающей
его, влияние среды, как показали исследо¬
вания, смягчается на 30—40 %.
Необходимо также учитывать хими¬
ческое и биологическое воздействие на со¬
оружения морской воды. Например, в рай¬
оне Кислогубской ПЭС оставленные без за¬
щиты металлические конструкции теряют до
0,3 мм/год металла (при скорости потока
12 м/с — 1 мм), а 58 видов животных-об-
растателей (в основном балянусы, мидии,
гидроиды) и 39 видов водорослей образуют
на поверхности сооружений сплошнуюжест-
кую 3—7-сантиметровую корку биомассы
до 15—20 кг/мг. Для этих условий для ПЭС
в СССР были созданы композиции долго¬
вечных составов бетонов и покрытий (39].
Бетон особо высокой морозостойкости
был создан для Кислогубской ПЭС с при¬
менением наиболее стойких в данных усло¬
виях исходных материалов: сульфатостой¬
кого цемента (М400, расход до*500 кг/м3),
щебня из изверженных пород и кварцевого
песка. При подборе состава бетона приня¬
то ограниченное водоцементное отношение
(менее 0,4), введение в строго определенной
дозировке пластифицирующих и воздухо¬
вовлекающих добавок (СНВ и СДБ) и пре¬
дусмотрена технология работ, позволяю¬
щая получить проектные характеристики
бетона [41].
Результаты 20-летних исследований
показали высокую долговечность этого бе¬
тона: прочность бетона на сжатие достигла
90 МПа (проектная прочность 40 МПа), во¬
донепроницаемость имеет марку В14, а
морозостойкость превысила марку
Мрз 1000. Конструкции здания ПЭС во
всех зонах не имеют повреждений, а состо¬
яние контрольных образцов после 12 тыс.
циклов замораживания оценивается по
Шестоперову высшими баллами [40].
По мнению президента FIP Б. Гервика,
эти результаты имеют очень важное значе¬
ние [28], поскольку Кислогубская ПЭС яв¬
ляется в настоящее время одним из двух
крупных сооружений, построенных в Арк¬
тике из железобетона (второе сооружение—
наплавное основание, построенное в 1981 г.
в канадской части моря Бофорта).
Применение морозостойкого бетона
Мрз 1000 при подвижности смеси 2—4 см
требует больших затрат при его укладке.
Поэтому для обеспечения высокой подвиж¬
ности (24 см) и при сохранении высокой мо¬
розостойкости был разработан и успешно
применен для бетонирования тонкостенных
густоармированных конструкций состав
бетона (М400, Мрз 500 и В12) с введением
добавки суперпластификатора и воздухо¬
вовлекающей добавки катапина — инги¬
битора. Эта добавка также воздействует на
металл как антикоррозионное средство, ис¬
ключающее необходимость очистки арма-
туры_от первичных следов ржавления.
При строительстве Кислогубской ПЭС
были применены традиционные для
судостроения средства борьбы с обраста¬
нием — лакокрасочные покрытия (в основ¬
ном на оловоорганической основе). Однако
срок их действия составляет 2—4 года, а
возобновление в эксплуатационных усло¬
виях не обеспечивало необходимого каче¬
ства. Значительное удлинение срока необ.
135

растания бетонных конструкций дает
введение биоцид них соединений непосредст¬
венно в составы бетонов (42J. В качестве та¬
ких биоцндных добавок были применены
водные растворы различных марок ласта-
ноксов, алкилдеметилбензнламмоний хло¬
рида, катапинов, препаратов на медноор¬
ганических пестицидах. Натурные испыта¬
ния позволили установить, что бетоны с не¬
которыми биоцидными добавками не обрас¬
тают более 10 лет 1811.
При большом перепаде температур
между подводной и надводной частями зда¬
ния Кислогубской ПЭС в стенах здания ПЭС
могут возникать значительные растягиваю¬
щие напряжения. Для их уменьшения бы¬
ла применена теплогидроизоляция из вспе¬
ненного эпоксидного состава толщиной 5 см
(табл. 12.1). Этот состав полностью снял
воздействие на «укрытый» бетон влияния
попеременного замораживания-оттаивания
(45].
Таблица 12.1. Составы
теплогидрокзоляции, примененной для
Кислогубской ПЭС [69]
Количество,
массовые части
Компонент
теплоизо¬
ляция из
пено*
эпоксида
гидро¬
изоля¬
ция
Эпоксидная смола ЭД-6
100
100
Полиэфир МГФ-9
20
—
Полиэтилгидроксилок-
саи ГКЖ-94
10
Каменноугольная смола
кус
100
Ацетон
—
50
Полнэтиленполиамин
15
10
Гидроизоляционное покрытие подвод¬
ной зоны здания ПЭС дегтеэпоксидным со¬
ставом по прошествии 15 лет разрушений не
имеет. Следует отметить, что на участке
без гидроизоляции бетонная поверхность
15-сантиметровой внутренней стенки под
напором 9—12 м остается сухой в течение
всего срока эксплуатации.
Антикоррозионные лакокрасочные по¬
крытия, традиционно применяемые для за¬
щиты металла от химической коррозии,
как показал опыт эксплуатации Кислогуб¬
ской ПЭС, действуют в морской атмосфере
всего 1—2 года (краски типа ХС-720 и ХС-
712Э на затворах), а под водой — до 5 лет
(краски «Цел л образ» и отечественные типа
ХС-712 и ЭП-43)* [81]. Срок службы этих
покрытий под водой свыше 2 лет обеспечи¬
вался лишь при их совместной работе с сис¬
темой электрохимической защиты. В этих
условиях сохранность оборудования н ар¬
матуры в железобетоне ПЭС обеспечивается
созданием цепи постоянного тока между
защищаемой конструкцией (катод) и анодом
(протектором), предназначаемым для раз¬
рушения.
Катодная защита ПЭС Раис, состоящая
из титановых анодов с неизмененным за
срок службы (15 лет) платиновым покрыти¬
ем толщиной 50 мкм (опытные аноды с по¬
крытием 5 мкм работали 17 лет), при плот¬
ности тока около 0,17 А/м2, поддерживаемом
потенциале 0,3—1,2 В и силе тока до 44 А
обеспечила надежную защиту гидросилово¬
го оборудования ПЭС от химической кор¬
розии с затратами электроэнергии всего
130 тыс. кВт-ч/год при мощности катодной
станции 10 кВг.
Система катодной защнты агрегата
Кислогубской ПЭС повторяет с некоторы¬
ми изменениями схему ПЭС Ране. Она со¬
стоит из катодной станции с выпрямителем,
коммуникаций с точек отсоса агрегата на
отрицательный полюс источника тока и
анодных линий к анодам с платиновым по¬
крытием [79]. Схема катодной защиты ар¬
матуры и закладных частей здания ПЭС, а
также шпунтовой диафрагмы плотины
включает в себя: катодную станцию с вы¬
прямителем, позволяющим получать ток
300/600 А при напряжении в цепях выпрям¬
ленного тока 24/12 В; отсосные линии к за¬
щищаемым объектам и анодным заземле¬
ниям, которые состоят из внешних «жерт¬
венных» труб, вынесенных в море, и внут¬
ренние трубы, размещенные в шпациях зда¬
ния ПЭС. Контроль потенциалов (их значе¬
ние 0,65— 1,15 В) осуществляется по сталь¬
ным электродам сравнения, расположен¬
ным в шпациях, и медносульфатиым, раз¬
мещенным по периметру блока ПЭС. За¬
щитный ток нзменяется от 20 до 80 А. Труб¬
ные аноды работали проектное время (10—
12 лет), после чего были заменены на но¬
вые. Общая мощность катодной защиты
станции равна 3 кВт.
Создание «необрастающих» бетонов ре¬
шает задачу защиты от биологического
воздействия на лимитируемый срок служ¬
бы. При этом главным объектом защиты
является проточная часть сооружения и
гидроагрегат, которые необходимо огра¬
дить от биологического воздействия моря
на весь срок службы ПЭС. Для этого на
Кислогубской ПЭС была предложена и
осуществлена электрохимическая система
защиты от обрастания, основанная на полу¬
чении токсина прямым электролизом мор¬
ской воды и подаче его к защищаемым объ¬
ектам [81].
Принцип работы системы заключается
в прокачке морской воды насосом через
электролизер с выработкой на выходе ток¬
сина, подавляющего обрастание, и подачей
его в турбинный водовод в таком количе¬
стве, чтобы он не оказывал влияния на
окружающую ПЭС акваторию. Процесс
образования токсина протекает на практи¬
чески нерастворимых платиновых анодах
электролизера, где происходит окисление
хлорного иона — одного из основных ио¬
нов морской воды. Образующийся свобод¬
136

ный хлор практически мгновенно гидро¬
лизуется с образованием хлорноватистой
кислоты и гипохлорит-иона, которые при
р Н морской воды в пределах 8,0—8,5 на¬
ходятся' в соизмеримых количествах. Оба
компонента обладают сильным бактери¬
цидным действием.
Система работает только в период вы¬
равнивания уровней при бстановке агрега¬
та и в сезон выпада личинок обрастате-
лей (май— сентябрь). Она занимает незна¬
чительный объем и может быть размещена
на капсуле гидроагрегата. При соблюдении
расчетного режима она обеспечивает пол¬
ную защиту турбинного водовода от обрас¬
тания. Использование в качестве сырья
морской воды обеспечивает эффективность
предложенного способа.
Примененные материалы и средства
их защиты обеспечивают надежную работу
железобетонных конструкций ПЭС в тече¬
ние срока их эксплуатации, но это не ис¬
ключает необходимости повышения проч¬
ности материалов (главным образом при ис¬
тирании льдом), их удешевления и облег¬
чения.
12.4.	РАСЧЕТ НАПЛАВНЫХ БЛОКОВ
При возведении конструкции ПЭС на¬
плавным способом расчет их как обычных
напорных сооружений дополняется расче¬
тами прочности при буксировке, а также
плавучести и остойчивости на разных эта¬
пах перегона (включая всплытие, буксиров¬
ку и погружение на основание).
Внедрение в практику проектирования
мощных и высокопроизводительных ЭВМ
третьего поколения позволило рассчиты¬
вать напряженно-деформированное состо¬
яние сложных инженерных сооружений.
Среди численных методов расчета, ориенти¬
рованных на применение ЭВМ, наиболее
эффективным является в настоящее время
метод конечных элементов. МКЭ примени¬
тельно к расчетам тонкостенных конструк¬
ций зданий ПЭС позволяет, как и при рас¬
чете судовых конструкций, использовать
уточненные расчетные схемы, не прибегая
к условному разделению напряженного со¬
стояния конструктивных элементов кор¬
пуса наплавного блока ПЭС на обусловлен¬
ное общим и местным изгибом. Наплавной
блок здания ПЭС, в котором устанавливает¬
ся несколько агрегатов, \же не имеет в пла¬
не значительного преобладания размера в
направлении потока над размером в пер¬
пендикулярном направлении, вследствие
чего характер работы такой конструкции
является сугубо пространственным. Такая
конструкция рассчитывается как единое
пространственное целое с учетом реальной
конфигурации и толщин всех конструктив¬
ных элементов н фактического распределе¬
ния нагрузок, действующих на сооружение.
Высокая степень автоматизации расчетов,
характерная для МКЭ, обеспечивает воз¬
можность просчета большого количества
вариантов и определения напряженного со¬
стояния сооружения на всех этапах его
работы (в строительный период с учетом по¬
этапности возведения, при всплытии блока
в строительном котловане, на перегоне с
учетом волновых воздействий, при балла¬
стировке в период посадки на основание, в
эксплуатационный период).
Большое значение с точки зрения обес¬
печения прочности и долговечности соору¬
жений ПЭС имеет учет их динамического
напряженного состояния, возникающего
при волновых и ледовых воздействиях,
взаимодействии конструкции с потоком в
подводящем и отводящем трактах и неста¬
ционарных режимах работы гидросилового
оборудования.
Задачи расчета пространственных тон¬
костенных железобетонных конструкций
сооружений ПЭС характеризуются большой
сложностью даже при использовании МКЭ
и быстродействующих ЭВМ. В некоторых
случаях для преодоления этих трудностей
рассчитываемую конструкцию приходится
расчленять на составные субструктуры и
применять метод суперэлементов, с успе¬
хом используемый для расчета сложных
судовых, авиационных и тому подобных
конструкций.
Естественно, что аналогично тому,
как это было принято при расчете конст¬
рукции блока Кислогубской ПЭС (45],
современные численные методы расчета *
могут и должны сочетаться с более прибли¬
женными методами, если последние не дают
значительного перерасхода материалов и
не приводят к опасному снижению коэффи¬
циентов запаса прочности.
Плавучесть, остойчивость и буксиров¬
ка рассчитываются по методам расчета пла¬
вучих доков [67].
Расчет весовой на¬
грузки и балласт и ров-
к и. Определяются вес блока с обору¬
дованием, устанавливаемым на время
перегона, и координаты центра тяже¬
сти xg, yg и zg в принятой схеме осей
(рис. 12.13). Выравнивание блока на
ровный киль производится приемом
воды в балластные отсеки (№ 1—9).
Для выравнивания дифферента
требуется балласт, _ кН, определяе¬
мый по формуле
(12.1)
*бал
где D6jI — вес блока с оборудованием,
кН; хбал — расстояние от миделя до
центра тяжести балластного отсека.
137

^о,Г
*1
X
X'l1
j-+7
♦■V ~f 7\. I
№
3SJ0 M
i*
Л-Л
бассейн,
норма
2,tS^.
fti 7
N•5
Niro
*,W
««
г,52
- —4
/.«
WJ
W*f
Af*S
«*2
Mope,
HOC
1
Рис. 12.13. Схема осей наплавного блока
Кислогубской ПЭС и расположения балла¬
стных отсеков (№ 1—9)
Для выравнивания крена требует¬
ся балласт. кН, определяемый по фор¬
муле
бал-к
рСл У к
У бал
02.2)
гДе У бал — расстояние от диамет¬
ральной плоскости до центра тяжес¬
ти балластного отсека.
Распределением балласта для вы¬
равнивания дифферента по отсекам
с учетом условий, учитывающих вы-
сти, отсчитываемое от ватерлини;
м; М0 — момент, кпенящий на I
Мя
Dh
57.3 *
где D — весовое водоизмещение бло¬
ка, кН; h — поперечная метацентри-
ческая высота, м.
С учетом краткосрочности опера¬
ции удельное давление для блока мо¬
жет приниматься в соответствии с ожи¬
даемой ветровой обстановкой на пе¬
риод перегона по данным долгосроч¬
ных наблюдений.
Для этого определяется удельное
давление ветра, Па, для высоты 6 м
над уровнем моря по формуле
Рв=С
Рвозд VB
(12.4)
где Рвозд — плотность воздуха, рав¬
ная 1,268 кг/м3; ив—скорость ветра,
м/с; С—коэффициент, равный 1,2—
1.4-
Затем в значение рв вводятся по¬
правочные коэффициенты, учитываю¬
щие изменения давления по высоте в
зависимости от возвышения центра па¬
русности над поверхностью моря ДZ:
Аг. м	 1	2	3	4
Поправочный коэффици¬
ент 	 0,60	0.74	0,83	0,89
5	6	7	8	9	10	12	15	20
0,95 1.0 1,04 1.08 1,11 1,14 1,19 i,25 1,33
равнивание крена, производится по¬
садка блока на ровный киль.
Остойчивость наплав¬
ных блоков ПЭС. Примени¬
тельно к требованиям, предъявляе¬
мым Морским регистром к плавучим
докам, остойчивость блоков следует
считать достаточной, если угол крена
при динамически приложенном креня¬
щем моменте от действия ветра не пре¬
вышает 4е.
Угол крена в градусах определя¬
ется по формуле
где рв — ветровое удельное давление,
принимаемое равным 1700 Па [671;
Ав — площадь парусности блока над
ватерлинией, м2; z — плечо парусно-
138
Остойчивость блока при погруже¬
нии или всплытии считается доста¬
точной, если угол крена при динами¬
ческом кренящем моменте от действия
ветра не превышает также 4°. При этом
давление ветра принимается равным
400 Па [671. При соответствующем
обосновании давление ветра в период
погружения также может принимать¬
ся с учетом фактически ожидаемой
ветровой обстановки.
Практика расчета наплавных бло¬
ков ПЭС показывает, что под влиянием
ветра крен, как правило, меньше до¬
пускаемого, при этом достаточно, что¬
бы исправленная метацентр ическая
высота для принятого варианта по¬
гружения была не меньше 0,4—0,5 м.
При буксировке блока по трассам с
ограниченной глубиной следует про-

Рис. 12.14. График погружения блока Кнс-
логубской ПЭС:
/ — водоизмещение блока; 2 — поступление вод¬
ного балласта: £>бл — вес блока; XPa.i — вес бал¬
ласта в отсеках при заполнении самотеком: ЕР —
суммарный вес балласта; Гпор — средняя осадка
блока без балласта; Гаап— средняя осадка блока
при заполнении отсеков самотеком; 7макс — мак¬
симальная осадка при заполнении блока доверху
изводить оценку увеличения его осад¬
ки за счет ветрового крена или диффе¬
рента.
В отдельных случаях, когда осу¬
ществляется буксировка недостроен¬
ного блока, необходима проверка ми¬
нимального надводного борта при ди¬
намическом действии ветра (эти пока¬
затели легко вычисляются по данным
табл. 12.2).
Расчеты для проверки остойчивости
состоят из следующих этапов:
определение объемного водоизме¬
щения V, м8, блока в зависимости от
осадки Т блока на плаву (рис. 12.14);
определение ординат центра водо¬
измещения 2С, м, в зависимости от
осадки погружаемого объема Т
(рис. 12.15);
определение ординат центра
тяжести блока zg, м, в зависимости
от осадки сооружения для принятой
схемы приема балласта (рис. 12.15);
вычисление по известным теорети¬
ческим зависимостям продольной Н
и поперечной h метацентрической вы¬
соты (рис. 12.15):
H=R + ze-zg;	(12.5)
h^r-i-ze—Zg. (12.6)
Рис. 12.15. Кривые элементов плавучести и
начальной остойчивости
Здесь R и г — соответственно про¬
дольный и поперечный метацентри-
ческий радиусы,
R	^*1/ ■ f _ Ас—
V	V	:
Jх и Jу — соответственно моменты
инерции площади ватерлинии отно¬
сительно главных центральных осей;
iy и ix — соответственно моменты
инерции отдельных (не связанных) от¬
секов с жидким балластом относитель¬
но собственных осей, параллельных
главным центральным осям.
Вычисление метацентрической вы¬
соты производится для всех случаев
посадки блока, включая погружение
на основание путем приема водного
балласта.	'
По результатам вычислений стро¬
ятся кривые элементов плавучести и
начальной остойчивости блока ПЭС и
составляется таблица (табл. 12.2), в
которой приводится информация по
блоку при различных условиях на¬
грузки (данные по блоку на период его
погружения не приведены).
Погружение блока на
ос нование выполняется в соот¬
ветствии с принятой схемой поступле¬
ния балласта, обеспечивающей остой¬
чивость блока при всех осадках. К на¬
чалу спада уровня блок частично бал¬
ластируется с тем, чтобы на малой
воде он коснулся основания. Если по¬
садка осуществлена с допустимыми
139

Рис. 12.16. Кривые сил веса Р, сил поддер¬
жания F, перерезывающих сил Q и момен¬
тов М для блока на тихой воде
отклонениями от проектной, то при¬
нимается дополнительный балласт, ис¬
ключающий всплытие блока на полной
воде. При необходимости операция по¬
гружения может быть повторена.
Расчеты	прочности
блока на период букси¬
ровки. Проверяется общая проч¬
ность блока, который рассматривает¬
ся как балка сложного сечения, вклю¬
чающая в себя связи (эквивалентный
брус). Изгибающие моменты и пере¬
резывающие силы для этой балки на
тихой воде вычисляются под действием
нагрузки q, ординаты которой равны
разности ординат кривых сил веса Рх
и сил поддержания F вдоль оси х:
Я —Р х — F.
Для построения кривой веса
(рис. 12.16) блок длиной L разбивают
на 10 или 20 (в зависимости от требуе¬
мой точности) участков равной длины
AL. Для каждого участка определяют
ординаты Pxi ступенчатой кривой Рх
по формуле
APf/AL,
где APt = 2Дри: Арр — приходя¬
щаяся на £-й участок доля отдель¬
ного груза pj, входящего в состав на¬
грузки блока.
Если груз pj (рис. 12.17) сосредо¬
точен в. пределах одного или двух
участков (/ ^ 2АL), то его распреде-
140
Рис. 12.17. Распределение нагрузки по уча¬
сткам
ляют так, чтобы положение центра
тяжести не изменялось:
Рл--=Ру(0,5+-^-];
Pn±\=Pj (0,5
где а — расстояние центра тяжести
груза р} от ближайшей разделитель¬
ной линии.
Нагрузка p}i приходится на бли¬
жайший к центру тяжести груза учас¬
ток.
Ординаты сил поддержания блока
F равны произведению удельного
веса воды у, кН/м3, на погруженную
площадь блока со, м2, в сечениях, пер¬
пендикулярных оси х.
Вычисление изгибающих моментов
Мх	и	перерезывающих	сил Qx
(рис. 12.17) производится по правилу
трапеций в табличной форме.
Расчетные изгибающие моменты
Mpt кН • м, вычисляются как сумма
наибольших значений изгибающих мо¬
ментов на тихой воде Мх с дополни¬
тельным	волновым изгибающим мо¬
ментом Мд~
Мр = Мх+МДшВ.	(12.7)
Аналогично определяются расчет¬
ные перерезывающие силы, кН,
QP =Q*+Qfl.B.	(12.8)
где Qfl.B — дополнительная перерезы¬
вающая сила. Мд.в и Qa.B определяют¬
ся в соответствии с правилами Речного
регистра РСФСР1 по формулам
Мд.в= dz ko^kiyB^hp’lO
Qn.B — 4Мд .B/L.
_з.
1 Правила классификации и построй¬
ки судов внутреннего плавания. Т. 2.М.:
Транспорт, 1984.

Таблица 12.2. Таблица посадки блока
Элементы
Г
Обозначение и формула
Блок без
балласта
Блок с
рааннвак
балласт
Водоизмещение:
объемное, м3
V
5150
5305
весовое. кН
D
51 500
53 050
Абсцисса ЦТ по длине, м
Ч
—0,408
0
Абсцисса ЦТ по ширине, м
Уg
—0,086
0
Ордината ЦТ, м
Ч
6.74
6.64
Абсцисса ЦВ по длине и ширине, м
Ч и Ус
0
0
Ордината ЦВ, м
Ч
4,03
4.15
Отстояние ЦТ от ЦВ по длине, м
Ха= Xg—Xc
—0,408
0
Отстояние ЦТ от ЦВ по ширине, м
f
II
£
—0,086
0
Возвышение ЦТ над ЦВ, м
а = Zg—гг
2,71
2,49
Продольный МЦ радиус, м
R
13,4
13,08
Поперечный МЦ радиус, м
г
3,33
3,24
Продольная МЦ высота, м
R—a
10,7
10,59
Поперечная МЦ высота, м
h~r—а
0,62
0,75
Дифферентующнй момент, кН-м
£
И
II
—21000
0
Кренящий момент. кН-м
£
II
—4400
0
Момент, дифферентующнй на 1 см,
кН • м/см
DH
100L
153
156
Момент, кренящий на 1 см, кН-м/см
Dh
100В
17,4
21,9
Дифферент, см
, Мх
шх
—137
0
Крен, см
0=^
—252
0
Момент, кренящий на 1°, кН-м/град
Dh
ш= —-
57,3
557
694
Осадка средняя, м
Тср
8,08
8.32
Осадка к морю, м:
ЛБ
d 6
K=TCP+ — + —
6,135
8,32
ПБ
d 6
гг*г.Р+Т”Т
8,655
8,32
Осадка к бассейну, м:
ЛБ
Тл—Т 	— 4- —
/к—/ср— 2 2
7,505
8,32
ПБ
4 в
1 к—1 ср— 2 2
10.025
8.32
Примечание. ЦТ — центр тяжести; ЦВ — центр водоизмещения; МЦ — метацентркческий;
ЛБ — левый борт; ПБ — правый борт.
141

Здесь L и В — соответственно длина
и ширина блока, м; Лр — расчетная
высота волны, м, при которой воз¬
можна буксировка в условиях нере¬
гулярного волнения, принимаемая
для буксировок в пределах одного мо¬
ря равной 3 м; k„ = 1,24ч-1,7 B!L
(коэффициент k0 нельзя принимать
ГЛАВА 13
ПЛОТИНЫ ПЭС
больше единицы): kt — коэффициент,
принимаемый для блоков, буксируе¬
мых морем; при L = 60 м kx =
= 0,00172; при L-= 100 м =
= 0,00136; при L = 140 м kx =
= 0,00116; Л2 = 2ч-20 T.'L, Т— осад¬
ка блока, м (коэффициент k2 нельзя
принимать меньше единицы).
Плотины ПЭС создают напорный
фронт между морем и бассейном. В за¬
висимости от схемы ПЭС они могут
иметь различное назначение и соот¬
ветственно конструкцию.
Однобассейновая ПЭС имеет одну
плотину, отсекающую бассейн от мо¬
ря. Она включает в себя глухую часть,
водопропускную плотину и здание
ПЭС. В зависимости от конфигурации
бассейна при наличии суженного вхо¬
да в залив глухая часть может отсут¬
ствовать (ее заменяют сопрягающие
дамбы). При совмещенной компоновке
также отсутствует водопропускная
плотина.
В двух- и многобассейновых ПЭС
применяются также разделительные
(между бассейнами) плотины и железо¬
бетонные плотины для коммутации
бьефов. Здесь описывается конструк¬
ция только глухих плотин, которые
могут применяться, так же как и раз¬
делительные, в двухбассейновых схе¬
мах. Плотины для коммутации бьефов
не описываются, так как необходи¬
мость их применения благодаря соз¬
данию горизонтальных капсульных
Рис. 13.1. Фильтрующая плотина Кольской
ПЭС (проект 1935 г.):
I — крепление камнем; 2 — горная масса; 3 — гор¬
ная масса, упрочненная песчано-гравийным грун¬
том
агрегатов отпала, а водопропускные
сооружения описаны в гл. 12.
Основным требованием к отсекаю¬
щей плотине является водонепрони¬
цаемость и устойчивость против вол¬
нового и ледового (в северных усло¬
виях) воздействия.
Нередко считают, что водонепро¬
ницаемость плотины ПЭС требуется
только по условиям суффозионной
прочности, так как фильтрация ввиду
неограниченного объема морского
бьефа не имеет значения. В дейст¬
вительности это не так. Фильтрация
через плотину ПЭС приводит к умень¬
шению напоров и объема полезной
сливной призмы. Однако при соответ¬
ствующем подборе крупности фрак¬
ций наброски применительно к усло¬
виям конкретного проекта, устройство
фильтрующей плотины ПЭС может
быть обосновано. Примером такой
фильтрующей конструкции может слу¬
жить один из вариантов проекта пло¬
тины Кольской ПЭС (рис. 13.1).
При этом следует отметить, что во¬
допроницаемость плотины уменьшает¬
ся вследствие кратковременности дей¬
ствия напора в течение одного прилив¬
ного цикла и его знакопеременности,
а также благодаря небольшим напо¬
рам, которые в районах с самыми боль¬
шими приливами не превышают 13 м
(ПЭС Фанди), а на Кислогубской
ПЭС 2,5 м (в обе стороны). Для усло¬
вий Кольской ПЭС расход фильтра¬
ции по расчету составит не более
20 м8/с, что приведет к потеоям на¬
пора и выработки в пределах 1—2 %.
Однако знакопеременность напора
отрицательно влияет на суффозион-
142

ную устойчивость откосов плотины,
которая в противоположность уплот¬
няющему воздействию мелкой волны
на пляжный откос «раскачивает» мел¬
кие частицы грунта. Быстро изменяю¬
щийся напор, полная и быртрая сра¬
ботка бассейна ПЭС, особенно ощути¬
мая при двусторонней работе ПЭС и
не характерная для условий нормаль¬
ной эксплуатации речных ГЭС, на¬
кладывают дополнительные требова¬
ния в отношении предотвращения суф¬
фозии и оплывания откосов. При соз¬
дании плотин ПЭС, включающих в себя
каменно-набросные призмы, необходи¬
мо учитывать, что в условиях прилив¬
ных течений для укладки материала в
тело плотины имеются определенные
преимущества по сравнению с реч¬
ными потоками, так как здесь можно
использовать остановку течения
при смене прилива отливом. Все ра¬
боты по закрытию прорана или ук¬
ладке верхней зоны наброски должны
быть приурочены к периодам квадра¬
турных приливов.
Но кроме облегчения производства
работ, обусловленного приливными
явлениями, имеются и специфические
трудности.' Изучение методов произ¬
водства работ по наброске в текущую
воду, проведенное в СССР и Франции,
и модельные исследования, выполнен¬
ные специально для условий ПЭС
Ране, показывают, что взвешивание
камня наброски фильтрационным пото¬
ком приводит к оплыванию откоса и
образованию дополнительного банке¬
та, а в дальнейшем к сносу камня.
В условиях прилива это явление
вследствие знакопеременного напора
будет наблюдаться на обоих откосах
наброски и разрушение будет проис¬
ходить еще более интенсивно. Поэто¬
му требуется специальный подбор
крупности материала для каждой фа¬
зы наброски.
Ниже приводятся примеры конст¬
рукций оградительных дамб и плотин
ПЭС.
Отсечение морского залива от океана
для создания бассейна ПЭС аналогично
возведению больших морских оградитель¬
ных дамб.
Голландская оградительная дамба
большой протяженности, высотой 10—20 м,
распластанного профиля (1:9 в основании и
1:3,5 в верхней части), с креплением отко¬
сов вверху каменной наброской, а внизу
фашинными тюфяками была разрушена в
шторм 1953 г. Образование брешей и про¬
рыв дамб произошли в местах слабого креп¬
ления откоса и недостаточного превышения
гребня над максимальным уровнем моря.
Заделки брешей (рис. 13.2. а) производи¬
лись установкой в текущую воду массивов
«Феникс» (63X 19Х 18 м. толщина стеиок
30 см, масса 75 тыс. т. водоизмещение
25 тыс. т). Для предотвращения размыва
дно выстилалось фашинными тюфяками, по¬
зади крупных массивов устанавливались
более мелкие размером 7,5х 11Х(6-г2,5 м),
со стороны моря устраивалась насыпь из
глины, а массивы замывались песком с об¬
разованием песчаного клина со стороны
суши.
Для бесперемычечного перекрытия
протоков с большими скоростями в i954—
1966 гг. в Нидерландах возведена дамба
(рис. 13.2, б) с массивами оригинальной
сквозной конструкции (рис. 13.2, в), до¬
пускающей пропуск воды через массив пос¬
ле его установки [291]. Это достигается уст¬
ройством разборных отверстий в стенке
массива, обращенной к направлению пото¬
ка. Для получения необходимой устойчиво¬
сти после выхода из дока и спуска на воду
массивы заполняются песком и бетоном.
При буксировке такая конструкция
имеет минимальное сопротивление. Благо¬
даря вырезам в продольных и поперечных
переборках она не оказывает большого со¬
противления ударам волн и ветру. После
погружения на заранее подготовленную на¬
броску массив стесняет сечение потока все¬
го на 25 %. Но и это сужение русла может
привести к глубоким вымоинам ниже со¬
оружения, так что требуется предваритель¬
ное крепление дна фашинными тюфяками.
При подъеме уровня воды после установки
массива отверстия постепенно закрываются
вододействующими затворами. Под защи¬
той затворов устраиваются железобетон¬
ные переборки, далее массив заполняется
песком и превращается в ядро, вокруг ко¬
торого возводится песчаная дамба
(рис. 13.2, б).
Аналогичное решение с применением
наплавных блоков сквозной конструкции
было осуществлено также в Нидерландах в
1961 г. при сооружении плотины Вишер-
гат.
В качестве примера плотин ПЭС можно
привести два варианта плотины ПЭС Квод-
ди (13.3, а, 6).
Первый вариант плотины предназна¬
чался для перекрытия мелководных про¬
ливов. Плотина состоит из набросной ка¬
менной призмы, прикрытой с верховой сто¬
роны земляной насыпью. Высота плотины
до 40, ширина в основаиии 260 м, уклон
верхового откоса 1:4, низового 1:1,75.
Второй вариант плотины (рис. 13.3, б)
предназначался для перекрытия наиболее
143

глубоких проливов, разделяющих верхо¬
вой и низовой бассейны ПЭС. Глубина в
этих проливах на участке протяженностью
900 м достигает 38—91 м, а основание сло¬
жено слоями глины н наносов мощностью
30—40 м, подстилаемыми скальными поро¬
дами.
Конструкция плотины [219] принята
по условиям максимального использова¬
ния материалов (глина, песок, гравий, ска¬
ла) из выемки под здание ПЭС и водопро¬
пускные отверстия. Профиль плотины вы¬
полняется от отметки 91,5 до отметки 40 м
в виде насыпаемых слоями набросных
призм, между которыми отсыпается гра¬
вийно-песчаная смесь. Выше отметки 40 м г
помощью специальных бадей в ядро под
воду отсыпалась глина. Такой способ до¬
пустим в виду большого количества глины
получаемой из полезной выемки (13 млн'
м3). Часть ее будет израсходована на замыв
наброски морскими течениями (которые
здесь составляют 3, а при перекрытии до¬
стигнут 6 м/с). Ввиду значительных волн
верхняя часть откосов (от отметки — 7,6 м
до гребня с отметкой -f- 7,6 м) имеет более
пологий уклон (со стороны верхового бас¬
сейна 1:3 и низового 1:2) и укреплена от¬
сыпкой крупного камня. На более низких
отметках плотина имеет уклон 1:1.75
Рис. 13.2. Оградительные дамбы для защиты от наводнения:
а — закрытие бреши в дамбе (1953 г); б дамба Шелпхек (Дельта план, 1954 г.);
в — массивы сквозной конструкции

Рис. 13.3. Плотины ПЭС:
а — плотина ПЭС Кводди в мелководных проливах Любек и Истпорт (проект 1935 г.); б — то же
в глубоких проливах Хед-Харбор и Иидиан (проект 1959 г.): в — плотина ПЭС Сан-Хосе (проект
1928 г.); г — плотина ПЭС Аргенон и Лансье с применением кессонов (проект 1938 г.):	д	— то же
разделительная плотина
Такой уклон достигается устройством водо¬
проницаемого ядра, замываемого между
двух призм каменной наброски, или при¬
крытием каменной наброски водопроница¬
емым экраном.
Следует отметить, что именно эта пло¬
тина при ее больших объемах явилась од¬
ной из причин отказа от строительства ПЭС
Кводди (см. § 18.1). Вот почему при про¬
ектировании ПЭС одна из главных задач
заключается в уменьшении объема и уде¬
шевлении конструкции плотины.
Оригинальный способ возведения
на небольших глубинах песчаной про¬
тяженной дамб ы для образования
бассейнов ПЭС был предложен в про¬
екте Северн. Он состоит в том, что при
отсыпке тела плотины используется
аркообразный щит, в своде которого
имеются отверстия-бункера для от¬
сыпки песка. Поверх песка уклады¬
вается сортированный материал и на¬
броска.
Ю Зак. 1874
Одним из способов уменьшения
объема тела плотины является уст¬
ройство упорной призмы из тяжелого
материала (наброска крупных камней
и массивов) при наличии достаточно
хорошего основания и местного мате¬
риала для наброски. Но здесь также
имеется ограничение: если плотина
расположена на мелководье и волна,
идущая со стороны океана, разбива¬
ется на этом мелководье, передняя
грань плотины не должна иметь кру¬
того уклона, для того чтобы не вос¬
принимать лобового удара разбитой
волны, достигающего 0,2—0,3 МПа.
Так, в проекте плотины аргентинской
ПЭС Сан-Хосе (рис. 13.3, в), несмотря
на выполнение облицовки наружных
граней из крупных блоков массой от
0,05 до 1 т и ядра из камня массой 3—
100 кг, предусматривались следующие
145

уклоны откосов:	1:2 — обращен¬
ные к морю, 1:1 — к бассейну. При
высоте плотины 18 и ширине по греб¬
ню 10 м размер плотины понизу со¬
ставляет 64 м.
Значительное уменьшение объема
насыпи было достигнуто в проекте
плотины французской ПЭС Аргенон
и Лансье (рис. 13.3, г), отсекающей
бассейны от моря (напор 13 м). Пло¬
тина выполняется при помощи шпун¬
товой перемычки, позади которой
устанавливаются подводимые на пла¬
ву круглые железобетонные кессоны.
Масса каждого блока после заполне¬
ния составляет 7000 т. Блоки погру¬
жаются за счет наполнения вибриро-
ванным песком, который закрывает¬
ся бетонными плитами. Центральная
часть заполняется каменной наброс¬
кой через отверстие со съемной крыш¬
кой. Со стороны моря перед шпунто¬
вой стенкой отсыпается призма ка¬
менной наброски. Кессоны соединяют¬
ся между собой водонепроницаемыми
швами. Со стороны бассейна плотина
• имеет отсыпку из глинистого песка с
вымощенным откосом.
Эта конструкция благодаря ее про¬
стой разборке послужила прототи¬
пом для перемычек в проекте ПЭС
Шозе (см. гл. 17) и в дальнейшем усо¬
вершенствованная в виде гребенки из
наплавных колонн была осуществлена
в качестве перемычки, ограждавшей
котлован, в котором возводилось зда¬
ние ПЭС Ране (см. рис. 15.5).
Поскольку в последних проектах
принимается наплавной метод, не¬
обходимость в этой конструкции, как
и вообще перемычек при строитель¬
стве ПЭС, отпала.
Как пример решения, направлен¬
ного на уменьшение распластанности
Бассейн g
4 Макс. S7z
л 3.0
Море
Вспомогательный Бассейн
Рис. 13.4. Каменно-набросные плотины ПЭС:
а — многоярусная (Кольская ПЭС, проект 1983 г.): / — шпуит; ?—песчаный грунт; 3—песчано-
гравнйный грунт; 4— каменная наброска; 5—камень крупностью 1100 мм; б — камень крупностью
700 мм; 6 — одноярусная (ПЭС Северн); /—диафрагма из металлического шпунта; 2 — песок; 3 —
обратный фильтр; 4 — камень массой 6—8 т

Рис. 13.5. Плотина ПЭС Кобекуид (проект 1977 г.):
/— ядро (песок и гравий); 2—переходная зона (щебень); 3 — каменная наброска крупностью
200 мм (карьерная); За, 4, 4а — сортированная каменная наброска; 5 — крепление откосов
профиля насыпной (намывной) пло¬
тины ПЭС, можно привести проект
разделительной плотины ПЭС Арге-
нон и Лансье (рис. 13.3, д), где про-
тивофильтрационное песчаное ядро
ограждено с двух сторон призмами из
каменной наброски. Такое решение
было использовано в проекте Лумбов-
ской ПЭС 1940—1941 гг. для плотины,
отсекающей бассейн от моря в виде
многоярусных набросных призм, а в
одном из вариантов проекта Кольской
ПЭС (1983 г.) оно было дополнено ме¬
таллическим шпунтом, забиваемым с
воды в песчаное тело плотины
(рис. 13.4, а). Насколько многоярус¬
ная наброска уменьшает объем пло¬
тины, видно из сравнения профиля
плотины Кольской ПЭС и профиля
набросной плотины ПЭС Северн
(рис. 13.4, б).
Плотины ПЭС в зал. Фанди высо¬
той до 50 м выполняются из сортиро¬
ванной горной массы крупностью до
200 мм с откосами 1:2 (со стороны
бассейна) и 1 : 1,75 (со стороны моря)
(рис. 13.5). В теле плотины располо¬
жен наклонный песчано-гравелистый
мощный слой толщиной 9 м, окружен¬
ный 3-метровым обратным фильтром,
на откосах уложено двухслойное
крепление.
В проектах ПЭС Фанди был пред¬
ложен оригинальный способ отсыпки
набросной (замыкающей) дамбы с ме¬
таллической эстакады, в которой име¬
ются пазы для установки экрана из
сборных железобетонных плит [228].
В проекте плотины ПЭС Северн
первоначально был предложен про¬
филь (рис. 13.4, б), в котором водо-
10*
непроницаемость обеспечивалась ди¬
афрагмой из металлического шпунта.
В дальнейшем он бьщ изменен на бо¬
лее распластанный (рис. 13.6), анало¬
гично принятому в проекте ПЭС Фан¬
ди. Эта конструкция отвечает слож¬
ным условиям возведения плотины
при скоростях, достигающих 5 м/с.
Упорная призма, отсыпаемая в воду
с использованием динамики прилив¬
ного потока, состоит из каменной на¬
броски, на которую по слою обрат¬
ного фильтра производится намыв
бассейнового клина плотины. На от¬
косе послойная отсыпка обратного
фильтра, горной массы, двух слоев бе¬
тонных массивов или каменных бло¬
ков.
Размер бетонных массивов ока¬
зался предметом дискуссии, так как
это поставило под вопрос осуществле¬
ние всего проекта. Если первоначаль¬
ная стоимость плотин в проекте ПЭС
Северн составляла всего 10 % об¬
щей сметы, то после экспертизы фир¬
мы NEDECO, предложившей довести
массу каждого массива на морском
откосе до 55 т, стоимость возросла с
4,1 до 10 млрд. ф. ст. из-за необходи¬
мости очень дальней доставки этих
массивов. Однако проектировщики от¬
стояли свою точку зрения на основа¬
нии результатов эксплуатации мола в
районе порта Талбот, который укреп¬
лен массивами массой всего 8 т, а
выдерживает волновые воздействия
более сложные, чем в створе ПЭС
Северн.
В последнем проекте Котантен—
Центр (см. гл. 17) на участках неболь¬
ших глубин кольцевая дамба отсыпа¬
147

Бассейн
.‘."••V;	b.'.':
Рис. 13.6. Плотина ПЭС Северн:
1 — намыв песка; 2 — обратный фильтр; 3 — крепление откоса; 4 — банкет для перекрытия; 5--ка¬
менная наброска
ется из грунта, защищаемого каменной
наброской или бетонными массивами
20—40 т, а ядро выполняется из биту-
мизированного песка или бетона
(рис. 13.7).
В проектах Лумбовской и Тугур-
ской ПЭС крепление морского откоса
решено путем наплавных железобе¬
тонных плит (рис. 13.8).
Стремление кардинально решить
задачу индустриализации возведения
плотин привело к появлению проектов
плотин из наплавных элементов. Пер¬
вая такая конструкция была предло¬
жена Эрме в 1950 г. для ПЭС Шозе.
Она представляет железобетонную
плотину с полостями, загружаемыми
водой и грунтом. Высота плотины
может изменяться в зависимости от
рельефа дна от 30 до 100 м и должна
противостоять океанской волне, иду¬
щей из Ла-Манша. Плотина состоит из
сборных железобетонных элементов,
образующих блоки размерами 52 X
X 26x38 м. Указанные элементы до¬
ставляются к месту сооружения на
плаву. В собранном виде масса поло¬
го массива составляет 3000—5000 т,
что обеспечивает его устойчивость
при рачетной высоте волны.
В 1958 г. предложен проект пло¬
тины ПЭС из более крупных на¬
плавных блоков [116]. При водоизме¬
щении 32 тыс. т они будут иметь
осадку 23 м. Изготовление предла¬
гается вести на стапелях, расположен¬
ных на одном из островов архипе¬
лага Шозе, с последующей буксиров¬
кой к створу плотины. Стоимость 1 м
длины такой плотины при высоте ее
35 м оказалась на 20 % меньше стои¬
мости каменно-набросной плотины.
В проектных разработках Тугур-
ской ПЭС 1974 г. предложен наплав¬
ной блок плотины трепецеидальной
формы (рис. 13.8, б).
В проекте Котантен—Центр 1982 г.
[302] возведение ограждающих коль¬
цевых плотин на глубинах до 12 м
принято из железобетонных ячеистых
5,0 2,5 Щ$5 у А	24,5
7,61 ff,0
Рис. 13.7. Дамба ПЭС Котантен—Центр (проект 1982 г.):
/—несортированный материал; 2 — бнтумнзированный песок; 3 — каменная наброска или бетон¬
ные кубы 20—40 т.
148

OJ
О
Cl
X
X
X
x
>1
CL
I—
CJ
ae
о
(V
33
X
m
2u
ctf)
1в
со н
2'S
П
У *
С- h
Haf = G~vc*a;S! — п~. оа>
£-0- * S5 ехэ
!	I
и у "	xaoJLn* _ Й-Ир,
(- О ,	O’g'	u ас”	--I-
iC-l ч:чУв;е31:'с« .и*
Ч®ем е'ИХшК I “■ i- * >з
си” *;|55gl><C*ci.
=	—	о ! S	55 о._ s_ j	(_ l.
1,1-	а	**.«	I '£'-£••:	£
if	£	1 Я Н ч	“tr
*	гм	JJ	в 04 *	;-— я I з
*■ 'С	* -
* 5®
*о 2 о
uce£^K*^c22o6i
и	>, =о t_ с о	оДтю
я	2	^ ^	0Ч..Ь* га£5
2g-IxC D*4„, *414
Е! eg к
■0=3ra	S*3	v&u
га i =SPt»_ =cu i
5“ь2 I
О “ * £ --_ CO
S~0 = = >.g-raS
4
ж 5-
I
!. 114
03 IS
в	*v	—	«<	О - -
S x S 5
о ы Жщ S £ т1
^ ?сч ® Фо в
J; £•	^	i.^O	а ц>
2I*н°?	‘
г I О *=1 Г)
Sutj'ogEgsz- I -az
S2gi-- | s'lffi'o.ton
г i.1 *'»T"”s=tfSiS*
о к	I : *« 3
Е. * S’ic	Veo с ш о л i-
^ *	.* Л е v Е S v
с зс — ж ас их ^
- • ..оисиил.
ItcSiitO^uoci
' a-.of^.^Oic.c.jc.oo
Ot*=- = l-oOae*caI
149

Рис. 13.9. Ограждающая плотина из наплавных блоков ПЭС Котантен—Центр, проект
1982 г.
наплавных блоков высотой около 30 м
(рис. 13.9).
Следует отметить, что в проектах
ПЭС наплавной способ возведения
плотин в отличие от аналогичного спо¬
соба возведения зданий не нашел ши¬
рокого применения. Это объясняется,
очевидно, значительным расходом же¬
лезобетонных конструкций на 1 м
длины плотины (например, для Ту-
гурской ПЭС это составляет 1000, а
при замене грунтовыми материалами
1300 м3 наброски) и соответственно
большей стоимостью (для условий
Тугурской ПЭС 32 тыс. руб. при желе¬
зобетонных конструкциях и 19 тыс.
руб. при наброске).
На побережьях, где створы ПЭС
расположены в необжитых районах
с суровым климатом, особенно nptL
ГЛАВА 14
ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ
14.1.	СТРОИТЕЛЬНЫЕ ДОКИ
Сооружение наплавных конструк¬
ций ведется в строительных доках,
которые в отличие от стационарных
сухих доков используются обычно
только для конкретного объекта и име¬
ют упрощенное устройство (земляные
откосы вместо железобетонных стен,
прорезь взамен ворот с батопортом).
В строительном доке все наплавные
блоки могут сооружаться одновре-
150
значительной протяженности плоти¬
ны (например, в Мезенском заливе),
выбор способа возведения плотины
приобретает решающее значение для
обоснования всего сооружения, по¬
скольку ведение работ на месте обхо¬
дится весьма дорого. Например, в ус¬
ловиях Мезенской ПЭС возведение пло¬
тины ПЭС длиной 80 км традиционным
способом из грунтовых материалов
может составить 20 % сметы и затруд¬
няет экономическое обоснование со¬
оружения ПЭС. Поэтому здесь рас¬
сматривается новый способ создания
протяженных плотин ПЭС взрывом
с применением концентрированных
зарядов. Это позволит уменьшить
отоимость устройства таких пло¬
тин в 3—4 раза
менно, но при этом требуются значи¬
тельные размеры доков в плане и раз¬
деление их по котлованам. Так, для
бетонирования 66 наплавных устоев
противоштормовой плотины в устье
Восточной Шельды в Нидерландах
11381 использовалась намытая пло¬
щадка 4x4 км, на которой были
устроены три строительных дока с
котлованами 800 X 250 м, заглуб¬
ленными на 15 м (рис. 14.1), а буро¬

Рис. 14.1. Общий вид строительных доков для изготовления устоев дамбы Восточной
Шельды
вые платформы для добычи нефти в
месторождении Фриг возводились в
строительном доке Эрдайн Пойнт
(Шотландия), разделенном на два кот¬
лована. Строительные доки также на¬
зывают ковшами, подчеркивая их очер¬
тание и временное значение.
Строительные доки возводят двух
типов: док и шлюз-док; в доке ста¬
пельное место, на котором возводится
наплавная конструкция,' заглублено
под воду, а в шлюз-доке оно распо¬
ложено на незатопляемых отметках.
Поэтому в доке необходимо устройство
на все время строительства водоотлив¬
ной системы, а в шлюз-доке нет. От¬
личается и технология работ. Так,
строительный док отгораживается от
воды перемычкой, осушается, и в нем
ведут сооружение объекта, после чего
док затапливают, в перемычке де¬
лают прорезь и объект выводят на ак¬
ваторию (рис. 14.2, а). Таким способом
возводились наплавные блоки во¬
допропускного сооружения в комплек¬
се защиты Ленинграда от наводнений
(рис. 14.3).
В шлюз-доке работы ведутся на
незатопляемой стапельной площадке,
обвалованной вместе со шлюзом пе¬
ремычкой на размер осадки возводи¬
мого сооружения. По окончании работ
в обвалованный участок закачивает¬
ся вода, сооружение всплывает и пере¬
водится в шлюз, после чего уровень
воды понижают до естественного и
сооружение из шлюза через прорезь
выводится на акваторию (рис. 14.2, б).
В шлюз-доке возведение наплав¬
ного объекта можно начать сразу на
спланированной стапельной площад¬
ке, тогда как в доке требуется уст¬
ройство котлована и водоотлива из
него. Выбор между ними определяется
условиями строительства и характери¬
стиками грунтов. При наличии сильно
фильтрующих грунтов следует вести
работы в шлюз-доке.
При возведении наплавных конст¬
рукций для больших глубин в доках
выполняется только часть сооруже¬
ния, а достройка его на всю высоту
производится на плаву (например,
буровые платформы для добычи нефти
в Северном море выводятся из доков в
Ставангере и Эрдайн Пойнт и достраи¬
ваются в затоне).
151

Рис. 14.2. Схемы строительных доков:
а — строительный док (Кислогубская ПЭС); 6 — строительный шлюз-док (Канонерский туннель в
Ленинграде); 1 — шлюз; 2—стапельное место; 3—наплавные блоки; 4—перемычка; 5 — прорезь:
б — уровень подкачкн для перевода блоков в шлюз-док
Строительный док для сооружения на¬
плавного здания Кислогубской ПЭС (36Х
X 18 м, проектная осадка 6,36 м с понтона¬
ми) располагался на берегу Кольского за¬
лива напротив Мурманска, вблизи автодо¬
роги, в 14 км от промбазы строительства
(см. § 20.2). Котлован стройдока объемом
120 тыс. м3 выполнен в моренных грунтах
с устройством глубинного водоотлива и по¬
верхностного дренажа Размеры по основа¬
нию 40X95 м, заглубление под НТУ на
4,3 м. Откосы заложением 1:2,2 укрепле¬
ны метровым песчано-гравийным слоем.
Перемычка была отсыпана из грунта выем¬
ки с каменным креплением морского от¬
коса. На площадке у дока был построен
бетонный завод (2x250 л), склад цемента
и заполнителей, устроены опалубочный,
арматурный цехи и цех по изготовлению
изоляционных плит.
Рис. 14.3. Наплавные блоки водопропускного сооружения комплекса защиты Ленингра¬
да от наводнений
152

Рис. 14 4 Строительный док дли изготовления наплавных фундаментов опор линии
электропередачи через Каховское водохранилище
Аналогичный строительный док был
выполнен в песчаных грунтах для изготов¬
ления пяти железобетонных наплавных
фундаментов опор линии электропередачи
через Каховское водохранилище (рис. 14.4).
Размер дока 390x75 м, глубина под уров¬
нем водохранилища 6,35 м [15].
Строительный док-шлюз применен в
Ленинграде при сооружении пяти наплав¬
ных секций подводного туннеля, проложен¬
ного под морским каналом на Канонер¬
ский остров.
Объемы работ по промышленной базе
и поселку строительного дока зависят глав¬
ным образом от расстояния дока до индуст¬
риального центра и основной базы строи¬
тельства. Так, расположение строительных
доков для фундаментов опор ВЛ 330 кВ че¬
рез Каховское водохранилище и водопро¬
пускных сооружений Ленинградской пло¬
тины непосредственно в зоне строительства
исключило затраты как на промышленную
базу, так и на поселок. Расположение Кано¬
нерского строительного дока-шлюза на ос¬
трове вызвало необходимость организации
базы, стоимость которой составила 12 %
стоимости дока, но привлечение местной
рабочей силы на острове исключило затра¬
ты на поселок. Расположение строитель¬
ного дока Кислогубской ПЭС близко от
Мурманска и основной базы строительства
[45] позволило обойтись лишь небольшой
промежуточной базой (3% стоимости дока)
и временным поселком (5 % стоимости до¬
ка).
Опыт сооружения наплавных бло¬
ков показывает, что местоположение
строительного дока следует макси¬
мально приблизить к индустриально¬
му центру и постоянной базе строи¬
тельства даже в том случае, если эта
база отстоит на значительном расстоя¬
нии от створа ПЭС, поскольку расхо¬
ды по перегону наплавных конст¬
рукций составляют незначительную
часть сметы. Именно поэтому наибо¬
лее экономичным может оказаться рас¬
положение стройдока на очень боль¬
шом расстоянии от створа в другом
климатическом поясе, если вызван¬
ное этим снижение стоимости возведе¬
ния наплавных конструкций приведет
к удешевлению всего строительства
ПЭС.
Так, для строительства Пенжи-
нской ПЭС наиболее выгодным яв¬
ляется расположение стройдока в рай¬
оне Владивостока на расстоянии
3500 км от створа.
Строительные доки обычно про¬
ектируются в расчете на одноразовое
применение, но, как правило, исполь¬
зуются и в последующем. Так, док
Кислогубской ПЭС после изготовле¬
ния блока ПЭС используется для из¬
готовления наплавных конструкций
морских газовых промыслов. В доке
153

Запорожской ГРЭС для сооружения
фундаментов В Л 330 кВ возводились
наплавные фундаменты новой BJ1
750 кВ, а шлюз-док Канонерского тун¬
неля переоборудован для судострои¬
тельного завода. Поэтому при плани¬
ровании многоразового использова¬
ния стройдока вместо прорези в пере¬
мычке целесообразно оборудовать во¬
рота с затвором.
Общие затраты на док Кислогубс¬
кой ПЭС в моренных грунтах соста¬
вили 17 руб/м3 докового объема, а
на док для фундаментов линии элек¬
тропередачи на юге страны в более
легких песчаных грунтах —
13 руб/м3. Возможность использо¬
вания для дока постоянных сооруже¬
ний значительно снижает затраты.
Так, затраты, относимые на док Ле¬
нинградской плотины, ввиду его распо¬
ложения в бассейне будущего аван¬
порта (рис. 14.3) составили всего
1,27 руб/м3. Сопоставление стоимости
Кислогубского (17 руб/м3) и Кахов¬
ского (13 руб/м3) строительных доков
со стоимостью Канонерского шлюз-
дока (4 руб/м3) указывает на преи¬
мущество последнего за счет исключе¬
ния затрат на водоотлив и уменьшение
общего объема земляных работ. Одна¬
ко все эти затраты значительно ниже
затрат на сооружение судостроитель¬
ных доков, стоимость которых оцени¬
вается более чем в 100 руб м3.
14.2.	БЕТОНИРОВАНИЕ НАПЛАВНЫХ
БЛОКОВ ПЭС
Тонкостенные густоармированные
конструкции (содержание арма¬
туры 100—300 кг/'м3) могут изготав¬
ливаться монолитными и сборными.
При изготовлении монолитных конст¬
рукций бетонную смесь транспорти¬
руют в автосамосвалах и автобетоно¬
мешалках с последующей подачей в
блок либо порционно в бадьях кра¬
нами грузоподъемностью 5—6 т [ Кис-
логубская ПЭС, быки плотины Восточ¬
ной Шельды (рис. 14.5)1, либо с при¬
менением виброхоботов (ПЭС Ране).
В последние годы при использовании
бетонов с суперпластификаторами по¬
дача бетонной смеси в блок осущест¬
вляется, как правило, высокопроиз¬
водительными бетононасосами. При
Рис. -14.5. Сооружение быков противоштормовой плотины Восточной Шельды в строи¬
тельном доке Шаар (Нидерланды)
154

Рис. 14.6. Монтаж сборных элементов наплавных опор линии электропередачи через
Каховское водохранилище в строительном доке Запорожской ГРЭС
опалубливании сооружений приме¬
няются съемные многооборотные
цельнометаллические либо деревян¬
ные на металлической раме щиты.
На ответственных участках рабочая
поверхность опалубки обшивается ад¬
сорбционным слоем (на Кислогубской
ПЭС влагоемкий картон, а на ПЭС
Ране многослойные фанерные листы).
Бетонная смесь уплотняется глубин¬
ными высокочастотными вибраторами
(на Кислогубской ПЭС—12, а на
ПЭС Ране — 20 тыс. кол/мин). При
использовании бетонной смеси с особо
высокой подвижностью (более 20 см)
она самоуплотняется.
Значительные трудности возника¬
ют при бетонировании монолитных
тонкостенных элементов ПЭС в зим¬
ний период (в здание Кислогубской
ПЭС зимой был уложено 51 % всего
бетона).
Невозможность применения в зим¬
нее время для ухода за бетоном
тонкостенной конструкции методов
термоса и внутреннего электропрогре¬
ва, а также противоморозных добавок
требует выдерживания бетона в тепля¬
ках, что значительно осложняет и
удорожает бетонирование.
Упрощает бетонирование монтаж
сборных плит зимой и их омоноличи-
вание летом, как это было осуществле¬
но для части наплавной конструкции
Кислогубской ПЭС и фундаментов Ка¬
ховской BJI (рис. 14.6). При этом может
применяться укладка бетона в стыки
с одновременным его уплотнением с
помощью самоподъемной виброиглы1.
Стыки можно омоноличивать и особо
жесткой смесью с помощью виброизо-
лированных опалубочных щитов с не¬
медленной распалубкой. Так, при омо-
1 А. С. 872652 (СССР). Устройство для
укладки бетонной смеси/М. К. Морозов,
И. Н. Усачев. БИ. 1981. № 38.
155

ноличивании стыков бетонной смесью
жесткостью 200 с были опробованы
изолированные пороизолом от сборных
плит металлические опалубочные щи¬
ты с тисковыми вибраторами, которые
сразу же снимались после уплотне¬
ния смеси. Прочность бетона при этом
превысила 5 МПа.
При необходимости выполнения
больших объемов бетонных работ с
изготовлением значительной серии на¬
плавных блоков применяют и моно¬
литно-сборный способ, заключающий¬
ся в монолитном исполнении частей
сооружения с последующей их сборкой
крупными кранами. Например, при
строительстве в стройдоке г. Грейп-
торпа нескольких десятков полупо-
гружных платформ их элементы со¬
бирали полноповоротные краны гру¬
зоподъемностью 780 т.
При изготовлении массовыми се¬
риями наплавных блоков мощных ПЭС
потребуется достигнуть необычно вы¬
сокой интенсивности бетонных работ
(например, для Пенжинской и Мезен¬
ской ПЭС 1—2 млн. м3 бетона в год),
обеспечивающей выпуск до30—80 бло¬
ков. Для этого необходима максималь¬
ная индустриализация производства
бетона с перенесением возможно боль¬
шего объема работ в заводские усло¬
вия. Такое решение представляется
возможным лишь при укрупнении
сборных плит в объемные элементы
массой 100—200 т, что позволит выпол¬
нять в заводских условиях свыше90 %
всего объема бетона сооружения, и
в том числе 50 % омоноличивающего.
Возможность изготовления, транс¬
порта и монтажа подобных элементов
доказана опытом строительства Сара¬
товской (конвейерно-поточная линия
сборных блоков объемом до 80 м3 и
монтажные краны грузоподъемностью
2 X 110 т), Братской и Усть-Илим-
ской ГЭС (проектная мощность бе¬
тонных заводов 2,4 млн. м3/'год).
Сошлемся также на пример соору¬
жения в рамках Дельта-плана плоти¬
ны в проливе Гравелинген (Нидер¬
ланды), выполненной из объемных
сборных элементов, которые собира¬
лись из плоских плит в строительном
доке.
14.3.	ПОДВОДНЫЕ ОСНОВАНИЯ ПОД
НАПЛАВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПЭС
Создание подводных оснований
обычно связано с применением водо¬
лазного труда. В последние десяти¬
летия в связи с развитием наплавного
строительства (см. гл. 12) найдены но¬
вые решения и разработано новое мор¬
ское оборудование и приборы, позво¬
ляющие вести подводно-технические
работы на значительной площади с
большой интенсивностью и обеспече¬
нием высокого качества при ограни¬
ченном применении водолазного тру¬
да.
Наиболее совершенные решения в
этой области получены в Нидерландах, где
имеется 45-летний опыт строительства под¬
водных туннелей и сооружений по Дельта¬
плану.
Основания для тунне¬
лей из опускных секций.
Первоначально на первых осуществленных
туннелях производили замыв в зазор меж¬
ду дном секции туннеля и траншеи смеси
песка и воды, подаваемой по горизонталь¬
ной напорной трубе (рис. 14.7). Благода¬
ря установке дополнительных всасываю¬
щих труб по обеим сторонам напорной тру¬
бы создаются условия установившегося по¬
тока, что приводит к равномерному оседа¬
нию песка. При этом система, двигаясь
вдоль оси туннеля и вращаясь вокруг вер¬
тикальной трубы, позволяет изменять на¬
правление намыва.
Подача песка крупностью 0,5 мм осу¬
ществлялась землесосом при средней кон-
Рис. 14.7. Портал для нагнетания песка при
возведении туннеля Бекемюкс [297]:
1 — портал, передвигающийся вдоль оси туннеля:
2 — система труб для подачи песка; 3 — времен¬
ный фундамент; 4 — песчаный грунт
156

Рис. 14.8. Схема намыва песка в основание туннеля Влейк:
а — оборудование для намыва песка; б —схема намыва песка в основание; / — всасывающая сек¬
ция; 2 — баржа с песком; 3 — понтон; 4 — драглайн; 5 — соединение труб; 6 — водонепроницаемые
шандоры: 7 — шаровой клапан в днише туннеля
Рис. 14.9. Временный фундамент туннеля Бекемюкс:
/ — бетонный фундаментный блок; 2 — рым: 3 — горизонтальный домкрат; 4 — вертикальный дом¬
крат
157

систенции пульпы 10%. Песчаная подуш¬
ка толщиной 1 м. намываемая с наиболь¬
шей плотностью, имела пористость 40—42%.
После снятия туннельной секции
с временных опор ее осадка на песчаном
основании составила 5—10 мм.
В дальнейшем прн возведении тунне¬
ля Влейк был применен более совершен¬
ный метод намыва песка — метод инъек¬
ции (рис. 14.8) [297]. Туннель Влейк
(Нидерланды) состоит из двух секций дли¬
ной 125 и шириной 30 м. В каждой секции
туннеля были уложены трубы диаметром
200 мм. Подача насоса составляла 300 м3/ч
при давлении 0,28 МПа и скорости в трубо¬
проводе 3 м/с. Выпускные отверстия в дни¬
ще устраивались через 13 м по ширине пу¬
тепровода. Намыв основания из песка
Рис. 14.10. Разравнивающий портал для
создания песчаных и гравийных подушек:
I — башенная конструкция; 2 — подача грунтов;
3 — бункера подачн грунта; 4 — регулируемая
опора
крупностью 0,16—0,27 мм слоем в 1 м и объ¬
емом 13 тыс. м3 выполнен за 200 рабочих
смен.
Максимальная осадка секции туннеля
после снятия с временных опор составила
70 мм. При принятой конструкции располо¬
женных через 20—25 м температурные
швов, исключающих вертикальное смеще¬
ние соседних секций, но допускающих вра¬
щательное, эта осадка не вызвала каких-
либо осложнений.
Следует отметить, что методы инъек¬
ции или нагнетания можно применять толь¬
ко при наличии системы удержания над вре¬
менными опорами с помощью вертикаль¬
ных и горизонтальных гидравлических
домкратов (рис. 14.9).
Блоки временных опор на первых осу¬
ществленных туннелях устанавливали на
гравийные подушки, создаваемые с помо¬
щью разравнивающей установки в виде пор¬
тала (рис. 14.10). Однако в последних про¬
ектах от этого отказались, а используют
домкраты с большей высотой подъема и бо¬
лее прочными опорными блоками, которые
устанавливаются непосредственно на дно
разработанной траншеи.
При неблагоприятных грунтовых усло¬
виях погружные секции, как, например,
при строительстве туннеля под р. Маас в
Роттердаме, устанавливаются на сваях.
Для этого туннеля был разработан тип
сборной сван с регулируемым оголовком
(рис. 14.11). Свая устанавливалась в зара¬
нее забитую стальную трубу. Труба имела
литую железную подошву, в которую зали¬
вался цементный раствор объемом 0,5 м3.
Впоследствии труба удалялась, а усилен¬
ная подошва увеличивала несущую спо¬
собность сваи.
После точного размещения туннель¬
ной секции на временных конструкциях ус¬
тановленные на сваях оголовки прижима¬
лись ко дну туннеля нагнетанием цемент¬
ного раствора в соединительную муфту
(рис. 14.11, б), поддерживаемую водолаза¬
ми.
Конструкция основания
и защитное покрытие про-
тивоштормовой	плотины
Восточной Шельды	(см.
рис. 12.5). Сооружения рассчитаны на 200-
летний срок службы при песчаных грунтах
с высоким содержанием ила в районе стро¬
ительства. Ил в основании — как легко
разуплотняющийся грунт подлежит удале¬
нию с заменой песком, уплотняемым вибра¬
торами.
Для виброуплотнения грунта в откры¬
том море при глубинах 15—28 и мощности
слоя грунта 8—15 м была создана специаль¬
ная баржа «Митилус» с вибрационными тру¬
бами длиной 42,5 м (рис. 14.12, а). На под¬
готовленную поверхность укладывается
фильтрующий многослойный мат размером
200 X 42 X 0,36 м. Фильтрующий мат состо¬
ит из основы — полипропилена, армиро¬
ванного стальной проволокой, трех слоев
158

Рис. 14.11. Туннель Роттердам Метро:
а — сечение туннеля; б — регулируемый оголовок сваи; / — бетонный туннель; 2 — фундаментные
сваи с регулируемым оголовком; 3— оголовок; 4 — нейлоновая муфта; 5 — трубы для подачи це¬
ментного раствора; б—направляющий стержень; 7 — сборная свайная секция; в—инъекцнрован-
ный цементный раствор
сортированного фильтрующего материала
от песчаного грунта крупностью 0,3—2 мм
до гравия крупностью 8—40 см. Толщина
слоев от 10 до 12 см, слои покрыты снару¬
жи и разделены между собой грунтонепро¬
ницаемой пол истирольной тканью. В песча¬
но-гравийных слоях установлены перего¬
родки, препятствующие смещению фильт¬
рующего материала, весь мат спрессован с
помощью стальных шпилек.
Для сохранения фильтрующего много¬
слойного мата от механических поврежде¬
ний под быками предусмотрена укладка
второго мата с гравийным заполнителем и
размером 60X 30X0,36 м.
Для выравнивания неровностей поверх
второго мата при необходимости укладыва¬
ются выравнивающие блок-маты толщиной
0,15—0,6 м с размерами в плане 48X5,6 м.
При расстоянии между осями быков
45 м между уложенными 42-метровыми мно¬
гослойными матами остаются 3-метровые
незащищенные промежутки, которые за¬
крываются трехслойным фильтром, созда¬
ваемым с помощью специально сконструи¬
рованного судна «Макома» (рис. 14.12. б),
оснащенного системой слежения и контро¬
ля. В нижний слой фильтра укладывает¬
ся крупнозернистый песок с диаметром час¬
тиц 1—50 мм, в промежуточный — гра¬
велистый песок крупностью 5—50, в верх¬
ний— гравий крупностью 25— 50 мм.
Подготовка основания и укладка ма¬
тов на это основание производится со спе¬
циального судна «Карднум» (рис. 14.12, в).
С судна осуществляется экскавация грунта
(производительность 78 \Р/с\ на глубинах
12—32 м с точностью ±0,5 м, зачистка ос¬
нования со скоростью 2 м/мин, уплотнение
основания и матов с помощью виброплат¬
формы. Понтон с барабаном, несущим мат,
и с оборудованием, обеспечивающим уклад¬
ку мата на дно, прикрепляется в кормовой
части «Кардиума». Скорость укладки филь¬
трующего мата 4 м/мин, отклонение от про¬
дольной оси не более 1 м.
Все операции осуществляются в перио¬
ды спокойного моря при скорости не более
0,5 м/с.
После установки быка создается по¬
рог. Различные слои отсыпаются со специ¬
ально созданных плавсредств. Для отсып¬
ки верхнего слоя используется желоб. На¬
броска камня производится в период оста¬
новки течений. После сооружения порога
основание под быками цементируется
[138].
Основание ПЭС Северн. По
проекту наплавные блоки устанавливаются
на забуренные в скальное основание массив¬
ные сваи. Подобное решение предложено
еще ранее в СССР [7]. Выверка и установка
в проектное положение каждого блока осу¬
ществляются с помощью домкратов, заде¬
ланных в днище под продольными стенами.
По периметру блоки обрамлены поясом,
обеспечивающим непроницаемость при инъ¬
екции раствора в пространство между дни¬
щем и дном русла.
Основание Кислогуб¬
ской ПЭС [45]. В основании блока
Кислогубской ПЭС (см. рис. 20.3) залегают
морские отложения с валунными включе¬
ниями. Имеется небольшой выход скалы.
Поэтому под блоком ПЭС был отсыпан спе¬
циально подобранный суффозионно ус¬
тойчивый песчано-гравийный грунт слоем
0,5 м с отсевом фракций крупностью более
50 мм. Такая постель, дополненная сталь¬
ным «ножом» в виде обрамляющей днище
блока рамы, врезанной в грунт на 280 мм,
обеспечила его суффозионную устойчи¬
вость.
Песчано-гравийный грунт и камень
отсыпались с помощью плавучего крана
при водолазном контроле и корректировке
места опускания грейфера. Для предотвра¬
щения расслоения песчано-гравийного
грунта грейферный ковш раскрывали на
высоте не более чем 0,5 м от дна.
Для выполнения песчано-гравийной
постели под блок были запроектированы и
изготовлены устройства для весьма тща¬
тельного выравнивания (±3 см), включаю¬
щие направляющую раму длиной 45,5 и
шириной 21 м и контрольную рейку дли¬
159

ной 22,5 м, а также футшток с нивелирной
рейкой в надводной зоне 1.
Для крепления подходных бьефов по¬
верх слоя песчано-гравнйной смесн толщи¬
ной 110 см был отсыпан гравийный слой
толщиной 40 см (крупность фракций до
ISO мм}
KpvnwiCHiic Kamncni К|/у II HUv. 1 t>lO
25—50 см (которое предполагалось эксплу¬
атировать при ограничении расходов через
отверстия) было разрушено на выходе по¬
тока уже при испытании станции в крити¬
ческих режимах. Это крепление было вос¬
1 А. С. 268279 (СССР). Устройство
для образования подводных постелей'
В. Г. Гаврилов.— БИ, 1970. № 13.
становлено в несколько этапов камнем
крупность которого непосредственно у бло¬
ка составила 0,6—I м. При этом были сня¬
ты практически все ограничения на про¬
пуски через здание ПЭС.
При проверке выполненного крепле¬
ния подшерждена полученная при иссле¬
дованиях зависимость по выбору крупно¬
сти камня для верхнего слоя крепления в
бьефах
dcp = I,4uJ/T h,
о •
где dcр — средняя крупность устойчиво¬
го камня, см; ve — придонная скорость,
м/с; h0 — глубина потока, м.
Рис. 14.12. Специальные средства для устройства подводных оснований (Дельта-план,
Нидерланды):
a — баржа «Митнлус» для виброуплотнения грунта; б — судно «Макома» для послойной укладки
грунтов обратного фильтра; в — судно «Кардиум» для укладки матов

Рнс. 14.13. Планировка щебеночной постели под фундаментами БД 330 кВ [21];
/ — центральная свая с наголовником; 2 — железобетонная направляющая плита:	3— щебеночная
постель; -/ — железобетонный массив; 5 — кран-баржа: б — тяговый трос:	7—планировочная рей¬
ка-нож
Основание под фундамен¬
тами переходных опор
В-П-330 кВ через Каховское
водохранилище |21]. Основание
под фундаментом переходных опор выпол¬
нялось нз щебня. Отсыпка производи¬
лась с помощью крана-баржи. Плани¬
ровка осуществлялась с помощью плани¬
ровочной рейки-ножа длиной 25 м. Одним
концом рейка крепилась к центральной
металлической свае, другой передвигалась
по направляющим плитам, уложенным по
окружности выравниваемой поверхности
е точностью по высоте ±1 см. Рейка при¬
водилась в движение с помощью лебедок,
установленных на барже (рис. 14.13).
14.4. ПЕРЕГОН НАПЛАВНЫХ БЛОКОВ
Перегон наплавных блоков осу¬
ществляется после строительной го¬
товности сооружения и затопления
строительного дока водой.
Перегон включает следующие опе¬
рации:
подъем блока в строительном доке;
вывод из строительного дока (шлюз-
дока); буксировка по трассе от строи¬
тельного дока к месту установки; по¬
гружение на основание.
Буксировка плавучего
дока. Наиболее ярким примером по¬
добной операции является перегон летом
1961 г. плавучего дока |65|.
Это гигантское по тому времени соору¬
жение имело следующие параметры; дли¬
на 269,85. ширина 57.50 м. масса 72 ООО т,
наименьшая допустимая осадка 5,5, мак¬
симальная осадка при перегоне 8,5 м.
Буксировка осуществлена по маршру¬
ту Балтийское море — Северное море —
Атлантический океан — Средиземное
море — Черное море со скоростями преи¬
мущественно 3—4 узла* (минимальная
скорость 1.6. максимальная 4.7 узла), мак¬
симальная длина и высота волны но трас-
* I узел равен 1,852 км ч.
1 I Зак. I 874
се соответственно составляли 150 н 6 м, мак¬
симальная скорость ветра 9 баллов (18,3—
21,5 м'с). Общая длина трассы перегона
составила 5293 мили, из ннх 4091 миля в
открытом море.
Для обеспечения требуемой макси¬
мальной скорости буксировки 6,5 узла не¬
обходима была тяговая сила 1287 кН. Эф¬
фективная буксировочная мощность вы¬
числялась из расчета 7,4 кВт на 1 кН.
В операции были задействованы тан¬
кер мощностью 14 ООО кВт, ледоколы мощ¬
ностью 6500 и 5000 кВт, спасательные ко¬
рабли «Аргус», «Атлант», «Посейдон» мощ¬
ностью по 1500 кВт, а также на различных
участках другие вспомогательные букси¬
ры. Применение мощного танкера обосно¬
вывалось его значительной массой
(40 000 т), сравнимой с массой дока в пе¬
риод его буксировки. Несколько характер¬
ных буксировочных ордеров приводится
на рис. 14.14.
Общее время проведения операции со¬
ставило 62 дня, а средняя скорость букси¬
ровки 3,6 узла.
Перегон наплавного
блока	Кислогубской
v Аргус"t
, Кзги~зн Федотсб
Сэ „Марс"
., Сибиряков'
71 Атлант ^рвсецдвн''С:>7,Ленингзайси,"
560 м
металлист
С
-1
Ленинградец' Посейдон *
Г.ндиряков" о  С2_
Марс "„Капитан Федотов ^етап//и^.-
610 и
250м	мАргус"
Рис. 14.14. Схемы буксировки 1—111, при¬
мененные при перегоне плавдока
161

z>
a)
V J
/yj—LLi
>
/tjJLJ
2 5)
20м
~^SSm
г* H
rr
Рис. 14.15. Схема буксировки блока Кислогубской ПЭС:
о —на глубокой воде; б — на мелкой воде; / — буксир мощностью по 1500 кВт; 2 — понтоны тру,о-
полъемностью по 4000 кН (6 шт.): 3 - блок ПЭС; 4 » буксир мощностью 260 кВт
ПЭС [45]. Операция была рассчи¬
тана с использованием приливов и
приурочена к сизигии, что позволи¬
ло уменьшить объемы земляных работ
по созданию строительного дока и про
рези к нему, а также обеспечило без¬
опасность проведения начального эта¬
па буксировки по трассе и завода бло¬
ка в створ без дополнительных зем¬
ляных работ.
Первоначальный этап — маневри¬
рование внутри котлована размером
по дну 39,1 X 93,1 м и вывод блока из
прорези осуществлялся четырьмя ле¬
бедками с тяговым усилием 50 кН при
канатоемкости барабана 220 м и ско¬
рости выбирания троса до 2,6 м/мин.
К моменту наступления полной воды
с головного буксира мощностью
1500 кВт, установленного на рейде
строительного дока, был подан трос
для вывода блока на трассу. Одно¬
временно к корме блока был присое¬
динен буксир-кантовщик мощностью
220 кВт, который по мере продвиже¬
ния блока к трассе перегона произво¬
дил разворот его в походное поло¬
жение.
В операции по буксировке блока
ПЭС размером в плане 18,3 X 36 м,
массой 5100 т и осадкой 8,3 м при
всплытии в строительном котловане
и 5,65 м после присоединения шести
понтонов подъемной силы по 4000 кН
(фактическая габаритная осадка
6,36	м с учетом выступающих на
0,56 м под днищем скуловых подушек,
что на 21 см превышает проектную
осадку) были задействованы два бук¬
сира мощностью до 1500 кВт, пожар¬
ный катер и водолазный бот, а также
на первом этапе — до выхода на боль¬
шие глубины два буксира-кантовщи-
ка мощностью по 260 кВт.
Провод блока на участках с ма¬
лыми глубинами со скоростью 1,6
2.5 узла осуществлял один буксир, а
после прохода мелководья к блоку
был присоединен второй буксир и ско¬
рость каравана составляла 3—3,5 уз¬
ла. Две характерные схемы буксиров¬
ки приводятся на рис. 14.15.
Наиболее сложной операцией про¬
цесса заводки блока в створ, осущест¬
вленной с помощью тросовой системы
блок—береговые рамы, явилось пре¬
одоление переката на подъеме прили¬
ва (рис. 14.16).
Перед погружением на спаде при¬
лива осадка блока заранее была уве¬
личена на 1,55 м, что позволило его
посадить за 1,5 ч до малой воды. Пос¬
ле инструментальной оценки положе¬
ния блока был принят дополнитель¬
ный водный балласт, что исключило
его всплытие на полной воде.
Затраты времени на отдельных эта¬
пах перегона составили: вывод блока
из прорези 1,5, буксировка на участке
строительный док—губа Кислая (рас¬
стояние 87 км) 19,5 ч (средняя ско¬
рость 4,5 км/ч), заводка блока в створ
2.5 и погружение блока на основание,
осуществленное на 1-й день после его
установки в створе и снятия понтонов,
4.5 ч.
Перегон наплавных
фундаментов для пере¬
ходных опор ВЛ 330 кВ че¬
рез Каховское водохрани¬
лище [21]. Изготовленные в строитель¬
ном котловане пять фундаментов со смон¬
тированными на них опорами для ВЛ
330 кВ предстояло отбуксировать и погру¬
зить на заранее выполненные подводные
основания, створ которых располагался
в 3 км от места возведения. Буксировка рас¬
считывалась на скорость ветра до 10 м/с,
высоту волны 1,2 м и допускаемый динами¬
ческий угол крена 3°.
162

При затоплении котлована строи¬
тельного дока отсеки фундаментов были за¬
полнены. что исключило их произвольное
всплытие.
После разборки перемычки и поочеред¬
ной откачки воды из фундаментов наплав¬
ные системы (фундамент — опора) вырав¬
нивались путем балластирования отсеков
водой. Затем наплавную систему, раскреп¬
ленную тросовыми оттяжками к гусенич¬
ным тракторам, выводили из строительного
дока в прорезь судового хода, где к ней
присоединялись стальные канаты, подан¬
ные с буксиров. После этого фундамент с
опорой буксировали пятью теплоходами
(рис. 14.17) к месту установки над по¬
стелью. где его раскрепляли четырьмя
стальными канатами к швартовым бочкам.
Посадка системы на постель осуществля¬
лась приемом водного балласта.
Перегон пяти наплавных фундаментов
с опорами был осуществлен за 13 дней.
Буксировка буфовых
платформ для добычи неф¬
ти в Северном море [138].
В 1976—1977 гг. произведена буксировка
и установка 10 крупных морских платформ
массой от 170 до 460 тыс. т (рнс. 14.18).
Буксировка осуществлялась на расстояние
до 900 миль со средней скоростью в море до
3,5 узлов. Суммарная мощность буксиров
доходила до 70 000 кВт. В настоящее время
масса буксируемых опор достигла
800 тыс. т.
Подъем, буксировка и
установка быков для
противоштормовой пло¬
тины Восточной Шель¬
ды в Нидерландах 11381.
Изготовленные в строительном доке
(см. § 14.2) быки дамбы массой 15—
18 тыс. т устанавливались в створе с
помощью специально сконструиро¬
ванного для этой цели подъемного
U-образного судна «Остреа»
(рис. 14.19).
Судно «Остреа» имеет размеры в
плане 87,25 х 47 м. Для обеспечения
независимого маневрирования внутри
стройдока и уменьшения буксирной
НТУ± 33,45
43
2
42
е
Q]
5
41
е
Vi
40
Наблюденная
мареограмма
SO/Ш 1968г.
Время, v
-1	j	1	1	1 I
17 18 19 20 21
12
i_i 1 1
23 24 1
Движение блока (нос) до переката
64 ми*$4Z//j
Прохождение блоком переката
45 мин —-
т
Движение блока (ось) до створа
45 мин
Щ
Резерв времени
Начало движения блока
В створ 20 ч 96 мин
— Блок ПЗС в створе
23ч 20 мин
290м
Уровни при движении
блока В створ
(нос блока)
' -10,0
-10,70
4Естественная
поверхность
-8,80
V# S/У Ж 2$-$.
*7
Котлован ПЭС
Рис. 14.16. Заводка блока Кислогубской ПЭС в створ:
а --оперативный план-график: б—проход блоком нормирующего переката
U*
163

гяги при движении к створу подъемное
судно оборудовано четырьмя двига¬
телями общей мощностью около
6500 кВт. После входа и установки
судна в доке бык поднимают с помо¬
щью кранов и удерживают в подве¬
шенном состоянии в пролете. Осадка
судна за счет приема на себя нагрузки
100 ООО кН увеличивается с 6 до
10 м, осадка быка при этом равна
11 м.
Судно по трассе буксируется при
высоте волны до 0,75 м и скорости ветра
до 15 м/с. Подходит судно к створу по
течению на спаде скоростей (к моменту
подхода 1,25 м/с), что позволяет суд¬
ну маневрировать за счет собственной
тяги.
Рис. 14.17. Схема буксировки наплавной системы
I — наплавной фундамент: 2. 3, 4 — соответственно тор
164
Быки устанавливаются совместно
со вспомогательным судном-понтоном,
оснащенным землесосным снарядом.
Сначала вспомогательное судно очи¬
щает основание от слоя песка, намы¬
ваемого за цикл прилива (около 1 м).
Затем к нему пришвартовывается
«Остреа», и оба судна в состыкован¬
ном виде проходят над матом, произ¬
водя его доочистку. После этого «Ост¬
реа» увеличивает осадку быка, удер¬
живая его в нескольких метрах от
дна, и одновременно специальный ро¬
бот с телевизионной камерой и зву¬
ковыми датчиками производит про¬
верку целостности мата. После этого
наплавная конструкция опускается на
дно (рис. 14.19, а,//) и в балластную
камеру принимается вода.
Система швартовки подъемного суд¬
на «Остреа» состоит из четырех тросов
диаметром 64 и четырех тросов диа¬
метром 72 мм, укрепленных на ан¬
керных сваях и обеспечивающих вы¬
сокую точность наведения плав¬
средств, а затем установки быка
(±1 см).
Перегон	наплавных
блоков ПЭС Северн I124J.
Проект предусматривает перегон из
шлюз-доков трехагрегатных блоков
фундамент—опора:
юдной. рулевой и головной б\ксиры

Рис. 14.18. Буксировка платформы для добычи нефти в Северном море
размером 73 X 60 X 57 м и массой
96 тыс. т. Изготовление блоков запро¬
ектировано в шлюз-доках. Для бук¬
сировки намечено применить букси¬
ры мощностью всего 2200 кВт, хотя
для перегона наплавных конструк¬
ций уже применяются буксиры 6000—
9000 кВт, а в проектах мощных ПЭС
в СССР предусматривается примене¬
ние буксиров мощностью 10000—
15 000 кВт.
Для уменьшения дноуглубитель¬
ных работ на подходах к доку вы¬
вод блоков предусматривается на пол¬
ной воде в сизигию при скоростях,
достигающих 2 м/с, установка же про¬
изводится в квадратуру. Для отстоя
блоков предусмотрена защищенная ак¬
ватория.
В проекте ввиду больших размеров
блока был выбран динамический спо¬
соб их установки. Блок наводится на
штатное место с помсяцью четырех бук¬
сиров. Тяговые усилия буксиров пере¬
даются через шарнирные звенья
(рис. 14.20, а).
На подходе к штатному месту
блок заранее притапливается до глу¬
бины 1 м под килем (рис. 14.20, б.)
При заходе в проектное положение в
плане происходит быстрое заполне¬
ние водой турбинных водоводов и
блок садится на временное основание.
Выполнение всей операции предпола¬
гается осуществлять в 60—40-минут¬
ные «окна» (периоды остановки тече¬
ний при смене прилива отливом). При
неудаче операция может повторяться
после откачки балласта. При удачной
посадке принимается дополнительный
водный балласт.
При высоких скоростях и ограни¬
ченности «окна» в проекте ПЭС Фанди
предложен способ установки блока с
заякориванием перед погружением на
пустотелых балластируемых массивах.
Перегон двух наплав¬
ных блоков водоизмеще¬
нием по 32 тыс. т водопро¬
пускной плотины в ком¬
плексе защиты Ленин¬
града от наводнений (см.
§ 14.1) проводился 15—19 декабря
1985 г. (рис. 14.21). В ледовых усло¬
виях для буксировки на расстояние
4 км использовали семь буксиров по
165

Рис. 14.19. Выполнение операций с помощью подъемного U-образного судна «Остреа»:
о—подъем, удержание / и установка II быков; 6 — судно «Остреа» удерживает бык в котловане
дока перед его буксировкой в створ

Рис. 14.20. Схема крепления буксира (а) и установка наплавных блоков ПЭС в проекте
Северн (б):
/ — шарнирные соединения; 2 — центр приложения направленной тяги; 3 — наплавной блок; 4 —
шарнирное соединение; 5 — стыковые резиновые соединения
1500 кВт и один ледокол мощностью
6000 кВт (рис. 14.21).
Расчет буксировки на¬
плавных блоков {1, 53, 671.
Вычисление буксировочного сопротив¬
ления R, кН, в спокойной и глубокой
воде производится по приближенной
формуле
Д = (Л,р'+К« т)10-5,	(14.1)
где Rrp — сопротивление	трения,
Ятр =^тр-у 5tia;
jRoct — остаточное сопротивление,
Костное?-jQv*'
Здесь £тр — коэффициент сопротивле¬
ния трения, для бетона может быть
принят 0,0068; р — плотность воды,
кг/м3; S — смоченная поверхность
блока, м2,
S={2T + B)L + 2TB\
v — скорость буксировки, м/с; £ост —
коэффициент остаточного сопротивле¬
ния; для блока, выполненного в фор¬
ме параллелепипеда, при числе Фруда
(Fr = vI'VgL), равном 0,05—0,1, мо¬
жет быть принят 0,6—0,8; Q — пло¬
щадь погруженной части мидель-
шпангоута Q = ВТ', L, В и Т — со¬
ответственно длина, ширина и осадка
блока; g — 9,81 м/с2.
Эффективная буксировочная мощ¬
ность, кВт,
ЛГ8ф =Rv.
Сопротивление блока RB, кН,
встречному ветру скоростью ов, м/с,
подсчитывается по формуле
Rb =0,001/?в F, (14.2)
где рв — удельное давление ветра,
Па, с приведенной скоростью v„
= v + vb\ Рв определяется по (12.4)
с введением поправочных коэффициен¬
тов; F — лобовая поверхность над¬
водной части с учетом оборудования,
м2.
Суммарное сопротивление блока
Ri =Я+Яв-
Эффективная буксировочная мощ¬
ность при наличии ветрового сопро¬
тивления, кВт,
Л^дф R\V.
Требуемая мощность установки,
кВт,
A/i=JV0,236.	(14.3)
167

Рис. 14.21. Буксировка наплавных блоков водопропускной плотины в комплексе защи¬
ты Ленинграда от наводнений 19 декабря 1985 г.
Результаты расчетов, выполняе¬
мых в табличной форме, представ¬
ляются в виде зависимости мощности
от скорости буксировки v0
(рис. 14.22).
Исходя из пр ед паз а гаем ой ско¬
рости буксировки, стоимостной оцен¬
ки вариантов, фактического наличия
плавсредств выбираются типы и по¬
требное число буксиров. Принимаемое
время перегона учитывает затраты на
собственно буксировку, а также на вы-
5,8 км/ч	7,0	«и/l
Z V, м/с
Рис. 14.22. Кривая буксировочной мощности
168
вод из строительного дока, удержание
блока в створе и запасы на случай
неблагоприятных погодных условий
и непредвиденные обстоятельства.
В предварительных расчетах для трасс
длиной до 100 км скорость буксировки
может быть принята равной 1—3 узла
и свыше 100 км — 3—5 узлов, время
наведения в створ прорези и вывода
блока из строительного дока 3—4 ч,
удержания и погружения блока в
створе 3—4 ч. Остальные затраты вре¬
мени следует оценивать в зависимости
от водоизмещения блока, длины трас¬
сы перегона, наличия портов-убежищ
и предполагаемых погодных условий
во время буксировки.
Для ориентировочного расчета
этих данных, а также оценки осадки
сооружения, определения требуемых
глубин по трассе перегона и мощно¬
сти буксиров можно принять расход
железобетона 0,12 м3 на 1 м3 объема

блока; вес балласта для посадки бло¬
ков на ровный киль — 0,1 веса желе¬
зобетона блока; вес балласта в блоке,
установленном на основании, 1,4—
I 5 веся железобетона. Вес обопулова-
- * —
ния приблизительно можно принимать
в зависимости от суммар ной мощности
установленных в блоке агрегатов из
расчета на один агрегат мощности
10 000 кВт—30000 кН; 15 000 кВт —
32 500 кН; 20 000 кВт — 35 000 кН.
14.5.	ПЕРЕКРЫТИЕ НАПОРНОГО ФРОНТА
И ПОЭТАПНЫЙ ПУСК ПЭС
При сооружении ПЭС сложной
проблемой является закрытие на¬
порного фронта, поскольку даже в
период низких квадратурных при¬
ливов, которые продолжаются в те¬
чение нескольких суток, через каж¬
дые 14,7 сут расходы достигают не¬
сравнимых с речными потоками зна¬
чений (сотни тысяч кубометров в се-
кунду). Есть, правда, «окно», которое
отсутствует в речных потоках: через
каждые 6 ч течение «замирает» до
нулевой скорости. Однако продолжи¬
тельность этого «окна», составляющая
10—30 мин, явно недостаточна для
перекрытия проранов большой длины.
Применение наплавного способа при
при использовании сквозной кон¬
струкции здания ПЭС (см. § 12.2)
позволяет обеспечить эффективное ре¬
шение перекрытия, поскольку после
погружения очередного блока его
проточная часть сразу же может быть
открыта, обеспечивая минимальное
стеснение живого сечения. Это об¬
стоятельство учтено в проекте ПЭС
Секюр [951. Перекрытие было рас¬
считано по специальной программе,
где возможности, открываемые на¬
плавными конструкциями, исполь¬
зованы в максимальной степени. На
рис. 14.23, а показана последова¬
тельность подготовки основания и
поэтапной установки наплавных бло¬
ков, обеспечивающая сохранение до¬
пустимых скоростей, а на рис. 14.23, б
дан рост скоростей по мере закрытия
прорана отсыпкой сопрягающей дам¬
бы с береговых примыканий, когда за¬
ключительная фаза перекрытия про¬
изводится в отлив при максимальной
скорости 5,о м/с и требуется укладка
скальных блоков диаметром 1 м. Осу¬
ществление этого принципа в проекте
ПЭС Фанди 1982 г. позволило не
только обеспечить оешение техничес-
л
кой задачи перекрытия мощного при¬
ливного потока, но и существенно по¬
высить эффективность осуществления
всего проекта благодаря сочетанию по¬
степенности перекрытия с поэтапным
вводом мощности. Актуальность этого
решения определяется значительно¬
стью капитальных вложений и сроков
строительства (до 20 лет), которых
требует возведение мощных ПЭС. Вви¬
ду того что примерно 50 % капиталь¬
ных вложений на создание ПЭС па¬
дает на гидросиловое оборудование,
очевидно, что задержка ввода мощно¬
сти ПЭС до окончания установки по¬
следнего блока приводит к неоправ¬
данному омертвлению капитальных
вложений до конца строительства.
Следует ли при этом монтировать
агрегат в наплавной конструкции
в доке до буксировки первого блока с
тем, чтобы он там бездействовал 10 или
даже 15 лет до окончания строитель¬
ства?!
В проекте ПЭС Кобекуид 1982 г.
в отличие от проекта 1977 г., где пере¬
крытие предусматривалось после уста¬
новки всех наплавных блоков со
смонтированными агрегатами при воз¬
веденной глухой плотине, пуск стан¬
ции принят поэтапным [149]. При этом
монтаж 56 первых агрегатов начина¬
ется после установки наплавных бло¬
ков для них в конце 4-го года строи¬
тельства, пуск их завершается на
8-м году от начала строительства при
закрытии прорана, а пуск всех 106
агрегатов происходит через 10,5 года
после начала работ. Сам участок пере¬
крытия вместо 40 % напорного фрон¬
та в проекте 1977 г. занимает 8 %.
Достигается это благодаря тому, что в
новую компоновку створа (рис. 14.24)
для облегчения перекрытия на фронте
бывшей глухой плотины введены
сквозные наплавные конструкции в
виде ряжей, а водопропускные сквоз¬
ные отверстия «причерчиваются» к
рельефу русла и одни имеют донные,
а другие поверхностные водосливы.
169

г
Очередность работ при этом при¬
нята следующая (рис. 14.25): работы
в створе начинаются с пионерной от¬
сыпки подъездной сопрягающей се¬
верной дамбы, затем производится
установка 24 сквозных ряжевых на¬
плавных конструкций, входящих в со¬
став напорного фронта и образующих
причал, затем устанавливаются на¬
плавные блоки здания ПЭС, за полго¬
да до окончания их установки на юж¬
ном участке погружаются наплавные
донные и поверхностные водопропуск¬
ные отверстия мелководного залсжг-
ния и сквозные ряжевые конструк¬
ции, а затем на незакрытом участке
между причалом и зданием ПЭС —
остающиеся ряжевые наплавные эле-
ШШ
Рис. 14.23. Очередность перекрытия напорного фронта в проекте ПЭС Секюр:
а — подготовка основания к установка наплавных конструкций: I — отсылка основания под водо¬
пропускные блоки-, 2 — установка водопропускных блоков; 3 — отсыпка основания под блоки ПЭС;
4 — установка нижнего яруса блоков ПЭС: 5 — установка верхнего яруса блоков ПЭС; 6 — над¬
стройка перехода в закрытие сопрягающих дамб; б — изменение скорости потока и перепада прн
установке наплавных блоков: 1—постель из наброски; 2 — водопропускные блоки:	3 — дополни¬
тельная наброска; 4 — турбинные блоки; S — верхний ярус йодопропускных блоков; б — верхний
ярус турбинных блоков; 7—перекрытие прорана; 8 — закрытие дополнительных клапанных затво¬
ров; 9 — установка турбин; 10 — верхнее строение здания ПЭС; И — верхнее строение водопропуск¬
ных отверстий
170

■?-. v/.V
ЖУ
о
I
«э
Л-
I I
_J I
п ‘vMWSMUJQ
171

Наименование
Год
месяцы
е [?г
SO SS
tг tt
» ео ss 72
7g'\S+
9o\se
mm
10
miaesm
11
tt
яin*
13
ggjgt
Проектные работы-
подготовка
изыскания в створе
проект производства oaf от_
конструкции Г '
механическое оборудование
электрическая часть
Гидроагрееаты
разработка и модельные
испытания
изготовление
установка
Строительство:
землечероательные работы
подъездная дамба
строительный док
наплавное здание ПЭС
водопропускные-блоки
ряжи
закрытие прорана
ПуСК :
окончательные испытания и
сдача в эксплуатацию
56
WE
£
128 ПО
Рис. 14.25. Календарный график строительства ПЭС Кобекуид, проект 1982 г.
менты с временными отверстиями и
без них.
Перекрытие завершают установкой
наплавных блоков водопропускных от-
отверстий и ряжей на северном участ¬
ке створа между зданием ПЭС и при¬
чалом. После их установки и закры¬
тия во время остановки течения всех
отверстий производится пуск смонти¬
рованных агрегатов [149].
Дальнейшее развитие идей поэтап-
3
2
I
I
с>
с?* ^
<5 1
}
//
/,
/
V
/
лА
у
!
пт
ф'
У
г/
/
Ь
—j;
12 v
ТО
?Т
М I Л
✓
/
V/
7
f


^ем
	i
s
10%
с
%2
&
*3
-о
еа
3
а:
а
5
50
100
Перекрытие прорана, %
Рис. 14.26. Перепады и скорости при по¬
степенном перекрытии створа ПЭС Северн
172
ного пуска ПЭС дано в последней раз¬
работке голландской фирмы NEDECO
[212] для проекта ПЭС Северн, пред¬
ложившей начать ввод агрегатов до
закрытия напорного фронта. Эта воз¬
можность показана на рис. 14.26
[248, 254], из которого видно, что пос¬
ле перекрытия прорана на50 % при ве¬
личине прилива 6 м и выше начинает
образовываться перепад, который, на¬
пример, при 10-метровом приливе до¬
стигает 1 м.
Исследования показали, что, ма¬
неврируя открытием водопропускных
отверстий, можно выработать до
25 % проектного количества энергии
при установке 25 % турбин при пол¬
ном закрытии водопропускных от¬
верстий. В таком случае при установ¬
ке 50 % блоков их вообще не следует
заранее оснащать агрегатами, мон¬
таж которых в ранее поставленный
блок следует начинать после этого мо¬
мента. В это же время выгодно про¬
изводить установку новых блоков ПЭС
с заранее смонтированными агрега¬
тами [248, 254].

Часть 111
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИЛИВНОЙ ЭНЕРГИИ
В РАЗЛИЧНЫХ СТРАНАХ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ
ГЛАВА 15	^
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИЛИВНОЙ ЭНЕРГИИ ВО ФРАНЦИИ
15.1.	ПРИЧИНЫ, ПО КОТОРЫМ НЕ БЫЛИ
ОСУЩЕСТВЛЕНЫ ДОВОЕННЫЕ ПРОЕКТЫ
ПЭС
Природные условия страны бла¬
гоприятствовали тому, что Франция
первой встала на путь изучения
возможности использования прилив¬
ной энергии.
Все Атлантическое побережье
Франции изрезано многочисленными
бухтами и омывается на расстоянии
400 км приливами, средняя величина
которых на подходе к полуострову
Котантен растет от 4,4 до 8,5 м, а наи¬
большая величина прилива составляет
от 5,2 (Аркашон) до 13,5 м (Ране).
Еще в 1737 г. инж. Белидор в
трактате о гидросооружениях, опи¬
сывая приливные мельницы в Дюн¬
керке, ищет пути обеспечения их не¬
прерывной работы [9].
Промышленное развитие Франции
в первой половине XX в. проходило
при постоянном воздействии, по об¬
разному выражению экономистов,
«тирании угля», когда при ежегодной
добыче угля внутри страны 30—
40 млн. т приходилось ввозить 20—
25 млн. т.
Именно в это время появились мно¬
гочисленные проекты, авторы которых
предлагали весьма остроумные двух-
и трехбассейновые схемы ПЭС. По
их представлениям, эти схемы могли
обеспечить непрерывное энергоснаб¬
жение ближайших населенных пунк¬
тов и прибрежных районов.
В публикациях Фишо [1441, Моро
1211) и Дефура [1291 не только выска¬
зывались общие соображения по
практическому решению проблемы, но
и предлагались конкретные схемы и
проекты. В 30-е годы даже была соз¬
дана Commission de la Houille Bleu
Pres de Brosse (Комиссия по синему
углю) [275].
В довоенных проектах 19 ПЭС
мощностью около 1 млн. кВт (см. гл. 4)
были заложены прогрессивные для
того времени решения, но ни один из
них не был осуществлен, а начатое
строительство ПЭС Абер-Врак было
прекращено.
Причиной этого явилась высокая
стоимость ПЭС, обусловленная ис¬
пользованием нерентабельных двух¬
бассейновых схем для изолированного
энергоснабжения относительно не¬
больших потребителей. При этом дело
было не в отсутствии понимания спе¬
цифики приливной энергии, требую¬
щей использования ее в энергосистеме.
Наоборот, де Брюсс, Моро, Дефур
первыми высказали идеи о целесооб¬
разности работы ПЭС вместе с тепло¬
выми и гидроэлектростанциями. При¬
чина заключалась в том, что во Фран¬
ции в силу характера ее рельефа нет
таких гидроэлектростанций, которые
смогли бы принять и зарегулировать
приливную энергию (относительно
мал объем водохранилищ), а исполь¬
зование ПЭС совместно с ТЭС в те
годы оказывалось неэффективным.
С современных позиций установки,
имеющие мощность, сопоставимую с
мощностью ПЭС Ране (кроме створов
Мон-Сен-Мишель, Сомм и Сен-Брие),
представляются неэффективными. Из
трех перечисленных створов по эколо¬
гическим условиям и благоприят¬
ным глубинам перспективен только
створ Мон-Сен-Мишель (о ПЭС Шозе
и Котантен см. гл. 17).
15.2.	ПЭС РАНС
Принципиально новое решение в
использовании приливной энергии
связано с именем Р. Жибра, который
173

начал изучать эту проблему в годы
второй мировой войны. Изучая преж¬
ние проекты ПЭС, он пришел к фунда¬
ментальному выводу, «что в условиях
новых технических возможностей все
надо пересмотреть с самых основ:
теорию, методы и технические прие¬
мы — тогда все в корне изменится и
ситуация окажется благоприятной»
[36]. Позже была опубликована его
теория циклов (см. § 4.3), которая бла¬
годаря многостороннему использова¬
нию однобассейновой ПЭС позволила
вывести приливную энергию из зави¬
симости от лунного времени. Затем под
его руководством был создан при¬
ливный гидроагрегат (см. § 11.3), ко¬
торый благодаря шеститактной работе
обеспечивал гибкую эксплуатацию
ПЭС. Однако решение этих задач да¬
лось не сразу. Понадобился 20-лет¬
ний труд многих ученых (А. Вантруа,
Р. Бонфий, А. Аллар, А. Рувиль,
Опытная установка
я испытания турВин
Сен-Сер8ан(ла5орато-
\рая-модель эстуария)
Эгиль
Осуществленная
тина(одно$ассейно8ая
схема дВухстороннего^Щ
действия)	'-■-
ДВухдассеанаВая схема
Малая одно5ассейно9ая • - '
схема
гДинян
0	12	3	4км
Рис. 15.1. Варианты створов ПЭС Ране
174
С. Казакчн, Л . Каммерлоше. М. Како,
Г. Мобуссен), которых Жибра объеди¬
нил в Общество по использованию
приливной энергии (Societe des Etu¬
des pourl'utilisation des Marrees—
SEUM), работавшие в условиях оку-
пации Франции тайно, а после осво¬
бождения под тем же названием в
качестве отдела Энергоуправления
Франции EdF (Электрисите де Франс).
Эстуарий Ране стал как бы на¬
турной моделью, на которой можно
проследить всю эволюцию методов
использования приливной энергии во
Франции.
Река Ране впадает в Ла-Манш за¬
паднее г. Сен-Мало (рис. 15.1). Эстуа¬
рий простирается на 21 км и имеет ак¬
ваторию, изменяющуюся от 4,75 до
22,06	км2. Величина прилива ко¬
леблется от 3 до 13,5 м (наивысший
прилив имеет К = 1,2, что соответ¬
ствует повторяемости 1 раз в 28 лет).
Серднеквадратурный прилив равен
5 м (К = 0,43), средний — 8,5 м
(К — 0,7) и равноденственный сред¬
несизигийный 11,36 м {К — 1). В эс¬
туарий поступает при максимальном
приливе 184 при среднем 110 млн. м3
морской воды с расходом от 18 до
9,4	тыс. м3/с. и речного стока от
0,5 до 120 м3/с.
Первое предложение об энер¬
гетическом использовании приливов
в эстуарии р. Ране было сделано
Декером в 1890 г. В 1920 г. был
предложен проект по циклу Мэра
с насосным режимом и в 1925 г. —
трехбассейновый цикл Дефура.
В 1932 г. создается общество по ис¬
пользованию приливов в эстуарии
р. Ране (Somara). В 1940 г. с созда¬
нием SEUM завершилась эпоха много¬
бассейновых схем и последовали про¬
екты однобассейновых ПЭС; в 1942 г.—
малая ПЭС (50 МВт), в 1946 г. —
большая однобассейновая ПЭС
с плотиной между мысами Ви-
контэ и Эгиль (360 МВт) и, наконец,
в 1951 г. — ПЭС в створе м. Бреби
(26 вертикальных агрегатов по 8 МВт
с D| = 5,65 м). Несмотря на решение
правительства, в 1952 г. проект не
был реализован. Причина, очевидно,
заключалась в невозможности при

вертикальном агрегате реализовать
провозглашенную SEUM концепцию
Жибра о переходе на однобассей¬
новую схему с двусторонней работой.
Хотя первый проект горизонтального
агрегата появился именно вместе с
этой концепцией уже в 1943 г., его фор¬
мы и конструкция были столь неопре¬
деленными, (см. § 11.3), что проектиро¬
вание с использованием вертикальных
агрегатов и соответственно при одно¬
стороннем действии ПЭС продолжа¬
лось. Только после опубликования
в 1953 г. результатов исследования
Жибра [155], показавших возмож¬
ность гибкой эксплуатации ПЭС при
осуществлении многообразных энер¬
гетических циклов (§ 4.3), достигае¬
мых с помощью горизонтального агре¬
гата, EdF сосредоточило свои работы
и силы машиностроительных фирм на
создании горизонтального агрегата.
В 1959 г. после осуществления об¬
ширной программы исследований,
включавшей испытания семи натур¬
ных агрегатов на специально постро¬
енных опытных ГЭС (см. § 11.3), был
принят окончательный проект ПЭС
Ране. До этого рассматривались раз¬
личные варианты установки в створе
агрегатов, число которых снизилось
с 40 до 32, а затем до 24.
По осуществленному в 1961—
1967 гг. проекту створ находится на
расстоянии 4 км от моря и защищен от
сильного волнения. Он расположен
между мысами Бреби и Бриантэ, имеет
общую длину 750 м и проходит через
о. Шалибер (рис. 15.2). Глубины в
створе достигают 12 м. Скала в рус¬
ле прикрыта слоем рыхлых аллюви¬
альных отложений (песок, галька,
ракушечник), мощность которых из¬
меняется от 1 м (у берегов) до 5—6 м.
На левом берегу (м. Бреби) рас¬
полагается ОРУ 225 кВ, непосредст¬
венно у берега врезан судоходный
шлюз (камера 65 X 13 м) с отметкой
порога +2 м. Далее идет здание ПЭС
(рис. 15.3), представляющее собой
полую железобетонную плотину со
сводчатым перекрытием, опирающим¬
ся на контрфорсы — бычки пролетом
в осях 13,3 м, между которыми рас¬
положен.»-. диффузорные водоводы.
Подводная часть здания имеет
оригинальную компоновку, соответ¬
ствующую впервые здесь применен¬
ным капсульным приливным агрега¬
там. Проточная часть, обеспечиваю¬
щая шеститактную обратимую и ре¬
версивную работу агрегатов, определе¬
на в результате модельных исследо¬
ваний, гарантирующих получение
КДП, указанных в характеристиках
(см. рис. 11.9). Так, со стороны моря
отводящий водовод (отсасывающая
труба в направлении преимуществен¬
ной работы) имеет длину 30,34 м,
т. е. 5,67 Dj', длина водовода со сторо¬
ны бассейна равна 23,2 м (4,33 DJ;
эти размеры стали классическими для
компоновки проточной части ПЭС
(см. § 12.1). В здании установлены
24 агрегата мощностью по 10 МВт
с D, = 5,35 м, оснащенных четырьмя
поворотными лопастями с п —
= 94 об/мин (разгонная частота вра¬
щения 320 об/мин). В машинном зале
имеется крышка люка для монтажа и
демонтажа агрегата. Доступ в капсу¬
лу осуществляется через полую колон¬
ну.
Ширина машзала 19, ширина над¬
водной части 33, подводной 53,54 м.
Отметка дна котлована — 12—14 м,
фундаментной плиты — 10,05 м. Внут¬
ри здания размещены механическое и
электрическое оборудование, четыре
мостовых крана грузоподъемностью
ло 82 т, три трансформатора по
82 MB • А на напряжение 3,5/225 кВ,
каждый из которых с помощью двух
реверсионных выключателей обслужи¬
вает две группы по четыре агрегата.
Группа из четырех агрегатов имеет
общий регулятор турбин и возбуди¬
тель генератора. Таким образом, вся
станция по схеме эксплуатации со¬
стоит как бы из шести блоков по
40 МВт, при этом каждые два блока
имеют один трансформатор. Вывод
мощности на береговые ОРУ осущест¬
вляется по маслонаполненным кабе¬
лям. Доступ в здание ПЭС осущест¬
вляется через галерею, проходящую
под шлюзом.
Между зданием ПЭС и о. Шалибер
расположена глухая плотина длиной
163 и высотой 25 м, выполненная из
175

176
Рис. 15.2. Профиль русла в створе и план сооружений ПЭС Ране

36.2
Рис. 15.3. Поперечное сечение здания ПЭС по оси агрегата
Рис. 15.4. План перемычек:
/ — шпунтовые ячейки диаметром 19 м; 2 -шпунтовые ячейки диаметром 21 м, опирающиеся на
железобетонные колонны; 3 — ячеистая перемычка; 4—котлован шлюза; 5 — бетонная перемычка
с отметкой гребня +7 м
12 Зак. 1874

насыпного материала (горной массы)
с бетонным ядром. Эта плотина появи¬
лась после того, как в окончательно
принятом проекте число агрегатов со¬
кратилось с 32 до 24.
Между о. Шалибер и м. Бриантз
расположена водопропускная пло¬
тина. Она имеет длину 115 м и состоит
из шести отверстий с пролетом по
15 м и высотой 10 м, перекрываемых
плоскими Катковыми затворами. За¬
творы рассчитаны на нормальное ста¬
d~90	сС-9.0	/1
тическое давление столба воды высо¬
той 13,5 м + 4м от динамического
воздействия волны. Маневрирование
затворами возможно при напоре 5 м
и расходе 1600 м3/с.
15.3.	СООРУЖЕНИЕ ПЭС РАНС
Наиболее сложной проблемой при
сооружении ПЭС Ране явилось пере¬
крытие потока, расходы которого в
соответствии с приливным ритмом
7», 0
Котлован
Рис. 15.5. Перемычка диаметром 21 м:
а — схема расположения «гребенки»; 6 — соединение колонны с ячейкой; в — фундамент колонны;
г — эпюра давления; I — железобетонная наплавная плотина; 2 — шаидоры; 3 — ячейки из метал¬
лического шпунта; 4 — скальное основание; 5 — пригрузочный блок; 6 — временный мост; 7 — пе¬
сок; 8 — опорный выступ для шаидор; 9 — бетонная плита под башмак колонны; 10 — фундаментное
бетонное кольцо под колонну; 11 — обетонированный откос 3 ; 1 сопряжения
178

Рис. 15.6. Установка железобетонной наплавной колонны:
/ — клапан для выпуска воздуха; 2 — дно рекн;	3 — кингстон для	выпуска воды; 4 — два стальных
троса по краям днища; 5 — бетонная подушка,	устраиваемая	в подвижном кессоне:	6—колонна
в процессе установки в вертикальное положение; 7 — колонна	на	месте; 8 — лебедка;	9 — бетонный
фундамент; 10 — баржа на якорях
периодически колеблются от 0 до
16тыс. м3/с и имеют знакопеременное
направление, а скорости достигают
2,75 м,с. Идея проекта, предложенная
Како, заключалась в обеспечении не¬
прерывного судоходства и пропуске
строительных расходов при перекры¬
тии через проран, огражденный бетон¬
ными стенками шлюза и водопропуск¬
ной плотины, а также через шесть от¬
верстий последней (рис. 15.4). При
этом использовалась специфика при¬
ливного потока (четыре остановки
в сутки и наличие периодов со сла¬
быми приливами).
Сначала у берегов были построены
шлюз и водопропускная плотина, а
затем по методу гребенки возводилась
северная перемычка центрального кот¬
лована. Шлюз сооружался с марта
1961 г. по ноябрь 1962 г. 1 /IV 1961 г.
было начато сооружение перемычки,
ограждавшей котлован водопропуск¬
ной плотины. Перемычка длиной 300
и высотой 20 м состояла из 15 шпун¬
товых ячеек диаметром 19 м и потре¬
бовала 9,3тыс. м3 бетона, 2850 т шпун¬
та и 90 тыс. м3 песка. Сооружение
водопропускной плотины было закон¬
чено в начале 1963 г. Северная (мор¬
ская) перемычка для ограждения
12*
центрального котлована была уни¬
кальным и сложным сооружением и
возводилась с применением наплавно¬
го метода.
Перемычка имеет длину 600 и отметку
гребня + 14 м. Восточное и западное при¬
мыкания на длине фронта 240 м выполнены
из 10 шпунтовых ячеек диаметром 19 м ана¬
логично ограждению котлована водопро¬
пускной плотины. Ввиду того что в средней
части котлована высота перемычки дости¬
гала 26 м и устойчивость шпунтовых ячеек
не могла быть обеспечена, в центральной
части котлована перемычка на длине 360 м
была выполнена из гребенки, состоящей из
19 наплавных железобетонных колонн диа¬
метром 9 м с переменной толщиной стенок
0,2 —0,33 н высотой от 17,2 до 24,6 м.
Нижнее строение — наплавной ци¬
линдрической элемент (рис. 15.5) массой
600—900 т, а верхнее — пригруэочный же¬
лезобетонный блок массой 150 т — обеспе¬
чивает необходимую устойчивость [I37J.
Колонна имеет глухое железобетонное дни¬
ще толщиной 0,4 м и верхнюю съемную ме¬
таллическую крышку, предназначенную
для обеспечения плавучести во время бук¬
сировки.
Изготовление производилось в тече¬
ние 1962 г. вблизи створа на стапеле в су¬
хом доке Сен-Мало и потребовало 875 т ар¬
матурной стали, 915 т стали для закладных
частей и 5500 м3 железобетона. Наплавные
колонны опускались на воду в горизон¬
тальном положении и буксировались к ме¬
сту установки (рис. 15.6). Для установки
колони на дне реки заранее с помощью пла-
179

OOOOIO^
йктрорь 1361 I
Апрель 136Z
Ж
Август 1362
IF
Декабрь 1962
Март 1963
Ж
Май 1963
т
Июнь 1363
180

Рис. 15.8. График перекрытия (с) и очередность ведения работ по устройству северной
перемычки (б)
Рис. 15.7. Стадии перекрытия эстуария:
/ — семь шпунтовых ячеек с последующим их шпунтовым соединением по дугообразному кондук¬
тору; 2 — то же восемь ячеек; 3 — то же шесть ячеек; 4 — то же три ячейки; 5 — наплавные колон¬
ны диаметром 9 м н высотой 19—27 м; 6 — бетонные фундаменты под колонны; 7—19 колонн; fi —
7 проранов по 18 м; 9 — 11 проранов по 21 м; 10 — шпунтовые ячейки, соединяющие колонны по¬
парно: П—затворы открыты

Рис. 15.9. Припуск раслодив отлива после установки 11 колонн в северной перемычке
14/Х 1962 г.
вучего кессона устраивались бетонные
фундаменты с анкерным устройством для
захвата буксирного троса колонны.
Установка производилась в квадра¬
турные приливы. Погружение колонн на
участках русла глубиной более 8 м осуще¬
ствлялось в отлив, а иа меньших глубинах
во избежание опрокидывания — в полную
воду.
Фундамент колонны представляет со¬
бой бетонную подушку с кольцевым пазом
(см. рис. 15,5, в), в который с зазором 10 см
входит своим нижним выступом наплав¬
ная колонна.
Установка колонн началась 13/IV и
закончилась 23/XI 1962 г. Максимальный
темп был достигнут в октябре (четыре ко¬
лонны в месяц). Время установки зависело
от ширины прорана. За исключением од¬
ной колонны, все стали на место после пер¬
вого погружения. После установки колон¬
ны были забалластированы песком, затем
прнгружены 150-тонными крышками н
100-тонными пролетными балками.
Колонны рассчитаны на опрокидыва¬
ние н сдвиг на перепаде уровней и волне в
1,6 м, что дает максимальное давление на
одну колонну 400 т и опрокидывающий мо¬
мент 80 МН-м (в том числе за счет волны
50 МН-м).
После установки колонн происходило
перекрытие пролетов между ними сначала
20—80-тонными железобетонными шандор-
ными балками, опускавшимися во время ос¬
тановки приливного течения, а затем шпун¬
товыми ячейками. Забивка шпунтин сквозь
рыхлые отложения в скалу до 30 см велась
по плавучему шаблону с плавучего крана.
После установки шпунта шандоры вынима¬
лись и ячейка замывалась песком. Расчет
перекрытия предусматривал недопущение
перепадов, при которых возникают скоро¬
сти, ведущие к размыву, и создается угро¬
за устойчивости. Это было достигнуто осу¬
ществлением очередности перекрытия, по-	|
казанной на рис. 15.7. На рис. 15.8 дан фак-	|
тический график перекрытия. К 14/Х
1962 г., когда было выставлено 11 ко¬
лонн (рис. 15.9), живое сечение, стесненное
котлованом водопропускной плотины и от¬
крылками северной перемычки, составляло
менее 50 % бытового (450 м2), а перепад
достиг 0,7 м. В этих условиях дальнейшее
перекрытие не обеспечивало устойчивости
182

Рне 15.10 Возведение иання ПЭС Ране в центральном кш.юване
колонн. Тогда железобетонные колонны бы¬
ли попарно объединены шпунтовыми ячей¬
ками.
6/11 1963 г. после закрытия пяти про¬
летов между колоннами живое сечение
уменьшилось до 25 % и перепад при высо¬
ком приливе достиг 1,5 м. Поскольку соз¬
далась угроза размыва русла при дальней¬
шем стеснении сечения, были приняты меры
к скорейшему открытию водопропускной
плотины, которое состоялось 25/1II 1963 г.,
после чего мартовский прилив высотой
12,4	м был пропущен через створ с перепа¬
дом всего 0,8 м. Увеличение живого сече¬
ния потока позволило к началу мая 1963 г.
закончить работы первой очереди и пере¬
крыть попарно шпунтовыми ячейками
четыре просвета, образовав новую гребенку
из усиленных колони-островков. При ос¬
тавшейся площади живого сечения, рав¬
ной 20 % бытовой, перепад во время сизи¬
гии вновь достиг 1,5 м. Для обеспечения
безопасного перекрытия прорана пролеты
между оставшимися восемью просветами
ячеек был и поочередно перекрыты шандор-
ными балками.
K25V/1963 г. оставалось построить
еще семь ячеек второй очереди. В это вре¬
мя перепад достиг 2м и началась деформа¬
ция стенки, выправленная после замыва
ячейки. Принятые меры позволили к июню
возвести еще четыре ячейки, но перепад бы¬
стро увеличивался и при росте прилива
достиг 8/VI 2,8, a 9/V11 3,32 м. Начались
размывы в основании колони, которые были
заделаны с помощью установки фигурных
шандор и решетчатых щитов с подвижными
шпунтами. Между руслом и концом шпун¬
та с обеих сторон шандор была произведе¬
на наброска массивов массой 4—5 т. Вы¬
моина у колонны № 17 была заделана водо¬
лазами бетоном.
20/VII после закрытия последнего про¬
рана северной перемычки были опущены
затворы водопропускной плотины. Таким
образом, все перекрытие было осуществле¬
но за 15 мес. Эстуарий Ране был отсечен от
моря, образовав бассейн ПЭС.
Возведение главной перемычки яви¬
лось поучительным примером того, как
наплавной метод, который раскрыл свои
возможности при осуществлении основных
сооружений, при строительстве отдельно
стоящих временных устройств из-за зна¬
чительных средств и неимоверных усилий,
по выражению Вилсона, «поставил под уг¬
розу осуществление всего проекта» [289].
В ноябре 1963 г. была закончена юж¬
ная перемычка длиной 565 м, выполненная
из шпунтовых ячеек, и началась откачка
котлована площадью 10 га.
Всего для устройства перемычек н дру¬
гих временных сооружений было израсхо¬
довано 13 тыс. т шпунта (31% общей стои¬
мости перекрытия), выполнено 450 тыс. м3
засыпки (9 %) и 13 200 тыс. м3 бетона, в
том числе 1200 м3 уложенного в кессоне
(фундаменты колоин), 2000 м3 подводного
бетона (42,5%) и 17,5 % составляли ос¬
тальные расходы. Стоимость перемычек со¬
ставила 67 млн. фр. (13 % общей стоимости
строительных работ).
183

Рис. 15.11 Общий вид ПЭС Ране
После выемки 200 тыс. м3 грунта в кот¬
ловане началось сооружение здания ПЭС
(рис. 15.10), которое продолжалось 28 мес и
потребовало 250 тыс. м3 бетона и 14 тыс.
т стали.
19/VIII 1966 г. после 5 лет строитель¬
ства первый капсульный агрегат Ране был
184
включен в энергосистему. 4/Х II 1967 г.
введен в эксплуатацию последний из 24 аг¬
регатов. Всего на сооружение ПЭС Ране
было израсходовано 350 тыс. м3 бетона,
16 тыс. т стали и 275 тыс. м2 опалубки. На
строительстве было занято 900 рабочих.
Общий вид ПЭС Ране дан на рис. 15.11-

15.4. ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЭС РАНС
Когда создавалась ПЭС Ране, име¬
лось в виду, что она как первая про¬
мышленная установка станет прото-
ntlf ПАК тт пп 1/tMmiinM	Т ТI/ЛОЛ k 1/-VT ¥ т
шним ДЛЛ rvp^y linutl 1	AJLIUOtt 1V1UU4,"
ность которой должна была превы¬
шать мощность ПЭС Ране в 50 раз.
Но, несмотря на все перипетии с про¬
ектом Шозе (см. гл. 17), который в на¬
стоящее время вновь (в который уже
раз!) заморожен, ПЭС Ране рассмат¬
ривалась во все годы ее существова¬
ния как эталон, на основе которого ре¬
шалась проблема использования при¬
ливной энергии в других странах, и
это явилось стимулом для составления
во Франции ряда проектов ПЭС в
Южной Корее, Австралии и Арген¬
тине и участия французских фирм и
специалистов в проектировании ПЭС в
Канаде и Великобритании. Именно
поэтому на ПЭС Ране были проведены
обширные исследования, на которые
затрачено 80 млн. фр. (10 % стоимо¬
сти ПЭС). Наиболее важным резуль¬
татом этих исследований является
оценка капсульных агрегатов, не толь¬
ко потому, что они являются «серд¬
цем» ПЭС, но и потому, что эти агрега¬
ты, созданные для ПЭС Ране и впер¬
вые на ней установленные, получили
широкое распространение на низко¬
напорных ГЭС.
После 100 тыс. ч работы агрегатов
не было обнаружено каких-либо при¬
знаков кавитации на поверхности тур¬
бинной камеры и лопастей рабочего
колеса, что является следствием при¬
менения медно-алюминиевого спла¬
ва для лопастей 12 турбин, нержавею¬
щей стали 17/4 (17 % Сг, 4 % Ni) для
лопастей остальных турбин и стали
(18 % Сг, 8 % Ni) для облицовки
турбинных камер.
Все 24 агрегата относительно быст¬
ро прошли период освоения и, несмот¬
ря на необычность своей конструкции,
П И<Л»»Л1 f TV /\	rr/vr\ Г»Т I ЧГ	п ЛПТ »~v ТГО Г» TV V Т О mA IT IT II
D 1С1СПИС ncp ddia Jlci сц\цил^а1ацп11
ДОСТИГЛИ ВЫСОКОЙ готовности, близкой
к 95 %. Уже в 1973—1974 гг. на аг¬
регатах были осуществлены все слож¬
ные циклы работы, обеспечивающие
исключительную гибкость ее эксплуа¬
тации. При этом был достигнут про¬
ектный уровень выработки электро¬
энергии (607 ГВт - ч/год). Правда,
предусмотренная проектная выдача
мощности в часы пик оказалась, как
правило, невозможной, но это про¬
изошло по причинам, не зависящим от
оборудования. После 5550 асинхрон¬
ных пусков и 7500 асинхронных вклю¬
чений с момента ввода ПЭС в эксплуа¬
тацию в 1975 г. на генераторах не¬
скольких агрегатов произошло каса¬
ние ротора и статора, которое в од¬
ном случае привело к пожару. При¬
чиной этого касания явилось недоста¬
точно прочное крепление шпонок,
фиксирующих положение магнито-
провода, к корпусу генератора. Хотя
эта деформация явилась следствием
электромагнитных и механических
напряжений при переходных режимах
с асинхронными пусками в насос¬
ных режимах и асинхронным включе¬
нием в турбинных режимах ПЭС, ана¬
логичные дефекты были обнаружены
и на генераторах капсульных агрега¬
тов речных ГЭС. При эксплуатации
генератора были также обнаружены
некоторые другие дефекты (снижение
сопротивления изоляции, поврежде¬
ние демпферной обмотки), которые
были быстро удалены [227]. Ремонт
статоров проводился постепенно с еди¬
новременным выводом трех машин.
Благодаря тому, что на остальных
агрегатах, ожидавших ремонта, шпон¬
ки крепления статора генератора бы¬
ли зашплинтованы с ^наружной сто¬
роны корпуса, они могли работать в
течение всего времени, правда, с ис¬
ключением насосного и обратного тур¬
бинного режимов. Это позволило до
минимума (72—84 %) свести снижение
готовности агрегатов и потери энер¬
гии (за 7 лет 100 ГВт • ч). Переход на
этот период на одностороннюю ра¬
боту без насосных режимов был ис¬
пользован также для анализа такого
режима (см. § 15.5). Ремонт обошелся в
11U млп. фр.	1 £700 1 .) И lluipc-
бовал увеличения стоимости энергии
ПЭС на 20 %, но после него ПЭС пе¬
решла на нормальную эксплуатацию.
В режиме работы ПЭС, рассчи¬
танном на ЭВМ, обратная насосная
работа исключена 1237], а двусторон¬
185

няя работа оправдана при изменении
стоимости энергии в течение суток [92].
Постоянный контроль в течение
20 лет за сооружениями ПЭС Ране по¬
казал их отличное состояние. Обна¬
руженная коррозия на некоторых ло¬
пастях рабочего колеса, выполненных
из нержавеющей стали, и в узлах за¬
творов, защищенных только окраской,
сразу была устранена применением
катодной защиты агрегатов и с
1970 г. — металлоконструкций шлю¬
за [98]. Суммарный расход энер¬
гии на катодную защиту составил
130 тыс. кВт ■ ч в год [227]. Коррозия
труб системы дренажа была предотвра¬
щена установкой полиэтиленовых
труб вместо металлических.
В результате принятых мер в обо¬
рудовании и конструкциях ПЭС Ране,
подверженных воздействию морской
воды, коррозия исключена, что явля¬
ется беспрецедентным для подобных
условий.
15.5.	ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПЭС
РАНС И ЕЕ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ
Главная идея, заложенная в про¬
екте ПЭС Ране, состояла в реализации
циклов Жибра, обеспечивающих гиб¬
кую эксплуатацию ПЭС. Именно таким
образом и велась эксплуатация ПЭС
(табл. 15.1).
Максимальная мощность, потреб¬
ляемая 24 агрегатами — 150 МВт. Вы¬
работка нетто при регулировании на
максимум отдачи должна была по
Таблица 15.1. Возможности
капсульного агрегата Ране [126]
Режим
Напор, м
Мощность
агрегата,
МВт
кпд, %
и
ЭЕ
5
X
о
(О
а
Турбинный:
прямой (из бас¬
3—11
3—10
55—87
ПО-
сейна в море)
275
обратный (из
3—11
2—10
60—73
115—
моря в бассейн)
240
Насосный:
прямой (из мо¬
1—3*
6
30—66
110—
ря в бассейн)
170
обратный (из
1—3*
6
25—58
108—
бассейна в мо-
200
ре)
* Высота подачи варьируется при различных
величинах прилива: так, при А — 7—10 м она из¬
меняется от 1 до 2.5 м, уровень бассейна подни¬
мается на 0,5—1,25 м, при Л =6—7 м высота по¬
дачи 1.25 м. уровень бассейна поднимается на
2.5 м. при Л =5—6 м высота подачи 3.5 м.
подъем уровня бассейна 1.75 м.
проекту составлять 544 ГВт • ч за
вычетом 8 ГВт • ч, расхода на собст¬
венные нужды [98]. Эта энергия скла¬
дывается из выработки при прямой
турбинной работе 537 и обратной 71,5
и потребления 64,5 ГВт • ч на работу
насосов [117].Такая выработка пла¬
нировалась с учетом 95 %-ной готов¬
ности агрегатов, что соответствует
остановке на техническое обслужива¬
ние одного из 24 агрегатов [из 5 %
неготовности 3,5 % затрачивается на
планово-предупредительный ремонт,
производимый в период квадратур
(одна неделя из двух), и 1,5 % —
на непредвиденные остановки, что
Таблица 15.2. Выработка ПЭС Ране, ГВт-ч/год
Показатели
Годы
1968
1969
1970
1971
1972
| 1973 |
Выработка брутто
419*1
464*1
495*1
501*1
551*1
559*1
Насосная работа
25*1
38*1
40*1
42*1
60*1
62*1
Выработка нетто
349*1
426*1
455*i
459*1
494*1
497*1
В том числе собственные
нужды
7,5*2
8.5*2
8.2*3
8.5*2
8,7
8,5
Выработка за счет насосной
44*2
74*2
108*2
112*2
работы
Готовность агрегатов, %
77*1
85*1
93.5*'
94
95.9*1
95.2*1
« По (116).
« По [1261.
*3 По 192].
*4 По 1981.
*5 По [302]
*« По 13011.'
186

приводит в сумме к потери 3,5 % энер¬
гии! 11261.
Из табл. 15.2 видно, что работа
ПЭС с 1975 г. до 1983 г. была ослож¬
нена снижением готовности агрегатов
из-за вывода ежегодно трех-четырех
генераторов в ремонт. '
Анализ условий работы ПЭС в
1973—1974 гг. и после ремонта 1982г.,
когда были наиболее полно реализова¬
ны ее возможности, выявил две причи¬
ны небольшого отклонения от проект¬
ной выработки: колебания среднегодо¬
вой величины прилива на ±5 % в 18,6-
летнем цикле [98], которые дают от¬
клонение выработки ±3,5 % [991, и
изменение режима эксплуатации ПЭС
в энергосистеме. Так, специалисты
EdF, анализируя опыт эксплуатации
ПЭС Ране, отмечают, что выработку
нетто 507 ГВт • ч, достигнутую в
1974 г., можно было бы получить го¬
раздо раньше, «если бы ПЭС работа¬
ла в режиме, оптимизирующем вы¬
работку энергии, а не дохода» [92].
Однако это было невыгодно, потому
что режим приливов перед плотиной
подарил создателям ПЭС необычное
явление, заключающееся в «порази¬
тельном» (выражаясь словами Бон-
фия [116]) факте: полные и малые воды
сизигийных приливов наступают при¬
близительно в одно и то же время су¬
ток (8 и 20 ч), когда напор на турбину
мал, и совпадают с максимумом на¬
грузок национальной энергосистемы.
Насосная работа в это время представ¬
ляется наиболее выгодной по условиям
максимальной выработки и оправда¬
на экономически ввиду небольшой
разницы между стоимостью энергии,
вырабатываемой ПЭС и затрачиваемой
на насосы, с учетом КПД насосного
ПОС*
ЙККумуЛКрОБаКЙЯ 1равМОГО
280 % [117]. Это позволяет увеличить
среднюю мощность ПЭС с 45 до 65 МВт
[126] и выработку на 33 % (с 381
до 507 ГВт • ч/год). При этих усло¬
виях, казалось бы, нет ничего пара¬
доксального в работе насосов в часы
пиковых нагрузок. Однако здесь по¬
являются ограничения насосной ра¬
боты по условиям пропускной способ¬
ности линии электропередачи, объема
водохранилищ ГЭС и запрета насосной
работы даже в часы ночного спада на¬
грузок (22 ч), когда начинает дейст¬
вовать льготный тариф и включаются
электробойлеры. Спустя 4—6 ч, ко
времени малой воды, напор ПЭС до¬
ходит до максимума, чем и объясняет¬
ся высокая выработка в эти часы,
не полностью совпадающие с часами
вечернего пика нагрузок и ночью с ни¬
ми вообще не совпадающие. Таким
образом, ПЭС выдает наибольшую
энергию в ночные и дневные часы, а
насосная работа директивно ограничи¬
вается и исключается от 8 до 13 и от
19 до 23 ч [117], а также при ее крат¬
ковременных включениях по услови¬
ям сохранности оборудования. По¬
лучение в этих сложных, во многом
непредвиденных, а зачастую противо¬
речивых условиях высокой выработ¬
ки, близкой к проектной (507 ГВт • ч),
демонстрирует исключительные воз¬
можности, которые представляют цик¬
Годм
1974
1975
1976
1977 |
1978
1979
1980
1981
1983/1984
598*1
517*2
438*2
455* 3
480
503
505
570*3
609*9/609*®
91*1
35* 4
0,13*4
0,1*®
0,2
0.9
11
62*з
97/107*®
507*1
481,5*4
438* 4
455,5*4
479.8
502,1
496
508* 3
504/502*®
8,4
120*'-
7*2
47*2
6,5*2
6,5
9,8
9
9
8*з
8/8
95,5*1
85,72*'-
72,71
75,88
80,08
83,21
82,2
84,5*3
97*в/97*б
187

Рис. 15.12. Различные способы эксплуатации ПЭС Ране:
а — период сизигий, двусторонняя работа; б — односторонний режим с применением насосной ра¬
боты; в — варьирование двух- и односторонней работы в зависимости от нагрузок в системе; г —
графики мощности для случая а; в — то же для случая б; ПТ — прямая турбинная работа; Ож —
ожидание; ОТ — обратная турбинная работа; ПП — прямой пропуск (наполнение); ПН — прямая
насосная работа; ОП—обратный пропуск (опорожнение); ОН — обратная насосная работа
лы Жибра для обеспечения гибкой и
эффективной эксплуатации ПЭС Ране.
Используя эти циклы для решения
задачи оптимальной эксплуатации
ПЭС по методу динамического про¬
граммирования, в ЭВМ закладывают
указанные ограничения, а также огра¬
ничения колебаний уровня по усло¬
виям природоохранных мероприятий
и судоходства, параметры естествен¬
ного хода уровней моря, график
изменения стоимости энергии, харах-
188
теристика турбин, и рассчитывают
режим управления ПЭС с интерва¬
лами 10 мин 1116, 301].
На рис. 15.12 даны полученные ти¬
пы графиков эксплуатации ПЭС и
возможности применения различных
режимов [126]. Г рафики в каждом слу¬
чае даются для двух величин прили¬
вов: сизигийных (9—12 м), проходя¬
щих в течение одной недели (а) и
квадратурных (5—9 м), проходящих
в следующую неделю (б).

В квадратурный период для под¬
держания напора, близкого к расчет¬
ному (5,65 м), требуется с помощью
предварительной прямой насосной
работы запасти в бассейне как мож¬
но больше воды. Это также даст
возможность увеличить ^ сливную
призму, которая обеспечит более
продолжительную и производитель¬
ную прямую турбинную работу. При
квадратурных приливах обратный
турбинный режим не применяется,
поскольку напор ниже, чем при си¬
зигийных приливах, и его выгоднее
использовать в прямом направле¬
нии.
В этом цикле при величине прили¬
ва от 5 до 7 м (б) обеспечивается подъ¬
ем уровня бассейна от 1,25 до 1,75 м
при максимальной высоте подачи, до¬
стигающей в конце насосной работы
2,5—3,5 м (1 раз даже 5 м). В период
средних сизигийных приливов (а) про¬
изводится двусторонняя турбинная,
насосная и водопропускная работа,
что ведет к уменьшению диапазона
колебаний в бассейне по сравнению с
морем. Для снижения этой разницы
применяется режим ПН. При этом
уровень бассейна поднимается на
0,5—1,25 м, а высота подачи достига¬
ет 1—2,5 м. Режим ОН до 1975 г.
применялся очень ограниченное время
(1,4 %), с 1983 г. после ремонта
агрегатов по условиям обеспечения
максимального дохода режим ОН
был исключен.
Как видно из графика на рис.
15.12, в, где показаны различные
режимы работы (одно- или двусторон¬
ней) в зависимости от совпадения или
несовпадения высоких приливов с пи¬
ком графика нагрузок, возможно
варьирование с переходом от двусто¬
ронней работы на одностороннюю, что
приводит к потере 20 % энергии (с
2360 до 1870 МВт-ч/сут), но время вы¬
дачи энергии с 10—12 до 16—17 ч со¬
храняется. При этом производится
холостой сброс не только через водо¬
пропускные отверстия, но и через тур¬
бины. Для этого лопатки и лопасти
стопорятся в положении, обеспечи¬
вающем наибольшую пропускную
способность, частота вращения тур¬
бины с нормальной (94 об/мин) пада¬
ет до 60—30 об/мин при снижении
напора с 0,2 до 0,3 м.
Переменная частота вращения
используется также для пуска ма¬
шин в режиме ПН. Это позволяет
избежать напряжений в конструк¬
ции, возникающих при асинхронном
пуске. Кроме того, опережающий
переход в насосный режим обеспе¬
чивает возможность дополнительно¬
го запаса воды. Холостой пропуск
начинается после падения напора
ниже 1,2 м. При двусторонней ра¬
боте в период квадратурных и сред¬
них приливов, для того чтобы не до¬
пустить снижения выработки из-за
более низких максимальных уров¬
ней бассейна по сравнению с макси¬
мальными уровнями моря, произво¬
дится работа ПН.
В сизигийный период насосная
работа ведется непродолжительно,
так как объемы воды и напоры до¬
статочны для эффективной работы
агрегаты.
Варьированием с продолжитель¬
ностью периодов ожидания можно
сдвигать начало работы в соответ¬
ствии с потребностью реактивной
или активной мощности.
На рис. 15.12, г показано, как ме¬
няются режим и выработка ПЭС при
смене сизигийных приливов квадра¬
турными. Переход при этом на одно¬
стороннюю работу ведет к потере 75 %
энергии (с 2940 до 738 МВт-ч/сут),
что является следствием использова¬
ния ПЭС для вытеснения мощности
альтернативной (тепловой) электро¬
станции [1261. Это, безусловно, вер¬
но при отсутствии компенсированного
регулирования ее на ГЭС. Но еще в
1961 г. при анализе проекта ПЭС Ране
нами отмечалась [9] неизбежность та¬
ких потерь при отсутствии межеи-
зигийного регулирования ПЭС со сто¬
роны гидроэлектростанций вследствие
ограниченности объема их водохра¬
нилищ. Это положение может корен¬
ным образом измениться при крупно¬
масштабном использовании в системе с
ГЭС, имеющими большие возможно¬
сти регулирования (Котантен). Эти
возможности с еще большим эффектом
189

подтверждаются в современных усло¬
виях (см. гл. 17).
Анализ работы ПЭС Ране за 20-
летний срок эксплуатации позволя¬
ет выделить три периода.
Первый период (с 1973 по
1975 г.), когда ПЭС вышла на про¬
ектные показатели и агрегаты бес¬
перебойно работали во всех режи¬
мах, описан выше. В этот период
оптимизация эксплуатации ПЭС Ране
определялась исключительно проти¬
воречивыми ограничениями, и по¬
этому ПЭС «работала не на максимум
дохода и не на энергетический мак¬
симум, а в функции компромисс¬
ных требований экономических (мак¬
симальный доход), технических (час¬
тое изменение режимов работы) и
психологических (максимум энер¬
гии)» [1171.
В зависимости от ситуации в си¬
стеме ПЭС может работать в режиме
максимальной выработки в любое
время суток, полностью используя
для этого насосный ргжим, но при не¬
обходимости (при повышении стоимо¬
сти энергии в определенное время су¬
ток) она переходит в режим обеспе¬
чения максимума доходов. В обоих
этих режимах могут учитываться вре¬
менные или постоянные ограничения.
Понятно, что если выработка энергии
концентрируется в определенные ча¬
сы высокой стоимости, то тем меньше
суммарная выработка. В то время,
когда отношение максимума стоимо¬
сти к минимуму не превышало 2,
ПЭС в любое время суток вытесняла
энергию ТЭС.
Во второй период (с 1976
по июль 1982 г.) после аварии по¬
очередно ремонтировалась часть аг¬
регатов, а на работающих агрега¬
тах были отменены все режимы,
кроме прямого турбинного, что позво¬
лило оценить эффективность всех
остальных режимов, в которых ра¬
ботала ПЭС в первом и третьем пе¬
риодах эксплуатации.
В третьем периоде (с 1983
по 1985 г.) после завершения ре¬
монта были сняты ограничения ре¬
жимов ПЭС. Вследствие значитель¬
ного увеличения доли АЭС в элек-
190
Таблица 15.3. Сопоставление эффектив¬
ности работы ПЭС при различных режимах
и оптимизации на максимум дохода (за 4
недели третьего периода), % (3011
СНЗНГНЙНЫЙ
период
Квадратурный
период
Режим
Отношение максимальной стоимости
энергии к минимальной
1
5,7
8,91
1
5.7
Односторон¬
нее дейст¬
вие без на¬
сосной ра¬
боты
100
100
100
100
100
Односторон¬
нее дейст¬
вие с на¬
сосной ра¬
ботой
109,7
116.2
121,1
112,7
112,7
Двусторон¬
нее дейст¬
вие с на¬
сосной ра¬
ботой
111.5
123,1
132,1
112,9
126,5
тробалансе Франции стоимость
энергии колебалась от 35 до 7 сайт,
за 1 кВт-ч, а отношение максимума
стоимости энергии к минимуму ко¬
лебалось от 2 до 9 раз. Поэтому оп¬
тимизация работы ПЭС определя¬
лась из условия максимума дохо¬
дов [303].
Было установлено, что для со¬
временной ситуации энергетики
Франции наиболее эффективны в
работе ПЭС прямые режимы: тур¬
бинный — 57%, насосный — 18%
времени. По условиям наиболее
благоприятной эксплуатации ПЭС
может работать в обратном турбин¬
ном режиме 5% времени, в обрат¬
ном насосном—0%. Как видно из
данных табл. 15.3, эффект по дохо¬
ду при двусторонней работе в тур¬
бинном и насосном режимах дости¬
гает 132%.
В приведенных данных не учи¬
тывается двусторонний холостой
пропуск, который хотя и не дает
прямого энергетического эффекта,
но благодаря использованию его
в конце каждого рабочего цикла ус¬
коряет начало турбинного режима,
а следовательно, увеличивает выра¬
ботку энергии.

Таким образом опыт нормальной
эксплуатации ПЭС Ране показал
целесообразность прямой и обрат¬
ной турбинной и прямой насосной ра¬
боты и двустороннего холостого про¬
пуска, т. е. пяти из шести тактов.
15.6.	ОЦЕНКА РОЛИ ПЭС РАНс'
Из приведенного подробного рас¬
смотрения опыта ПЭС Ране можно
сделать вывод, что она от первого про¬
екта Декера (1890 г.) до сегодняшне¬
го дня ее успешной 20-летней эксплуа¬
тации ознаменовала целую эпоху в
решении проблемы использования
приливной энергии.
В основу создания этой установки
были положены идеи Жибра о новых
принципах использования приливной
энергии, основанных на предложенной
им теории циклов работы ПЭС, реа¬
лизованных в капсульном прилив¬
ном агрегате. Этот агрегат благодаря
своей шеститактной работе обеспечил
возможность гибкой эксплуатации
ПЭС. Отвечающая агрегату подвод¬
ная часть здания ПЭС стала классиче¬
ским эталоном для приливных элек¬
тростанций двустороннего действия.
В настоящее время можно сделать
вывод о том, что действующая ПЭС
Ране полностью реализовала эти воз¬
можности.
ПЭС может выдавать гарантирован¬
ную среднегодовую и среднемесячную
энергию независимо от водности года
и сезона. Эта энергия регулирует
на максимум дохода, что делает ПЭС
Ране эффективной установкой, эко¬
номящей топливо и выдающей одну
из самых дешевых энергий во Фран¬
ции, что опровергает первоначальный
вывод о неэкономичности ПЭС Ране.
Стоимость строительства ПЭС в
ценах 1960 г. составила 480 млн. фр.
[1261, что на 14 % выше ее стоимо¬
сти по смете (58%-ное оборудование,
14 % — перемычки, 28 % — сооруже¬
ния). Удельная стоимость 1 кВт уста¬
новленной мощности оказалась в 2,5
раза дороже сопоставимой речной
ГЭС. В 1973 г. (когда, был достигнут
уровень проектной эксплуатации)
стоимость ПЭС в ценах 1973 г. опреде¬
лилась в 580 млн. фр., расчетная стои¬
мость отпущенной энергии составила
9,67 сант /(кВт-ч), в том числе пря¬
мые эксплуатационные издержки со¬
ставили от 3 до 4 сант/(кВт-ч).
На ГЭС эксплуатационные издерж¬
ки в это время были в 2—2,5 раза вы¬
ше. Сопоставление расчетной стои¬
мости энергии ПЭС Ране и ТЭС пока¬
зывает, что она была ниже стоимости
энергии ТЭС на угольном топливе [12,6
сант/(кВт-ч)1 и почти равна стоимости
энергии АЭС [9,06 сант/(кВт-ч)1 [126].
Предполагается, что к 1990 г. при
неизменной стоимости энергии ПЭС
Ране стоимость энергии АЭС возрас¬
тает до 12,3, ТЭС на угольном топливе
до 15,2 и ТЭС на жидком топливе до
17,2	сант/(кВт*ч) (в неизменных це¬
нах 1979 г.).
Следует учесть, что стоимость
энергии ПЭС Ране будет снижена на
0,5 сант,(кВт-ч) при переводе ее на
полную автоматизацию, при которой
эксплуатационный персонал умень¬
шится с 60 до нескольких человек [302].
На этом основании EdF предпола¬
гает, что «в будущем приливная энер¬
гия сможет успешно конкурировать с
другими источниками регулируемой
энергии» [227].
Сооружения ПЭС Ране прочны,
и есть основания полагать, что они
будут надежно служить многие де¬
сятилетия, так же как и все ее
24 уникальных гидроагрегата, кото¬
рые могут работать во всех заданных
режимах и которые послужили прото¬
типом современных проектов ПЭС и 300
капсульных агрегатов, работающих
в однотактном режиме на речных ГЭС.
Объективно позитивное значение
имело и преодоление неполадок с аг¬
регатами и трудности строительства.
Последние в основном возникали при
возведении оригинальной перемычки
из наплавных элементов. Поиск путей
преодоления этих трудностей привел
к альтернативному решению о наплав¬
ном методе строительства ПЭС, пред¬
ложенном и осуществленном в СССР
при сооружении опытной Кислогуб¬
ской ПЭС и открывшем путь к сниже¬
нию стоимости возведения ПЭС.
Неполадки с генераторами при осу¬
ществлении пуска в многотактных ре-
191

жимах дали повод утверждать о не¬
обходимости ограничения работы ПЭС
односторонним циклом и породили у
многих специалистов мнение о нецеле¬
сообразности «возни с многосторон¬
ними циклами ПЗС» 1289]. Они также
вызвали появление агрегата Страфло,
который установлен на опытной ПЭС
Аннаполис как прототип для мощных
ПЭС в зал. Фанди.
Однако эти выводы представляют¬
ся спорными, поскольку они не учи¬
тывают указанных специфических ус¬
ловий.современной французской энер¬
гетики и местных условий в створе
ПЭС Ране. Речь идет о том, что вслед¬
ствие вышеупомянутого феномена
приливов в створе ПЭС Ране и отсут¬
ствия достаточных регулирующих воз¬
можностей французских ГЭС эксплу¬
атация ПЭС Ране сильно зажата огра¬
ничениями накладываемыми этими
условиями.
Ввиду снижения удельного веса
ГЭС и ограниченного объема водо¬
хранилищ ГЭС (при выработке энер¬
гии 65 ТВт-ч ГЭС сезонного регулиро¬
вания выдано 12,7, суточного регули¬
рования — 12,8 и работающей на бы¬
товом стоке — 35,8 ТВт-ч) очевидно,
что эти ГЭС не могут осуществить
.межсизигийное регулирование ПЭС
ГЛАВА 16
ПЕРСПЕКТИВЫ СТРОИТЕЛЬСТВА ПЭС В
16.1.	ПЕРВЫЕ ПРОЕКТЫ ПЭС СЕВЕРН
Ограниченность собственных энер¬
горесурсов Великобритании и угроза
исчерпания в обозримой перспективе
запасов нефти шельфа Северного мо¬
ря привели в последние годы к усилен¬
ным разработкам давно начатого
проекта ПЭС Северн и других ПЭС.
Глубоко врезанный в материк
Бристольский залив находится в цент¬
ре промышленной Англии (рис. 16.1),
что в сочетании с самыми высокими на
европейском побережье приливами,
средняя величина которых возраста¬
ет от 7 при входе до 11,6 м в вершине
(сизигийный прилив 14,5 м), способст¬
вовало на протяжении более 135 лет
появлению многочисленных проектов
Севернекой плотины.
Ране. «Когда на одной из 448 ГЭС,
работающих во французских энерго¬
системах, возникает или получает ре¬
шение какая-либо проблема, сразу
начинают думать о том, как это от¬
разится на ПЭС Ране» i227j.
В этих условиях, по мнению спе¬
циалистов EdF, ПЭС может выиграть
по сравнению с ТЭС только в системе,
где наблюдается дефицит энергии, а
не мощности. Поэтому в настоящее
время ПЭС Ране работает в режиме
максимальной рентабельности при вы¬
теснении выработки других электро¬
станций (а не в режиме вытеснения
мощности [302].
После осуществления к 2000 г.
программы строительства ГАЭС мо¬
щностью 11 ГВт для регулирования
АЭС можно будет полностью исполь¬
зовать ПЭС Ране для реализации на¬
иболее ценной ее возможности — вы¬
дачи мощности в часы пик. При этом
не исключен будет возврат и к обрат¬
ной насосной работе, когда вместо
реализуемых в настоящее время пяти
тактов будет использоваться и шес¬
той такт.
Это, возможно, приведет и к возоб¬
новлению интереса к ПЭС Шозе, (см.
гл. 17), ради которой в свое время
и была построена ПЭС Ране.
ВЕЛИКОБРИТАНИИ
Вначале все проекты были связаны с
улучшением интенсивного судоходства, за¬
трудненного мелководьем (в отлив), мут¬
ностью и высокими скоростями. В 1849 г.
Телфорд предложил построить дамбу в
створе Чепстоу — Глостер. Но уже в на¬
чале XX в. Декер составил энергетический
проект двухбассейновой установки в эсту¬
арии р. Северн. С тех пор идет составление
проекта ПЭС Северн, осуществление кото¬
рого признано национальной задачей. Один
за другим следуют проекты Мейка (1917),
Гриджа (1920) и Барбазона (1925), в осно¬
ву которых положена образуемая плоти¬
ной в створе Инглиш-Стоунз (рис. 16.2).
однобассейновая схема мощностью 800 МВт
с сооружением на небольшом расстоя¬
нии ГАЭС. Осуществлению последнего из
этих проектов (70 агрегатов по 12,5 МВт,
выработка 1,6 ТВт*ч) воспрепятствовал
кризис 30-х годов.
Напряженность энергобаланса и соз¬
дание единой энергосистемы в ходе и после
второй мировой войны привели к проекту
192

/// ✓ , „ _
V/ /гярлистонн
К1/ л
Зап. Маркам W
Зал.Моркам )
ПЭС Ирл. море
10 т
и
М
О"
£
со МИЛфОРДч
й Педстоу
СКАРБОМ
Моркям\
ф Возможные створы ПЭС
намеченные а сущест¬
вующие крупные Г АЭС
Величина прилива
максимальная
среднесизигийная
J средняя
6 —Прикладной час
  Котидальные линии
i i | I-* » t i
О 50 100 150 КМ
СЕВЕРНОЕ
МОРЕ
5у^
у
\ \ \ \
\ \ \ \
\ \ \ \Ю
\7 \б \9 N а
Рис. 16.1. Карта Великобритании с указанием возможных створов приливных электро¬
станций и величины приливов
13 Зак. 1874
193

ньюпор-га
у v *' ^3
in OPT-ТАЛ 60Т
к-.--..	.	ЧФФ-’айдг^	i
ЧадатавЩР
^йСе?; . ..	_fcir.V.«1
*а	/	л.
*J
'■-"	t
ЧЕПСТОЬ^Л//-:-
. Л
Г/
л^Шнглиди-
'^'Стоунз
)йвонмут
ристол ь
м.брекси.'
В|
—JS-4--
м.Уорреи
-jC
ж- teSSi'
1$^°* -•
эРИН-ДЯУН
5?«^ЙТ^№ШрЙДЖ90ТЕР
""'    %:'
Рис. 16.2. План Бри¬
стольского залива с
указанием различных
схем ПЭС в эстуарии
Северн:
/—однобассейновая Внл-
сона (1968) (вариант А’)\
2—однобассейновая Вил-
сона (1966) и Вилсона—
Боидн (1981) (вариант
А), однобассейновая
внутренняя; 3 — двух¬
бассейновая с увеличен¬
ным бассейном (вариант
S);	4	—	двухбассейновая
Шоу; 5 — одиобассейно-
вая ПЭС внешняя Мар¬
тина (1945) (вариант В);
6 — схема Хукера; 7 —
схема Эткинсона; 8 —
водопропускные отвер¬
стия; 9 — гидроагрегаты;
цифры на осевой линии
залива расстояния (в км)
от устья
1944—1945 гг., по которому примерно в
этом же створе было предложено устано¬
вить 32 вертикальных агрегата по 25 МВт.
Регулирование ПЭС предлагалось осущест¬
вить с помощью энергосистемы вместо ГАЭС
при ограничении мощности ПЭС до 20 %
мощности системы (рис. 16.3). Это предло¬
жение, а также увеличение в 2 раза единич-
»-
*о
Зе
3:
S
S
I
I
§
I
I
«о
«о
§
I
5
о г
=F
10 1Z п 16 18 20 2Z244
Рис. 16.3. Работа ПЭС Северн в Южной
энергосистеме Англии (проект 1944 г.):
/ — график нагрузки системы (уровень 1950 г.);
2 — максимально допустимый отпуск энергии ПЭС
(20 % нагрузки системы); 3 — неиспользуемая
энергия ПЭС; 4 — используемая энергия ПЭС
194
ной мощности агрегатов привели к сущест¬
венному удешевлению стоимости ПЭС. Од¬
нако, несмотря на признание технической
осуществимости проекта и его экономично¬
сти, он не был реализован.
За прошедшие с тех пор годы цены на
уголь росли, обгоняя индекс роста стоимо¬
сти строительства, ио проект не осуществля¬
лся.	„
В своем докладе на конгрессе «.энер¬
гия моря» в 1956 г. английские специалис¬
ты инженеры Кеннеди и Хадленд писали:
«В настоящее время нет сомнений в том, что
если бы строительство ПЭС Северн было на¬
чато в 1933 или даже в 1945 г., эта электро¬
станция приносила бы теперь прибыль.
Англия обладала бы активом, который мог
бы спасти стране 1 млн. т угля в год и, кро¬
ме того, эта ПЭС стала бы идеальным парт¬
нером соседней Берклийской АЭС, обеспе¬
чивая ее благоприятный коэффициент на¬
грузки» [9]. Проект 1945 г. не потерял сво¬
его значения и в современных условиях.
Он рассматривался в 1983 г. 1263] лишь в
несколько модифицированном виде (вместо
32 вертикальных агрегатов предлагалось
42 горизонтальных той же мощности и с той
же выработкой 2,47 ТВт-ч/год, но с удли¬
нением плотины до 6,3 км). Увеличение сто¬
имости проекта с 44 до 885 млн. ф.ст. °°У'
словлено главным образом инфляцией.
Однако проект 1983 г., так же как и проект
1945 г., не был осуществлен.
Причиной этого Вантруа еще в после¬
военные годы видел в двух непреодолимых
препятствиях: неизбежное заиление бас¬
сейна (после сооружения плотины) и труд¬
ности для судоходства[275], но проектиров¬
щики не считали эти проблемы непреодоли¬

мыми. Более тяжелым препятствием, чем
борьба с заилением, оказался высокий учет¬
ный процент, поднявшийся с 3 % в 1945 г.
до 12 % в 1982 г. Повысить эффективность
ПЭС могла ее работа в пиковой части графи¬
ка нагрузки, но в то время, когда еще не
появились теория циклов Жибра и капсуль¬
ный агрегат, такая работа ПЭС могла быть
обеспечена только за счет ГЭС^ возможная
доля которых в Великобритании не могла
превысить 2 % общего потребления. Вот
почему в последующие десятилетия англий¬
ские специалисты (Шоу, Эткинсон, Хэсуэлл
и др.) сосредоточили свое внимание на двух¬
бассейновых саморегулирующихся схемах,
хотя рост энергопотребления с 48 в 1948 г.
до 278 ТВт-ч в 1983 г. позволил одновре¬
менно разрабатывать и однобассейновые
схемы с использованием их энергии в ба¬
зисе.
Энергетический кризис потребо¬
вал максимально возможного исполь¬
зования энергопотенциала залива,
т. е. получения больших количеств
энергии, которая увеличивается при
перемещении створа в сторону моря
[2251. Так, передвижка створа из
Инглиш-Стоунз в Лавернок — Уе-
стон (рис. 16.2) дает увеличение отда¬
чи в 5 раз, а еще дальше в створ
Эбертоу — в 10 раз [182]. Кроме то¬
го, новый створ, предложенный
вместо мелководного створа Инг¬
лиш-Стоунз, позволяет установить
наплавные блоки с более мощными аг¬
регатами без дорогостоящей выемки.
м
Б
ч
2
п
-2
-Ч
-В
м
Ч
2
О
-г
-ч
0 2 ч В 8 10 12
' 1
ч
г
/
\
N
/
S'
7
г
■
//
\
7
3
N
^Ч
а)
1
	г-
2
/
■ч.
Г*
1п
Ч
Р
V
\v
N ■
3'
0 2 Ч 6 8 19 12 чй)
>
Рис. 16.4. Ход уровней и режим работы од-
нобассенновой ПЭС по схеме Вилсона:
а — среднесизигнйный прилив; б — среднеквадра¬
турный прилив; I — генерирование энергии в ре¬
жиме ПТ; 2— уровень бассейна; 3—ход уровней
в створе до сооружения ПЭС; 4 — ход уровней
перед плотиной после сооружения ПЭС
16.2.	ОДНОБАССЕЙНОВЫЕ СХЕМЫ
В послевоенный период были пред¬
ложены схемы с сопряженными бас.
сейнами, авторы которых (Хукер
Эткинсон, Рассел) стремились ре’
шить главным образом проблему су_
13*
195

Рис. 16.6. Компоновка
сооружений однобас¬
сейновой схемы Вил-
сона—Бонди;
/ — сопрягающие наплав¬
ные блоки 2 — водопро¬
пускные наплавные бло¬
ки; 3	—	судоходный
шлюз: 4 — здание ПЭС
доходства, используя плотины ПЭС
для создания глубоководных подхо¬
дов к портам залива (см. рис. 16.2).
Однако большая протяженность пло¬
тин при этих схемах и относительно
небольшой энергетический эффект, а
главное, появление наплавной конст¬
рукции Кислогубской ПЭС, требую¬
щей использования больших глубин
для установки наплавных блоков с
гидроагрегатами максимально воз¬
можного диаметра, выдвинули на
первый план проекты Вилсона, раз¬
рабатывающего на протяжении по¬
следних 20 лет однобассейновые схе¬
мы, которые, в противоположность
схемам с сопряженными бассейнами,
используют акваторию, образуемую
обоими берегами залива. В проектах
Вилсона принимается одностороннее
действие ПЭС (рис. 16.4), которое,
как признает сам автор, снижает на
25 % отдачу энергии и уменьшает
эксплуатационную гибкость ПЭС, тре¬
буя увеличения водопропускных от¬
верстий, но приводит к упрощению аг¬
регата и удешевлению ПЭС. Односто¬
ронняя работа на опорожнение также
более благоприятна для судоходства,
обеспечивая большие глубины и бо¬
лее спокойную акваторию.
В первом проекте в 1966 г. Вилсон
предложил створ Лавернок—Брин-Даун.
В 1968 г. он предложил южное примыкание
створа перенести к м. Санд. Отличительная
особенность этого проекта — наплавная
конструкция агрегатных блоков (рис. 16.5)
в подводной части, соответствующая Кисло-
губскому прототипу, с совмещенной ком¬
поновкой, при 120 прямоточных агрегатах
с Dx— 9,15 м; N = 38 МВт. Компенсацию
колебаний мощности от 1,2 до 4,56 ГВт
предлагалось осуществлять с помощью
ГАЭС. Совершенствование проекта привело
к варианту Вилсона — Бонди, в котором
створ вновь перенесен в Брин-Даун; в этом
створе длиной 19 км (рис. 16.6) размещает¬
ся 160 водопропускных отверстий (53 на¬
плавных блоков) и 160 капсульных агрега¬
тов с турбинами Dt — 9,15 м; N 45 МВт,
размещенных в 70 наплавных блоках [113,
242, 263, 271J; мощность ПЭС составляет
7,2 ГВт, выработка 13 ТВт-ч [289]. Осуще¬
ствление проекта оценивается в 5,6 млрд.
ф. ст., или 695 ф. ст/кВт, что близко к по¬
казателям ТЭС (650 ф. ст.) и значительно
меньше, чем у АЭС (1200 ф. ст.). Стоимость
1 кВт-ч ПЭС оценивается в 3,1 пенса
(АЭС —2,5, ТЭС—4,1 пенса). По послед¬
ним данным 1983 г. [289], в проекте пре¬
дусматривается капсульные агрегаты с
Dt — 9,1 м заменить на агрегаты Страфло
мощностью 37 МВт с Dx — 7,6 м. При этом
стоимость, мощность и выработка ПЭС ос¬
таются неизменными.
В 1954 г. Мартином была предложена
однобассейновая схема со створом м. Брек-
си (г. Эбертоу) — м. Уоррен (г. Майнхед)
(рис. 16.2) [233, 242, 263]. В настоящее вре¬
мя эта схема рассматривается под назва¬
нием внешней плотины и предусматривает
установку в створе длиной 20,5 км
250 гидроагрегатов, работающих в одно¬
стороннем турбинном режиме, и 300 водо¬
пропускных отверстий. Годовая выработка
ПЭС 20 ТВт-ч, мощность 12 ГВт. К 125
двухагрегатным блокам примыкают с се¬
вера 20 и с юга 80 водопропускных блоков

с тремя отверстиями в каждом. Общая дли¬
на всех участков глухой плотины 7,44 км.
Стоимость этого варианта 8,9 млрд. ф. ст.
(в ценах 1980 г.). В 1975 г. Андервуд и
Сноу предложили створ Уотчет — Барри,
отсекающий несколько меньшую аквато¬
рию {263] при мощности ПЗС 6 ГВт, ЦЭУ
предприняло разработки ПЭС в обоих этих
створах, но отказалось от Лих в пользу
створа Лавернок — Брин-Даун.
16.3.	ДВУХБАССЕЙНОВЫЕ СХЕМЫ
Несмотря на повсеместный отход в
послевоенные года от двухбассейно¬
вых схем, в Великобритании продол¬
жается разработка двух таких схем,
но на новой, значительно усовершен¬
ствованной основе. Причиной явля¬
ется стремление обеспечить гармонич¬
ную работу ПЭС с АЭС и ТЭС в усло¬
виях отсутствия речных ГЭС с боль¬
шими водохранилищами, при ограни¬
ченности возможностей создания не¬
обходимого числа ГАЭС для односто¬
ронней работы ПЭС.
Из приведенного описания двух
вариантов схем видно, что прежние
двухбассейновые схемы претерпели
значительное усовершенствование
благодаря использованию в широком
диапазоне напоров цикла II-a-5 (см.
§4.2) одностороннего действия каждо¬
го из двух бассейнов с применением об¬
ратимых агрегатов.
В 1974 г. ЦЭУ Великобритании (CEGB)
предложило создать двухбассейновую ПЭС
с низовым бассейном Б в пониженной
русловой части эстуария [263, 290]. Плоти¬
на окаймляет береговые части эстуария,,
занимающие 2/б всей акватории, и образует
верховой бассейн А (рис. 16.7). В различ¬
ных вариантах этой схемы обеспечивается
непрерывная турбинная работа на напоре
между бассейнами или такая же работа в
часы пиковых нагрузок с компенсацией спа¬
да мощности в период квадратур за счет
усиленной откачки бассейна Б и создания
напора 15 м. Мощность ПЭС достигает
6 ГВт, годовая выработка брутто 24 ТВт- ч.
Недостатком схемы является необхо¬
димость возведения дополнительной пло¬
тины длиной 80 км и затопление Бриджу-
отерских плавней, что нарушает местную
экологию (см. § 21.2).
Двухбассейновая поэ¬
тапная схема Шоу, предло¬
женная в конце 60-х годов [110, 245—247,
267, 280], предусматривает на первом этапе
использование плотины однобассейновой
схемы в створе Лавернок — Брин-Даун для
образования верхового (главного) бассей-
Рис. 16.7. Схема компоновки сооружений
по проекту ЦЭУ:
А — верховой бассейн; Б — инзовой бассейн; 1 —
обратимые гидроагрегаты мощностью 2,5 ГВт;
2 — насосы; 3 — дамбы, выгораживающие низовой
бассейн; 4 — обратимые гидроагрегаты мощностью
6 ГВт; 5 — туннель; 6 — мост
на с установкой в этой плотине между бас¬
сейном и морем 180 агрегатов диаметром
7 м, а на втором этапе—пристройку к этой
плотине кольцевой плотины, образующей
низовой бассейн (см. рис. 16.2). После это¬
го в первой плотине на участке примыкания
вспомогательного (низового) бассейна уста¬
навливаются 120 обратимых агрегатов.
При этом их насосная работа исполь¬
зует свободную мощность системы для уве¬
личения разницы уровней между бассейна¬
ми, включая откачку низового бассейна до
— 15 м, для того чтобы ПЭС выдавала мощ¬
ность в часы пик. Общая выработка ПЭС
составит 13,6 ТВт-ч/год, в том числе насос¬
ная работа использует 9 ТВт-ч/год из си¬
стемы.
Межсизигийное регулирование осуще¬
ствляется также использованием энергии
ТЭС для перекачки воды из второго бас¬
сейна в первый в период квадратур, а так¬
же благодаря установке дополнительных
агрегатов между первым и вторым бассей¬
ном с работой их в период сизигии.
Реализация двухбассейновой схемы в
две очереди осуществляется так: после со¬
оружения в течение 5 лет—плотины главно¬
го бассейна (S=410 км2), в течение следую¬
щих 6 лет возводится плотина второго бас¬
сейна (S — 52,5 км2) и одновременно мон¬
тируются агрегаты в плотине главного бас¬
сейна. Далее в течение 3 —5 лет монтиру¬
ются агрегаты второй очереди (второго бас¬
сейна). Стоимость всего комплекса оценива¬
ется в 8 млрд. ф. ст., в том числе агрегатов—
2,06,	глухих плотик — 2, судоходных к
водопропускных отверстий— 1,48 и на¬
плавных блоков ПЭС —2,26 млрд. ф. ст.
После рассмотрения проекта экспертами
голландской консультационной фирмы
NEDECO он претерпел изменения, которые
увеличили стоимость его осуществления
с 8 до 10,5 млрд. ф. ст.
197

Рис. 16.8. Модернизированная двухбассейновая схема:
о — ход уровней L в среднесизнгнйный прнлнв величиной 11.6 м; б н в — графики мощности N в
генераторном (Г) и насосном (Я) режимах; J — главный (верховой бассейн); 2 — вспомогательный
(низовой) бассейн
Такое увеличение стоимости, по-види¬
мому, объясняется предложением принять
усиленное крепление плотины массивами
массой по 55 т, с чем авторы проекта не со¬
гласны (см. гл. 13). Стоимость энергии оп¬
ределяется в 6 пенс/(кВт-ч).
На рис. 16.8, а, показан режим работы
при величине прилива 11,6 м в среднеси¬
зигийные сутки при двухбассейновой схе¬
ме, модернизированной в 1972 г. Хасуэл-
лом [279].
С 8 ч до 14 ч в генераторном режиме ра¬
ботают агрегаты между морем и вспомога¬
тельным бассейном, а затем до 20 ч включа¬
ются в генераторном режиме агрегаты меж¬
ду главным бассейном и морем, срабатывая
уровень бассейна с 6,71 до 2,13 м. В то же
время вспомогательный бассейн опорожня¬
ется в море вместе с отливом (через турби¬
ны, работающие в режиме холостого про¬
пуска). С 21 до 8 ч агрегаты вспомогатель¬
ного бассейна, работая в насосном режиме,
откачивают его уровень из бассейна в море
до—18 м, а уровень основного бассейна пос¬
ле небольшого времени насосной работы в
24 ч находится в периоде ожидания, с тем
чтобы в 8 ч снова повторить цикл. При
уменьшении величины прилива цикл рабо¬
ты изменяется так, чтобы в часы понижен¬
ной нагрузки (например, ночью) турбины
первого или второго бассейна работали в
обратимом (насосном) режиме, перекачивая
воду из низового бассейна в главный бассейн
и в море, приготавливая оба бассейна (на¬
полняя или опорожняя) для работы в тур¬
бинном режиме в дневное время.
На рис. 16.8, б, в показаны два ва¬
рианта полученных графиков мощности
для среднесизигийного прилива. Сопостав¬
ление этих графиков с аналогичными для
среднеквадратурного периода показывает,
что двухбассейновая схема может обеспе¬
чить полное использование энергопотен¬
циала бассейна и в квадратурный период,
для чего требуется установка по 6,8 ГВт в
каждом бассейне. При этом даже в период
квадратуры в течение 12 ч может быть обес¬
печена выработка энергии с максимальной
мощностью (до 6,8 ГВт) с потреблением
энергии насосами в течение 10 ч. Однако
если при среднесизигийных приливах вы¬
работка в сутки в течение 12 -часового днев¬
ного периода составит 51—64 ГВт*ч при
мощности 4,2 —5,3 ГВт и ночном потреб¬
лении насосов мощностью 2,9—3,7 ГВт в те¬
чение 10 ч в размере 29—37 ГВт- ч (т. е.
КПД аккумулирования на ПЭС составит
160—210 %), то в среднеквадратурный пе¬
риод генерироваться будут только 41 —
46 ГВт- ч (при мощности 3,4—3,8 ГВт), т. е.
КПД ПЭС снизится до 68—89 % [281].
Приведенные данные показывают, что
даже эта весьма совершенная двухбассей¬
новая схема, так же как и ее самые первые
предшественники (циклы Декера, Дефура
и др.), не обеспечивает возможности меж¬
сизигийного регулирования и перекладыва¬
ет бремя его на совместно работающие элек¬
тростанции. При этом не достигается пол¬
ное вытеснение мощности альтернативных
источников, несмотря на высокую стои¬
мость ПЭС (дублирование мощности,_ до¬
полнительная плотина) и невысокий КПД в
период квадратур.
Двухбассейновая схема
с увеличенным по сравне¬
нию с проектом ЦЭУ бас¬
сейном второй очереди.
Плотина ограждает всю бухту Бриджуо¬
тер. В дальнейшем при сопоставлении эта
198

схема обозначается как вариант Б (см.
рис. 16.2). По сравнению с однобассейно¬
вой схемой Вилсона — Бонди здесь добав¬
ляется для установки в плотине второго
бассейна (вторая очередь) 125 турбин и
6 водопропускных блоков. Вместе с 24 со¬
прягающими блоками общая протяженность
наплавных блоков составляет 6,03 км,
а длина всей плотины, включая глухую
часть, равна 30 км. Общ ая выработка ва¬
рианта Б оценивается в 18,7 ТВт-ч/год.
Эта схема повторяет в увеличенном
масштабе схему Шоу, модернизированную
в 1972 г. Анализ ее режима, выполненный
Бикли [110], показывает, что она также яв¬
ляется приливной ГАЭС, отличающейся от
речных ГАЭС более высоким КПД аккуму¬
лирования, превышающим 75%, но мень¬
шей рентабельностью. Действительно, по¬
требляя на насосный режим 20,7 ТВтх
X ч/год, она выдает в генераторном режиме
18,7 ТВт-ч/год. При этом, поглощая ноч¬
ную избыточную мощность (энергию) по
дешевому ночному тарифу (например, по
цене 7 ф. ст. за 1 МВт-ч), ПЭС возвращает
ее днем в часы пик по повышенному тари¬
фу 26 ф. ст. за 1 МВт-ч. Эта разница и
обеспечивает рентабельность эксплуата¬
ции ПЭС. Однако рентабельность ниже, чем
на обычной ГАЭС, ввиду большей (в дан¬
ном случае на 10 %) стоимости низкона¬
порного гидроаккумулирования по сравне¬
нию с высоконапорным. Отношение доходов
к затратам данной схемы двухбассейновой
ПЭС составляет 0,85, в то время как для вы-
высоконапорной ГАЭС типа Даиноруик оио
равно 1,25. Поэтому единственным обосно¬
ванием для создания двухбассейновой ПЭС
может быть отсутствие подходящих ство¬
ров для ГАЭС.
16 .4 СРАВНЕНИЕ И ВЫБОР ВАРИАНТОВ
По проекту ПЭС Северн в 1978—
1981 гг. были проведены широкие
разработки и исследования, для чего
под эгидой министерства энергетики
Великобритании были созданы три
группы, объединившие 40 различных
фирм. При этом производилась оптими¬
зация всех рассматриваемых вариан¬
тов и створов при различных диамет¬
ре и заглублении турбин, мощности ге¬
нератора, числе агрегатов и водопро¬
пускных отверстий. Использовались
модели с предположением плоской по¬
верхности бассейна и гидродинамиче¬
ская модель.
В 1981 г. Комитет по Севернской
плотине опубликовал доклад [242, 2631
о результатах рассмотрения трех ва¬
риантов схемы проекта (рис. 16.2):
А—однобассейновая (внутренняя)—
створ плотины м. Лавернок—м. Брин-
Даун (7,2 ГВт, 13 ТВт-ч/год, стои¬
мость 5,6 млрд. ф. ст.); см. рис. 16.6;
Б — двухбассейновая, выполняе¬
мая в две очереди, т. е. схема А с вспо¬
могательным бассейном (выработка
18,7 ТВт-ч с затратой на аккумулиро¬
вание 20 ТВт-ч/год);
В — однобассейновая (внешняя)—
створ м. Брекси — м. Уоррен (12
ГВт, 20 ТВт- ч/год, стоимость 8,9 млрд.
ф. ст.).
В однобассейновых вариантах рас¬
сматривалась только односторонняя
работа на опорожнение.
В качестве исходных для всех ва¬
риантов принимались капсульные гид¬
роагрегаты мощностью 45 МВт с диа¬
метром рабочего колеса 9,15 м, мас¬
сой 1200 1 и стоимостью 5 млн. ф. ст.
(в том числе стоимость генератора
1,6	млн. ф. ст.) с учетом снижения сто¬
имости агрегатов на 28 % при изго¬
товлении массовой серии в 160 агре¬
гатов (в проекте Фанди предполага¬
ется возможность снижения на 40 %,
см. § 18.2), а в одном из вариантов
принималась стоимость агрегата
7 млн. ф. ст.
Для всех вариантов приняты оди¬
наковые наплавные блоки здания
ПЭС типа Кислогубской, но без сов¬
мещенной компоновки (см. рис. 12.1,
г), блоки сопряжения и водопропуск¬
ные (см. рис. 12.4, г).
Конструкция глухой плотины —
песчаное намывное ядро с креплением
откосов (см. рис. 13,4, б).
Сравнение вариантов производи¬
лось по экономическим показателям:
стоимости энергии и коэффициенту
отношения доходов к затратам, а так¬
же по приведенным энергозатратам.
Для определения энергозатрат бы¬
ли рассчитаны коэффициенты приве¬
дения стоимости материалов, обору¬
дования и финансовых средств к энер¬
гозатратам. выоажаемым в джоулях
[233].
Пересчет физических и финансовых
затрат по этим коэффициентам позво¬
лил определить суммарные первона¬
чальные энергозатраты на сооруже¬
ние ПЭС Северн. Кроме того, учет за¬
199

трат на эксплуатацию ПЭС в течение
120 лет (включая ремонт и двукрат¬
ную замену оборудования) показал,
что для варианта А отношение полу¬
ченной энергии к затраченной состав¬
ляет 14,2:1, для двухбассейновой схе¬
мы с увеличенным вспомогательным
бассейном (вариант Б)— 12:1 и для
внешней однобассейновой схемы В —
13,9:1. Эти данные говорят об от¬
носительной эффективности всех трех
вариантов, поскольку критическим
для АЭС считается отношение 10:1
(для ветровых ЗС, находящихся в
лучших условиях, оно составляет
13,5:1 и для волновых ЭС—только 2:1).
Однако полученные соотношения
еще не позволяют сделать оконча¬
тельного вывода о преимуществах од¬
ной из схем, поскольку в приводимых
показателях не учитывается качест¬
во энергии, т. е. необходимость затрат
дополнительных средств на вписыва¬
ние энергии ПЭС в график энерго¬
системы. В этом отношении представ¬
ляет интерес сравнение работы такой
однобассейновой ПЗС односторонне¬
го действия по проекту 1979 г. с обыч¬
ной ГАЭС, которое произвел Шоу
1267]. Для аккумуляции энергии ПЗС
в течение 10 ч слабой нагрузки требу¬
ется объем, соответствующий 50 ГВт-ч
в сутки, или, если принять за эталон
ГАЭС Даиноруик, это означал* бы
потребность в пяти таких ГАЭС, а
при увеличении объема их водохра¬
нилищ на 60 % — трех. ГАЭС Даино¬
руик, что обошлось бы дополнитель¬
но еще в 3,2 млрд. ф. ст., т. е. весь
комплекс . однобассейновой ПЭС —
ГАЭС обошелся бы в 7,3 млрд. ф. ст.
При этом коэффициент нагрузки ПЭС
поднялся бы с 17 до 38% . При такой
работе ПЭС с ГАЭС более 30 % энер¬
гии (в зависимости от расстояния до
ГАЭС) будет потеряно. В противопо¬
ложность этому аккумулирование
энергии однобассейновой ПЭС в своем
бассейне дает не уменьшение, а уве¬
личение конечной энергии («насосный
эффект»), но оно ведет к общей потере
(до 20 %) энергии ПЭС за счет перио¬
дов ожидания.
Выше при рассмотрении двухбас¬
сейновой ПЭС по варианту Б было по¬
200
казано, что при этой схеме в противо¬
положность однобассейновой вся энер¬
гия ПЭС полностью используется как
самая ценная, т. е. в пиковой части
графика. При этом ПЭС, казалось бы,
выгодно отличается от обычной ГАЭС
только коэффициентом аккумулирова¬
ния (0,90 вместо 0,75). Но поскольку
такая приливная ГАЭС осуществ¬
ляет аккумулирование при низком
напоре, она, как было показано выше,
менее экономична. Именно поэтому
предпочтение было отдано однобассей¬
новой схеме А благодаря ее экономич¬
ности [263]. Таким образом, верну¬
лись к решению, принятому в проекте
1945 г. когда энергия однобассейно¬
вой ПЭС непосредственно вписывалась
в систему работающих на угле ТЭС.
Для ПЭС оставлялась максимально
допустимая доля участия (20 %), а ее
регулирование осуществлялось путем
перевода в пиковую часть графика мо¬
рально устаревших ТЭС (см. рис. 16.3)
[242]. В современных условиях при
более благоприятном соотношении
мощности ПЭС и системы такое реше¬
ние является технически более прием¬
лемым, поскольку новейшие агрега¬
ты ТЭС обладают большой маневре-
ностью и их следящая способность
выше, чем скорость сброса и наброса
нагрузки ПЭС.
Рассматривая вопрос о включении
ПЭС в английскую энергосистему,
Комитет по Север некой плотине отме¬
тил, что, если только доля АЭС в энер¬
госистеме не будет резко возрастать,
сооружение ПЭС может привести к
снижению общей стоимости энергии
за счет уменьшения затрат по вытесня¬
емым тепловым электростанциям
[242].
Из графика на рис. 16.9 [263] сле¬
дует, что если на уровне 2000 г. ПЭС
будет заменять электростанции, ра¬
ботающие на 25% на угольном и на
75% на ядерном топливе, то стоимость
1 кВт*ч энергии этого альтернатив¬
ного для ПЭС источника (1,2—1,7 пен¬
са) будет находиться вне пределов
экономической конкуренции любого
из вариантов проекта ПЭС Северн.
При уменьшении доли АЭС, или за¬
мене энергии ПЭС энергией только

угольных электростанций	(2,8—3,8
пенс/кВт-ч) стоимость 1 кВт-ч одно¬
бассейновой ПЭС («внутренняя пло¬
тина»), равная 2,5—3,5 пенса, являет¬
ся экономически оправданной, чего
нельзя сказать о двухбассейновом ва¬
рианте и варианте с «внешней плоти¬
ной».
Из этого очевидно, что реальность
осуществления проекта ПЭС Северн
зависит от того, насколько будет уве¬
личиваться доля АЭС в энергобалан¬
се страны, и от стоимости ядерной
энергии.
Современная доля АЭС в общем
производстве электроэнергии (12,7 %)
еще очень далека до «опасного» для
ПЭС значения (75 %), поскольку стро¬
ящиеся АЭС к 1991 г. лишь удвоят
современную их мощность, а планы
дальнейшего строительства АЭС пере¬
сматриваются в сторону их сокраще¬
ния, что объясняется экологическими
причинами.
Что касается стоимости энергии
АЭС, то при обсуждении в парламенте
вопроса об атомной энергии и ее фак¬
тической стоимости выяснилось, что
«стоимость энергии АЭС будет выше,
чем предполагалось, и разрыв между
нею и стоимостью энергии ПЭС умень¬
шится» 12631. Так, стоимость энергии
наиболее экономичной сейчас АЭ С Хи-
нкли-Пойнт равна 2,24 пенс/(кВт-ч).
Следует отметить влияние на
экономическое обоснование ПЭС раз¬
мера учетного процента. Так, если при
5%-ной учетной ставке для однобас¬
сейновой схемы Вилсона (4,56 ГВт и
10,5 ТВт-ч) отношение доходов к рас¬
ходам составляло 1,4 (для АЭС —
1,7), то при повышении учетной
ставки до 10 % ПЭС не может обеспе¬
чить даже дополнительную прибыль
после оплаты процентов [188]. Поэто¬
му важным резервом уменьшения об¬
щей стоимости ПЭС должно явиться
сокращение срока ввода первых агре¬
гатов.
При оценке перспективной эко¬
номичности ПЭС Северн надо считать¬
ся также с прогнозом уменьшения к
2000 г. в 3—5 раз добычи нефти на
шельфе Северного моря.
Заменяемые злея-
Г Одчо&ссейноВая m/,0CmaH4^%°c
схема ДВух Бассейна-_ наугле”
Внешняя
- плотина
«О
&•
** 2
Б
ё
Сз
бая схема
Внутренняя
плотина
Заменяемые
элентростан-
ии -АЭС
Рис. 16.9. Сравнение (иа уровне 2000 г.)
стоимости энергии ПЭС Северн с альтерна¬
тивными источниками (в каждом варианте
даиа 15 %-ная «вилка» от среднего значе¬
ния). Стоимость 1 кВт-ч дана в ценах
1980 г.:
( — альтернативная стоимость энергии для ПЭС,
если замещаемое топливо уголь: 2 — то же, если
замещаемое топливо уголь (25 %) и ядерное топ¬
ливо (75 %)
Комитет по Севернской плотине,
считая, что окончательное суждение об
экономичности ПЭС может быть полу¬
чено только при точном учете всех
этих факторов, но полагая, что, когда
страна столкнется с энергетическими
трудностями, ПЭС будет иметь боль¬
шое значение, единодушно рекомендо¬
вал незамедлительно приступить к
следующей стадии работ, для того что¬
бы в конце 80-х годов можно было при¬
нять решение о начале строительства
[2411. Правительство согласилось с
выводами Комитета и высказалось за
дальнейшее финансирование проек¬
та частным капиталом. На этом ос¬
новании был создан консорциум фирм
Severn Tidal Power Group (STPG),
по предложению которого в 1986 г.
принят окончательный вариант ПЭС
с плотиной в створе Кардиф-Уес-
тон длиной 16,3 км и капсульными
агрегатами вместо Страфло (192
агрегата по N=37,5 МВт и Dt—8,2 м).
Появившаяся при этой замене агре¬
гатов возможность насосной работы
позволяет поднять выработку до
14,4 МВт при прежней мощности
7,2 ГВт. На составление проекта от¬
пущено 4,2 млн. ф. ст., ПЭС предпола¬
гается построить к 2000 г. [304].
201

16.5. ПРОЕКТЫ ДРУГИХ ПЭС
В течение ряда лет разрабатывают¬
ся проекты ПЭС и для других районов
побережья Великобритании, где вели¬
чины прилива меньше, чем в эстуа¬
рии Северн (бухты Солуэй-Ферт, Мор-
кам, Ди, Хамбер, Уош, Странгфорд-
Лох и эстуарии рек Мерсей, Риби,
Силфорд и др.). Предлагалось также
сооружение небольших опытных ПЭС
Менай и Чистер-Лангстон [91. Ра¬
нее эти установки ввиду их изолиро¬
ванной работы предлагались в двух¬
бассейновом варианте (Коллинза), од¬
нако в последние годы под влиянием
проекта ПЭС Северн и на его основе
появились разработки 19 проектов
однобассейновых ПЭС общей мощно¬
стью 21,34 ГВт и выработкой около
25,5	ТВт-ч/год (см. приложение).
Среди этих проектов имеются как
мощные ПЭС Моркам (3,2 ГВт), Со¬
луэй-Ферт (6,83 ГВт), Ди (1,9 ГВт).
Хамбер (2,28 ГВт), Уош (4,56 ГВт),
Темза (1,12 ГВт), таки небольшие—
Странгфорд-Лох (0,2 ГВт) и Мерсей
(0,6 ГВт) и малые — Лэнгстоун, Пед-
стоу, Лох-Этив, Лох-Брум (по 0,02—
0,03 ГВт), Милфорд-Хейвен(0,1 ГВт),
Кромети (0,05 ГВт) и др.
Необходимость улучшения эколо¬
гии в пригородах Манчестера и Ли¬
верпуля предопределила принятие
в 1985 г. решения о строительстве
ПЭС Мерсей к 1990 г. Этому решению
способствовала также возможность
снижения стоимости ПЭС за счет при¬
менения при строительстве способа
«стена в грунте» (стоимость 1 кВт-ч
составит 2,77 — 2,88 пенса).
Проект ПЭС Странгфорд-Лох (Се¬
верная Ирландия) [125, 263, 269, 2891
представляет особый интерес, по¬
скольку в нем обоснована экономи¬
ческая целесообразность его осуществ¬
ления при относительно небольшой
величине прилива (среднесизигийный
4,4, среднеквадратурный 2, средний
3 м). Доказать это удалось, очевидно,
потому, что 80% энергоснабжения
Северной Ирландии базируется на
нефти, которая стоит здесь на 15 %
дороже, чем в Англии. Очевидно, по¬
этому такое предложение, сделанное
202
Вилсоном в 1965 г., не было реализо¬
вано, ибо ПЭС не могла выдержать со¬
поставления с тепловыми электро¬
станциями, использующими дешевые
(тогда) нефть и уголь.
По последнему проекту предлага¬
ется залив площадью	144—92	км2
перекрыть плотиной длиной 12 км, в
которой будут расположены 30 агре¬
гатов общей мощностью 200 МВт и
78 водопропускных отверстий. Диа¬
метр агрегатов принят равным 7,6 м
по условиям размещения наплавных
блоков без подводной выемки. Неболь¬
шая ширина створа не позволяет ис¬
пользовать энергопотенциал бассей¬
на, но насыщение его агрегатами обес¬
печивает получение выработки 0,575
ТВт-ч. Стоимость ПЭС 334 млн. ф. ст.
в (ценах 1979 г.), 1 кВт-ч — 3 пенса.
Пять ПЭС большой мощности запро¬
ектированы как однобассейновые одно¬
стороннего действия с применением на¬
плавных конструкций, а створы их выб¬
раны так, чтобы можно было применить
агрегаты с наибольшим возможным ди¬
аметром рабочего колеса (9,1 м) без
подводной выемки. Для обеспечения
заполнения провалов мощности, не¬
избежных при однобассейновых ПЭС,
предлагается использовать сдвиг фазы
прилива на 6 ч в створах Уош и Хам¬
бер по отношению к другим створам.
Однако включение всех этих ПЭС
общей мощностью 27 ГВт (с учетом
ПЭС Северн) в объединенную энерго¬
систему страны даже при ее суммарной
мощности 110 ГВт (на уровне 2000—
2100 гг.) представляется более проб¬
лематичным, чем для рассмотренно¬
го выше участия в этой системе одной
ПЭС Северн мощностью 7,2 ГВт.
Следует также учесть недавнее
предложение о сооружении гигант¬
ской ПЭС с годовой выработкой
140 ГВт-ч путем отсечения 100-кило¬
метровой плотиной от Энглен до Бар¬
роу Ход восточной части Ирланд¬
ского моря с образованием бассейна
площадью 14 тыс. кма [3051.
Очевидно, такой масштаб использова¬
ния приливной энергии Великобри¬
тании требует иного решения проб¬
лемы (см. гл. 17).

ГЛАВА 1/
ПЭС ШОЗЕ. ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИЛИВНОЙ
ЭНЕРГИИ ДЛЯ ОБЪЕДИНЕННЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМ ЗАПАДНОЙ ЕВРОПЫ
Проектирование ПЭС в районе
Нормандских островов (Шозе, Гернси,
Джерси, Менкье) в течение ряда лет
велось во Франции в целях собствен¬
ных интересов страны. Однако по свое¬
му масштабу проблема использова¬
ния приливной энергии в этом районе
выходит за рамки одного государства
и становится межнациональной.
На север от г. Сен-Мало, вблизи
ПЭС Ране, вдоль всего п-ва Котантен
раскинулось мелководное побережье
залива Ла-Манш (рис. 17.1). Глуби¬
ны здесь не выходят за пределы 20-
метровой изобаты (за исключением
северной части между островами
Джерси, Гернси и Олдерни, где они
достигают 50 м, и южнее о. Менкье,
где имеются глубины до 30 м). Нор¬
мандские острова, переходящие на
юге в многочисленные рифы (Мен¬
кье) и группу островов под общим наз¬
ванием Шозе, привлекли внимание
французских специалистов, занимав¬
шихся проектированием ПЭС. Заман¬
чивой представляется идея перебро¬
сить плотины между островами, зам¬
кнуть их на материк, чтобы исполь¬
зовать энергию приливов, которые
здесь достигают 12 м, а энергопотен¬
циал их оценивается в 100 млн. кВт.
Еще в самом начале второй мировой
войны была опубликована заметка о
грандиозном проекте Меля *. Он пред¬
ложил плотинами длиной 115 км, опи¬
рающимися на Нормандские острова,
отсечь всю мелководную акваторию
(4750 км2) вдоль побережья п-ва Кон-
тантен. Плотина и электростанция
мощностью 25 млн. кВт (2500 агрега¬
тов) требует 200 млн. м3 бетона,
1 млн. т металла. Ясно, что проект
25-миллионной ПЭС не мог иметь ре¬
ального значения в те годы, когда
мощность всех электростанций Фран¬
ции составляла 10 млн. кВт.
Проекты меньших масштабов раз¬
рабатывались с 1942 по 1958 г. 11161.
Данные по этим проектам приведены
в табл. 17.1.
1 Electrotechnische Zeitschrift, 1940,
№ 1.
Таблица 17.1. Основные данные проектов ПЭС Шозе с 1942 по 1958 г. (1161
Площадь бассейна,
км*
Длина сооружений,
км
Установ¬
ленная
мощность,
ГВт
Выработка ПЭС,
ТВт-ч/год
Стоимость,
млрд. фр.
(в ценах
1974 г.)
Проект, годы
Водопропускные
отверстия:
число X габа¬
риты, М
Агрегаты:
число X
X мощность.
МВт
Стро¬
ительная
часть
Всего
Флери, 1942—1947
540*
45
225X15X14,5
150X20**
3
13
10
i2
Велю. 1951—1952
730
36
100X15X16
300X10**
3
8
8
12
Велю, 1953
730
40
—
580ХЮ**
5.8
15
8
15
Бувье, 1953
650
33
110 000***
452X17
7.3
24
8
15
Велю, 1953
650
35
130 000***
800ХЮ
8
15
5
—
SGEF, 1955
600
38
Нет
1552X7
10,8
—
18
—
SGEF, 1955—1956
680
38
352X8.5X7,1
1232X7
8.6
—
18
—
EdF, 1955—1956
730
37
35000***
1200ХЮ
12
28
16
34
SGEF. 1957
730
37
30 000***
448X20
8.9
—
—
—
REH. 1958
730
37
146Х12ХЮ
600X20
12
23
18
40
* Двухбассейновая схема.
** Вертикальные гидроагрегаты.
"** Площадь, м’.
203

Ус——
/; /3
С/
:—t х
йОлдерниДЩАр?^,
Л	I '"-^fe^'.'-': -•■■'3^
Q 700км2	"}	;:	■•••'ПИ
i ijl£
_ , )(
^ %сч>к i—
р ;
iУ 1
'•'ш'ероур -' ■'
\
X
\
f
sl I i 'й&йрч*
/-ч_/ U	*
*4 ^ jtt=s£. 700км2 vfe-:..
?Si	«
N V-i'^'CT4'' V N|i.vv
ж^-s^fyk о
• f i, -win ?	“•*■,
э\7
700kmz
mflTOH s^j
1
v.
ЗАЛИВ
®L\
C 7,
Puy> Менкье ‘
Сен-Мало \°4®J
/тздр KM} V' 4t75^r
/	/	\	S|
/ ^^.rpyjHV^;
/ >1.КЙНКАГТЬ<' vv
^Грднвипь
A-fПлотина
|Дврднш
'Л
Глубины:
 Изобата о мЩ&^У.'
——	10	М
 	20	лг	‘
50м
100м
го за км
Рис. 17.1. Варианты энергетического использования зал. Сен-Мало и прилегающих ак¬
ваторий (9, 116, 156, 263]:
I — ПЭС Шозе, проект 1942—1947 гг., двухбассейновая схема, 150 вертикальных агрегатов, N=
=20 МВт: 3=* 13 ТВт-ч; 1ра8я.пл«-2!,5 км; 7.осй.пл=23,5 км; //=36 м; 5—540 км2; 2а — ПЭС Шозе.
проект EdF 1955—1956 гг.. однобассейновая схема. S=730 км2; in л=37 км; Л'уст=12 ГВт; Э—
”28 ТВт-ч; 26 — ПЭС Шозе. однобассейновая схема. £пл=33 км; Я=20 м; 3=1.5 ТВт-ч; 3 — ПЭС
Менкье. Тосн.пл=65 км; Я—30 м; 3=50 ТВт-ч; 4 — проект Меля, Х.осн.пл=115 км: 5= 4750 км2; 5 —
проект Меля. Loch.пл= 110 км; И—55 м; S=3400 км2; 6 — ПЭС Джерси. £осн.пл=85 км; 3=70 ТВт-ч:
^ — ПЭС Котантен—Центр, проект 1982	г.. двухбассейновая схема, 5=200 км2, Гпл=69 км.
3=5.3 ТВт-ч
204

В этих проектах рассматривалось
создание почти прямоугольного бас¬
сейна ПЭС путем возведения плотин
общей длиной около 25 км, отсекав-
«1У1> V	AnnpAfJVI	П TtAlft Л ЯТ Т/\	С	А	П
шпд	uatLcnn	1и11)1даДЬ1и uT
до 730 км2. На западе плртина прохо¬
дит от м. Груэн до о. Шозе по большим
глубинам, с севера от этого острова до
Гранвиля — по более мелководному
участку. Трассы плотин выбирались
так, чтобы обеспечить минимальное
воздействие на агрегаты и водопро¬
пускные отверстия ветровой волны,
которая достигает 8 м.
В первых проектах Кориолиса, а
затем в 1921 г. Мэра предлагалась
двухбассейновая установка, усовер¬
шенствованная в 1942—1947 гг. Како.
В 1955—1962 гг. разрабатывались одно¬
бассейновые установки, которые разли¬
чались расположением трассы плоти¬
ны, эволюцией капсульных агрегатов и
конструкцией здания ПЭС и плотин
(появляются горизонтальные капсуль¬
ные агрегаты типа Ране, которые от
диаметра 5,35 м дошли в проектах
1957—1958 гг. до 8,2 м). Предлагают¬
ся также наплавные конструкции как
плотины (см. рис. 13.8, б), так и агре¬
гатных и водопропускных блоков.
Эти компоновки значительно опере¬
жали технический уровень того вре¬
мени и предлагались в двухъярусном
исполнении (рис. 17.2) с расходом бе¬
тона 0,5—1 м3/кВт [1161.
В проекте 1957 г. было принято
сооружение ПЭС за перемычками,
так как в то время считали, что этот
вариант будет вдвое дешевле на¬
плавного. Предполагалось, что имен¬
но перемычки специальной конструк¬
ции с открывающимися воротами для
пропуска расходов при перекрытии
обеспечат возможность поэтапного
ввода агрегатов ПЭС. Конструкция
перемычек с использованием колонн
наплавной конструкции явилась про¬
образом идеи Како. осуществленной в
северной перемычке ПЭС Ране
(рис. 15.5). Однако именно после это¬
го опыта наплавная конструкция вос¬
торжествовала не в перемычках, а в
здании ПЭС (см. § 12.2).
В послевоенных проектах Шозе
до 1971 г. предлагались варианты од-
Бассейн
Море
 	57,0
Рис. 17.2. Двухъярусные конструкции на¬
плавных блоков ПЭС Шозе:
а — здание ПЭС — блок на четыре агрегата
(78,4 МВт); б — блок четырех водопропускных
отверстий (400 м!)
нобассейновой ПЭС двустороннего
действия, что является отражением
концепции, принятой SEUM и реали¬
зованной в проекте ПЭС Ране.
В проектах ПЭС Шозе 1950—
1958 гг. Велю (1950 г.) было пред¬
ложено сделать в колене отсасываю¬
щей трубы вертикального агрегата от¬
верстие для пропуска расходов вырав¬
нивания так, как в довоенном проекте
Лумбовской ПЭС в СССР (см. рис.
4.2, а). Рассматривалось и подземное
расположение здания ПЭС на о. Шозе,
а в проекте 1951 г.— в подземном тун¬
неле между м. Груэн и о. Шозе.
В 1952—1958 гг. для обоснования
проектов ПЭС Шозе были развернуты
обширные изыскательские и исследо¬
вательские работы. Под эгидой SEUM
и SOGREAH и других организаций
здесь велись гидрографические и гео¬
логические изыскания. Были разра¬
ботаны и использованы новые приборы
для автономного и дистанционного
наблюдения параметров волн, тече¬
ний, скоростей, миграции наносов,
геофизических методов зондажа грун¬
тов.
205

Полученные данные позволили вы¬
полнить ряд исследований гидроди¬
намических и энергетических характе¬
ристик прилива, по которым с по¬
мощью электрической модели прилив¬
ного явления, предложенной Вантруа
[2751, были рассчитаны [901 передава¬
емые активные мощности, а также
рассеиваемая и реактивная энергия
(см. § 2.2). По этим расчетам были ус¬
тановлены относительные значения
различных энергосоставляющих ба¬
ланса прилива и оказалось возмож¬
ным определить возмущения, которые
внесет ПЭС в энергетические потоки
(см. гл. 10).
Для определения влияния на при¬
ливы кориолисовой силы, режимов
ПЭС и гидравлических условий при
производстве работ был создан ряд
моделей. В 1954 г. была создана мо¬
дель всего района Ла-Манша, по¬
строенная в национальной гидравли¬
ческой лаборатории Шату, на которой
решались вопросы перекрытия бас¬
сейнов. Затем была создана модель
такого же масштаба на вращающейся
платформе размером 14 м (Гренобль,
SOGREAH), выявившая уменьшение
величины прилива на 0,5 м. После вы¬
яснения незначительности эффекта Ко-
риолиса в 1957 г. была построена круп¬
нейшая в то время в мире стационар¬
ная модель зал. Сен-Мало размером
50x 60 м (масштабы 1:2500 и 1:3000).
Исследования на этой модели, от¬
корректированной с учетом матема¬
тических моделей, показали, что при
мощности ПЭС 5,5 ГВт величина при¬
лива уменьшается на 1 м, а выработка
на 10 %, а при мощности ПЭС 22 ГВт
выработка снижается на 20 %.
Кроме указанных в табл. 17.1
проектов ПЭС Шозе в 1954 г. Кервран
предложил [9,1911 соорудить на п-ове
Котантен ПЭС Лессе и другие, рабо¬
тающие по принципу двойного при¬
лива. Используя разность фаз при¬
лива, турбины, установленные в пере¬
шейке полуострова, смогут работать
под напором, образующимся при
приливе с одной стороны полуострова
и отливе с другой стороны. Подводя¬
щие и отводящие каналы образуются
расширением русл рек, текущих с во¬
206
дораздела. По данным Керврана, ПЭС
Лессе может давать непрерывную мощ¬
ность от 50 до 120 МВт в течение 7670 ч
в году. Однако по подсчетам Жибра
[1561 для получения допустимых по¬
терь напора в подводящих каналах им
придется придать такие размеры, при
которых проект оказывается нерента¬
бельным.
Возвращаясь к проекту ПЭС Шозе
по обычной схеме, приходится отме¬
тить, что с 1958 до 1971 г. по нему не
было подробных публикаций. Это,
очевидно, объясняется сосредоточе¬
нием всех сил до 1967 г. на проекте
ПЭС Ране, реализация которого по¬
требовала исключительного напряже¬
ния и решала будущее всей проблемы.
После пуска ПЭС* Ране проектирова¬
ние ПЭС Шозе было прекращено вви¬
ду выявившейся тогда возможности
строительства АЭС при меньших ка¬
питаловложениях. Кроме того, оче¬
видно, действовали и другие сообра¬
жения. В перспективе 15—20 лет энер¬
госистемы страны не могли бы принять
прерывистую и пульсирующую от 4 до
12 ГВт мощность ПЭС Шозе, так как,
несмотря на доказанную при эксплуа¬
тации ПЭС Ране возможность реализа¬
ции циклов Жибра, в существующих
и перспективных водохранилищах
ГЭС невозможно было бы осуществить
межеизигийное регулирование ПЭС.
Альтернатива крупномасштабного ис¬
пользования энергопотенциала при¬
лива, выдвинутая Бернштейном в
1959—1961 гг. [41, при совместной ра¬
боте ПЭС Котантен (50 ГВт, 120 ТВтХ
X ч) с ГЭС Швеции и Норвегии
(рис. 17.3) не была осуществлена от¬
нюдь не по техническим причинам.
Однако энергетический кризис
выдвинул проект, в котором был сде¬
лан первый шаг в направлении этой
альтернативы. В 1974 г. Энергетичес¬
кая комиссия стран Общего рынка
рассмотрела проект Како [1161, ко¬
торый представлял видоизмененный
проект ПЭС Менкье с площадью аква¬
тории 1100 км2 и двухбассейновой
схемой (рис. 17.4).
В проекте Како 1971 г. створ пло¬
тины проходит на юге в виде дуги от
Сен-Мало до о. Менкье, т. е. значи¬

Рис. 17.3. Возможное использование приливной энергии для обеспечения пиковой мощ¬
ности в Западной Европе [7, 9J:
/ — возможное объединение энергосистем для обмена приливной энергии; 2 — существовавшие
в 1960 г. «островные» объединения энергосистем Зап. Европы; 3 — строящиеся «островные» объеди¬
нения энергосистем Зап. Европы; 4 — приливная энергия, поглощаемая непосредственно энергоси¬
стемой; 5 — сизигийная энергия, аккумулируемая водохранилищами речных ГЭС длительного регу¬
лирования; 6 — сизигийная приливная энергия, возвращенная в энергосистему речными ГЭС в квад¬
ратурный период; 7 — энергия ПЭС; -8 — энергия ГЭС; 9 — энергия ТЭС и АЭС
тельно западнее створа ПЭС Шозе,
а на севере он отсекает акваторию ни¬
зового бассейна от о. Менкье до м.
Картере. Площадь бассейнов состав¬
ляет по 1500 км2. Здание ПЭС (200 аг¬
регатов по 30 МВт) предполагалось
расположить в плотине Менкье —
Шозе. Такая двухбассейновая схема
обеспечила бы при цикле Декера го¬
довую выработку 39 ТВт-ч при коле¬
бании мощности от 3,5 до 6 ГВт. Дли¬
на глухой плотины 35 и водопропуск¬
ной 50 км при расходе через послед¬
нюю 500 тыс. м3/с. На мелководье
между о. Шозе и Гранвилем преду¬
сматривалось сооружение АЭС.
В 1974 г. при рассмотрении проек¬
та в Энергетической комиссии стран
Общего рынка он был отклонен как
неэкономичный. Кроме того, населе¬
ние прибрежных районов опротесто¬
вало его из-за нарушений экологии в
результате изменений при двухбас¬
сейновой схеме естественного ритма и
величины прилива (с 12 до 6 м). При¬
менение двухбассейновой схемы Де¬
кера повторило ошибку проектов ПЭС
Кводди 1925 и 1963 гг. (см. § 18.1),
когда отбор энергии оказывался су¬
щественно ниже технического потен¬
циала и требовал сооружения допол¬
нительной разделительной плотины и
207

i
Рис. 17.4. Проект ПЭС Менкье [263]:
I — здание ПЭС:	2	—	водопропускные	отверстия
почти полного дублирования МОЩНО¬
СТИ.
В 1976 г. была сделана еще одна
попытка вернуться к однобассейно¬
вой схеме: предлагалось осуществить
ее как первую очередь проекта 1971 г.
с сохранением той же мощности 6 ГВт.
Жибра считал, что такая или даже
большая мощность при однобассей¬
новой схеме может быть подключена
к энергосистеме ЕЭС. После этого
произошло некоторое оживление идеи
ПЭС Шозе, и в 1980 г. были даже объ¬
явлены торги по реализации проекта
[981. Но и это предложение постигла
участь предыдущих, поскольку одно¬
бассейновая ПЭС в энергосистемах с
преобладанием АЭС (в 1990 г. предпо¬
ложительно 74 %) не могла бы быть оп¬
равдана без компенсированного регу¬
лирования. Однако, учитывая предпо¬
лагаемый к 2010 г. рост энергопотреб¬
ления стран ЕЭС на 60 % [19] и ис¬
черпание речных энергоресурсов,
включение 120 ТВт-ч приливной
энергии имело бы существенное зна¬
чение для обеспечения базисной рабо¬
ты АЭС—ТЭС.
Именно поэтому в 1982 г. вновь был
рассмотрен проект ПЭС Котантен —
Центр по модернизированному циклу
Како, в котором в целях изоляции по¬
бережья от негативных воздействий
на экологическую систему с помощью
кольцевой дамбы длиной 69 км обра¬
зовались два бассейна площадью по
100 км® каждый. На участках соеди¬
нения разделительной плотины с
кольцевой дамбой предлагалось рас¬
положить два здания ПЭС, окружен¬
ных плотинами для коммутации бье¬
фов. В этих плотинах должны быть
расположены водопропускные соору¬
жения. В обоих ПЭС размещается 36
агрегатов общей мощностью 1,44 ГВт и
годовой выработкой 5,3 ТВт-ч
[3021.
Понятно, что неизбежный при этой,
как и при любой двухбассейновой
схеме, пульсирующий график мощно¬
сти не позволяет включить ее в систе¬
му общенационального энергопотреб¬
ления.
Так, и в современных условиях,
подтверждается решение 1961 г. [91,
в котором предлагалось осуществить
межсизигийное регулирование ПЭС
Котантен в водохранилищах сканди¬
навских ГЭС.
Рассмотрим, насколько эта совре¬
менная ситуация оправдывает такое
решение.
Следует учесть, что опыт ПЭС
Ране и Кислогубской, а также проек-
— тирование крупных ПЭС в последние
годы полностью подтвердили концеп¬
цию, положенную в основу схемы ПЭС
Котантен. Вместе с тем исследования
на математических и физических моде¬
лях показали необходимость учета
влияния работы ПЭС на величину
прилива, для условий ПЭС Котантен
это требует уменьшения ее парамет¬
ров. Принимая это уменьшение (в за¬
пас расчета) на 30 % и учитывая воз¬
можности объединения ПЭС Котан¬
тен с ПЭС Великобритании, по совре¬
менным их проектам (см. гл. 16) мож¬
но установить, что параметры такого
комплекса будут равны прежним по¬
казателям ПЭС Котантен.
В отношении энергетического зна¬
чения комплекса Котантен в совре-
208

менных условиях необходимо учесть,
что к 1980 г. пиковая мощность в часы
потребления странами СКППЭ (Союз
по координации производства и пере¬
дачи энергии Западной Европы) сос¬
тавляла 140 ГВт. Из этой мощности
участвовало в межнациональном об¬
мене 36 ГВт (по выработке 71,5 ГВт- ч),
в том числе во Франции из выработки
258 ТВт-ч в обмене участвовало 12,5.
Этот обмен заключался главным об¬
разом в экспорте в Италию и Швейца¬
рию избыточной ночной энергии и в
импорте пиковой дневной энергии,
а также в межсезонном обмене. Кро¬
ме СКППЭ в Зап. Европе имеется
объединение НОРДЭЛ, в кото¬
ром состоят Дания, Швеция, Норве¬
гия и Финляндия, НОРДЭЛ также
участвует в обмене с СКППЭ.В 1986 г.
проложены кабельные линии через
Ла-Манш пропускной способностью
2 ГВт.
Очевидно, что уже достигнутые
масштабы обмена энергией доказыва¬
ют техническую возможность и реаль¬
ность обмена ПЭС Котантен — скан¬
динавские ГЭС, хотя это и потребует
увеличения расстояний передачи до
1500—2000 км. Однако опыт проекти¬
рования передачи постоянного тока
мощностью 6 ГВт при напряжении
1500 кВ от Экибастуза в Центр (СССР)
на 2414 км подтверждает реальность
этой идеи.
Остается рассмотреть на современ¬
ном уровне^ возможности б этом отно¬
шении ГЭС Швеции, Норвегии
и Швейцарии. Эти страны обладают
большими гидроэнергоресурсами, ко¬
торые в значительной мере уже ис¬
пользованы: в Норвегии по мощности
из 130 использовано 106 ТВт, в Швей¬
царии по выработке использовано
37 ТВт-ч, что приближается к 100 %
экономичных ресурсов, в Швеции по
выработке использовано 62 из 85
ТВтХч*. Значение для решения дан¬
ной задачи этих же использованных
и остающихся гидроэнергоресурсов
состоит в том, что они обладают боль¬
* Все данные по использованию эконо¬
мического гидроэнергопотенциала приве¬
дены по статистическим ежегодникам ООН.
14 Зак- 1874
шими возможностями регулирова¬
ния (общий объем водохранилищ ГЭС
этих стран соответствует 33 ТВт-ч
энергии), благодаря которым они мог¬
ли бы осуществить межсизигийное
регулирование сверхмощного объеди¬
нения Котантен — ПЭС Великобрита¬
нии.
Понятно, что установка дополни¬
тельных агрегатов для использования
водных ресурсов, сэкономленных в во¬
дохранилищах существующих ГЭС,
представляется сложной и дорогосто¬
ящей задачей в тех случаях, когда
имеется подземное здание ГЭС. Но в
этих условиях можно заменить гидро¬
агрегаты на обратимые. Кроме того,
установка дополнительных агрегатов
возможна с меньшими затратами на
вновь создаваемых ГЭС.
Таким образом, на основе совре¬
менных технических возможностей и с
учетом их реально прогнозируемого
прогресса можно представить такую
интерпретацию комплекса ПЭС Ко¬
тантен — ПЭС Великобритании: ПЭС
комплекса мощностью 50 ГВт включа¬
лись бы в энергосистемы Западной
Европы, охватывающие также Скан¬
динавию. В водохранилищах этих
стран аккумулировалась бы часть
энергии сизигийных приливов, пре¬
вышающая энергию ПЭС при средних
приливах (рис. 17.3), что составляет
за 5-дневный период около 1 ТВтХч.
Это аккумулирование не требует
перетока энергии, так как на это вре¬
мя соответствующие ГЭС уменьшают
свою отдачу. Минуя 5 сут средних
приливов, речные ГЭС в период квад¬
ратур возвращали бы в систему энер¬
гию, накопленную во время сизигии,
компенсируя внутримесячную нерав¬
номерность отдачи ПЭС.
Что касается совмещения волн при¬
ливной энергии с волнами потребле¬
ния (внутрисуточное регулирование),
то оно может быть осуществлено ис¬
пользованием насосного эффекта при
совместной работе с ТЭС и АЭС, а так¬
же установкой дополнительных или
обратимых агрегатов на существую¬
щих ГАЭС частично в самой Франции,
но главным образом в Швейцарии и
209

210

Австрии, где имеются возможности
суточного компенсирования.
Так, предложенный еще в 1961 г. 191
мощный комплекс ПЭС в современных
условиях с еще большим эффектом рас¬
крывает возможности приливной
энергии для стран Западной Европы,
обеспечивая выдачу мощности в часы
пик и оптимальную работу с неизмен¬
ной мощностью ТЭС и АЭС.
ГЛАВА 18
ПРИЛИВНАЯ ЭНЕРГИЯ В СЕВЕРНОЙ АМЕРИКЕ
18.1. США
18.1.1. Проекты ПЭС Кводди
Проблема использования прилив¬
ной энергии в США на протяжении
60 лет неизменно была связана с про¬
ектом ПЭС Пассамакводди (Кводди).
Это объясняется тем, что на побережь¬
ях США большие приливы наблюда¬
ются только на западе (Аляска), где
промышленное развитие было незна¬
чительным, а в системе заливов Пас¬
самакводди и Кобскук, впадающих в
зал. Фанди (рис. 18.1), величина при¬
ливов у г. Истпорта Аср = 5,48 м
С^ср сиз = 7,50 м, АСр кв 3,36 м,
А макс = 7.95 м) и площади заливов
Пассамакводди и Кобскук составля¬
ют соответственно 355—260 и 95 —
67 кма.
В 1921 г. Д. Купер предложил двух¬
бассейновую схему по циклу Декера с ис¬
пользованием зал. Пассамакводди (Кана¬
да) как верхового, а зал. Кобскук (США)
как низового при мощности ПЭС 400 МВт
и годовой выработке 3 ТВт-ч (рис. 18,1,6).
В 1925 г. предлагалось начать осуществле-
Рис. 18.1. Большая межнациональная двух¬
бассейновая схема энергетического исполь¬
зования заливов Пассамакводди и Кобскук
и варианты [9]:
1 — водопропускные отверстия наполнения—40 шт.
н шлюз (проект 1959 г. и проект Купера 1921 г.):
2 — плотины по проекту 1959 г.;	3 — плотины по
проекту 1921 г.; 4 — плотина и шлюз по проектам
1921 г.; 5 — 50 водопропускных отверстий по про¬
екту 1959 г.; 6 — 70 водопропускных отверстий по
проекту 1959 г.; 7 — шлюз по проекту L959 г.; в —
плотины по проекту 1959 г.* 9 — водопропускные
отверстия по проекту 1921 г.; 10 — шлюз по про¬
екту 1921 г.; 11 — плотина и шлюз по проекту
1959 г.; А—В—С — малая двухбассейновая схема
по проекту 1941 г.; I — малая однобассейновая
одностороннего действия; G — проект Купера
1925—1935 гг. (зал. -Кобскук — низовой бассейн);
С — проект комиссии Флеминга 1936 г. (зал. Кобс¬
кук — верховой бассейн): GC и GEC — совпадение
обоих вариантов; II— малые ПЭС в зал. Кобскук:
/—Берг; 2—Гуз; 3 — Кейбл; 4 — Купер; 5,7 —
Дадли; 6 — Хаф-Мун Коув
14*
ние проекта с первой очереди как двухбас¬
сейновой установки в зал. Кобскук (в пре¬
делах США). В схеме 1935 г. зал. Кобскук
должен был использоваться по однобассей¬
новой схеме одностороннего действия
(рис. 18.1). ПЭС мощностью 2i0 МВт и
специально построенная ГАЭС мощностью
68,5	МВт обеспечивают выдачу непрерыв¬
ной мощности 30 МВт с годовой выработ¬
кой 264 ГВт-ч.
Проект, откорректированный прави¬
тельственной комиссией Флеминга, начал
осуществляться в апреле 1935 г. во время
довоенной депрессии за счет ассигнования
на него 37 млн. долл. из средств фонда борь¬
бы с безработицей.
В 1936 г. были опубликованы данные о
стоимости строительства 62 млн. долл. и
стоимости энергии I цент/(кВт-ч) (вместо
30 млн. долл. по проекту 1925 г.). Показа¬
тели альтернативных источников: ТЭС —
14,9 млн. долл. и 0,49 цент/(кВт-ч),
ГЭС — 22 млн. долл., 0,187 цент/(кВт-ч)
при средней стоимости энергии в США в
1930 г. 0,63 цент/(кВт-ч) [6J.
Проект вызвал резкую критику.
В горячей полемике, развернувшейся в
Американском обществе Гражданских ин¬
женеров, этот проект назвали «дорогостоя¬
щим капризом» (Ригс — председатель об¬
щества гражданских инженеров) и «эконо¬
мическим безумием» — Карпентер (Эди-
соновский институт) [231]. Их аргумента¬
ция звучала весьма убедительно.
Действительно, поскольку для полу¬
чения обеспеченной мощности 30 МВт по¬
требовалась установка мощностью 280 МВт,
громадные плотины, шлюзы, дамбы, т. е.
при затратах на 1 кВт обеспеченной мощно¬
сти 2000 долл.*, стоимость энергии при
этом составит 1 цент/(кВт-ч). В то время
как при вложении на 1 кВт 550 долл, в том
же районе могли быть сооружены ГЭС,
энергия которых обошлась бы в 5 раз де¬
шевле — 0,187 цент/(кВт-ч).
В 1936 г., когда на строительстве было
занято 5000 чел., построен рабочий поселок,
возведены некоторые плотины, выданы за¬
казы фирмам на 43 млн. долл. и затрачено
7 млн. долл., строительство было прекра¬
щено [9).
* Данные о стоимостях по довоенным
проектам Кводди приведены в ценах соот¬
ветствующих лет.
211

Казалось, что проект был похоро¬
нен. Однако под влиянием француз¬
ских проектов многобассейновых схем
ПЭС (см. § 15.1) были предложены со¬
ответственно в 1941 и 1959—1961 гг.
новые, также двухбассейновые и так¬
же экономически не обоснованные
проекты.
На основе нового соглашения меж¬
ду США и Канадой выделялось
3,9 млн. долл. на составление проек¬
та, по которому предусматривалось
осуществление предложенной еще в
1921 г. большой двухбассейновой схе¬
мы. Однако после рассмотрения 60 ва¬
риантов и переноса створов раздели¬
тельных плотин (рис. 18.1,а) была
предложена двухбассейновая ПЭС с
установленной мощностью 345 МВт,
компенсируемой ГЭС Ренкин-Рэпидз
мощностью 460 МВт и выработкой
1,22	ТВт-ч год. Для системы гаран¬
тированная мощность составляет 555
ГВт и выработка 3,06 ТВт-ч.
Показатели этого проекта (общая
стоимость 687 млн. долл. и стоимость
1 кВт-ч 2,62 цента для США и 4,82
цента для Канады при стоимости энер¬
гии ТЭС соответственно 1,06 и 0,73
цента за 1 кВт- ч 1961) вынудили объе¬
диненную Американо-Канадскую ко¬
миссию (МОК) при представлении до¬
клада в правительства США и Кана¬
ды в апреле 1961 г. сделать вывод:
«осуществление проекта ПЭС эконо¬
мически не оправдано» [961.
«Однако после представления до¬
клада МОК прошел всего один месяц,
— с удивлением писал глава компа¬
нии Boston Edison Авила,— как пре¬
зидент Кеннеди 20 мая 1961 г. поручил
пересмотреть проект с увеличением
мощности до 1 ГВт при использовании
ее в течение 1 ч пикового потребления,
с тем чтобы сделать проект экономи¬
чески целесообразным» [961. Сопостав¬
ление некоторых фактов позволяет
раскрыть причину этого: 1/V 1961 г.
в канадском журнале Canadian Con¬
sulting Engineer была опубликована
статья, излагавшая концепцию совет¬
ского инженера J1. Б- Бернштейна по
использованию приливной энергии [91,
и с этих позиций подвергался критике
проект Кводди 1959—1961 гг. 1102].
212
На примере этого проекта была по¬
казана неоптимальность двухбассей¬
новой схемы, при которой на потоке
мощностью 2 млн. кВт при перекрытии
11-километровыми плотинами проли¬
вов с глубиной до 100 м устанавлива¬
лись турбины мощностью всего 345
МВт. При этом вместо использования
новых возможностей однобассейновой
схемы по трансформации времени ге¬
нерирования энергии ПЭС в часы пи¬
кового потребления с помощью при¬
ливного капсульного агрегата в про¬
екте использовалась двухбассейновая
схема, которая эту задачу не решала,
но лишь поглощала энергию и капи¬
таловложения.
Не увенчалась успехом попытка
преодолеть эти недостатки в проекте
1963 г. и особенно в откорректиро¬
ванном проекте 1964 г. [260], где
вместо вертикальных и трубчатых аг¬
регатов были применены капсульные
агрегаты, мощность повышена с 345
МВт до 1 ГВт и предусмотрена работа
ПЭС в системе с двумя ГЭС (Дики и
Линкольн-Скул). Общая мощность
комплекса должна была составить
1,794 ГВт, а выработка энергии 3,6
ТВт-ч, с передачей ее в район Новой
Англии на расстояние 800 км. Однако
стоимость установленного 1 кВт ком¬
плекса при этом составила 610 долл.
(стоимость гарантированного 1 кВт
840 долл.), т. е. в 3—4 раза дороже
затрат на альтернативные ГЭС. По¬
нятно, что и эти проекты вызвали оже¬
сточенную критику [96, 136, 2201.
Причины высокой стоимости про¬
екта объясняются пороками двухбас¬
сейновой схемы: неизбежное для цик¬
ла Декера дублирование мощности,
«лишняя» разделительная плотина и
неполное использование технического
потенциала. Все это усугублялось
неэффективностью передачи энергии
на 800 км при предельно возможном
тогда напряжении 345 кВ.
Очевидно, что причина столь упор¬
ного применения неэффективной двух-
басейновой схемы заключается не
только в консерватизме авторов про¬
екта, но и в том, что в то время энер¬
гетика США еще не созрела для при¬
нятия приливной энергии без ее само¬

регулирования. Именно поэтому не
могли оправдаться в те годы идеи
двух президентов США—Рузвельта и
Кеннеди, которые видели в реализа¬
ции проектов Кводди одну из заме¬
чательных задач своего поколения
американцев.
18.1.2.	Проекты малых ПЭС в заливе
Кобскук
Под воздействием энергетического
кризиса и широко развернутых работ
по использованию приливной энергии
в других странах в США в 70-х годах
вновь происходит возврат к проектам
ПЭС и, в частности, к ПЭС Кводди.
В этих разработках следует отметить
отход от двухбассейновой концепции,
которая на протяжении полувека тор¬
мозила использование приливной
энергии в США.
В докладе Корпуса военных инже¬
неров 1979 г. на основании рассмот¬
рения 90 створов одно-и двухбас¬
сейновых ПЭС Кводди отмечается, что
«двухбассейновые схемы, обеспечива¬
ющие выдачу гарантированной мощ¬
ности, являются слишком дорогосто¬
ящими, что предпочтительнее проек¬
тировать ПЭС исходя из выработки
ими максимального количества энер¬
гии, и наибольшими экономическими
преимуществами обладают однобас¬
сейновые установки» [278]. В докладе
сделан вывод, который показывает,
что его авторы из одной крайности
впали в другую, считая наиболее эко¬
номичной ПЭС с большой площадью
бассейна и сравнительно малой уста¬
новленной мощностью. Здесь провоз¬
глашается тезис, противоречащий
опыту исследования проблемы и про¬
ектирования ПЭС — на мощном пото¬
ке приливной энергии нерациональ¬
но ставить малую ПЭС.
Недостаточная обоснованность по¬
ложений доклада 1979 г. подтвер¬
ждается результатами выполненных
при этом разработок.
На основании отобранных вариан¬
тов малых ПЭС (рис. 18.1) с различ¬
ными створами длинных (до 10 км) пло¬
тин, отсекающих бассейн Кобскук,
авторы доклада пришли к выводу, что
все створы, позволяющие получить
от 160 до 110 МВт мощности и от 553
до 338 Гвт-ч выработки, дают показа¬
тели, исключающие возможность их
экономического обоснования (отноше¬
ние дохода к затратам 0,55—0,59 и
стоимость 1 кВт-ч от 6,3 до 6,8 цента).
Неэкономичность этих проектов
усугубляется также и консерватив¬
ным отказом авторов проекта от при¬
менения наплавной конструкции, ко¬
торая в то время была осуществлена в
СССР и использована в проектах ПЭС
Фанди и Северн. Более того, не имея
возможности обеспечить компенсацию
мощности малых ПЭС, удаленных от
системы, их регулирование предлага¬
лось осуществить с помощью строи¬
тельства специальных ГАЭС, что воз¬
вращает их к проекту Кводди (1935 г.)
И все-таки возведение одной
малой ПЭС в этом районе можно
было оправдать. Группа жителей по¬
селка (500 дворов), обслуживающих
заповедник Плезент-Пойнт, мечтав¬
ших многие десятилетия о покоре¬
нии приливной энергии зал. Фанди,
предложила, «пока суд да дело»,
построить малую ПЭС в бухте Хаф-
Мун Коув (рис. 18.1) [195].
Бюро Пассамакводди, базирую¬
щееся в этом районе с 1936 г.,
в 1981 г. составило проект [195,
277], по которому перекрытие входа
в бухту плотиной длиной 366 м об¬
разует бассейн площадью 1,2—
3,2	км2. С учетом Аср=5,52 м, при
двух капсульных агрегатах мощ¬
ностью по 6 МВт здесь может быть
получено 32 ГВт-ч/год энергии.
Стоимость ПЭС составляет 34 млн.
долл. (в ценах 1979 г.), что дает
5700долл/кВт при стоимости 1 кВт-ч
6 центов. Для сравнения укажем,
что аналогичные показатели круп¬
ной ПЭС Кобекуид равны
1580 долл/кВт и 2,7 цент/(кВт-ч).
Однако, с учетом, что в данном рай¬
оне энергоснабжение от мелких ди¬
зельных установок обходится в
7,7	цент/(кВт-ч), стоимость энер¬
гии ПЭС оказывается приемлемой,
хотя окупаемость ПЭС не достига¬
ется (отношение доходов к расхо¬
дам (0,918). Создание ПЭС Хаф-
213

Мун Коув может быть оправдано,
так же как это было при сооруже¬
нии Кислогубской ПЭС и ПЭС Ан¬
наполис, только как эксперимен¬
тальной установки.
16.1.3.	Проекты ПЭС не побережье Аляски
Впервые предложение об исполь¬
зовании для строительства ПЭС за¬
ливов, омывающих побережье Аляски,
было сделано Л. Б. Бернштейном в
1961 г. [9, 285]. Это предложение бы¬
ло обосновано размерами, удобным
очертанием заливов Ник и Тернагейн,
значительными приливами и уверен¬
ностью в возможности противостоять
ледовым воздействием. Залив Кука
шириной 21 км вдается в материк на
370 км, а бухта Тернагейн, впадаю¬
щая в зал. Ник, имеет длину 21 км.
Общая акватория залива составляет
3100 км2, при энергопотенциале 75
ТВт величина среднего прилива у пор¬
та Грехем 4,39, у г. Анкоридж 7,65,
Рис. 18.2. Створы возможного строитель¬
ства ПЭС в зал, Кука, рассмотренные в
1977 г. [89] А! — Ник Арм (бух. Игл):
А2 — Тернагейн Арм; АЗ — Тернагейн —
Ннк {двухбассейновая схема)
в створе Кустаган— Никишка 9,15 м
f 1201.
Первое же исследование, предпри¬
нятое английскими специалистами,
показало возможность получения
здесь 12,5—18,6 ГВт мощности [285].
На основании исследований, выпол¬
ненных в 1977—1981 гг., директор
энергетического управления Канады
Юлд заявил: «Наличие огромного по¬
тенциала приливной энергии зал.
Кука не вызывает никаких сомнений»
1268].
Корпорация Stone and Webster,
которой была поручена разработка
проектов ПЭС в зал. Кука в 1977 г.,
рассмотрела 16 створов, из которых
были выбраны три наиболее перспек¬
тивных (рис. 18.2) [89]. Предваритель¬
ные расчеты [278] показали, что, не¬
смотря на большое количество энер¬
гии, которое может быть получено в
этих створах (А 1 и А2—однобассей¬
новые схемы, выработка 11,8 ТВт-ч,
мощность 2,35 ГВт; АЗ — двух¬
бассейновая схема, объединяющая ак¬
ваторию А2 и весь зал. Ник, выработ¬
ка 10,5 ТВт-ч, мощность 2,6 ГВт),
эффективность их не может быть обес¬
печена, а стоимость установленного
1 кВт доходит до 2600 долл., тогда
как строительство ГЭС Брадли в рай¬
оне г. Анкориджа в то время оцени¬
валось в 700 долл/кВт.
Это объясняется сложными геоло¬
гическими и ледовыми условиями, а
также необходимостью пропуска ры¬
бы через створы ПЭС. Кроме высо¬
кой стоимости главным препятствием
к осуществлению и экономическому
обоснованию проектов ПЭС на Аля¬
ске в 1977 г. было отсутствие там со¬
ответствующего уровня потребления
и энергосистем,при котором подобно
северо-восточным штатам США и про¬
винциям Канады можно было бы при¬
нять и рационально использовать
приливную энергию.
В последующие годы ситуация
стала изменяться. Если в 1977 г. име¬
лись лишь предположения о развитии
энергетики, вплоть до создания энер¬
гоемких производств алюминия и во¬
дорода, то в 1980 г. фактическое энер¬
гопотребление в районе г. Анкориджа
214

(«железнодорожный пояс») достигло
2,8	ТВт-ч (к тому же вырабатывае¬
мых на газотурбинных установках).
Началось строительство небольших
ГЭС и проектирование весьма крупной
ГЭС на р. Суситна, впадающей в зал.
Ник, напротив г. Анкориджа, мощно¬
стью 1,6 Гвт и стоимостью около
5 млрд. долл., а также было намечено
строительство ГЭС Брадли на расстоя¬
нии 177 км от г. Анкориджа [196].
Учитывая эти обстоятельства, ад¬
министрация штата Аляска в 1980 г.
ассигновала 0,5 млн. долл. на состав¬
ление нового проекта. В 1981 г. фир¬
ма Acres American заново рассмотре¬
ла варианты ПЭС в ранее предложен¬
ных створах [268]: ПЭС в створе А/,
который признается наилучшим,
оценивается в 3,8 млрд. долл. и при
мощности 1,44 ГВт обеспечит годовую
выработку 4,03 ТВт-ч, ПЭС в створе
АЗ при мощности 1,26 ГВт оказывает¬
ся наиболее капиталоемкой—4,1 млрд.
долл. [89].
Стоимость 1 кВт 3440 долл. не отли¬
чается от полученной в расчете 1977г.
(с учетом переходного коэффициента),
а затраты на строительство ПЭС не¬
намного превышают затраты по про¬
екту ГЭС на р. Суситна. Поскольку
число часов использования мощности
ПЭС в 2 раза меньше, чем на ГЭС, оче¬
видно, что вопрос о строительстве ПЭС
на Аляске может быть решен только
с учетом размеров перспективного
энергопотребления. Поэтому, призна-
вая возможность при дальнейшем про¬
ектировании улучшить экономичность
ПЭС, в частности путем применения
наплавных конструкций, предлага¬
лось прежде всего изучить перспекти¬
вы энергетики района [268].
18.2. СТРОИТЕЛЬСТВО ПЭС В ЗАЛИВЕ
ФАНДИ
13.2.1.	Проект ПЭС Фанди, 1969 г.
На западном побережье Канады в
Британской Колумбии величины при¬
ливов изменяются от 5 м в Портлен¬
де до 3,5 м в бух. Жервис близ Ван¬
кувера. Значительно более высокие
приливы наблюдаются на восточном
побережье. В вершине Гудзонова
зал., в зал. Унгава и Фробишер
средняя величина прилива 5,8—8,8 м
[120]. В зал. Фанди, имеющем пло¬
щадь 12 850 км2, длину 265 км, ши¬
рину при входе 65 км, благодаря его
воронкообразной форме и рельефу дна
наблюдается резонанс, при котором
величина прилива от 0,6—1,5 м на
входе в залив увеличивается до наи¬
большей в мире (16,2 м) [272].
Природные условия северной час¬
ти зал. Фанди сходны с условиями ство¬
ра Мезенской ПЭС: средние январ¬
ские температуры — 8° С, толщина
льда до 4,5, высота волны 1 %-ной
обеспеченности 8 м.
Самые высокие на планете приливы
уже в 1912 г. вызвали предложение
Тернбулла о создании небольшой
двухбассейновой ПЭС в устьях рек
Мемрамкук и Птикодиак. По проекту
Эйкрза 1944 г. мощность ее подня¬
лась до 200 МВт.
В 1916 г. было выдвинуто предло¬
жение соорудить в Майнас-Бейсин
ПЭС мощностью 7,4 МВт [272]. Из мно¬
гочисленных проектов сооружения
ПЭС в районе г. Амхерста, представ¬
лявшихся начиная с 1927 г., энергети¬
ческая комиссия Новой Шотландии
выбрала в 1944 г. двухбассейно¬
вую установку в устьях рек Маикан
и Хоборт мощностью 39 МВт.
Учитывая ограниченность собст¬
венных энергоресурсов, правительство
провинции Нью-Брансуик предло-
жило подготовить для удовлетворения
перспективных потребностей в элект¬
роэнергии доклад о возможности стро¬
ительства ПЭС в зал. Фанди на осно¬
ве вышеуказанных предложений.
В 1961 г. Тренхольм, ориентиру¬
ясь на огромный валовый энергопо¬
тенциал зал. Фанди (255 ТВт-ч), гово¬
рил о возможной перспективе созда¬
ния ПЭС в бухтах Шеподи и Камбер¬
ленд мощностью 1,8 ГВт, а в бухте
Майнас-Бейсин — мощностью 3 ГВт.
Для строительства первой ПЭС он
предложил вместо двухбассейновой
однобассейновую схему мощностью
450 МВт с регулированием ее с по¬
мощью специально построенной ГТУ
[272].
215

ГАЛИФАКС
О*
НЬКЬИОРК
700 О 100	200	300	400	500км
Рис. 18.3. Расстояние от створов ПЭС в зал. Фанди до промышленных центров на севе¬
ро-восточном побережье США и Канады
 По докладу 1962 г. [180] на основа¬
нии имевшихся тогда ограниченных
данных по геологическому строению
русла предполагалось установить в
плотине, отсекающей бухты Шеподи
и Камберленд, 100 агрегатов общей
мощностью 900 МВт с возможным уве¬
личением мощности после исследова¬
ний до 1,8 ГВт. Полагая, что в 20-лет¬
ней перспективе потребности района
составят 20 ТВт-ч/год, а исследова¬
ния, проектирование и строительство
займут 10 лет, в докладе предлагалось
утвердить ассигнования в размере
2 млн. долл. на исследовательские и
проектно-изыскательские работы.
При рассмотрении следующих про¬
ектов ПЭС в зал. Фанди видно, что на
тгих^иказала влияние новая концеп¬
ция проблемы, сформулированная в
опубликованных в СССР исследова¬
ниях [4,9]. Так, в прежних проектах
ПЭС в Канаде предлагалось на мощ¬
ных потоках приливной энергии, на¬
пример в зал. Майнас-Бейсин, поток
которого обладает мощностью 18 ГВт,
установить маленькую ПЭС (0,007
ГВт) и использовать ее изолирован¬
но. В противоположность такому ре¬
шению в [4, 9] предлагалось вместо
маленьких двухбассейновых устано¬
вок использовать максимально мощ¬
ные ПЭС (Майнас-Бейсин — 18, Шиг-
некто — 12 ГВт) и вместе с энергией
аналогичных ПЭС США влить их
энергию в объединенные энергосис¬
216

темы для обеспечения потребности в
пиковой мощности. Канадские инже¬
неры полностью восприняли эту кон¬
цепцию. Годин, ссылаясь именно на
нее, предложил ряд ПЭС в зал. Унга-
ва мощностью 6,26 ГВт [ 1671. Но глав¬
ное внимание было уделено зал. Фан¬
ди, где высокий энергопотенциал при¬
лива сочетается с относительной бли¬
зостью к районам существующего и
перспективного энергопотребления
(рис. 18.3) и к мощным электростан¬
циям. В этом регионе расположены:
энергосистема приморских провинций
Maritime Integrated System (MIS),
обслуживающая канадские провин¬
ции Нью-Брансуик и Новая Шотлан¬
дия, о. Принца Эдуарда, система
Гидро-Квебек, и система (New Eng¬
land Power Pool (NEPOOL), обслу¬
живающая штаты Новой Англии США.
В 1965 г. была опубликована схема
возможных створов ПЭС [180], в ко¬
торых использование энергопотенциа¬
ла зал. Фанди предлагалось даже в
значительно более широких масшта¬
бах, чем рассматривалось в 19 i
Отсечение всего залива плотиной
длиной 77 км (створ 1) позволило бы
получить мощность 77 ГВт. Плотина
в створе 7 (Майнас-Бейсин) длиной
7 км позволила бы получить мощность
26 ГВт (рис. 18.4). Предварительные
расчеты показали, что наиболее эф¬
фективным может явиться створ 3
(м. Спенсер), где длина плотины
52,2	км при наибольшей глубине 73 м
позволяет разместить в здании ПЭС
длиной 17 км в пять ярусов агрегаты
общей мощностью 64 ГВт.
Эти проработки привели федераль¬
ное правительство Канады к решению
создать в августе 1966 г. вместе с про¬
винциальными правительствами Нью-
Брансуик и Новой Шотландии Ат¬
лантическое управление по програм¬
ме приливной энергии (Atlantic Tidal
Power Programming Board). Управ¬
ление широко развернуло исследова¬
ния, изыскания и проектирование
Рис. 18.4. Местоположение створов ПЭС в зал. Фанди:
/—7 — проект 1965 г. [180]; 7.1, 7.2, 8.1 — проект 1969 г. [94]; А1—А13, В1—В10 — проект 1977 г. [228]
217

ПЭС в зал. Фанди. На работы было от¬
пущено 2,5 млн. долл., они закончи¬
лись в 1969 г. составлением доклада
«Возможности использования прилив¬
ной энергии зал. Фанди» [941, который
в дальнейшем изложении в настоящей
книге называется проектом 1969 г.
Были изучены 23 створа, а также ра¬
нее предлагавшиеся створы, отсекав¬
шие весь залив (рис. 18.4). Создан¬
ные математические модели для опре¬
деления влияния сооружения ПЭС на
величину прилива (гл. 10) привели к
необходимости исключения не только
створов 1—4 (в том числе и по сообра¬
жениям чрезмерной мощности), но и
передвижки к вершине заливов дру¬
гих створов с более скромной мощно¬
стью. Так, расположение плотины при
входе в зал. Шигнекто (створ 4 на
рис. 18.4) уменьшит величину прили¬
вов на 1/3 и сделает этот створ значи¬
тельно менее эффективным. В резуль¬
тате рассмотрения в проекте отдано
предпочтение [133] створам 7.1 в
бухте Шеподи (мощность ПЭС 1,62
ГВт), 7.2 в бухте Камберленд (мощ¬
ность ПЭС 0,97 ГВт) и 8.1 в бухте Ко-
бекуид (мощность ПЭС 2,17 ГВт).
Вариантное рассмотрение показа¬
ло, что односторонняя работа приво¬
дит к уменьшению выработки в этих
створах на 22 и 14 %. Кроме того,
двусторонняя работа имеет то преиму¬
щество, что она обеспечивает выдачу
от 4 до 70 % энергии в часы пикового
потребления. Однако ввиду уменьшен
иия стоимости пропеллерных агрега¬
тов и уменьшения заглубления здания
при исключении насосной работы
предпочтение отдано односторонней
схеме. Несмотря на то, что в проекте
были приняты модель использования
ПЭС в объединенной энергосистеме и
наплавная конструкция, экспертиза
проекта, проведенная в 1970 г., отме¬
тила, что «при современной ставке
учетного процента (7 %) финанси¬
рование строительства ПЭС Фанди яв¬
ляется экономически неоправданным,
так как при этой учетной ставке сто¬
имость 1 кВт-ч ПЭСсоставит 5,6цен¬
та, т. е. почти в 2 раза больше стоимо¬
сти энергии ТЭС [147]. В заключении
к проекту это объясняется тем, что
218
«ПЭС требует больших капиталовло¬
жений и, кроме того, на протяжении
многих лет выработка энергии в лю¬
бом из створов будет намного пре¬
восходить возможности ее использова¬
ния объединенной системой Примор¬
ских провинций. Следовательно,
должны быть предусмотрены допол¬
нительные затраты, из-за чего при¬
ливная энергия зал. Фанди становит¬
ся неконкурентоспособной с прочи¬
ми источниками энергии, доступными
для будущих потребителей» [147].
Очевидно также, что причиной до¬
роговизны сооружения ПЭС по про¬
екту 1969 г. явился отказ от примене¬
ния наплавного способа, который
здесь оказался на 10—14 % дороже,
чем традиционный способ возведе¬
ния сооружений за перемычками. Это
может быть объяснено тем, что во вре¬
мя составления проекта не были опуб¬
ликованы данные о наплавной конст¬
рукции Кислогубской ПЭС, поэтому
была принята конструкция в виде же¬
лезобетонного турбинного водовода,
на котором расположена шахта для
монтажа агрегата с последующей ук¬
ладкой каменного балласта. Кроме
того, предусматривалось применение
наплавной конструкции на участках
створов, требовавших выполнения
дорогостоящей подводной скальной
выемки,
18.2.2.	Проект ПЭС Фанди 1977 г. [228]
Разразившийся р 1973 г. энерге¬
тический кризис с катастрофическим
для капиталистических стран ростом
цен на нефть (цена за баррель подско¬
чила с 2 до 30 долл.) особенно остро
ощущался в канадских провинциях,
примыкающих к зал. Фанди, посколь¬
ку 48 % электроэнергии в энергосис¬
теме MIS производилось на электро¬
станциях, использующих нефть [188].
Учитывая эти обстоятельства, а
также прогресс в технологии строи¬
тельства, турбостроения и усовер¬
шенствование методов оптимизации
энергии ПЭС в системе, правительства
провинций Нью-Брансуик и Новая
Шотландия и федеральное правитель¬
ство Канады создали новый комитет

по изучению приливной энергии, по -
рекомендации которого 3/Х 11 1975 г.
было подписано соглашение о пере¬
смотре проекта 1969 г. На этот новый
проект отпущено 3,6 млн. долл. и соз¬
дан административный комитет во
главе с Кларком, имя которого на
протяжении многих лет олицетворя¬
ет плодотворную деятельность ка¬
надских специалистов по покорению
приливов Фанди. В ноябре 1977 г.
был представлен проект под назва¬
нием «Пересмотр приливной энергии
Фанди» [228].
На основе более тщательного ис¬
следования 23 створов была подтвер¬
ждена наибольшая эффективность
трех ранее выбранных створов, кото¬
рые теперь получили новое обозначе¬
ние (рис. 18.4): створ Шеподи — А6,
Камберленд — А8 и Кобекуид — В9.
В отличие от проекта 1969 г. при¬
нята установка только односторонне¬
го действия, при которой удалось уве¬
личить выработку в ПЭС Кобекуид
(с 7,56 ТВт-ч в проекте 1969 г. до
12 ТВт-ч) настолько, что она оказа¬
лась равной или даже превышающей
выработку при двусторонней работе.
При этом оказалось, что двусторон¬
няя работа снижает отношение доходов
к затратам для створа В9 с 1,07 до
0,81, а для створа А 8 с 0,93 до 0,81
[150].
Этот парадокс, противоречащий
проекту 1969 г. и другим проектам
(на Мезенской ПЭС двусторонняя вы¬
работка превышает одностороннюю на
18 , на ПЭС Северн — на 25 %), рас¬
смотрен в гл. 4 и объясняется, очевид¬
но, ограничением возможности увели¬
чения размещения агрегатов без под¬
водной скальной выемки. Здесь отме¬
тим лишь, что авторы проекта счита¬
ют решение о принятии односторон¬
ней работы не окончательным и иссле¬
дование этой проблемы решили прове¬
сти на следующей стадии проектиро¬
вания [122].
Благодаря прогрессу в турбострое¬
нии, а также оптимизации расчетного
напора и частоты вращения агрега¬
тов и в результате исследований, вы¬
явивших меньшее снижение величины
прилива, была поднята мощность ПЭС
в створах В9 и А8. Кроме того, изуче¬
ние к тому времени опубликованного
и апробированного опыта сооружения
наплавным способом Кислогубской
ПЭС позволило опровергнуть предпо¬
ложение проекта 1969 г. о неэкономич¬
ности этого способа, и, приняв его, су¬
щественно снизить стоимость осу¬
ществления проекта.
В проекте разработаны конструк¬
ции наплавных блоков здания ПЭС
(рис. 18.5) и водопропускной плоти¬
ны (см. рис. 12.4). Блок здания ПЭС
(для створа А8) вмещает два агрегата
и имеет размеры 54 X 47 X 41,05 м; блок
с двумя водопропускными отверстия¬
ми имеет размеры 50,6 x 38,1x38 м
(так же как для здания ПЭС, послед¬
ний размер — высота переменная, за¬
висящая от глубины в створе). При¬
няты капсульные агрегаты, но после
получения результатов эксплуата¬
ции агрегата Страфло на ПЭС Анна¬
полис и при подтверждении его
преимуществ, заявленных фирмой
(см. § 11.4), будет решен вопрос о его
применении.
Для удешевления электрического
оборудования в проекте применены га¬
зонаполненные шинопроводы и вы¬
ключатели.
В результате принятых в проекте
изменений экономические показатели
двух ПЭС существенно улучшились, а
створ А6 из дальнейшего рассмотре¬
ния был исключен.
Важным вкладом проекта 1977 г. в
обоснование эффективного использо¬
вания ПЭС явился системный анализ
выявления эффекта участия ПЭС в
объединенных энергосистемах при¬
морских провинций MIS, провин¬
ции Квебек (Hydro-Quebec) и штатов
Новой Англии США (система
NEPOOL) [150, 190,228].
Для этого было рассмотрено уча¬
стие ПЭС в створе В9 в системах MIS
и NEPOOL. Предполагается, что в си¬
стеме MIS к этому времени в случае от¬
сутствия ПЭС будут работать элект¬
ростанции мощностью 7,8 ГВт, в том
числе АЭС мощностью 3,4 ГВт, а в
2010 г. суммарная мощность составит
32,5	ГВт, в том числе АЭС — 20,7 и
ГТУ — 4,5 ГВт с общей выработкой
219

S-Б
во
«а
г ■ >L_ -J
I	I' i
II	*1 I
II П 1
i
i
А
Й?ггЛ
S
Г
1Q
i
J
&
II 1 I
"ТГ~
С •«. .'Aj*
;.у
хЛ*
*. *
£
5Д
25
Г
jlki'o
sCzA
1 A
Л
N
|3
11
I!
II
\)
M
II
II
HUM

220
Рнс. 18.5. Конструкция наплавного здания ПЭС'Камберленд [228]

125 ТВт-ч в год. Ввиду того что мощ¬
ность рассматриваемой ПЭС не может
быто поглощена только MIS, была
предусмотрена возможность выдачи
энергии ПЭС в соседнюю более мощ¬
ную энергосистему США NEPOOL, по-
показатели которой для 1990 г. со¬
ставляют 38,4 ГВт, в том числе АЭС—
18,1, ГТУ—3,2, ГАЭС—3,6 ГВт, а на
2010 г. —соответственно 112,5; 70,9;
11,8; 15,8 ГВт с общей выработкой
615 ТВт-ч в год.
При рассмотрении графика уча¬
стия ПЭС (рис. 18.6) следует учиты¬
вать, что его нижняя часть (выдача
мощности ПЭС) является скользящей
по отношению к верхней (50-минут¬
ный суточный сдвиг лунного времени
по отношению к солнечному), а также
иметь в виду, что поглощение систе¬
мой суточных импульсов ПЭС умень¬
шает нагрузку остальных электро¬
станций. При этом они должны иметь
возможность снижать свою мощность
при включении ПЭС (и повышать при
выключении) со скоростью 66,7 МВт
мин (при мощности ПЭС 3 ГВт). Та¬
кой градиент изменения мощности
фронтальной и тыловой частей им¬
пульса мощности для совместно рабо¬
тающих ГЭС и ГАЭС не представляет
проблемы, но в данном случае, когда
система состоит преимущественно
из АЭС и ТЭС, эта задача должна ре¬
шаться только с помощью ТЭС, кото¬
рые на современном уровне имеют сле¬
дящую способность, равную только
3 %, что и предопределяет максималь¬
но допустимую мощность ПЭС, ко¬
торую может принять данная система.
С учетом градиента набора мощности
ПЭС в 66,7 МВт/мин необходимая
мощность ТЭС в системе должна со¬
ставить не менее 66,7:0,03^2,23 ГВт.
На основании этих исходных положе¬
ний в проекте 1977 г. были рассмотрены
возможные оптимальные варианты вписы¬
вания энергии ПЭС в энергосистемы MIS и
NEPOOL.
Эта задача решалась путем рассмотре¬
ния вариантов состава энергосистем с уча¬
стием или без участия ПЭС.
Проектируемая ПЭС была включена
в планы развития энергосистемы для опре¬
деления сроков и способов ее наиболее ра¬
ционального использования. Сопоставле-
Рис. 18.6. Изменение суточного графика на¬
грузки при использовании энергии ПЭС
(150]:
I — суточный график нагрузки: 2 — то же с уче¬
том ПЭС; 3 — мощность ПЭС
ние вариантов позволило определить отно¬
сительную ценность ПЭС для энергосисте¬
мы в целом. Для составления и анализа
схем развития энергосистемы была разра¬
ботана подробная модель энергосистемы,
состоящая из четырех программ для ЭВМ,
функциональные связи между которыми
приведены на рис. 18.7 (228].
Модель выполняет два типа функций—
планирования и моделирования. К чис¬
лу функций планирования относятся опти¬
мизация структуры генерирующих мощно¬
стей, добавление новых агрегатов н опре¬
деление резервных потребностей. К функ¬
циям моделирования относятся регулирова¬
ние работы ПЭС, обычных ГЭС, ТЭС и АЭС
и определение стоимостных показателей.
Исходными данными для модели слу¬
жат единичные стоимости и структура энер¬
госистемы. Выходными данными являются
дополнительные мощности, капиталовло¬
жения н стоимости энергии. В число
стоимостных показателей входят капиталь¬
ные затраты, топливные, эксплуатацион¬
ные и ремонтные расходы электростанций
различных типов, а. также экономические
параметры. В описание структуры энерго¬
системы включены ежечасные нагрузки, ис¬
ходные генерирующие мощности, ежемесяч¬
ные гидрологические данные и еже¬
часные мощности ПЭС для 8760-часового
периода.
В варианте развития с учетом ПЭС
вначале моделировалась MIS, а затем та
энергия ПЭБ, которую эта энергосистема
оказывалась не в состоянии использовать,
определялась в виде почасовых значений и
передавалась как исходные данные для рас¬
чета дополнительной энергосистемы.
Работа программ ЭВМ кратко заключа¬
лась в следующем.
В модуле САТО из хронологической
годовой кривой нагрузки энергосистемы с
часовым интервалом вычитается мощность
ПЭС, причем учитываются статические и
динамические возможности использования
энергосистемой выработки ПЭС. Неисполь¬
зованная энергия ПЭС либо реализуется
для насосного аккумулирования энергии.
221

Ежечасные
нагрузки
Данные
о мощности ПЭС
и параметрах
бассейна
[Исходная
I структура |_
J ТЭС и АЭС J
I	1
I Критерии
I надежности i
I	1
Программа OPTMIX:
планирование
структуры
мощностей
АЭС и ТЭС
Программа ТСС:
планирование
пиковых
мощностей
^Наличие работоспособ^
Аных агрегатов, периоды,
ремонта агрегатов /3CJ
Структура системы тепловых
мощностей
Попуски
ГЭС
Т
Исходная и модифицированная
кривые длительности нагрузки
Эксплуатационные
расходы
Л_
Программа САТО:
моделирование работы
ГЭС
ПЭС без насосного акку¬
мулирования и с насос¬
ным аккумулированием
Обычные ГЭС
ГАЭС
Программа PROCOX:
расчет^ стоимости
годовой выработки
I Выработка ПЭС,]
| не требующаяся t
|энергосистеме
I Статистика i
1 использования •
'бассейна ПЗС !
J | ицы.ьцпц llij\
Рис. 18.7. Функциональные связи между математическими моделями при полувероятио-
стном подходе к использованию иезарегулироваиной энергии ПЭС
либо направляется во вспомогательную
энергосистему (либо и то и другое). По ре¬
зультирующему графику нагрузки вычисля¬
ется модифицированная кривая про¬
должительности нагрузки. Полученная пу¬
тем вычитания из нее мощностей ГЭС кри¬
вая для ТЭС передается в планирующий мо¬
дуль OPTMIX. Эта подпрограмма выполня¬
ет две функции. В соответствии с критери¬
ем вероятности непокрытия нагрузки оиа
определяет потребные значения установлен¬
ной мощности и вычисляет/какие агрегаты
нужно добавить для обеспечения этих зна¬
чений, причем таким образом, чтобы добав¬
ляемые типы агрегатов соответствовали
приближенно экономически оптимальной
структуре мощностей.
В последнем модуле программы вычис¬
ляются капиталовложения на единицу до¬
бавляемой мощности, и для тепловой энер¬
гии в подпрограмме PROCOX вычисля¬
ются стоимости годовой выработки.
В результате анализа было уста¬
новлено (для ПЭС Кобекуид в створе
В9), что объединенные энергосистемы
MIS и NEPOOL к 1990 г., имея мощ¬
ность 38 ГВт, смогут поглотить энер¬
гию ПЭС мощностью 3,36 ГВт. Струк¬
тура использования приливной энер¬
гии изображена на рис. 18.8, а.
В 1990 г. ближайшая система MIS бу¬
дет использовать 59 % незарегули-
рованной энергии ПЭС, остальная
энергия будет использоваться в
NEPOOL (34	%	в незарегулиро-
ванном виде и 6 % в зарегулирован¬
ном через ГЭС и ГАЭС виде).
По условиям пропускной способ¬
ности межсистемных линий, равной
2,5	ГВт, до 5 % энергии ПЭС теря¬
ется и 1 % уходит на потери в линиях
электропередачи. Такое положение
примерно сохраняется до 1995 г., по¬
сле чего рост мощности в системе MIS
и ГЭС в системе NEPOOL позволяет
увеличить потребление незарегулиро-
ванной энергии ПЭС в MIS и зарегу¬
лировать ее в большей степени в
NEPOOL. А к 2010 г. вследствие рос¬
та в MIS доли ГЭС и ГАЭС в ней будет
использоваться 91 % энергии ПЭС,
в том числе более 20 % перерегули¬
руется на созданных к этому времени
ГЭС и ГАЭС. При этом строительство
ГАЭС, дублирующих мощность ПЭС,
не предусматривается.
Вна чале (к 1990 г.) ПЭС позволит
замедл ить наращивание мощностей
АЭС ( на 250 МВт), а вместо них про-
изойде т увеличение ГТУ (на
300 МВт), а к 2005 г. мощность
ТЭС уменьшится на 950 МВт и доба¬
вятся 400 МВт на ГТУ. Таким обра¬
зом, в результате включения ПЭС
мощности, необходимые для покрытия
пиковых нагрузок, уменьшатся на
550 МВт. При этом оказывается, что
ПЭС одностороннего действия мощно¬
стью 3,3 ГВт за счет маневренных воз¬
можностей системы, без дублирования
222

-Энергия ПЭС
зарегулированная
энергосистемой
NEPOOL
Энергия ПЭС,
/зарегулированная
энергосистемой
M/S_|
Использование системой
NEPOOL незарегулирован-
ной энергии ПЭС
Неиспользуемая
приливная энергия
Потери В ВЛ
Использование энергосис-
/темой MiS незарегулцро-
ванной энергии ПЭС
1990 1995 2000 2005 2010
а)
Годы
Ь
V:
е
«а.
ВО
5.
90
“а 30
20
10
О

-Энергия ПЭС,
зарегулированная
I
NEPOOL
ц*\Энер
Уг.чппе
гая ПЭС
гуяцппЯг
[ергосисг
'иная
пемой
Неиспользуеь
—- ппи.пивиао л
1ая
нергия -
TMIS —
/Использование
' энергосистемой Mis
Эн
ергии ПЭ
С
и
1990 1995	2000	2005	2	010	Годы
Рис. 18.8. Использование незарегулированной приливной энергии:
а — ПЭС Кобекуид (3.36 ГВт) энергосистемами MIS и NEPOOL (1978 г.); б — ПЭС Камберленд с
учетом стоимости дублирующих ГАЭС мощностью 250 МВт
мощности может вытеснить мощность
550 МВт, что составляет около 25 %
установленной мощности ПЭС [190].
ПЭС экономит 5,5 млн. баррелей неф¬
ти, 500 тыс. т. угля и 120 тыс. фунтов
урана в год.
Схема двусторонней работы ПЭС
позволяет выдать в пик не 15, а 35 %
установленной мощности.
 Аналогичный анализ для ПЭС
Камберленд (створ А8) показывает
(рис. 18.8, б), что с учетом развития
мощности энергосистемы MIS и
NEPOOL эффект от включения ПЭС
меньшей мощности оказывается отно¬
сительно еще более высоким. Сразу
после ввода в эксплуатацию около
90 % ее энергии используется в не-
зарегулированном виде, а при добав¬
лении 250 МВт дублирующей мощно¬
сти ГАЭС 20 % всей энергии ПЭС
регулируется энергосистемой MIS и
лишь 2 % передается в систему
NEPOOL. При этом экономия вытес¬
няемых видов топлива, отнесенная к
1 кВт мощности ПЭС, увеличивается
(по нефти 1,82 баррель/кВт, вместо
1,29; по углю 1,37 т/кВт вместо 0,13).
В заключении проекта 1977 г. бы¬
ло отмечено, что «использование энер¬
гии приливов зал. Фанди экономи¬
чески целесообразно. ПЭС представ¬
ляет собой источник энергии, не под¬
верженный инфляции и не загрязня¬
ющий окружающую среду» [122].
18.2.3.	Проект ПЭС Фанди, 1982 г. [149]
На основании обнадеживающих вы¬
водов проекта 1977 г., а также суще-
• ственных изменений экономической
конъюнктуры и прогресса техноло¬
гии и проектирования ПЭС правитель¬
ство Новой Шотландии создало в
1981. г. корпорацию по использова¬
нию приливной энергии (Nova Scotia
Tidal Corporation — NSTC), которая
должна была выяснить реальные воз¬
можности осуществления проекта
1977 г. ПЭС в новых условиях. Она
быстро завершила свою работу выпус-
ком доклада. Ввиду больших исправ¬
лений проекта 1977 г. в дальнейшем
изложении он назван проектом 1982 г.
Сущность изменений проекта за¬
ключалась в следующем.
223

В проекте 1977 г. основным потре¬
бителем энергии ПЭС принимался рай¬
он приморских провинций (MIS), а в
систему NEPOOL отдавались излиш¬
ки энергии. Однако ввиду выявив¬
шегося замедления прогнозировав¬
шегося темпа роста нагрузок с 7 %
в год до 3—3,7 % вместо местного по¬
требления энергии было предложено
экспортировать энергию в систему
NEPOOL и даже вплоть до Нью-
Йорка, с которым Канаду уже те¬
перь связывают 110 линий электро¬
передачи напряжением 115—765 кВ
и пропускной способностью 8 ГВт.
Переориентация выдачи энергии ПЭС
на внешний рынок объясняется более
значительным, чем было предусмот¬
рено (от 1 до 2 % в год), ростом цен
на топливо. В действительности цена
на уголь возросла с 29—39 до 53 долл/
/т, цена на сырую нефть — с 15,6 до
29,3	долл. за баррель в ценах 1976 г.
(с учетом инфляции). В проекте 1982 г.
принят рост цен с 1977 г. в 1,5—1,7 ра¬
за (с учетом инфляции). Поэтому
вместо передачи на внешний рынок
10 % энергии ПЭС Кобекуид в про¬
екте 1982. г. принято 90 % (45% в
NEPOOL 45% в Нью-Йорк). Для
ПЭС Камберленд это соотношение
также изменяется: вместо потребле¬
ния в системе MIS 90—100 % теперь
будет оставаться только 60 % энер¬
гии.
Передача энергии ПЭС в районы
Нью-Йорка и Повой Англии вытесня-—
ет значительное количество ископае¬
мого топлива (для ПЭС в створе В9
в 2015 г. по Нью-Йорку 39% угля *
и 33 % нефти, а по Новой Англии —
соответственно 40 и 53 %), поэтому с
учетом остальных изменений коэффи¬
циент отношения доходов к расходам
для ПЭС в створе В9 составит 3.
Учетная ставка, которая в проекте
1977 г. принималась в размере 7 %?
была снижена до 4,75 %.
Сокращение сроков пуска первых
агрегатов (на 2,5 года до окончания
строительства) и поэтапный ввод ос¬
тальных агрегатов снизили стоимость
строительства и повысили эффектив¬
ность ПЭС, поскольку выплата про-
224
центов на капитал значительно влияет
на капиталовложения.
При уточнении проекта рассмотрен
ряд новых решений, разработанных
в последнее время для ПЭС Северн.
Так, использована характеристика
турбин с учетом увеличения диаметра
с переменной частотой вращения.
Рассмотрена конструкция, обеспечи¬
вающая выем агрегата как моноблока,
а также возможность удешевления
стоимости агрегатов при их массовом
изготовлении. Но эти предложения и
проработки в расчетах учтены не бы¬
ли и оставлены для следующих стадий
проектирования.
При оценке показателей проекта
1982 г. (табл. 18.1) было принято, что
вариант со 128 агрегатами и мощно¬
стью ПЭС 4,86 ГВт обеспечивает на¬
ибольшее снижение стоимости энергии.
Возможно также и дальнейшее уве¬
личение числа агрегатов, но в этом
случае показатели полученной допол¬
нительной энергии хуже оптимальных.
Однако этот вариант не был рекомен¬
дован ввиду трудности увеличения
(на 17 %) и без того крупных капита¬
ловложений. Это увеличение затрат
значительно превышает снижение сто¬
имости энергии (3 %) и ведет к сни¬
жению отношения доходов к затратам.
В проекте 1982 г., так же как и в
проекте 1977 г., рассматривалось при¬
менение агрегатов Страфло, однако
окончательное решение по этому агре¬
гату будет принято после получения-
опыта его эксплуатации и результатов
исследований на ПЭС Аннаполис.
Для ПЭС в створе В9 принят ва¬
риант со 106 капсульными агрегата¬
ми одностороннего действия мощно¬
стью 38 МВт, имеющими следующие
характеристики: поворотные лопатки
направляющего аппарата, пропеллер¬
ное рабочее колесо диаметром 7,5 м с
установкой лопастей под углом 14 °,
частота вращения 58,065 об/мин, рас¬
четный напор 9,35, минимальный на¬
пор 1,66 м, расход при Нр 486 м3/с.
Трехагрегатные наплавные блоки
здания ПЭС располагаются в средней
наиболее глубокой (25 м) части проли¬
ва (см. рис. 14.24), соединяющего 8-
километровое сужение между мысами

Таблица 18.1. Показатели ПЭС Фанди по проектам 1977 и 1982 гг.
Показатели
Кобекуид (створ
В9)
Камберленд
1977 г.
1982 г. (/)
| 1982 г. (//)
(створ А8).
1982 г.
Общее число агрегатов
106
106
128
37
Число водопропускных отверстий:
поверхностных
60
6
70
—
донных
—
44
22
—
Число резервных агрегатов
6
б
8
2
Длина створа, км
8
8
8
2,5
Мощность агрегата, МВт
38
38
38
31
Установленная мощность, ГВт
4,028
4,028
4,864
1,147
Мощность нетто, ГВт
3.8
3,8
4,56
1,085
Годовая выработка, ТВт-ч
11,766
11,766
14,004
3,183
Коэффициент использования установ¬
35,4
35,4
35,1
33,5
ленной мощности, %
Капиталовложения, млн. долл.:
прямые затраты без процентов на
3,432
3,524
4011
1153,2
капитал
то же с процентами иа капитал за
5873
6017
7030
1879,3
срок строительства
Годовые расходы (включая 4,75% ка-
324,8
332,8
388,8
103,9
таловложений и отчисления на рено¬
вацию с учетом дисконтирования),
млн. долл.
Стоимость энергии, цент/(кВт-ч)
2,76
2,83
2,78
3,26
В ценах 1976 г.
1,79
—
—
—
Коэффициент R (отношение доходов к
1,2
2,58
—
—
расходам)
Примечание. Стоимостные показатели даны в ценах 1981 г., что для проекта 1977 г., где
цены определялись по курсу 1976 г., потребовало увеличения их с учетом инфляции в 1.6 раза. Следу¬
ет отметить, что приводимые капиталовложения не учитывают инфляции, которая при 10% в год
увеличит их размер примерно в 4 раза (при сроке строительства 12 лет).
Экономи и Тенни. Остальная часть
створа заполняется наплавными вре¬
менными и постоянными водопропу¬
скными сооружениями и береговыми
сопрягающими дамбами. В основа-
|— нии их осадочные породы (песчаник к
сланцы) покрыты тонким слоем мор¬
ских и ледниковых отложений. Пло¬
тина образует бассейн площадью
264 км2, при односторонней работе
станция имеет мощность 4,028 ГВт
и годовую выработку 12,26 ТВт-ч.
Величина прилива (после сооружения
ПЭС) колеблется от 16 до 3 м (сред¬
няя 11,8 м).
В аналогичных геологических
условиях, но при величине прилива
12—2,5 м, длине плотины 2,5 км и
площади бассейна 86 км2 предлагает¬
ся сооружение второй по энергоэко¬
номическим показателям ПЭС Кам¬
берленд (створ А 8) мощностью 1,08
ГВт и выработкой 3,83 ТВт-ч. Здесь
применяются наплавные блоки и агре-
15 Зак. 1874
гаты того же типа, но с единичной
мощностью 31 МВт.
Показатели обеих ПЭС и сравнение
с проектом 1977 г. (для ПЭС в створе
В9) даны в табл. 18.1.
В- заключении проекта 1982 от-,
мечается, что сооружение ПЭС Ко¬
бекуид и Камберленд теперь может
быть признано полностью техничес¬
ки и экономически обоснованным. До¬
казаны их преимущества перед аль¬
тернативными установками (так, от¬
ношение доходов к затратам для ПЭС
составляет 2,58, для АЭС — 2,05 и
для ТЭС — 1,47). При этом не учиты¬
вается меньший срок службы ТЭС —
30 лет по сравнению с 75 лет для ПЭС,
и	1	1	_1_
а также высокий коэцлрициент инф¬
ляции для ТЭС.
Таким образом, последний проект
ПЭС Фанди, вобравший в себя все
современные технические и энергети¬
ческие достижения в области исполь¬
зования приливной энергии, проде¬
225

Рнс. 18.9. Общий вид гидроузла ПЭС Аннаполис:
1 — здание ПЭС; 2 — регулирующее сооружение; 3 — островок Хогс-Айленд
монстрировал эффективность сооруже¬
ния ПЭС в благоприятных природ¬
ных условиях.
Однако, несмотря на это обстоя¬
тельство и появившиеся сообщения о
заключении соглашения между энер¬
гетическим управлением штата Нью-
Йорк и правительством Новой Шотлан¬
дии о подготовке технического проек¬
та ПЭС в зал. Фанди, с тем чтобы в
1984 г. можно было решить вопрос о
строительстве первоочередной ПЭС, а
также об отпуске из необходимых
33 млн. долл. 50 % этой суммы для
проекта первоочередной ПЭС Камбер¬
ленд 1214], до сих пор нет достовер¬
ных данных о начале этих работ.
Причину задержки осуществле¬
ния абсолютно эффективного проекта
ПЭС Фанди, как отмечает Вилсон,
нужно искать в том, что «не могут
между собой договориться канадские
политики и предприниматели» [289].
18.3.	ОПЫТНАЯ ПЭС АННАПОЛИС
[18, 132, 294, 295, 308]
Энергетическая комиссия Новой
Шотландии в 1961 г. предлагала по¬
строить ПЭС Аннаполис в качестве
опытной установки мощностью 37
МВт в существующей мелиоративной
226
плотине. Этот проект был отвергнут,
так как стоимость ПЭС не выдержива¬
ла конкуренции со строительством
традиционных электростанций. Одна¬
ко в 1981 г., когда после проекта
1977 г. выявилась возможность эко¬
номического обоснования проекта
ПЭС Фанди и велся поиск путей даль¬
нейшего снижения стоимости, строи¬
тельство ПЭС Аннаполис было нача¬
то.
25/VIII 1984 г. на берегу зал. Фан¬
ди (рис. 18.9) недалеко от г. Аннапо-
лис-Ройал (см. рис. 18.4) вступила в
эксплуатацию опытная ПЭС мощно¬
стью 20 МВт. Стоимость ПЭС состав¬
ляет 56 млн. долл. Чтобы оценить
значение этого сооружения, следует
учесть, что в 1981 г. на строительство
всех электростанций в Новой Шотлан¬
дии было затрачено 37 млн. долл.
Строительство этой небольшой, но до¬
рогой (2800 долл/кВт) установки объ¬
ясняется тем, что она в значительной
степени должна решить судьбу проек¬
та ПЭС Камберленд и Кобекуид в зал.
Фанди. До 1981 г. считалось, что в слу¬
чае применения капсульных агрега¬
тов эти установки только лишь при¬
ближаются к уровню эффективности.
В результате заверения фирмы-изго¬
товителя агрегата Страфло (см. § 11.4)

о возможности снижения стоимости
строительства на 10 % появилась на¬
дежда, что указанные мощные ПЭС
станут эффективными. Поэтому фир¬
ма, ожидая получения заказа на изго¬
товление 140 агрегатов, решилась
авансировать изготовление первой ма-
, шины в размере 20 млн. долл.
Створ ПЭС выбран из условия ми-
( нимальных затрат на опытное соору-
. жение. При этом используется суще¬
ствующая плотина, отгораживающая
эстуарий реки, в которой ранее было
расположено регулирующее сооруже¬
ние для защиты во время речного па¬
водка прибрежных низин от затопле¬
ния во время прилива, имеющего
| здесь высоту от 8,7 в сизигию до 4,46 м
в квадратуру (средняя величина при¬
лива равна 6,4 м).
Водопропускное сооружение име¬
ет два пролета по 9,2 х 7,3 м, перекры¬
ваемых плоскими затворами при высо¬
ких приливах при перепаде до 1 м.
Максимальные расходы через отвер¬
стия при низком уровне прилива со¬
ставляют 500, через рыбоход 80, через
дамбу (фильтрация) 125 м3/с. Сред¬
ние колебания уровня в отсеченном
бассейне площадью 480 га составляют
0,4 м за приливный цикл.
На рис. 18.10 показаны колебания
уровней бассейна и цикл работы ПЭС
во время среднего прилива в летний
период. Зимой уровни в бассейне под¬
держиваются выше примерно на
0,45 м. В цикле ЛЭС 6-часовой_ пе¬
риод генерирования перемежается с
такой же паузой (выравнивание
уровней и наполнение).
Во время прилива морская вода
проходит в бассейн ПЭС через водо¬
пропускные отверстия и проточную
часть турбины. Во время отлива зат¬
воры регулирующего сооружения за¬
крыты, а агрегат начинает работать
при напоре в сторону моря от 1,4 до
6 м.
Здание ПЭС расположено на
о. Хогс-Айленд. Оно строилось на¬
сухо в котловане глубиной 30 м. Зда¬
ние имеет длину 46,5 м (рис. 18.11).
Квадратное водоприемное отверстие
15x15 м у турбинной камеры перехо¬
дит в круглое сечение. На входе рас-
15*
Пропуск Генерирование Пропуск
  ч и н н и
Рис. 18.10. Ход уровней в бассейне ПЭС
(/) н морском бьефе (2). Заштрихован цикл
работы ПЭС
положен полый центральный бычок,
служащий опорой подшипника и
шахтой доступа к нему. Выходное от¬
верстие пр ямоугольное высотой 11 и
шириной 14 м к турбинной камере
переходит в круглое сечение. Выход¬
ное сечение, так же как и водоприем¬
ник, имеет центральный бычок. Тур¬
бина Страфло (см. § 11.4) имеет про¬
пеллерное рабочее колесо Dx = 7,6 м,
ось которого .заглублена под наиниз-
ший уровень на 8,39 м (см. рис. 11.5).
Корпус статора генератора опира¬
ется на консольные выступы продоль¬
ных стен, по которым производится
горизонтальное перемещение статора
генератора во время монтажа турбины
и при капитальных ремонтах. На пере¬
крытии на отметке 98,31 м имеется до¬
ступ к верховому подшипнику через
центральный бычок.
Днищевая плита расширена за
пределы сооружения для обеспе¬
чения допускаемого _ давления на
грунт и возможности пригрузки про¬
тив сдвига.
Направляющий аппарат (включая
лопатки), рабочее колесо вместе с обо¬
дом и статор были предварительно со¬
браны на заводах, расположенных
вдоль канала Лашин, около Монреа¬
ля, и на барже были доставлены на
строительную площадку к причалу.
Строительство велось 4 года; из них
строительные работы 20, монтаж
турбины и наладка оборудования
28 мес. Общий объем работ составил:
650 тыс. м3 выемки грунта, 30 тыс. м3
насыпи, 21 тыс. м3 бетона и 2 тыс. т
арматуры.
ПЭС включена в энергосистему
провинции отпайкой 69 кВ длиной
227

£3
Рис. 18.11. Здание ПЭС Аннаполис. Отметки даны в условной системе
5 км и управляется с ГЭС Хелз Гент,
расположенной на расстоянии 100 км
„от Монреаля.
Опытная ПЭС Аннаполис, несмотря
на небольшую мощность, имеет
важное значение для выбора типа аг¬
регата для дальнейшего развития при¬
ливной энергетики.
18.4.	ПЕРСПЕКТИВЫ СТРОИТЕЛЬСТВА
ПЭС В СЕВЕРНОЙ АМЕРИКЕ
Проектирование ПЭС в Северной
Америке прошло долгий путь от ма-
TTQlTt t/11 V nnirvhOPAfiMTfAm TV lrp'TQtlAlJAl/
•iiononnA	у	AUdvLcnnUDDiA	уL lanv/ovh
в зал. Амхерст в 1912 г. через фиаско
начатого и заброшенного в 1936 г.
строительства ПЭС Кводди до совре¬
менных технически и экономически
обоснованных проектов ПЭС в зал.
Фанди мощностью в миллионы кило¬
ватт и пуска в 1984 г. опытной ПЭС
Аннаполис. Это развитие явилось ре¬
зультатом затрат значительных уси¬
лий и средств (108 млн. долл. в Кана¬
де и 19 млн. долл. в США) и было до¬
стигнуто благодаря преодолению
концепции двухбассейновых схем.
Принятие однобассейновой ПЭС,
работающей в крупной энергосисте¬
ме, с использованием при этом поло¬
жительных качеств приливной энер¬
гии для повышения эффективности
совместно действующих электростан¬
ций и с применением наплавного спо¬
соба строительства явилось результа¬
том технического прогресса в этих об¬
ластях и влияния советской модели ис¬
пользования .приливной энергии [9],
опыта строительства Кислогубской
ПЭС и ПЭС Ране во Франции. Понятно,
что в этих условиях общеэнергетичес¬
228

кая ситуация потребует реализации
не только запроектированных ПЭС
Камберленд и Кобекуид, но и дальней¬
шего использования энергопотенциала
зал. Фанди, которое окажется воз¬
можным при создании ГЭС с большими
водохранилищами (Ла Гранде, Га¬
мильтон).
После строительства комплекса-
ГЭС Суситна и развития промышлен¬
ности в районе Аляски в США появят¬
ся реальные возможности обоснова¬
ния для использования высокого энер¬
гопотенциала заливов Ник и Терна-
гейн.
ГЛАВА 19
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИЛИВНОЙ ЭНЕРГИИ
В РАЗЛИЧНЫХ СТРАНАХ
19.1.	ЮЖНАЯ АМЕРИКА
Значительные для энергетического
использования приливы у берегов
Южной Америки наблюдаются в Чи¬
ли (зал. Корковадо), Бразилии (Ара-
гуая и Сан-Луис 7,8 м) и в Аргентине
(5—13 м) (рис. 19.1). Исследования воз¬
можности сооружения ПЭС в Арген¬
тине были выполнены в 1923 г. комисси¬
ей Академии наук по изучению при¬
ливов Патагонии. В 1928 г. комиссия
Ромеро опубликовала доклад, в кото¬
ром предусматривалась возможность
сооружения пяти ПЭС с общей выра¬
боткой около 15 ТВт-ч:	Сан-Хосе
3,65—8,9, Санта Крус — 3,7, Рио-
Гальегос—3,9, Сан-Хулиан — 0,42;
Пуэрто-Десеадо—0,07 ТВт-ч.
Основное внимание при этом было
обращено на бух. Сан-Хосе, располо¬
женную в зал. Сан-Матиас на расстоя¬
нии 1000 км на юг от Буэнос-Айреса.
Около впадения р. Чубут расположен
большой п-ов Вальдес, причудливые
очертания его образуют два больших
залива Сан-Хосе и Гольфо-Нуэво.
Заливы отделяет узкий (8 км) и длин¬
ный (45 км) перешеек (рис. 19.2),
сложенный осадочными породами,
возвышающимися над уровнем моря
до 100 м.
Залив Сан-Хосе почти прямоуголь¬
ной формы размерами 17x50 км, пло¬
щадью 780 км2 соединен с морем узким
проливом между мысами Буэнос-Ай¬
рес и Квиорж. Длина пролива 7 км,
глубина 22 — 54 м.
В проекте ПЭС, разработанном в
1928 г. итальянским инженером Пьяд-
жио, предлагалось плотиной длиной
7,5	км отсечь бухту от моря и уста¬
новить 379 вертикальных гидроагре¬
гатов с радиально-осевыми турбинами
диаметром в зависимости от глубины
Рис. 19.1. Возможные створы ПЭС на по¬
бережьях Аргентины н величина приливов в
них
гоо	“оо	ш кн
I пэс
фгэс
Величина лрилавой', И
Максимальная
средя/ю аитайний
Средняя
ВЛШкЪ
229

Рис. 19.2. ПЭС Сан-Хосе и Гольфо-Нуэво:
а — план заливов; б — совмещенный график уров
ней заливов и мощность ПЭС
(8 к 10 м). Мощность ПЭС 1 ГВт,
выработка 3,65 ТВт-ч/год и при на¬
личии потребителей может быть уве¬
личена до 8,9 ТВт- ч. В проекте при¬
нята оригинальная конструкция зда¬
ния (см. рис. 4.2, в). Интерес пред¬
ставляет энергетическая часть проек¬
та, предвосхитившая современные ре¬
шения:	предусматривалась работа
ПЭС совместно с ГЭС и ТЭС, которые
должны были компенсировать паузы
генерирования энергии однобассей¬
новой ПЭС двустороннего действия, а
непоглощенные системой импульсы
приливной энергии предлагалось ис¬
пользовать для насосных станций
орошения.
230
Этот проект не был осуществлен
так как уровень электропотребления
(1 ТВт-ч) не мог поглотить вырабаты¬
ваемую приливную энергию.
В 1959 г. в проекте, разработан¬
ном SOGREAH (Франция) по идее
Эррамуспе, предполагалось располо¬
жить ПЭС в канале перешейка
(рис. 19.2) между заливами Сан-Хосе
и Гольфо-Нуэво. Сечение канала
8 тыс. м2, ширина (по дну) 292 м и
длина 7 км. Благодаря сдвигу на 5 ч
фазы прилива в заливах Гольфо-Ну¬
эво и Сан-Хосе и разности коэффици¬
ентов прилива (средняя величина при¬
лива по концам перешейка составля¬
ет 5,12 и 3,66 м) создается возможность
получения непрерывной мощности,
изменяющейся от 900 до 1000 МВт
(рис. 19.2, в), и выработки 1,5—2ТВтХ
X ч/год. В здании ПЭС длиной 1500 м,
расположенном в устьевой части ка¬
нала со стороны зал. Сан-Хосе, уста¬
навливаются 50 капсульных агрега¬
тов типа ПЭС Ране мощностью по
12 МВт при Dj = 8 м и частоте враще¬
ния 70 об/мин. В проекте предусмотре¬
на ГАЭС. Эту схему дополняли другие
авторы [1401. В проекте Родригеса
здание ПЭС располагается вдоль ка¬
нала с увеличением числа агрегатов и
выработки до 2,4—3,7 ТВт- ч. Лощаков
дополняет предыдущую схему водо¬
пропускными плотинами на входе в оба
залива, что дает увеличение мощности
до 1,2 ГВт и выработки до 10 ТВт-ч.
Венцлов в 1972 г. предложил уста-_
новку прямоточных агрегатов, имею¬
щих Dj от 7 до 9 м, и, наконец, по
схеме, разработанной в 1978 г. Госу¬
дарственным проектным управлением,
канал расширяется для пропуска рас¬
ходов 200 тыс. м3/с при установке 106
агрегатов по 50 МВт, что увеличивает
мощность ПЭС до 5,3 ГВт, а выработку
до 21,9 ТВт- ч (с учетом ГАЭС мощно¬
стью 2,5 ГВт). Однако этот проект, ос¬
нованный на схеме Керврана, как по¬
казал опыт проектирования таких
ПЭС во Франции (см. гл. 17), требует
неоправданно больших затрат на уст¬
ройство канала (1,5 млрд. долл. в
ценах 1975 г., т. е. 60 % общей стои¬
мости), обеспечивающего пропуск не¬
обходимых расходов воды.

Наиболее полную реализацию
энергопотенциала заливов Гольфо-
Нуэво и Сан-Хосе можно получить
по схеме, предложенной в 1961 г.
Бернштейном [91, с использованием
заливов по однобассейновой схеме
двустороннего действия о тем, чтобы
полученную мощность (18 ГВт) и энер¬
гию (46 ТВт-ч) направить в межнаци¬
ональные энергосистемы Южной Аме¬
рики. Однако тогдашний (1961 г.)
уровень передачи энергии и неболь¬
шое местное потребление не соответ¬
ствовали схеме такого масштаба. Не¬
реальным представлялось и перекры¬
тие пролива Сан-Хосе глубиной до
100 м наплавным зданием ПЭС. В на¬
стоящее время эксплуатируются ли¬
нии электропередачи напряжением
700 кВ, наплавные платформы уста¬
навливаются на глубинах в сотни мет¬
ров, проектируется здание Пенжин-
ской ПЭС для 60-метровых глубин, а
на р. Парана построена ГЭС Корпус—
Кристи мощностью 6 ГВт, строится
ГЭС Итайпу мощностью 12 ГВт, бу¬
дут построены ГЭС мощностью
30 ГВт и уже созданы линии электро¬
передачи в радиусе 1000—2000 км от
Сан-Хосе. В этих условиях может быть
осуществлено межсизигийное ре¬
гулирование не только ПЭС Сан-Хосе
(7 млн. кВт), но и ПЭС Гольфо-Нуэво
(11 млн. кВт).
Возможно также включение в эту
систему и приливных электростанций
на побережье Бразилии, вопрос о соз¬
дании которых в бухтах Белеме (мак¬
симальный прилив 5,94 м), Сан-Луир
(7,8 м), Итани (8,16 м) рассматривал¬
ся еще в 1956 г.
Приводимые данные ориентировоч¬
ны и завышены, так же как это ока¬
залось для зал. Фанди, но, несмотря
на это, приливные энергоресурсы Юж¬
ной Америки, главным образом Арген¬
тины, при их использовании в рамках
межнационального энергопотребле¬
ния могут иметь большое перспектив¬
ное значение.
19.2. индия
Несмотря на быстрый рост выра¬
ботки электроэнергии (за последние
Рис 19.3. Побережье штата Гуджарат и
створы ПЭС в заливах Кач и Камбейском
20 лет она увеличилась с 17 до
140 ТВт-ч), энергетика не удовлетво¬
ряет все потребности народного хо¬
зяйства Индии. В этих условиях по¬
нятно, почему проводимые в других
странах исследования, проектирова¬
ние и строительство ПЭС вызвали
интерес к использованию приливной
энергии в Индии, особенно в штате
Гуджарат, где 5,6 тыс. км береговой
линии (60 % протяженности побережья
страны) омывается водами Аравийского
моря с высокими (до 10 м) приливами
(рис. 19.3).
Еще в 1965 г. Дехтавала предложил
в зал. Кач, в эстуарии р. Кандла — од¬
ной из многочисленных рек, впада¬
ющих в залив, построить небольшую
ПЭС с плотиной длиной 1500 м в рус¬
ле глубиной 10—20 м, которая обра¬
зует бассейн длиной 11 км и площадью
3,5	км2 (рис. 19.4) [130]. Здесь пред¬
полагалось установить четыре кап¬
сульных агрегата с поворотно-лопаст¬
ным рабочим колесом D1 = 5 м и при
Лсрсиз = 7,27 м Иср = 5 м) по¬
лучить мощность 20 МВт.
В 1975 г. английский эксперт Вил-
сон, приглашенный правительством
Индии в качестве главы программы
СЮН по техническому сотрудничест¬
ву, подготовил доклад [287], в ко¬
тором рассматривались возможности
строительства ПЭС на побережьях Ин¬
дии в штате Гуджарат и на побережье
Бенгальского залива. Будучи сторон-
231

Рис. 19.4. План зал. Кач с указанием ство¬
ров ПЭС:
К, Кг. Кз — створы, предложенные Вилсоном;
К<—Кандла; Кь— Навлакхи
ником однобассейновых схем, он на¬
шел для них здесь весьма благоприят¬
ные условия, поскольку в рассматри¬
ваемые заливы впадают реки с высо¬
ким энергопотенциалом и большими
возможностями для строительства
ГЭС с регулирующими водохранилища¬
ми. Для зал. Кач им было предложено
(табл. 19.1) три варианта — створы
Кх, Кг и К3 (рис. 19.4) и два створа
Cj, С2 близ г. Бхавнагар в Камбейском
заливе (рис. 19.5).
Для реализации предложений док¬
лада были созданы два комитета: по
технической координации в рамках
Центрального энергетического управ¬
ления и консультативно-контрольный
под руководством министра энерге¬
тики. На работы ассигновано 21 млн.
рупий. Заключен договор с SOGREAH
и EdF. В 1987 г. заканчивается про¬
ектирование ПЭС в зал. Кач у пор¬
та Навлакхи мощностью 600 тыс. кВт
с выработкой 1,6 ТВт-ч. Бассейн ПЭС
образуется -3-километровой плотиной
в горле Хансталь, отсекающем зал.
Малый Кач (рис. 19.4, створ К5)- В
Рис. 19.5. Створы ПЭС в Камбейском заливе:
I — водопропускные отверстия; 2 — здания ПЭС

Таблица 19.1. Технико-экономические показатели ПЭС,
предложенных на побережьях штата Гуджарат [259]
Показатели
Камбейский залив
(рис. 19.5)
Зал. Кач (рис 19.4)
с,
Ci
К,
к,
к,
! к*
^срсиз
10,29
10,29
7,17
ч
7,17
Аср
6,8
6,8
5,3
5,3
5,3
5,45
Длина створа, км
26
32,1
26
31
34
3+25
Глубина в створе, м
29
27
13
13
13
—
Площадь бассейна, км2
1972
1751
639
538
278
—
Установленная мощность, ГВт
7,3
5,5
1,2
1,2
0,6
0 6
Годовая выработка, ТВт-ч
15,4
11,6
3
3
1,3
1,6
Стоимость, млрд. рупий
19,2
—
0.6
- -
0,5
—
Стоимость 1 кВт-ч, рупий:
при 10% на капитал
1,4
		_
2,1
4
при 5% на капитал
0,8
1,2
2,2
плотине располагается здание ПЭС с
30 капсульными обратимыми агрега¬
тами мощностью по 20 МВт, оснащен¬
ными поворотно-лопастными рабочими
колесами. Для предотвращения затоп¬
ления высокими приливами предусма¬
тривается земляная дамба высотой
до 4 м и длиной 41 км [2431.
Кроме створов мощных ПЭС в до¬
кладе Вилсона были предложены ПЭС
на побережье Бенгальского залива
(дельта Сундербан). Однако неболь¬
шая величина прилива (Аср = 3 м) и
небольшие площади бассейнов позво¬
ляют построить здесь лишь малые
ПЭС мощностью 2—15 МВт с выработ¬
кой 3—31 ГВт-ч/год, что приводит к
неоправданно высоким затратам
(15 ООО рупий/кВт вместо 5000 —3000
рупий/кВт на побережье штата Гуд¬
жарат [243]).
19.3.	АВСТРАЛИЯ
Значительные приливы на северо-
западном побережье Австралии (от
5,5	м у Порт-Хедленда до 12 м у Дер¬
би) и наличие многочисленных зали¬
вов и бухт (рис. 19.6) побудили к рас¬
смотрению возможностей создания ря¬
да ПЭС.
В 1963 г. Льюис опубликовал
перечень 40 створов ПЭС на Кимбер¬
лийском побережье, где можно пост¬
роить ПЭС общей мощностью 90 ГВт
[199]. Наиболее перспективные ство¬
ры были выделены в заливах Секюр и
Уолкотт, отстоящие от г. Дерби на
расстоянии 140 км. При этом выборе
Льюис руководствовался отношением
мощности на 1 км фронта (NIL); зал.
Уолкотт по этому показателю
(500 МВт/км) является одним из луч¬
ших створов ПЭС в мире (см. табл. 5.1).
В 1965 г. по заказу австралийского
правительства SOGREAH вновь рас¬
смотрела створы для строительства
ПЭС на Кимберлийском побережье с
добавлением к ним еще 10 створов при
общей возможной мощности до 300
ГВт [261]. В числе этих створов были
предложены створы в заливах Уол¬
котт (8,9 ГВт), Секюр (1 ГВт), Георга
(7 -(-11 ГВт), Кембридж (3 ГВт), а так¬
же 20 установок мощностью по
100 МВт, в том числе_для Кокату и
Коолан, имеющих развитую рудную
промышленность и лишенных собст¬
венных энергоресурсов. Предполага¬
лось, что стоимость типовой неболь¬
шой ПЭС при площади бассейна
3,22	км2 и Асрсиз =11 м составит
10 млн. ф. ст. (в ценах 1963 г.).
Это обследование подтвердило вы¬
вод Льюиса о том, что Австралия рас¬
полагает наибольшим в мире энерго¬
потенциалом прилива и весьма благо¬
приятными условиями для его исполь¬
зования и что первоочередными могут
быть створы в заливах Секюр и
Уолкотт, По проекту 1965 г. пред¬
полагалось зал. Секюр отсечь от моря
плотиной в проливе Фаннел. Плотина
объемом 10 млн. м3 отсыпается на 75%
233

I I I I *—I
D 2 f 69 70km
Рис. 19.6. Северо-западное (Кимберлийское) побережье Австралии с изолиниями сред¬
ней величины прилива и планом заливов Секюр и Уолкотт, иа котором показаны створы
ПЭС по проектам 1965 и 1976 гг.
из береговых скальных выемок, в ко¬
торых насухо возводится здание ПЭС.
Площадь бассейна составит 80 км2
в малую и 180 км2 в полную воду. Ве¬
личины прилива:	максимальная	11,
среднесизигийная 8,4, средняя 5,6 м.
Для этих данных запроектированы
два варианта ПЭС:	мощностью
570 МВт с годовой выработкой 1,6
ТВт*ч и стоимостью 400 млн. долл. и
мощностью 900 МВт и стоимостью
672 млн. долл. По первому варианту
длина дамбы составила 1870 м. В зда¬
нии ПЭС предлагалось установить
30 капсульных агрегатов с Dr —
= 7,35 м. Этот проект не удалось обо¬
сновать экономически. По оценке
1974 г. стоимость 1 кВт-ч энергии
234
ПЭС составляла 3,9, а стоимость
1 кВт»ч энергии ТЭС 1,2 цента.
Также неэкономичным оказался и
створ А в зал. Уолкотт (рис. 19.6),
хотя отдача и мощность ПЭС здесь мо¬
гут быть получены значительно выше,
чем в зал. Секюр: при площади бас¬
сейна 415 км2, длине плотины 2,5 км,
60 капсульных агрегатах D1 — 7,35 м
и сечении водопропускных отверстий
13,8	тыс. м2 мощность ПЭС составит
1,25 ГВт, а выработка 3,9 ТВт-ч.
Успешный опыт строительства
Кислогубской ПЭС наплавным спо¬
собом побудил австралийскую энерге¬
тическую комиссию в поисках путей
экономического обоснования ПЭС об¬
ратиться к этому способу [120].

В проекте 1976 г. (951 предусмат¬
ривалось использование сквозных на¬
плавных блоков, из которых по эле¬
ментам (турбинный тракт и верхнее
строение) монтировалось двухъярус¬
ное здание ПЭС (см рис. 12.9), а затем
и водопропускная плотина. По этому
проекту в здании ПЭС длиной 465 м
размещаются 30 капсульных агрега¬
тов.
Для уменьшения объема наброски
в плотину створ ее передвинут из
самого узкого места в проливе Фан-
нел в более широкое (рис. 19.6), но
при этом глубины уменьшаются с 75 до
50 м, а 75 % длины створа имеют глу¬
бины меньше 30 м [95].
Применение наплавного способа
позволило уменьшить стоимость стро¬
ительства по сравнению с проектом
1965 г. на 28 %. Столь значительное
снижение стоимости все-таки не
ликвидирует существенного разрыва
единичных стоимостей мощности
ПЭС и ГЭС (ПЭС Секюр—500, система
ГЭС Снежные Горы—214 долл/кВт).
Правда, при этом сравнении следует
учесть, что здесь приведена стоимость
высоконапорных ГЭС, отстоящих от
зал. Секюр на 3000 км, а в районе
проектируемой ПЭС такие ГЭС стро¬
ить невозможно.
Эффективное использование на¬
плавного способа предлагалось в раз -
работке Гидропроекта (1977 г.) для
ПЭС Секюр, сделанной по предложе¬
нию австралийской фирмы «Хаймс-
Бразерс». В здание ПЭС, выполненном
из наплавных блоков, установлены
43 капсульных агрегата — 7,5 м
по 20 МВт каждый, что дает общую
мощность ПЭС 860 МВт. Трехъярусные
агрегатные блоки, совмещенные с во¬
допропускными отверстиями, предла¬
гаются двух типов: соответственно по
пять и по три агрегата в каждом бло
ке в зависимости от глубины пролива.
Наплавной вариант 1977 г. ис¬
ключает скальную выемку объемом
7,5	млн. м3 для береговых зданий,
имевшую место в проекте 1965 г.
Она заменяется подводной отсыпкой
для выравнивания дна залива под
проектную отметку здания ПЭС
(—41,5 м) и сопрягающими дамбами
объемом 1,2 млн. м3. Таким образом
исключается устройство набросной
плотины объемом 10 млн. м3 и стои¬
мостью 57 млн. долл. (в ценах 1965 г.),
а наплавные конструкции совмещен¬
ного типа уменьшили объем бетона с
1,1 до 0,6 млн. м3, что также ведет к
уменьшению стоимости на 135 млн.
долл. Это дает суммарное снижение
против стоимости проекта 1965 г. на
192 млн. долл., т. е. за сумму 480
млн. долл., близкую к стоимости про¬
екта 1965 г. (440 млн. долл.), может
быть получена мощность на 33 % бо¬
лее высокая, чем в проекте 1965 г.
(860 вместо 570 МВт).
Таким образом, благодаря приме¬
нению наплавной конструкции боль¬
шая глубина пролива, которая яви¬
лась причиной высокой стоимости про¬
екта 1965 г., становится источником
существенного удешевления.
Ввиду удаленности створа от про¬
мышленных центров, находящихся на
юго-востоке страны на расстоянии
3200 км, и необходимости использо¬
вания ПЭС как пионерной электро¬
станции для развития прилегающего
района, обладающего значительными
запасами бокситов, было предложено
создание двухбассейновой схемы [95,
120]. При этом зал. Секюр использует¬
ся в качестве низового, а зал. Уолкотт
площадью 285 км2—в качестве верхово¬
го. Турбины при этом предлагается
установить в соединительном канале
между этими бассейнами (створ Г ня
рис. 19.6).
Для компенсации прерывистой
энергии ПЭС рассматривается также
возможность сооружения ГАЭС на
одном из озер, расположенных вбли¬
зи створа ПЭС (оз. Форсет на высоте
60 мм или бассейн ГАЭС на р. Лин с
напором 120 м).
В заключение следует отметить, что
Австралия, располагающая наиболь¬
шим в мире энергопотенциалом при¬
лива, сможет приступить к строитель¬
ству наиболее технически и экономи¬
чески обоснованной ПЭС в зал. Се¬
кюр в целях индустриального разви¬
тия северо-западного района страны,
обладающего для этого большими при¬
родными ресурсами (бокситы, медь,
235

свинец). После этого здесь могут быть
построены более мощные ПЭС.
Новая Зеландия. Несмотря на незначи¬
тельную величину приливов у берегов Но¬
вой Зеландии, в этой стране еще в 1947 г.
были сделаны предложения об использова¬
нии энергии приливов, повторенные в
1959 г. [206]. Сведений о продолжении этих
исследований в настоящее время не имеет¬
ся. Это, очевидно, объясняется современ¬
ным опытом проектирования ПЭС, основан¬
ным на использовании более высоких, чем
у берегов Новой Зеландии, величин при¬
лива.
19.4.	КОРЕЯ
Южная Корея. Значительные (от
9,5	до 4,5 м) величины приливов на
юго-западном побережье Южной Ко¬
реи (рис. 19.7) в сочетании с ограни¬
ченностью собственных энергоресур¬
сов (запасы каменного угля 1,45 млрд.
т, гидроэнергии 3,2 ГВт, из которых
в 1991 г. будет использовано 1,6
ГВт [193]) явились стимулом для ис¬
следований использования приливной
энергии.
Первые исследования были вы¬
полнены в 1945 г. энергетической ком¬
панией Chosum [265], затем в 1970 г.
энергетическая компания Южной Ко¬
реи произвела новое рассмотрение,
подняв технический потенциал ПЭС в
рассмотренных (рис. 19.7) створах
(1 — 8) с 0,765 до 1,73 ГВт.
В 1973 г., когда разразился миро¬
вой энергетический кризис и зависи¬
мость Южной Кореи от импорта энер¬
гетического сырья стала ощущаться
особенно остро (импорт нефти покры¬
вал 54,9 % потребностей), правитель¬
ство поручило SOGREAH вновь рас¬
смотреть намеченные створы и для
наиболее благоприятного из них, ко¬
торым считался зал. Асанман (створ
4), составить проект. По этому про¬
екту мощность ПЭС составила 320
МВт, а стоимость 315 млн. долл. (984
долл/кВт), а по другому варианту с
применением 48 обратимых агрегатов
типа Ране мощность этой ПЭС оцени¬
валась в 735 МВт с годовой выработ¬
кой 1,6 ГВт- ч.
Учитывая, что стоимость установ¬
ленного 1 кВт АЭС в перспективе
1986 г. оценивалась в 1405 долл., соз¬
данный Институт развития и иссле¬
дований океана (KORDI) в 1974 г.
начал проводить экономическое обо¬
снование сооружения ПЭС на юго-
западном побережье страны. При но¬
вой оценке энергетического потенциа¬
ла ранее рассматривавшихся заливов
технический потенциал принимался
равным 0,2 валового, что соответство¬
вало однобассейновой установке одно¬
стороннего действия и дало для стра¬
ны 3,23 ГВт и 7,2 ГВт-ч [292].
В числе первоочередных KORDI
составил проект ПЭС в зал. Гарорим
(створ 6). По этому проекту мощность
ПЭС составляет 462 МВт и годовая
выработка 1,3 ГВт-ч. Удельные пока¬
затели ПЭС: 446 млн. долл., или
360 тыс. вон/кВт, 9,64—12,76 вон/
/(кВт-ч) (в зависимости от учетной
ставки на капитал 7—10 % ). Сто¬
имость энергии АЭС в сопоставимых
ценах 1977 г. составляла 7,49 вон/
(кВт-ч) [на перспективу 1987 г. —
15,54 вон/(кВт-ч), а для ТЭС—
11,4	вон/(кВт-ч)].
В 1976 г. было проведено дальней¬
шее проектирование по трем наиболее
перспективным створам (Асанман —
520, Гарорим — 462 и Чансу —
460 МВт), с тем чтобы в 80-е годы на¬
чать строительство первой ПЭС. Для
зданий этих ПЭС принята наплавная
конструкция. Имеются данные о том,
что KORD1 вел проектирование ПЭС с
1974 по 1981 г. В 1976 г. эксперт ООН
Вилсон предложил проекты ПЭС Инч¬
хон 0,5 ГВт и Асанман 0,4 ГВт 1299],
в 1977 г. появилось сообщение о пред¬
стоящем строительстве первой ПЭС.
Правда, в 1983 г. сообщалось, что ст¬
роительство отложено из-за необхо¬
димости значительных капиталовло¬
жений для проведения в 1988 г. Олим¬
пийских игр [289]. Но в 1985 г. поя¬
вилось сообщение о возобновлении
проектирования ПЭС Инчхон мощно¬
стью 0,48 ГВт и завершении ее стро¬
ительства в 1990 г.
Каковы же перспективы строитель¬
ства ПЭС в Южной Корее?
Учитывая, что мощность АЭС
в стране к 1990 г. должна составить
4 ГВт [194] и ГЭС—1,6 ГВт [193],
следует полагать, что часть из пред-
236

Рис. 19.7. Возможные створы ПЭС и величины среднесизигийного прилива у побережья
Южной Кореи:
/ — Инчхон, 9,5 м; 2— Шихуи.	9,5	м; 3 — Намьян, 9,5	м; 4— Асаимаи, 9,9 м;	5 — Сеосан,	7.9 м:
6 — Гарорим, 7,9 м; 7 — Антун;	7 м; в — Чансу, 7 м; 9	— Куксан, 6,8 м; 10 — Мокпхо, 4,55 м; 11 —
Иосу, 3,79 ы; 12 — Самчхоипо, 3,62	м;. 13 — Масан, 2,88	м; 14 — Пусан, 1,67 м;	15 — Улсан.	0.45 м;
16—Поханд, 0,39 м; /7 —Xыпо,	0,4	м; 18—Каныи, 0,49	м; 19 — Сончхо, 0,53 м
ложенных ПЭС общей мощностью
4 ГВт могут быть вписаны в систему и
эффективно вытеснить ТЭС, работаю¬
щие на импортной нефти.
КНДР. Имеются сведения о том, что
в эстуарии р. Тедонган у пос. Теаи, где ве¬
личина прилива достигает 8 м, построена
опытная ПЭС [66J. В зал. у о. Конхвазо
наибольшая величина прилива достигает
13 м. Проблема использования приливной
энергии в КНДР изучается в Пхеньянском
институте гидросооружений.
19.5.	ИСПАНИЯ, ФРГ, НИДЕРЛАНДЫ,
КНР
Испания. Величины приливов на побе¬
режьях страны от Сантандера до Кадикса
изменяются даже при учете их максималь¬
ного значения всего лишь от 4, 42 до 2,78 м
(что дает расчетную среднюю величину при¬
лива от 3 до 2 м). Это, по современным воз¬
зрениям, исключает возможность экономич¬
ного обоснования ПЭС. Однако в 50-е го¬
ды под влиянием широко развернувшихся
во Франции исследований и подготовки к
237

строительству ПЭС Ране в Испании было
проведено рассмотрение технической и эко¬
номической возможности использования
энергии приливов на этих побережьях
[274].
Было установлено, что 23 возможных
к использованию створа могут дать 1,3
ТВт-ч/год энергии. Но, как и следовало
ожидать, они не могут быть экономически
обоснованы, и лишь только три из них с
общей выработкой 147 ГВт-ч можно оста¬
вить для дальнейшего рассмотрения, хотя
весьма вероятно, что и эти установки при
более детальном проектировании окажутся
не конкурентоспособными с альтернатив¬
ными местными электростанциями и тем
более с энергоснабжением от централизо¬
ванных энергосистем.
ФРГ. Вопрос об использовании прилив¬
ной энергии рассматривался еще в 1912 г.
Инженером Пайном был предложен про¬
ект ПЭС Хузум (Аср = 2,7 м) мощностью
3,5	МВт в 10 агрегатах и выработкой
30 ГВт-ч. Еще до первой мировой войны
здесь была создана опытная установка.
В 1940 г. скорректированный проект фир¬
мы Siemens-Schuckert предусматривал воз¬
можность получения тех же 3,5 МВт при
трех агрегатах с выработкой 75 ГВт-ч.
Были разработаны также два варианта
трехбассейновой схемы ПЭС путем сооруже¬
ния дамб, соединяющих с материком и меж¬
ду собой некоторые Фризские острова, при
этом предполагалась мощность ПЭС 17
МВт, а выработка 150 ГВт- ч. В 1940 г. та
же фирма составила проект ПЭС Буэум,
по которому бассейн площадью 100 км2
создается 10-километровой плотиной, от¬
секающей всю бухту (у4ср = 2,7 м;
N = 220 МВт; Э = 600 ГВт-ч). Было сде¬
лано предложение о переходе на горизон¬
тальную реверсивную турбину, которая
могла стать прототипом агрегата Ране.
Здание предполагалось поставить в илис¬
тых грунтах на свайное основание. Вслед¬
ствие этих геологических условий, а также—
небольшой величины прилива экономичес¬
кого обоснования проекта достигнуть не
удалось. Такая же участь постигла проекты
использования бассейна площадью
2,86 км2, образовавшегося после разруше¬
ния портовых сооружений в Вильгельмс-
хафене, для создания двухбассейновой ПЭС
с отдачей 5 ГВт-ч/год [9].
Нидерланды. Проекты ПЭС в Нидер¬
ландах были связаны с установкой тур¬
бин в плотинах, возводимых по Дельта¬
плану для защиты низменных территорий
от штормовых приливов. Однако эти проек¬
ты были отвергнуты, так как они могли при¬
вести к засолению почвы осушаемых
польдеров и вследствие того, что для сохра¬
нения экологического цикла польдеров на¬
иболее крупное перекрытие (Восточная
Шельда) будет осуществляться только эпи¬
зодически, во время штормового прилива.
КНР. Побережья страны омываются
морями с приливами, средняя величина ко¬
торых колеблется от 3.5 до 4,3 м (макси¬
мальная величина до 8,93 м).
В 1958 г. были построены первые де¬
сятки микро-ПЭС. Эти установки вписы¬
вались в существующие ирригационные
системы, в ряде случаев при этом оказыва¬
лись целесообразными и двухбассейновые
схемы [9]. Однако ввиду примитивности
конструкций и использованных строитель¬
ных материалов они просуществовали не¬
долго.
Сейчас работают пять ПЭС общей мощ¬
ностью 4300 кВт: ПЭС Шашань мощностью
40 кВт построена в 1958 г. (в 1973 г. дере¬
вянное рабочее колесо было заменено ме¬
таллическим); ПЭС Люхе с двумя рабочи¬
ми колесами мощностью по 75 кВт (деревян¬
ные рабочие колеса были заменены на ме¬
таллические); в 1970 г. в провинции Шан-
дунь построена ПЭС Байшако (прилив здесь
достигает рекордной для КНР величины
14,7 м) с шестью агрегатами мощностью
по 160 кВт, которые вырабатывают
2,32 ГВт-ч; автоматизированная ПЭС с од¬
ним агрегатом 150 кВт находится в про¬
винции Тачанг.
В 1972 г. началось строительство опыт¬
ной ПЭС Цзянсянь (200 км южнее Ханч¬
жоу), рассчитанной на шесть капсульных
агрегатов мощностью по 500 кВт. Прилив
здесь достигает 8,39 м. Здание ПЭС разме¬
ром 57Х25Х 18 м установлено в дамбе дли¬
ной 686 и высотой 15 м, расположенной в
9-километровой протоке, соединяющей с
морем бассейн площадью 2 км2. В здании
установлено шесть агрегатов = 2,5 м,
имеющих четыре поворотные лопасти с из¬
менением угла поворота от —5 до —40°. Сое¬
динение турбины с генератором через плане¬
тарный мультипликатор, повышающий ча¬
стоту вращения со 118 до 500 об/мин (раз¬
гонная частота 295/1250 об/мин)]. Имеется
также пять водопропускных отверстий раз¬
мером 4,2х 3,3 м.
  Турбина имеет поворотный направля¬
ющий аппарат и работает в диапазоне на¬
поров от 1,25 до 3,75 м (Яр = 2,5 м), а в
режиме холостого пропуска—от 0,8 м. Пер¬
вый агрегат был пущен в мае 1980 г., но за¬
тем в течение 6 мес находился в ремонте и
после пуска в декабре 1981 г. до октября
1983 г. выработал 3,56 ГВт-ч электроэнер¬
гии. Годовая выработка составляет
1,6	ГВт-ч, в том числе в режиме ПТ-1,08
и в режиме ОТ—0,528 ГВт- ч. В июне
1984 г. пущен второй агрегат, а в 1985 г.—
еще четыре агрегата.
Технический потенциал приливной
энергии КНР по кадастровой оценке
156 створов, произведенной в 1978 г., оце¬
нивался в 20 ГВт и 38ТВт-ч в год. По оцен¬
ке 1981 г. [301], когда было рассмотрено
уже 500 створов, энергопотенциал оцени¬
вался в 110 ГВт и 270 ТВт-ч.
Из крупных ПЭС в более отдаленной
перспективе рассматриваются ПЭС в зали¬
вах Нанчжоу (мощность 2,8—5,5 ГВт, вы -
238

рабатка 9,8—18 ТВт-ч/год) и Ледуньвань
(0,5 ТВт и 2,34 ТВт-ч/год) в эстуарии
р. Янцзы (мощность 0,5—0,8 ГВт, выработ¬
ка 1,4—2,4 ТВт-ч/ год).
Строительство ПЭС в этих створах, ока¬
зывается, имеет перспективу экономическо¬
го обоснования, если учесть, что, несмотря
на относительно высокую стоимость уста¬
новленного киловатта перечисленных вы¬
ше малых ПЭС (например, Байшако —
2864 юаня при стоимости тепловой элект¬
ростанции 600 и ГЭС — 900 юаней), экс¬
плуатация этих ПЭС оказывается выгодной,
ибо 1 кВт ч Цзянсянь обходится 0,08 юаня,
т. е. на 50 % ниже стоимости 1 кВт ТЭС.
Понятно, что для мощных ПЭС их энерго¬
экономические показатели окажутся еще
более приемлемыми.
ГЛАВА 20
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИЛИВНОЙ ЭНЕРГИИ В СССР
20.1.	ПОСТАНОВКА ВОПРОСА
Впервые проблема использования
приливной энергии СССР была осве¬
щена проф. В. Е. Ляхницким. В ра¬
боте «Синий уголь» [55], изданной
Советом по изучению производитель¬
ных сил Академии наук СССР в
1926 г., он описал иностранные про¬
екты и высказал общие соображения о
возможности использования прилив¬
ной энергии на побережьях нашей
страны.
Отсутствие в начале века значи¬
тельных потребителей на удаленных
побережьях Северного Ледовитого и
Тихого океанов и неполнота сведений
о величине прилива создали тогда да-
' же у такого авторитетного ученого,
как акад. М. Ю. Шокальский, пред-
j ставление о том, что осуществление
1 приливных установок в условиях
СССР нерационально [84]. Однако в
19-38 г. акад. В. В. Шулейкин в своем
труде «Физика моря» [85] высказался
за использование приливной энергии
в СССР.
В связи с развитием электрифика¬
ции СССР в 1935—1940 гг. появляют¬
ся первые эскизные проекты ПЭС.
К ним относится предложение
И. А. Потеряхина для Мезенской гу¬
бы (1935) [9].
С 1938 г. по настоящее время ис¬
следования и проектно-изыскатель¬
ские работы по приливным электро¬
станциям велись под руководством
Л. Б. Бернштейна в Гидропроекте и
ВНИИГ. За эти годы разработана ме¬
тодика проектирования ПЭС, проведе¬
на рекогносцировка приливных побе¬
режий, выбраны створы, составлены
J схемы и оценки возможных установок
и проекты опытной Кислогубской и
Кольской ПЭС. Возведение Кислогуб¬
ской ПЭС наплавным способом осу¬
ществлялось под руководством авто¬
ра наплавной конструкции.
В дальнейшем В. Н. Силаковым
(ВНИИЭ) были разработаны методи¬
ка оптимизации режимов ПЭС,
А.	В. Некрасовым (ЛГМИ) — метод
учета влияния ПЭС на приливы,
И. Н. Усачевым и др. (Гидропроект,
НИИЖБ) — специальные компози¬
ции материалов для возведения ПЭС.
На побережьях СССР правильные
полусуточные приливы, величины ко¬
торых позволяют использовать их
энергию, наблюдаются в следующих
районах (с запада на восток): п-ов
Рыбачий, Кольский залив — Амакс =
— 4 м; Лср=2,4 м; Лумбовский за¬
лив — Амакс = 7,4 м; Аср = 4,2 м;
Три Острова — Амакс = 5,85ц;Аср =
= 4,65 м; р. Мезень в устье р. Сем-
жи — Амакс = 9,5 м; Аср = 6,6 м;
р. Кулой в устье - /4макс^ 10,2 м;
Аср — 6,5 м.
В замкнутых бассейнах северной
части Охотского моря прилив достига¬
ет значительной величины, например
13,4	м в наибольшем сужении бере¬
гов в губе Пенжинской на траверзе м.
Водопадный. В устье р. Облуковина
он составляет 4,4, в устье р, Колпа-
кова 6,7 м (Аср = 4,2 м). На восточ¬
ном берегу Охотского моря наблюда¬
ются следующие величины прилива
(с севера на юг): в бух. Удача 5,45 ,
в Ногаево 3,27 м (Аср = 2,59 м) и в
восточном углу, в губе Лебяжьей, 4 м,
у о.Феклистова (Шантары) 6 м, в
Тугурском заливе до 9 м.
Средняя величина прилива в
р. Мезени соответствует той, которая
239

наблюдается в створах проектируемых
ПЭС в Индии, Южной Корее, Арген¬
тине. Наибольшие в СССР приливы в
Пенжинской губе (13,4 м) несколько
уступают рекордным на планете в
порту Монктон — 16,2 (зал. Фанди,
Канада), в эстуарии р. Северн — 14,5
и в эстуарии р. Ране — 13,5 м .
Общий энергопотенциал ПЭС в
рассматриваемых створах составляет
270 ТВт-ч, т. е. около 13 % мирового
потенциала.
20.2.	ОПЫТНАЯ КИСПОГУБСКАЯ ПЭС [45]
Створ опытной ПЭС в губе Кислой,
предложенный еще в 1938 г. [3, 9],
был обоснован его близостью к про¬
мышленному центру (Мурманску) и
существующим линиям энергосисте¬
мы, а конфигурация бассейна, соеди¬
няющего бассейн с морем, позволяла
осуществить эксперимент с относи¬
тельно минимальными затратами.
При выборе створа были рассмот¬
рены варианты создания опытной ПЭС
в различных небольших бухтах Мур¬
манского побережья, но по экономи¬
ческим соображениям и ввиду удален¬
ности от линий электропередачи они
были отвергнуты [91.
Губа Кислая, находящаяся на по¬
бережье Кольского п-ва на расстоя¬
нии 60 км западнее Мурманска, соеди¬
ненная с зал. Ура узким горлом, пред¬
ставлялась наиболее благоприятным
местом, позволяющим образовать бас¬
сейн ПЭС отсечением его от моря са¬
мим зданием ПЭС. Малая величина
прилива (1,1—3,9 м) дала возможность
испытать работу агрегата при мини¬
мальных напорах.
И в других странах для сооруже¬
ния опытных ПЭС предлагались ство¬
ры с относительно невысокими прили¬
вами. Так, в Великобритании опытную
ПЭС намечается построить в бух.
Странгфорд-Лох, где средняя величи¬
на прилива 3 м значительно меньше
наблюдающейся в эстуарии Северн
(8,3 м). Опытная ПЭС Аннаполис в
Канаде построена в створе, где сред¬
несизигийный прилив имеет величину
-^срсиз = 6,4 м, в то время как в
створе проектируемой ПЭС Кобекуид
-^ерсиз 11,8 М.
В скалах восточного берега губы
Ура имеется еле заметный разрыв,
Североморск
Губа Ура
Кислогубской :ПЭС
Рис. 20.1. Схема рай¬
она строительства
ПЭС и контуры губы
Кислой

это «горло» — ворота губы Кислой
(рис. 20.1). Широкий ковш (150 м)
сразу переходит в узкую горловину
(ширина по урезу малой воды 35 м).
Общая длина горла 450 м. В южной
части оно вновь расширяется, соеди¬
няясь с обширным (5 = 1,1 км2)
и глубоким (до 35 м) водоемом губы
Кислой.
Климат района губы Кислой мор¬
ской, со сравнительно мягкой зимой
и прохладным облачным и влажным
летом. Среднегодовая температура
— 0,4, максимальная 4-30, ми¬
нимальная — 35° С. Среднегодовое
количество осадков 515 мм.
Вследствие ориентации губы по
меридиану и защищенности ее при
выходе с севера высокими скалами
расчетной принята волна высотой 2 м
(обеспеченность 4 %) при наблюден¬
ной максимальной 2,6 м.
До сооружения ПЭС горло не
могло пропустить поток, и по мере то¬
го как нарастали уровни, в месте на¬
ибольшего сужения образовывался
перепад. Наибольшие скорости дости¬
гали 3—3,68 м/с за 1,5 ч до малой или
полной воды, а максимальный расход
превышал 300 м3/с (см. рис. 3.1).
Прилив имеет правильный полу¬
суточный характер, максимально его
величина Лмакс = 3,96 м ; ЛСРсиз =
= 3,23 м; Лср = 2,27 м; Лсркв =
= 1,61 м и Лмин = 1,07 м. Площадь
зеркала губы изменяется от 0,97 до
1,5	км2, достигая npvr подкачке 1,7 и
при откачке 0,91 км2.
Вследствие согревающего влияния
Гольфстрима лед на подходе к губе
Кислой не наблюдается. В самой губе
образуется припай толщиной 60 —
70 см, а после сооружения ПЭС лед
как поплавок толщиной 50—100 см
занимает большую часть бассейна с об¬
разованием полыньи у подхода к ПЭС.
Горло губы Кислой выполнено
крупновалунными отложениями с пес¬
чано-гравийным и частично ракушеч¬
ным заполнителем, имеющим наиболь¬
шую мощность до 7 м. У берегов вы¬
клинивается скала.
Благоприятный естественный рель¬
еф и конфигурация берегов, обра¬
зующих узкое горло с крутопадаю¬
16 Зак. 1874
щей скалой на западном берегу и об¬
рывом, переходящим в небольшое пла¬
то на восточном берегу, позволили
осуществить весьма удобную
компоновку гидроузла (рис. 20.2,а).
Горло перекрывается зданием ПЭС и
сопрягающими дамбами высотой до
15 и длиной 35 м. Естественный ковш
перед входом в губу Кислую образует
удобный подходный участок, в кото¬
ром устроен причал.
На береговой площадке располо¬
жены ОРУ, жилой дом, обеспеченный
комфортными условиями для размеще¬
ния эксплуатационного персонала,
складские помещения, гараж, водо¬
проводная магистраль, подающая во¬
ду из горного озера, и мареографные
установки. Общий вид Кислогубской
ПЭС дан на рис. 20.2, б. Наплавной
блок здания Кислогубской ПЭС
имеет размеры 36x18,3 м в плане
и 15,35 м по высоте (рис. 20.3).
Первоначально предполагалось
расположить в здании два агрегата,
из которых один поставлен француз¬
ской фирмой Neyrpic-Alsthom, а
второй (с переменной частотой враще¬
ния) предполагался отечественный.
Однако в процессе исследований было
решено переменную частоту вращения
осуществить на первом агрегате путем
временной замены (на период испыта¬
ний) синхронного генератора на ACM
(см. § 11.4), а водовод, предназначен¬
ный для агрегата № 2, использовать
как водопропускное отверстие.
Пространство над агрегатом № 2
(рис. 20,3, б) использовано для раз¬
мещения электрических устройств и
пульта, поскольку для эксперимен¬
тальной проверки совмещенной ком¬
поновки можно было ограничиться
одним агрегатным пролетом. Очерта¬
ния проточной части гидроагрегата
заданы фирмой-поставщиком турби¬
ны. Прямоосный конический водовод
переходит на прямоугольное сечение
на входе и выходе. Входные оголовки
водоводов имеют эллиптическое очер¬
тание для обеспечения более спокой¬
ного входа и выхода потока. Между
оголовками располагаются пазы за¬
творов. Длина водовода определялась
из условий его работы как отсасываю¬
241

щей трубы и была принята равной
i i D1 (рис. 20.3, а).
Статор турбины, опорная тумба и
обтекаемая шахта доступа, которыми
нагрузка от турбины передается на
конструкцию здания, заделаны в мо¬
нолитный массив. Ввиду того, что ком¬
поновка гидросилового оборудования
в условиях наплавного блока пред¬
ставила определенные трудности,
часть оборудования системы регули¬
рования была специально спроекти¬
рована для стесненных условий.
Здание ПЭС представляет собой
тонкостенную железобетонную короб¬
ку докового типа. Конструкция обра¬
зована днищевой плитой размером в
плане 18,3x36 м и толщиной 20 см,
расположенной на отметке 30,65 м
(рис. 20.3), на которой параллельно ее
торцевому обрезу расположены пере¬
борки толщиной 15 см. Шаг перебо¬
рок 1,5—2 м. Вдоль длинной стороны
плиты на всю высоту блока до отмет¬
ки 46 м идут две бортовые стены тол¬
щиной 15 см.
На высоте 7,5—8 м по верху пере¬
борок над первым агрегатом лежит
плита водослива, а над вторым —
плита перекрытия. На участках
блока со стороны моря и бассейна в
зоне агрегата № 2 плита на отметке
39,4	м образует со средним и крайними
бычками помещение, где расположе¬
ны пульт управления ПЭС, средства
контроля измерения, станция ка¬
тодной защиты и маслохозяйство. На
плите поверхностного водослива на¬
ходится герметичный люк для монта¬
жа и демонтажа агрегата. Под ним на
плите перекрытия с отметкой 38,15 м
расположены котел МНУ и оборудо¬
вание системы регулирования. В эту
плиту заделана шахта сообщения с
капсулой агрегата.
Описанное компоновочное конст¬
руктивное решение позволило создать
ажурное сооружение, обеспечивающее
компактное размещение технологи¬
ческого оборудования, возможность
его монтажа-демонтажа, удобство
эксплуатации и высокую прочность.
Расчет прочности здания ПЭС про¬
изводился как балки сложного сече¬
ния (эквивалентный брус) на абсо¬
лютно жестком основании.
Помимо элементарного расчета
были выполнены расчеты методами
технической теории оболочек. При
этом здание ПЭС рассчитывалось как
тонкостенная пространственная кон¬
струкция	типа призматической
оболочки с многосвязным поперечным
сечением. В основу методики положен
вариационный метод перемещений
В. 3. Власова с учетом деформаций
сдвига. В качестве расчетной схемы
принята призматическая оболочка по¬
стоянного (вдоль образующей) сече¬
ния. Ввиду часто расположенных по¬
перечных переборок (диафрагм), шаг
которых в среднем составляет 2 м, кон¬
струкция в плоскости поперечного
сечения принята недеформируемой.
Расчет конструкции блока ПЭС как
242

призматической оболочки с учетом
депланации сечений дает более точ¬
ный результат, чем элементарная ба¬
лочная теория. Нормальные напряже¬
ния, соответствующие депланации се¬
чения, составляют в среднем 10—20 %
напряжений по гипотезе плоских сече¬
ний.
Теоретические и эксперименталь¬
ные исследования показали, что вслед¬
ствие значительной разности темпера¬
тур между нижней (погруженной в во¬
ду) и верхней (оголенной) частями тон¬
костенной конструкции в ней возника¬
ют значительные растягивающие на¬
пряжения.
Для определения этих напряжений
наружная стенка бычка была рассчи¬
тана на одномерный (только по высоте)
расчетный температурный перепад
Дt — 20° С. В основу методики рас¬
чета было положено обобщение тео¬
рии В. 3. Власова на термические воз¬
действия.
Были выявлены значительные рас¬
тягивающие напряжения в переход¬
ной зоне, достигающие 2 МПа. Иссле¬
дование влияния на нормальные про¬
дольные напряжения обжатия стенки
по высоте и жесткости поперечных ди¬
афрагм ПЭС показало, что, несмотря на
малое значение вертикальных нормаль¬
ных напряжений (около 0,25 МПа),
учет деформативности стенки приво¬
дит к увеличению максимальных
продольных напряжений на 11—13 %.
Влияние диафрагм оказывается не¬
значительным, повышение напряже¬
ния в среднем на 2—3 %.
Для гашения температурных напря¬
жений в верхней части блока она была
защищена тонким (5 см) слоем тепло-
Рис. 20.2. Схема компоновки сооружений (о) и общий вид Кислогубской ПЭС (б):
I—здание ПЭС; 2— причал; Я— самописец уровня; 4 — склад горюче-смазочных материалов; 5 —
линии энергоснабжения и связи к самописцам уровня; 6 — дом эксплуатационного н исследователь¬
ского персонала; 7 — спортивная площадка; 8—детская площадка; 9 — овощехранилище; 10 — дн
зельная резервная электростанция; // — щитовая: 12 — подстаиция ОРУ 35 кВ; 13 — внешние линии
водопровода; 14 — гидрометеостанция; 15 —- линии энергоснабжения и связи к водозабору н само¬
писцу уровня в бассейне; 16 — складские помещения; 17— самописец уровня во внутреннем бас¬
сейне; 18 — анод катодной защиты; 19 — линия электропередачи 35 кВ; 20 — линия связи; 21 — со¬
прягающие дамбы: 22 — затворохраннлнще; 23 — причал для внутреннего рейда; 24 — станция ка¬
тодной защиты
16*
243

Рис. 20.3. Продольный разрез по зданию ПЭС:
а — по оси агрегата; б — по оси водопропускного отверстия; / — обратимый капсульный агрегат, jV—400 кВт; л—72 об/мнн; 0|-3,3 м; 2 — водослив; 3 — гидро¬
изоляция; 4 — теплоизоляция; 5 — ацендные плиты; 5 —1 протнвосуффозиониая уголковая рама; 7 — система цементации; S — герметическая крышка; 9 —
шахта доступа; 10 — крепление карьерным камнем; //— песчано-гравийный грунт; /2 — опытный участок для испытания, теплогидроизоляциоиных покрытий; 13 —
портально стреловой кран грузоподъемностью 30/5 т; 14 ~ пульт управления катодной защитой и контрольными средствами измерения ПЭС; /5 —пульт управле¬
ния; 16 — система гидропривода; 17 — конический металлический водовод до установки агрегата №2; IS— маслонасосный агрегат; 19 — маслохозяйство; 20 — система
вентиляции; 21 — система осушении водоводов; 22 — система откачки и дренажа; 23 — плотные морские отложения; 24 — переходный слой

Рис. 20.4. Возведение наплавного здания Кислогубской ПЭС в стройдоке на м. Притыка
изоляции из вспененной эпоксидной
смолы, армированной стеклотканью
[69].
Кроме расчетов общей прочности
были произведены поверочные расче¬
ты статической работы блока в попе¬
речном направлении и на местную
прочность.
Наплавное здание Кислогубской
ПЭС возводилось с 1965 по 1968 г. в
строительном доке на берегу Коль¬
ского залива (рис. 20,4)
После испытания корпуса на водо¬
непроницаемость котлован был запол¬
нен водой и блок всплыл, имея проект¬
ную осадку 8,32 м при водоизмеще¬
нии 5200 т. Через прорезь в дамбе, от¬
деляющей котлован от залива, в него
были заведены понтоны (для преодоле¬
ния мелководных участков трассы на
выходе из дока и входе в губу Кислую).
Наплавной корпус с осадкой 6,5 м
28/VIII 1968 г. был выведен с помощью
лебедок и буксира на рейд и далее на
мелководье одним (2000 л.с.), а затем
двумя буксирами по 2000 л. с. и одним
буксиром-кантовщиком и в течение
19 ч был доставлен на расстояние 60
миль к рейду губы Кислой (рис. 20.5).
Заводка в створ была осуществлена
выборкой лебедками с блока тросов,
закрепленных на рымах в скалах губы
Кислой. С двух попыток блок заведен
на штатное место (в первой попытке
не хватило времени для прохода ме¬
ли в горле губы). Приемом водного
балласта, замененного в дальнейшем
на песчаный, блок был погружен на
заранее подготовленное подводное ос¬
нование, защищенное банкетом.
После выемки плавучим краном
взрыхленного взрывами, грунта под.
проектную отметку была произведе¬
на отсыпка полуметрового выравнива¬
ющего слоя (постели) из специально
подобранного суффозионноустойчиво-
го грунта с последующим его подвод¬
ным ровнением с помощью разрабо¬
танных приспособлений. Это основа¬
ние, так же как и крепление бьефов,
выполненное из трехслойной отсып¬
ки грунта и фракционированной на¬
броски, описано в гл. 14, где приведе¬
ны и результаты его исследования.
Здесь же следует отметить суффозион-
ную надежность основания под на¬
плавной блок и устойчивость крепле¬
ния после некоторого усиления в про¬
цессе эксплуатации ПЭС.
Проверка напряженного состоя-
246

i
247
Рис. 20,5. Наплавное здание ПЭС на рейде губы Кислой

ния конструкции показала, что при
различных сочетаниях нагрузок в
строительный период и во время пере¬
гона напряжения не достигали расчет¬
ных значений и изменялись очень мало.
При этом было установлено, что
после затопления котлована растяги¬
вающие усилия в стержнях арматуры
стенки без резких всплесков увеличи¬
лись на 3—4 кН и достигли 20 кН (что
значительно ниже расчетных значе¬
ний). При погружении блока на вре¬
менную постель, явившемся репети¬
цией погружения в створе, усилия до¬
стигли 27 кН, т. е. оставались в допу¬
стимых пределах. Такими же они бы¬
ли и при посадке в створе. При пере¬
гоне, несмотря на волнение, колеба¬
ния усилий не превышали 1,5—2 кН.
Замеры усилий в стержнях арматуры
в эксплуатационных условиях при
восприятии сооружением напора по¬
казали чрезвычайно малые их колеба¬
ния (0,2—-0,5 кН) в течение приливно¬
го цикла. При этом ввиду незначи¬
тельного изменения среднесуточного
напора, воспринимаемого сооружением
(в пределах 20—30 см), усилия
в стержнях арматуры зависят только
от изменения температуры наружного
воздуха, а напряжения в плите и бор¬
товых стенках изменяются соответст¬
венно изменению температуры бетона
(рис. 20.6). Усилия в бортовых стен¬
ках увеличиваются от низа к верху и
от внутренней оси к периферии. При
изменении температуры на 20° С уси¬
лия изменяются на 0,1—2 кН.
Динамические исследования при
вентиляторном режиме агрегата пока¬
зали, что наиболее ответственные тон¬
костенные элементы в наихудших для
конструкции в этом отношении усло¬
виях (положение ее в осушенном кот¬
ловане при «незащемленном» водой
состоянии) обладают высокой жестко¬
стью, превосходящей жесткость зда¬
ния Саратовской ГЭС, выполненного
из массивных элементов (частоты
низших форм колебаний элемента кон¬
струкции Кислогубской ПЭС состав¬
ляют 30—90 Гц при сосредоточен¬
ной нагрузке 10 кН, перемещения со¬
ставляют 0,4 мкм (451).
Гидродинамические нагрузки на
248
Я, кн
2
О
-2
-4
В
20
t tost.с
пср суг>
см 20
in'
О—
	-—Т

-V А
-
П15 16 17 1в\19 ZQ\Z1 Z2\23\2*l\25\Z6 Z7\
А(£1*1 (+*2,5)
СтВор {
измс: \
—-
рении
-Ы1162(+Щ J)
'№Ш{*39,3)
Рнс. 20.6. График изменения усилий Р в
среднем поперечном сечении наружной
стенки крайнего бычка
плиту водослива и элементы турбин¬
ных водоводов в эксплуатационных ус¬
ловиях исследовались в створе, когда
через здание пропускали расходы
10 м8/с на 1 м длины при напорах
0,5—2,6 м через оба турбинных водо¬
вода и поверхностный водослив одно¬
временно или в различных комбина¬
циях. Эти наблюдения показали, что
пульсация давления, являющаяся
стационарным случайным процессом с
распределением, близким к нормаль¬
ному, дает максимальное зафиксиро¬
ванное значение дисперсии давления
3,2	кПа; пульсации являются низко¬
частотным процессом, • максимум
энергии которого приходится на
диапазон круговых частот 0—10 с'1,
а на бычке спектры пульсации давле¬
ния имеют максимум также и в интер¬
вале частот 50—70 с-1. Коэффициент
динамичности, вычисленный для се¬
редины плиты водослива, равен при
этом 1,004, что подтверждает весьма
высокую жесткость конструкции и пре¬
небрежимо малую вибрацию ее в диа¬
пазоне возмущающих частот, возбуж¬
даемых пропуском воды через ГОС.

Схема
I расположены
пьзйыетроВ
7/SS
tf1J*ZW*3f*4
>0100
I-
Ч;
Рис. 20.7. График изменения уровней воды
в пьезометрах в зависимости от изменения
уровней в море и бассейне:
/—8 — номера пьезометров
Сравнение динамических свойств
здания Кислогубской ПЭС и здания
Киевской ГЭС, также оснащенной
капсульными агрегатами, но выпол¬
ненной из элементов значительно бо¬
лее массивных (сечение в 3 раза боль¬
ше), показывает, что здание Кислогуб¬
ской ПЭС является также относитель¬
но более жесткой конструкцией (без¬
размерные собственные частоты пер¬
вой формы колебаний для Кислогуб¬
ской ПЭС находятся в диапазоне
33,5—43, 6, а для Киевской ГЭС —
в диапазоне 22—27,2 Гц). Вибрации
элементов конструкции в диапазоне
возмущающих частот, возбуждаемых
пропуском воды через ПЭС, пренебре¬
жимо малы.
Проведенные в период эксплуата¬
ции ПЭС исследования, водолазные
обследования и наблюдения по пьезо¬
метрам показали надежность основа¬
ния в отношении фильтрации и суффо-
зионной устойчивости.
Изменения уровня воды в море и
бассейне ПЭС быстро отражаются на
показаниях пьезометров (рис. 20.7), что
свидетельствует об отсутствии в осно¬
вании «застойных» зон и зон «отстаива¬
ния». Градиенты напора изменялись в
среднем в пределах 0,08—0,15, а рас¬
ход фильтрации под блоком составил
0,12—0,15 м8/с. Осадка блока через 3
года составила в среднем по четырем
углам до 20 мм с максимальной разни¬
цей по углам в пределах 3 мм, а за по¬
следний период происходит равномер¬
но по 1 мм в год.
Результаты исследования позволи¬
ли принять конструкцию опытной
Кислогубской ПЭС и способ ее возве¬
дения как прототип для проектирова¬
ния мощных ПЭС.
На Кислогубской ПЭС установлен
капсульный приливный гидроагре¬
гат (рис. 20.8) французской фирмы
Neyrpic-Alsthom (Ьх = 3,3 м; N —
= 400 кВт) с четырьмя поворотными
лопастями S-образного профиля, обес¬
печивающими шеститактную работу
(двусторонние турбинный, насосный
и водопропускной режимы). В отли¬
чие от агрегата ПЭС Ране соединение
турбины с генератором осуществлено
через мультипликатор, повышающий
частоту вращения с 72 до 600 об/мин.
Мультипликатор фирмы Krupp —
соосного типа, одноступенчатый, с
тремя планетарными шестернями и
встроенным механизмом расцепления
и повторного сцепления. Такое реше¬
ние потребовалось ввиду исключитель¬
но низкого напора ПЭС (Н — 0,5-f-
-^2,5 м; ЯР = 1,28 м). Испытания
агрегата и исследования энергетиче¬
ских режимов ПЭС подтвердили воз¬
можность осуществления гибкой экс¬
плуатации ПЭС. При работе на макси¬
мум отдачи выработка в расчете на год
составляет 1,2 ГВт-ч, что превышает
на 10 % полученную при расчете
на ЭВМ. Это объясняется различием
натурных и расчетных параметров
(характеристики турбины и марео¬
граммы). При работе в заданном режи¬
ме выдачи мощности в часы вечернего
пика (от 16 до 18 ч) обеспечивается
гарантированная мощность 300 кВт
при потере 20% выработки, что также
соответствует расчету. Значительно
влияние работы водопропускных от¬
верстий на выработку (они повышают
ее на 15,3 % при двусторонней работе
и на 11,4 % при односторонней).
Коэффициент полезного действия
агрегата в основном соответствует
гарантиям фирмы, хотя и имеется не¬
которое увеличение натурных КПД.
Так, работа ПТ, которая осуществля¬
ется 2/3 времени, имеет более высокий
максимальный КПД (91 %) по срав-
249

4550 , 150 , WOO
I I Oft
& Z C3
О 35 * H
H £ to
<o 5 ft a.
* ой-40
Igoc
^ 2 t в
* £
fig £
>,= S."
X ° 43 3
^ Л1 5Г -
К ti 0 i
О ft. £ i
•'«5 2 5
X
u n ** cc
lisSg
* О ж 55
I- . * и о
jmi-s;
ь-1^ с г
•9- с о §■
*£§ 1«
«о £<« g
* Ч Ж *"■ Ч
i S *--§
*s I ?*
u‘^s
ё!
л -- eg j
1 i-Г:
'* t S я о
CJ ? 1"
: * *
oS=£g
CJ ^ so
X fr- О g-ic
- *D S2 4 С
H О
Cft ?
<0*5
о в
e о
О * и
ас g qj
sC-j
~ x c s
w 37 e о я
3 £“
_ «f I
*S °
з I
С*Й
ft
Oh*’
CM
9*pj
* ^ 2 о
s Й 2 * «
s £• Я © *s
ObWXffl
c"s<C
*a§S-
- X
1
SSSt
■u
n
о
в - а’ я &
- ¥ •? П
;^я *г O.CM
2 О gts
i 5S = S
* I °2
a i5S
“a.
Я	_
v..**Ot4
fl^i 4 Q,
^*44)..
ь в gj tr q
CJ> '	-
xiS,.-;
o !$£?>
si£i'
* ISSe.
О End)..
* I ‘
д o
о 1 5 к в) ^
V} Сч О с. о, £
Тт. ь* «I ч
о 11-1“
3*sR'*
“fl!|I
- т х
К
,.- О.О.Й — Я
О , & S я
® 1^0®*
a^gci-c
250

нению с гарантией (86 %), работа
ОТ — ниже на 1 %, ОН и ПН —
натурный максимальный КПД на 1 %
выше. В режиме ПТ при Ир — 1,28 м,
мощность превысила гарантирован¬
ную 400 кВт и достигла 410 кВт, за
исключением начальноп/напора. На¬
пор, который обеспечивает устойчи¬
вую работу, оказался равным 0,8 вме¬
сто гарантированного фирмой 0,18 м.
Кроме того, вследствие срабатывания
защиты от разгона прямой холостой
пропуск оказывается возможным при
напоре 0,8 вместо 1,28 м и обратный
при напоре 1 вместо 1,62 м [46].
Исследование гидравлических ха¬
рактеристик водоприемной части по¬
казало, что эллипсоидальное очерта¬
ние кромок входных (выходных) от¬
верстий позволило получить соотно¬
шение максимальной и минимальной
скоростей, равное 1,6, в то время как
для Киевской ГЭС, также оснащенной
капсульными агрегатами, это соотно¬
шение равно 4, и эпюра удельных рас¬
ходов здесь также более равномерна,
что дает выравнивание потока перед
рабочим колесом, обеспечивая умень¬
шение потерь в проточной части и ди¬
намических возмущений.
Сравнение колебаний давления в
проточном тракте капсульного агрега¬
та показало преимущество компо¬
новки в конструкции Кислогубской
ПЭС, где ее подводящая часть удли¬
нена для выполнения функции отсасы¬
вающей трубы в режиме ОТ. Здесь ко¬
лебания давления перед входным ста¬
тором практически отсутствуют, а в
остальной части наблюдаются почти
гармонические колебания с лопастной
частотой, в то время как на Саратов¬
ской ГЭС, где капсула размещена в от¬
крытой подводящей части, помимо
указанных частот наблюдаются также
кратные им [47].
20-3. СХЕМЫ ПЭС В ЛУМБОВСКОМ
ЗА ПИВЕ
Лумбовский залив расположен на
Мурманском побережье Баренцева
моря в 60 км на восток от п-ова Свя¬
той Нос. Средняя величина правиль¬
ного полусуточного прилива состав¬
ляет Аср = 4,2 м; ЛМакс = 7,4 м;
А мин = 2,9 м. Залив имеет удобную
для использования овальную форму,
вытянутую вдоль берега. Длина его
17—25, ширина 4—6 км. Площадь ко¬
леблется от 70 км2 в полную воду до
56 км2. Но при передвижке створа пло¬
тины мористее залива площадь бас¬
сейна увеличится до 92 км2 (проект
1977—1983 гг.). Пролив, соединяю¬
щий залив с морем, разделен остро¬
вом, занимающим 4 км, остающиеся
при этом ворота имеют ширину 4 км
(западный) и 0,85 км (восточный).
В проекте 1940/41 г. (рис. 20.9)
на основе вариантного рассмотрения
ПЭС в этом заливе были разработаны
общие принципы проектирования
ПЭС, выявлены преимущества одно¬
бассейновой схемы и дана общая ме¬
тодика проектирования ПЭС на пред¬
варительных стадиях [9]. Была пред¬
ложена конструкция здания ПЭС
с вертикальными агрегатами и дон¬
ными водопропускными отверстиями
(см.. рис. 4.2, з), нашедшая примене¬
ние в речных ГЭС, и многоярусная
плотина из каменной наброски (см.
рис. 13.8).
В проекте 1963 г. была принята
однобассейновая схема односторонне¬
го действия. Предлагалась установка
64 капсульных агрегатов (£>х = 7,2 м;
N = 5,2 МВт) с расположением их
в западном проливе, N = 320 МВт;
Э = 748 ГВт-ч/год.
Здание ПЭС наплавной конструк¬
ции имеет наклонные напорные гра¬
ни. Откосы плотины из каменной на¬
броски, замытой песком, защищены
наплавными плитами (см. рис. 13.8).
Наплавная водопропускная плотина
имеет 32 отверстия (по 16 в каждом
проливе).
Ввиду большого объема дорогостоя¬
щей подводной выемки (7,5 млн. м3)
этот проект не мог быть экономически
обоснован.
В 1977—1983 гг. рассматривался
выдвинутый в море створ 4 на
рис. 20.9, при котором могли быть
расположены без подводной выемки
64 крупных агрегата (Dx =10 м;
N = 670 МВт; Э = 2 ТВт-ч), но при
Аср = 4,2 м проект не мог быть оп¬
равдан.
251

Ко л ь с к *ГЙ' пчи
Рис. 20.9. Варианты использования Лумбовского залива. Расположение плотин по схеме
1940 г.:
1 — однобассейновая ПЭС одностороннего действия. Л?=200 МВт, 20 вертикальных агрегатов, 7>,”
—9 м; 2 — малая однобассейновая ПЭС. 13 агрегатов, IV—143 МВт. Э—415 ГВт-ч; 1—2 — двухбассей¬
новая ПЭС, цикл Декера. 22 агрегата; JV—95 МВт; Э—460 ГВт-ч; 1—2—8 — то же. цикл Бернштейна.
45 агрегатов. Л1—190 МВт; Э—640 ГВт-ч; 4 — однобассейновая ПЭС, схема 1977—1983 гг., 64 агрега¬
та. ЛГ—670 МВ-т; Э-2 ТВт-ч
20.4.	МЕЗЕНСКАЯ ПЭС
В Мезенском заливе сосредоточены
основные запасы приливной энергии
на европейском побережье СССР
(рис. 20.10): при входе в залив А срсиа=
= 5,37 м, а в вершине залива Асрсиз=
= 7,53 м {А макс = 10 м). Акватория
залива равна 6451 км*, а энергопотен¬
циал — 92 ТВт-ч.
О возможностях использования
приливной энергии Мезенского зали¬
ва еше в 1926 г. писал проф.
В. Е. Ляхницкий Г55]. Однако из-за
сложных природных условий района
(льды, наносы, размываемые русло и
берега) и отсутствия потребителей
электроэнергии эти предложения в то
время не были доведены до конкрет¬
ных проектов.
По мере эволюции гидроагрегата,
технических возможностей и энерге¬
тических потребностей створ Мезен¬
ской ПЭС, начиная с предложения
И. А., Потеряхина 1935 г. до послед¬
ней (1983 г.) разработки, передвигал¬
ся от м. Толстик-Пыя (2,2 км) до
252
мысов Абрамов и Михайловский
(90 км) (рисГ. 20.11).
Природные условия залива в пер¬
вой четверти века тщательно изуча¬
лись в связи с развитием порта, а за¬
тем во второй половине века — в свя¬
зи с проектированием ПЭС. Сначала
исследования проводились Северной
гидрографической экспедицией (Вих-
ман, В. В. Ляхницкий, Г. В. Нали-
вайко и др.), а в дальнейшем велись и
ведутся Ленгидропроектом, Ленин¬
градским отделением Государствен¬
ного океанографического института,
Институтом океанологии АН СССР и
Северным управлением Госкомгидро-
мета СССР.
Прилив высотой до 5 м, поступаю¬
щий в широкую часть воронкообраз¬
ного Мезенского залива, по мере про¬
движения в его сужающуюся до
10,7 км (м. Рябиноз — м. Масляный)
часть увеличивает свою высоту до 7,5 м
и скорость до 1—1,5 м/с. Прилив¬
ная волна подрезает берега с 40-мет¬
ровыми обрывами, сложенными из

.КИСЛЯЯ
и ц
р
Е
Е
В
Лимбовскии
зал.
Л?
щм.ладеинык
\
■р
Л
Хвинская
губа
улонгя
п
U Т°УЩйщ
никелин
Р'ф *
&</ 11.11 Чешская
ШЫ гуеа
¥%S
Ем.рябинс
. 7
МЕЗЕНЬ
ч
<я
%
р .. -
М-БОЛ.РЙМЙНЙЧНЫ и
%
%
Архангельск
Рнс. 20.10. Схема расположения створов ПЭС на побережьях Баренцева н Белого
морей
слабых грунтов (пески, супеси, пере¬
межающиеся суглинками и песчаными
глинами), смывает многочисленные
кошки и увеличивает мутность от
5—30 до 10—65 г/м3 в створе м. Мгла—
м. Абрамов и 40—280 г/м3 в устье
рек Семжа—Каменка). Эго приводит
к отступлению берега по 5-лет¬
ним наблюдениям на 12—15 м, в ре¬
зультате чего г. Мезень, основанный
в XVI в. на берегу, отстоит от него
теперь на 2,5 км, и блужданию фарва¬
тера, ощущаемому за период двух по¬
следующих приливов. Это блуждаю¬
щее мелководье искажает правильный
полусуточный характер прилива и
вследствие замедления времени паде¬
ния прилива до 7 ч 19 мин (время ро¬
ста — 5 ч 7 мин) приводит к аккуму¬
ляции наносов, что осложняет соору¬
жения ПЭС, исключая возможность
экскавации котлована для здания
ПЭС, так как подходы к нему и сам
турбинный тракт будут немедленно
погребены под слоем наносов. В этом
отношении представляется, что из ст¬
воров, указанных на рис. 20.11, оче¬
видно, последний створ IX (1983 г.)
является единственно возможным, по¬
скольку здание ПЭС располагается
в установившемся понижении дна, ко¬
торое при сохранении бытовых расхо¬
253

Рис. 20.11. Эвалюциугствора Мезенской ПЭ6:
/— 1935 г.. Ьпл=2.8 км; 45 агрегатов по 2,5 МВт н 40 отверстий; двусторонняя работа; N=112 МВт;
3=0.48 ТВт-ч; II — 1940 г., in л =3.5 км; односторонняя работа; 350 МВт, 1 ТВт-ч; III — 1940 г.; N=
=250 МВт; 3=0,67 ТВт-ч; IV — I960—1962 гг.. £пл=4 км: N=0.5 ГВт; 3=1,35 ТВт-ч; /Га — 1960-
1962 гг.. Ьпл=9 км; N=1 ГВт; 3=3 ТВт-ч; V — 500 МВт; 1,35 ТВт-ч; VI н VII— 1976 г.. Ьпл=50 км;
5=860 км:; N=6 ГВт; 3=10 ТВт-ч; VIII — 1976 г., £пл=87 км; 5=2215 кмг; 400 агрегатов; /?|=8,5 м;
N=8.8 ГВт; Э-25-т-ЗО ТВт-ч; IX— 1983 г.. £пл = 74,5 км; S=2330 кмг; N=15,2 ГВт; 3=50 ТВт-ч;
800 агрегатов; D|=I0 м; двусторонняя работа
дов обеспечивается динамическим рав¬
новесием потока и не требует подвод¬
ной выемки для установки гидроагре¬
гатов с наибольшим возможным диа¬
метром рабочего колеса.
Кроме того, важное преимущество
створа IX в том, что он обеспечивает
стабилизацию береговой линии, по¬
скольку плотина ПЭС располагается
в зоне относительно невысокой мут¬
ности, а экстремальные колебания
уровня в бассейне, так же как и высо¬
254
кие ветровые волны, будут исключены.
Исследования, проведенные Институ¬
том океанологии АН СССР [61], по¬
казывают, что при зарегулированных
расходах через створ ПЭС аккумуля¬
ция наносов в бассейне ПЭС исключа¬
ется так же, как это наблюдается в бы¬
товых условиях (наблюденные значе¬
ния среднего твердого стока за фазы
прилива и отлива в створе ПЭС совпа¬
дают и равны 135 000 т).

Дно залива прикрыто рыхлыми от¬
ложениями в виде суглинка и песков,
имеющих в пределах 10-метровой изо¬
баты мощность от 4 до 10 ми подсти¬
лаемых и звестковистыми песчаника¬
ми.
Относительно высокие широты и
близость Карского моря, покрытого
круглый год мощными льдами, обус¬
ловливают довольно суровый климат
Мезенского залива. Лето здесь корот¬
кое и прохладное, зима длинная и хо¬
лодная. Среднегодовые температуры
воздуха колеблются около — 1 °С;
среднемесячные — от — 12 °С в янва¬
ре до +12,6 °С в июле. Абсолютный
минимум температуры (—46 °С) наб¬
людается в январе, абсолютный мак¬
симум (+ 33 °С) — в июле.
Среднегодовая скорость ветра со¬
ставляет около 6, максимальная —
34 м/с. Ветровые волны в створе
ПЭС при северо-западном ветре силой
25 м/с (2 %-ная обеспеченность) на
полной воде достигают 8,1, на малой—
6,29 м (1 % -ная повторяемость),
со стороны бассейна ПЭС — соот¬
ветственно 4 и 3 м. Максимальная
скорость суммарного приливного те¬
чения в створе ПЭС достигает 1,5—
1,6	м/с в период сизигии.
Ввиду низкой солености Мезен¬
ский залив является одним из очагов
интенсивного льдообразования в Бе¬
лом море, однако вследствие высоких
приливов, сильных течений и частых
штормов припай образуется только на —
узкой полосе вдоль берега, а на ос¬
тальной акватории вследствие сжатия,
торошения и постоянного движения
наблюдается битый лед и торосы, до¬
стигающие на плавучем льду 3—4 м
высоты. Сооружения ПЭС рассчиты¬
ваются на воздействие льдины разме¬
ром 2 хЗ,6 км с максимальной скоро¬
стью дрейфа 0,5 м/с. Гашение величи¬
ны прилива плавающим льдом в бас¬
сейне ПЭС не наблюдается.
Створ IX предусматривает отсече¬
ние акватории залива площадью
2330 км2 плотиной со зданием ПЭС
длиной 92, 2 км, имеющей в плане не¬
симметричную конфигурацию, обус¬
ловленную расположением здания
ПЭС длиной 18,4 км без подводной вы¬
емки. При размещении в нем 800 агре¬
гатов с D^IO м может быть полу¬
чено N = 15,2 ГВт и Э = 50 ТВт-ч/
год.
Для здания ПЭС в проекте 1983 г.
(см. рис. 12.11) принята конструкция
Кислогубской ПЭС, модернизирован¬
ная применительно к суровому клима¬
ту (мостовые краны расположены в
закрытом зале, демонтаж агрегата
ведется через специальный полый
бычок на водосливе, см. § 12.2).
Принят капсульный гидроагрегат
типа ПЭС Ране (см. § 11.3 и 15.5)
с максимально возможным диаметром
рабочего колеса 10 м (разработка ПО
J1M3). Ввиду его низкой частоты вра¬
щения (38 об/мин) рассматривается
соединение турбины с генератором
через мультипликатор или прямое
соединение с генератором, работающим
с пониженной частотой, а так¬
же для удешевления турбины — при¬
менение неповоротного направляюще¬
го аппарата (см. § 11.4).
Конечно, изготовление 800 агре¬
гатов, необходимых для Мезенской
ПЭС, является задачей, решение ко¬
торой по своему масштабу не имеет
прецедентов в отечественной и миро¬
вой практике энергомашиностроения.
Однако, как было показано в
гл. 11, опыт современного конвейерно¬
го производства машин массовыми
сериями, возможности изготовления
такого количества агрегатов и их кар¬
динального удешевления^~ на 28 %
позволяют решить эту задачу.
Так, для ПЭС Северн, которая
должна быть построена к 2000 г.,
предусматривается изготовление 192
капсульных агрегатов при ежегодной
поставке 30 агрегатов [304].
Выбор числа агрегатов, водопро¬
пускных отверстий, их компоновки
(раздельной или совмещенной) был
выполнен при энергетических расче¬
тах по алгоритму, разработанному
В.	Н. Силаковым для базисной работы
ПЭС на максимум отдачи (см.
гл. 6—7). Было установлено, что
двусторонняя работа дает увеличе¬
ние выработки на 18% по сравне¬
нию с односторонней работой. Но
окончательное обоснование двусто¬
255

ронней работы можно будет под¬
твердить только на основании
энергоэкономического анализа, учи¬
тывающего уменьшение капита¬
ловложений при односторонней ра¬
боте. Оптимизация числа агре¬
гатов и водопропускных отверстий,
а также их раздельной или совме¬
щенной компоновки с учетом режи¬
ма створа дала следующие резуль¬
таты.
Технический потенциал залива
(при ;4ср = 6м и S = 2330 км2)
равен 60 ТВт-ч/год и дает мощность
21 ГВт. Для использования такого
энергопотенциала требуется 1110 аг¬
регатов с единичной мощностью агре¬
гата 19 МВт. Однако такое число аг¬
регатов ведет к затуханию (сверх
800 шт.) выработки на один агрегат.
Кроме того, увеличение числа агрега¬
тов сверх 800 приведет к необходимо¬
сти расположения их в глубокой под¬
водной выемке, а это неосуществимо
так как искусственное расширение об¬
разовавшейся естественной промоины
будет сопровождаться ее неизбежным
замывом.
При 800 агрегатах общей мощно¬
стью 15,2 ГВт и использовании дву¬
сторонней турбинной и насосной ра¬
боты ПЭС может выдавать ежегодно
50 ТВт-ч электроэнергии.
При оценке народнохозяйствен¬
ного значения Мезенской ПЭС следу¬
ет учесть, с Одной стороны, степень
концентрации ее энергоресурсов и, - с
другой, условия покрытия энергоба¬
ланса района влияния энергии ПЭС.
Огромная концентрация выраба¬
тываемой энергии ПЭС определяет за¬
висимость ее использования от мас¬
штабов энергообъединения. Уже в на¬
стоящее время уровень электропроиз¬
водства энергосистем Центра, По¬
волжья, Северо-Запада и Урала бо¬
лее чем на порядок превышает годо¬
вую энергоотдачу ПЭС. С учетом рас¬
ширения пропускной способности ли¬
нии электропередачи в этих энерго¬
системах к моменту ввода агрегатов
ПЭС были проведены расчеты энерге¬
тических режимов Мезенской ПЭС
при вариантах ее базисной и пиковой
работы (см. гл. 7 и 8). Отметим, что
256
осуществление этой задачи на уровне
2000 г. представляется целесообраз¬
ным не только для экономии
150 млн. т условного топлива (при
работе ПЭС на максимум отдачи),
но и в режиме вытеснения мощности.
Кроме совпадения 40 % циклов вы¬
дачи гарантированных (в квадрату¬
ру) 30 % мощности Мезенский ПЭС,
ее доля участия может быть повышена
осуществлением насосного режима,
использующего свободную ночную
мощность ТЭС и АЭС, а также компен¬
сационной работой ГЭС и ГАЭС.
Например, в 1967 г. для суточного
регулирования Мезенской ПЭС
предлагалось создание морской
ГАЭС мощностью 13 ГВт, располо¬
женной от ПЭС на расстоянии
680 км. Для верхнего бассейна
ГАЭС используется система озер
энергоемкостью 60 ГВт-ч, располо¬
женных на высоте 213 м, на расстоя¬
нии 3,2 км от моря.
Использование энергии ПЭС не
только возможно с первых же лет ее
работы, но оно диктуется также рос¬
том напряженности покрытия элект¬
робаланса. Вследствие недостатка
местного органического топлива око¬
ло 2/3 потребности в топливе европей¬
ской территории СССР будет покрыто
транспортом топлива с востока, а
неиспользованный экономический по¬
тенциал гидроэнергии в рассматривае¬
мом регионе существенно меньше
— годовой энергоотдачи Мезенской ПЭСг
При дальнейшей разработке про¬
екта Мезенской ПЭС могут рассмат¬
риваться различные варианты, на¬
пример возможность ее использова¬
ния для энергоснабжения европейской
части страны в сочетании с сибирски¬
ми ГЭС. Участие Мезенской ПЭС в
таком энергетическом мосте, куда
могла бы влиться энергия Турухан-
ской и других ГЭС, позволило бы ис¬
пользовать водохранилища длитель¬
ного регулирования этих станций и их
высокую мощность (до 30 млн. кВт)
для межсизигийного регулирования
Мезенской ПЭС без реверсивной пере¬
дачи энергии на восток, но с исполь¬
зованием свободной мощности ТЭС и
АЭС европейской части страны для

насосного аккумулирования в бас¬
сейне Мезенской ПЭС и последующей
трансформацией ее мощности из лун¬
ного в солнечное время в суточном
цикле.
Энергия Мезенской ПЭС может
быть направлена и на перекачку в во>-
I дораздельные бьефы системы межбас-
сейнового перераспределения стока,
j на электрификацию газокомпрессор¬
ных станций и другие нужны.
Возможно также использование
энергии Мезенской ПЭС в комплексе
с АЭС для энергоемкого потребителя-
регулятора.
Ниже приводится примерная оцен¬
ка энергоэкономической эффективно¬
сти Мезенской ПЭС при двух вариан¬
тах ее режима по предварительным
разработкам. Не учтен ряд кардиналь¬
ных технических решений (по устрой¬
ству основания, возможности поэтап¬
ного пуска и др.) в объемах строитель¬
ных работ и нарастании энергети-
; ческого эффекта. Из других сущест¬
венных факторов не учтен возможный
рост до 10 % величины прилива на
Мезенской ПЭС вследствие явления
резонанса (см. гл. 10), а также воз-
j можное уменьшение напора турбин в
I результате перекоса зеркала баееей-
J на при распространении волны напол¬
нения (опорожнения) бассейна.
[Капитальные вложения в Мезен¬
скую ПЭС предварительно определя-
j лись на основе сметно-финансового
I— расчета“ с применением действующих^
I нормативов на уровне цен 1979 г.
I Значительную часть капитальных
| вложений составляют затраты на обо-
I рудование, которые были первона¬
чально учтены исходя из современ¬
ной оценки стоимости гидроагрегатов.
При этом было принято снижение
! их стоимости за счет серийности
в размере 28 % аналогично канадско¬
му проекту ПЭС Фанди (см. § 18.2).
Некоторое небольшое снижение
стоимости (ориентировочно 6 % )
учитывалось за счет запроектирован¬
ного докового комплекса для наплав¬
ных блоков, который, так же как и на
Кислогубской ПЭС, будет использо¬
ван для строительства других наплав¬
ных конструкций.
I 17 Зяк. 1874
В итоге удельные капиталовложе¬
ния составят 700 руб/кВт, а себесто¬
имость произведенной на Мезенской
ПЭС энергии — около 0,5 коп/(кВт-ч)
При определении эффективности
ПЭС учитывались также капитальные
вложения в линии электропередачи
(60 руб/кВт). Примерно такие же ка¬
питальные затраты потребуются для
установки обратимых агрегатов, ком¬
пенсирующих неравномерную рабо¬
ту Мезенской ПЭС в энергосистеме.
Затраты на альтернативные уста¬
новки при отсутствии ПЭС учитыва¬
лись для двух вариантов — АЭС в
размере 384 и ГРЭС — 184 руб/кВт.
Замыкающие затраты в топливо при¬
няты 0,4 коп/(кВт-ч) для АЭС и
1,6	коп/(кВт-ч) для ГРЭС. При оцен¬
ке ПЭС учитывалось ежегодное удо¬
рожание сберегаемого топлива в раз¬
мере 3 % с приведением расчетного
удорожания к современному уровню.
Все затраты по вариантам вычис¬
лены с учетом фактора времени исхо¬
дя из норматива 5% в год с некоторым
последующим снижением этой вели¬
чины в перспективе.
При оценке эффективности Ме¬
зенской ПЭС следует иметь в виду, что
действующий норматив эффективности
для районов Крайнего Севера состав¬
ляет 0,08. Типовая методика преду¬
сматривает изменение норматива эф¬
фективности по пятилетиям с даль¬
нейшей тенденцией к снижению в пер¬
спективе. Для учета расчетного период
да работы ПЭС ориентировочно 30—
40 лет средневзвешенный норматив
эффективности составит 0,07 (срок
окупаемости 14 лет).
Приведенные в табл. 20.1 данные
характеризуют Мезенскую ПЭС как
эффективный источник электроэнер¬
гии по сравнению с ГРЭС, особенно
при ориентации на получение от
ПЭС максимальной выработки энер¬
гии. Эффективность ПЭС может быть
повышена при ускорении ввода ее
первых агрегатов, а также если
уменьшить мощность обратимых агре¬
гатов ПЭС при незначительных доба¬
вочных потерях энергии.
Характеристики эффективности
Мезенской ПЭС, приведенные в табл.
257

Таблица 20.1. Расчет экономической эффективности Мезенской ПЭС
Работа Мезенской ПЭС
“ -
Показатели
иа максимум выработки
энергии
с участием ее в покрытии
пика графика нагрузки
ПЭС
АЭС
| ГРЭС
ПЭС
АЭС
1 ГРЭС
Выдача энергии в ЕЭС (за
вычетом потерь и расхода на
обратимые агрегаты, млрд.
кВт-ч
36,3
40
39,8
33
36,3
36,1
Использованная мощность,
млн. кВт
12,9
14,2
14
15,8
17,4
17
Капиталовложения в элект¬
ростанции и топливную базу,
млрд. руб.
10,46
5,45
5,6
10,46
3,92
4,62
То же с учетом линий элек¬
тропередачи, обратимых агре¬
гатов и фактора времени,
млрд. руб.
15,83
6,44
6,64
15,83
6,26
7
Ежегодные издержки с уче¬
том фактора времени, млрд.
руб.
0,35
0,82
1,02
0,35
0,67
0,91
Срок окупаемости, лет
—
20,1
13,7
—
29,7
15,8
20.1, соответствуют уровню строитель¬
ных цен и затрат в ПЭС и альтернатив¬
ные энергоустановки 1969 г. В настоя¬
щее время стоимостные характеристи¬
ки несколько изменились, ожидаются
стоимостные изменения их и в перспек¬
тиве. Так, применительно к уровню
цен 1984 г. удельные капиталовло¬
жения в ПЭС возросли примерно на
25 %. Одновременно возросли проект¬
ные капиталовложения в строительст¬
во АЭС не менее чем на % и на строи¬
тельство ГРЭС — на 55 %. Возросли
также замыкающие затраты на топли¬
во. Таким образом, можно ожидать,
что сроки окупаемости Мезенской ПЭС
по сравнению с АЭС и ГРЭС окажутся
более благоприятными, чем указан¬
ные в табл. 20.1.
Для полноты описания энергетиче¬
ских возможностей Мезенского залива сле¬
дует указать на створ ПЭС 11 (рис. 20.10)
на двойном приливе — на водоразделе
р. Чижа, впадающей в Мезенский залив,
и р. Чеша, впадающей в Чешскую губу
(расстояние между устьями 50 км) (анало¬
гично схеме Керврана, предложенной для
п-ова Котантен, см. гл. 19). При этом ис¬
пользуется сдвиг фаз прилива на 1,5 ч и
разность в величине прилива на 1,5 м.
При различных вариантах расположе¬
ния здания ПЭС в устье, работая почти не¬
прерывно, при напоре 1—3 м мощность
может составить 200 МВт. Однако необхо¬
димость колоссальных выемок в соедини¬
тельном канале (примерно 1,4 млрд. м3)
так же, как это было установлено для ана¬
логичных проектов в Аргентине (см.
§ 19.1) и Франции (см. гл. 15), делает эту
установку абсолютно неэффективной.
Также энергетически необоснованными
являются предложения о создании ПЭС
путем перекрытия горла Белого моря
(створ 10 на рис. 20.10). Хотя технически
создание такой плотины возможно, но от¬
носительно небольшая величина прилива
летом и гашение ее тяжелыми беломорски¬
ми льдами зимой делают эту идею неоправ¬
данной.
20.5.	ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ
КОЛЬСКАЯ ПЭС
Переход от маленькой Кислогуб¬
ской установки мощностью 0,4 МВт
к гигантской Мезенской ПЭС требует
проведения промежуточного экспери¬
мента в масштабе промышленной
электростанции. Необходимо в нату¬
ре испытать агрегат с диаметром рабо¬
чего колеса 10 м и его различные моди¬
фикации (соединение через мультип¬
ликатор, пониженная или переменная
частота вращения, пропеллерное ко¬
лесо), а также проверить эффектив¬
ность двусторонней работы ПЭС и
другие конструктивные, технологи¬
ческие и экологические решения.
Для этого в СССР ведется разра¬
ботка проекта опытно-промышленной
Кольской ПЭС. Створ ее выбран так
же, как Кислогубской ПЭС, вблизи
линии электропередачи, на неболь-
258

Рис. 20.12. Наплавное здание Кольской ПЭС
ным (б)
шом удалении от речной ГЭС с водо¬
хранилищем достаточной энергоемко¬
сти для работы с ПЭС.
Плотина длиной 800 м отсекает бас¬
сейн площадью 5 км2 в створе, где
глубина пролива достаточна для уста¬
новки здания ПЭС с двумя агрегата¬
ми.
Средняя величина прилива (3,3 м)
здесь существенно ниже, чем в створе
Мезенской ПЭС (6 м). Это снижает эко¬
номичность ПЭС и эффективность
агрегатов Мезенской ПЭС при работе
их в створе Кольской ПЭС. Однако
отсутствие на побережье удобных
створов с большей величиной прилива
[в Лумбовском заливе значительная
длина створа (5 км) исключает возмож¬
ность экономического обоснования
всего лишь одного-двух агрегатов]
предопределило необходимость выбо¬
ра именно этого створа.
Климат смягчен влиянием течения
Гольфстрим. Подход к створу закрыт
от сильного волнения. Скальные поро¬
ды прикрыты слоем морских отложе¬
ний мощностью 1—2 м.
Рассмотрение варианта с агрегата¬
ми Страфло (см. § 11.4) показало
(рис. 20.12, а), что применение этого
агрегата с наибольшим возможным ди¬
аметром рабочего колеса 9 м, предла-
17*
с агрегатами Страфло (а) и капсуль-
гаемым фирмой, позволяет снизить
удельный расход бетона на 33 % по
сравнению с капсульным агрегатом
(соответственно 0,87 и 0,53 м3/кВт).
Однако уменьшение выработки на
63 % при односторонней работе ПЭС,
неизбежной для агрегата Страфло в
этих условиях, привело к принятию
для данного проекта капсульного аг¬
регата (рис. 20.12, б).
Поскольку при небольшой мощно¬
сти ПЭС удается разместить в подводо¬
сливных помещениях вспомогатель¬
ное,- механическое _л электрическое
оборудование, принята компоновка
здания по типу Кислогубской ПЭС,
отличающаяся тем, что эксплуата¬
ционный затвор находится в сере¬
дине водослива.
С учетом опыта Кислогубской ПЭС
предусмотрено усиление крепления
бьефюв на участке, непосредственно
примыкающем к блоку, плитами тол¬
щиной 0,5 м. Длина каждой плиты
вдоль потока 35, ширина 4, общая ши¬
рина крепления 52,5 м. Плита пред¬
ставляет собой разрезную по длине
на 5-метровые участки конструкцию,
связанную арматурой. Это сделано
для исключения моментов, возникаю¬
щих от волновых и пульсационных на¬
грузок. Для транспортировки плит
259

разработан специальный плитоуклад-
чик — катамаран, к днищу которого
подвешивается плита. Он доставляет
плиту к месту, где с помощью водола¬
зов она укладывается на полуметро¬
вый слой щебня. Со стороны бассейно¬
вого бьефа ввиду худших условий
растекания каменное крепление выхо¬
дит за пределы плит и имеет общую
длину 45 м и 2-метровую толщину слоя
камня с размером до 30 см, уложен¬
ного по полуметровому слою щебня.
Здание ПЭС сопрягается с берега¬
ми плотины из каменной наброски, до¬
пускающей небольшую фильтрацию
(см. рис. 13.1). В проекте принята ус¬
тановка на ПЭС двух капсульных
обратимых агрегатов (один с прямым
соединением турбины с генератором,
другой предположительно с соедине¬
нием через мультипликатор) с Dx =
= 10 м. Их единичная мощность
(18,1 МВт) соответствует условиям
Мезенской ПЭС, где наблюдается бо¬
лее высокая, чем на Кольской ПЭС,
величина прилива. Это уменьшает
число часов использования установ¬
ленной мощности и ухудшает энер¬
гоэкономические показатели ПЭС, но
это может быть оправдано, так как
указанные агрегаты рассматриваются
как прототип новой машины для
мощных ПЭС и речных ГЭС.
Режим работы ПЭС при регулиро¬
вании ее на максимум отдачи обеспе¬
чивает выдачу ее полной мощности
(38 МВт) в период сизигии со снижен
нием до 6 МВт в период квадратуры.
Годовая отдача составляет при этом
40 ГВт-ч, что дает нетто (при учете
затрат энергии на насосный режим)
35 ГВт-ч.
Так как мощность и выработка
Кольской ПЭС весьма малы по срав¬
нению с электробалансом ОЭС Северо-
Запада и даже местной системы (доли
процента), колебания отдачи ПЭС мо¬
гут быть практически восприняты при
существующих характеристиках ма¬
невренности ГЭС и ТЭС.
Однако в целях моделирования в
натуре работы в системе, предлагае¬
мой для мощных ПЭС с использова¬
нием регулирующих возможностей су¬
ществующих и будущих ГЭС, вырав¬
260
нивание неравномерности режима
Т /	if
Кольской ПЭС принято не за счет
эластичности системы, а с помощью
компенсирующего регулирования сов¬
местно работающей ГЭС. Эго тем бо¬
лее целесообразно, что Кольская
ПЭС расположена неподалеку от су¬
ществующей линии электропередачи.
С помощью небольшой дополни¬
тельной сработки и форсировки водо¬
хранилища обеспечивается компенси¬
рованное регулирование с разгруз¬
кой ГЭС во время работы ПЭС в гене¬
раторном режиме и последующей энер¬
гоотдачей ГЭС в период остановки
ПЭС. Оптимальным представляется
накапливание отдачи Кольской ПЭС
в водохранилище со сработкой этой
энергии в рабочие дни критических
для энергосистемы 1—2 зимних ме¬
сяцев (см. § 9.2). Дополнительный объ¬
ем водохранилища, используемый для
этих целей, составит незначительную
долю объема водохранилища совмест¬
но работающей ГЭС. Потери выработ¬
ки компенсирующей ГЭС будут мень¬
ше сезонного прироста выработки при
дополнительном объеме водохранили¬
ща. Дополнительный эффект Коль¬
ской ПЭС по используемой мощности
ГЭС в энергосистеме составит от 40 до
67 МВт. Этот эффект будет реализо¬
ван в первые же годы работы на ГЭС
путем соответствующего увеличения
ее установленной мощности.
В результате совместной работы
ПЭС--- ГЭС Кольская ПЭС увеличи¬
вает мощность этого комплекса до 55
МВт и отдачу на 33 ГВт-ч. Стоимость
Кольской ПЭС составляет 125 млн.
руб.
Сооружение Кольской ПЭС в рай¬
оне с величиной прилива значительно
меньшей, чем в Мезенском заливе, а
также ее небольшая мощность не по¬
зволяют обосновать ее эффектив¬
ность по принятой обычной методике,
т. е. при учете ее самостоятельного
использования. При работе указан¬
ного выше комплекса ПЭС — ГЭС
система получает дополнительную
энергию и мощность, которые обеспе¬
чивают повышение надежности энер¬
госнабжения потребителей и эффек¬
тивность, близкую к нормативной для

районов Севера. При этом учитыва¬
лись (за вычетом потерь) указанная
выше энергоотдача Кольской ПЭС и ее
дополнительная мощность в системе.
При рассмотрении показателей Ко¬
льской ПЭС с малой акваторией бас¬
сейна и относительно малой величи¬
ной прилива экономический эффект
ПЭС оправдывает х/4 ее капиталь¬
ных вложений, тогда как осталь¬
ные затраты должны обосновываться
значением этой установки как круп¬
номасштабного эксперимента для
перехода к Мезенской ПЭС.
20.6.	ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ПРИЛИВНОЙ ЭНЕРГИИ ОХОТСКОГО МОРЯ
Первые соображения об исполь¬
зовании приливной энергии в Охот¬
ском море были высказаны JI. Б. Берн¬
штейном в 1961 г. на основании имев¬
шихся тогда гидрографических наблю¬
дений и данных, приведенных на на¬
вигационных картах [91. При этом
назывались участки побережья и за¬
ливы, где могли быть созданы ПЭС:
устье р. Колпакова, Шантарские
о-ва, зал. Шелихова. Энергетическая
оценка ограничивалась только зал.
Шелихова (170 ТВт-ч).
В 1972 г. Гидропроектом была про¬
ведена первая рекогносцировочная
экспедиция в составе Л. Б. Бернштей¬
на, М. Л. Моносова и И. А. Шлыгина.
В результате изучения данных по
первоначально намеченным створам
и обследования отобранных из них
было предложено дальнейшие работы
сосредоточить только в двух зали¬
вах — Тугурском и Пенжинском
(рис. 20.13). Остальные створы были
исключены вследствие неблагоприят¬
ных условий и недостаточной величи¬
ны прилива.
В 1974 г. Гидропроектом были про¬
ведены гидрологические наблюдения
в Тугурском заливе и даны первые
соображения по возможным парамет¬
рам ПЭС.
В 1981—1984 гг. продолжены ра¬
боты в более широком плане изуче¬
ния проблемы «ОКЕАН» с участием,
кроме Гидропроекта, Тихоокеанского
океанологического института ДВНЦ
17в Зак. 1874
АН СССР, ЛВИМУ им. адмирала
Макарова, ЛГМИ и ВНИИЭ. Были
проведены рекогносцировки север¬
ного створа Тугурской ПЭС и гидро¬
логические наблюдения в нем (1981),
рекогносцировки южного створа в
Пенжинском заливе (1982) и гидроло¬
гические наблюдения в северном ство¬
ре (1983), а также комплексные наблю¬
дения и исследования (геология, те¬
чения, уровни) в южном и северном
створах Пенжинского залива (1984).
В эти годы велась продолжающаяся
и сейчас проектная разработка и тео¬
ретические исследования по оптими¬
зации энергетических параметров ПЭС
и определению влияния работы ПЭС
на режим приливов и свободной по¬
верхности в бассейне ПЭС.
Тугурская ПЭС. Тугур-
ский залив расположен в южной части
Охотского моря (рис. 20.13). Он име¬
ет длину 74 и ширину на входе 37 км
(рис. 20.14). Природные условия
представляются благоприятными для
создания здесь ПЭС.
Наиболее важным в этом отноше¬
нии является защищенность залива
грядой Шантарских островов от тя¬
желых охотноморских льдов.
Толщина местных льдов достигает
1—1,5 м. Они находятся в свободно
плавающем состоянии, не влияя на
величину прилива, которая на входе
колеблется от 5,9 до 2,4 м (Аср —
= 4,74 м), а в суженной средней части
залива достигает 7,6—4,2 м (Аср =
= 6,1 м). Прилив носит характер,
близкий к правильному полусуточно¬
му. Климат характеризуется средне¬
годовой температурой — 3,5 °С с ко¬
лебаниями от + 20 до —25 °С. За¬
лив, окруженный высокими скалами,
также закрыт для сильных ветров и
волнения (максимальная волна не
превышает 4,5 м). Глубина в заливе
убывает с севера на юг.
Берега сложены прочными кри¬
сталлическими породами, которые на
дне покрыты слоем гальки мощностью
до 1 м, промытой приливным течением.
Эти условия позволяют рассмот¬
реть два варианта расположения ство¬
ров ПЭС — в центральном сужении
261

Рис. 20.13. Схема расположения проектируемых Тугурской и Пенжинской ПЭС. Указа¬
ны расстояния до промышленных центров Дальнего Востока, США и Японии
262

Рис. 20.14. Створ ПЭС в Тугурском заливе
(м. Ларгангда — м. Носорог) и на
входе (м. Мамга — м. Берсеньева).
Из-за недостаточных глубин пред¬
почтение отдается створу длиной 37 км
во входной части залива, где величи¬
на прилива меньше, но из-за большей
площадлт бассейна (18QQ_jkm2) и боль¬
ших глубин можно расположить без
подводной выемки 1360 агрегатов:
536 агрегатов с Dt = 7,5 м мощностью
N — 7 МВт каждый и 728 агрегатов
с Dx = 8,5 м мощностью N = 9 МВт
каждый и получить энергию 27,6
ТВт-/ч год при мощности 10,3 ГВт.
Для Тугурекой ПЭС рассматрива¬
ется следующий вариант компоновки
(рис. 20.15). В состав сооружений
входят: здание ПЭС’ из 182 наплав¬
ных четырехагрегатных блоков раз¬
мером 69x89x42 м и 135 блоков
размером 62 x 79 x 40 м, располагаю¬
щихся на фронте 21 км, и глухая пло¬
тина, выполняемая из наплавных бло¬
ков трапецеидального профиля (см.
рис. 13,8, б) или из наброски с креп¬
ив*
лением наплавными бетонными пли¬
тами (рис. 13.8, а).
Здание ПЭС имеет компоновку
Кислогубской ПЭС с устройством
надводосливного помещения. Общий
объем работ ориентировочно оцени¬
вается в 15 млн. м3 бетона. Использо¬
вание Тугурской ПЭС может быть
эффективно осуществлено в комплексе
с сооружаемой Бурейской ГЭС с вы¬
соким напором (100 м), действую¬
щими и намечаемыми к строитель¬
ству ГЭС и другими электростанция¬
ми Восточной Сибири, Забайкалья
и Южной Якутии. Наличие емких
водохранилищ и резервов мощно¬
сти ГЭС, высоковольтных линий по¬
зволит освоить энергию Тугурской
ПЭС.
Пенжинская ПЭС. Боль¬
шие глубины во входном створе (до
235 м) зал. Шелихова и относитель¬
но небольшая величина прилива
(Лср = 2,4 м) исключают возмож¬
ность экономического обоснования ис¬
пользования этого потенциала, тем
более что по мере продвижения к
северу при впадении в залив Пен-
жинской губы, форма которой напо¬
минает очертания прямоугольного
канала (рис. 20.16), величины прили¬
ва возрастают, достигая 10—11 м в
створе мысов Поворотный — Бо-
жедомова. Далее при сужении сече¬
ния губы в створе мысов Средний —
Мамечинский прилив достигает 13,4 м.
Энер го потенциал при средней рас¬
четной величине прилива 6,2 м, пло¬
щади бассейна в северном створе
6788 и южном 20530 км2 может быть
оценен по мощности 35 ГВт и выра¬
ботке 105 ТВт-ч для северного (Ма-
мечинского) и 100 ГВт и 300 ТВт-ч
для южного (Божедомовского) створа.
Однако полное использование это¬
го потенциала ограничено возможно¬
стями размещения агрегатных наплав¬
ных блоков без дорогостоящей под¬
водной скальной выемки. По этим ус¬
ловиям в южном створе между мыса¬
ми Поворотный — Дальний длиной
72 км на участке 51 км со значитель¬
ными глубинами (до 67 м) предлагает¬
ся здание ПЭС пенжинского типа
трехъярусной конструкции совмещен¬
263

Рис. 20.15. Продольный профиль по створу Тугурской ПЭС
/ — плотина; 2 — здание ПЭС, 536 агрегатов. £>1=7.5 м по 7 МВт; 3 — то же 724 агрегата; £>i =
=8,5 м по 9 МВт
ной компоновки (см. рис. 12.12) с изог¬
нутым перекрытием для воспринятия
ледового воздействия. Здесь может
быть расположено 519 восьмиагре¬
гатных блоков размером 103x98 и вы¬
сотой от 90 до 78 м. Общая мощность
ПЭС при 4416 агрегатах мощностью
по 19,9 МВт каждый составит 87,4
ГВт, а годовая отдача 191,3 ТВт-ч.
Общий объем бетона ПЭС составит
65 млн. м3, а объем земляных работ
(подмыв и балласт) 160 млн. м3.
В северном створе (между мысами
Средним и Водопадным) на длине
32,2	км на участках с глубинами 26 м
можно расположить 568 гидроагрега¬
тов cDx= 10 м мощностью по 19,8 МВт
каждый, а на участке меньших глубин
(21 м) 920 агрегатов с Dx = 7,5 м мощ¬
ностью по 11 МВт каждый. Общая
мощность ПЭС составит 21,4 ГВт,
а годовая отдача 71,4 ТВт-ч. Здесь
может быть применено здание ПЭС
пенжинского типа двухъярусной сов¬
мещенной конструкции с четырех¬
агрегатными блоками.
Использование энергии Пенжин¬
ской губы осложняется суровыми кли¬
матическими условиями и характером
прилива. Среднегодовая температура
— 6,5 °С, а минимальная — 40 ч-
— 50 °С. Зима продолжается 220
дней. Это способствует образованию
мощного ледяного покрова, который
превращает губу в кухню ледо¬
образования северо-восточной части
264
Охотского моря. Уже в ноябре вся
акватория покрывается дрейфующими
ледовыми полями. Под действием
сильного приливного течения, дости¬
гающего 2 м/с, и колебаний уровня
происходит непрерывное разрушение
и торошение льда. Высота торосов на
плавучем льду достигает 3—4 м„ а
толщина ровного льда 1,5—2 м.
Губа окружена высокими скала¬
ми. Дно — скала, покрытая обломка¬
ми и щебнем.
Створ ПЭС в Пенжинском заливе—
единственный из числа рассмотрен¬
ных на побережьях Мирового океана,
где наблюдаются неправильные суточ-
Рис. 20.16. Пенжинская губа и створы ПЭС

ные приливы со смешанным характе¬
ром, коэффициент Д здесь приближа¬
ется к 4 (см. § 1.3, 2.3), и все приве¬
денные в гл. 1, 2, 10 соображения по
этим приливам относятся именно к
этому створу. Хотя максимальная
суточная величина прилйва достига¬
ет здесь рекордного значения для
побережий СССР (13,4 м), повторя¬
емость его и изменчивость носят
весьма сложный характер с неравенст¬
вами, период которых равен 18,66 го¬
да.
Так, в створе м. Средний величины
тропических приливов изменяются
за 19-летний ряд от 5 до 13 м, а рав¬
ноденственных — от 3,2—6,1 м в
год с максимальными приливами до
2,6—5,8 м в год с минимальными при¬
ливами, поэтому ПЭС в этих условиях
нуждается в компенсации ее мощно¬
сти и энергии не в межсизигийном
внутримесячном периоде, а в 18-лет¬
нем. Такое регулирование может быть
достигнуто при совместной работе
ПЭС с мощной речной ГЭС, имеющей
большое водохранилище.
В данных условиях такой установ¬
кой может быть Нижнеленская ГЭС
(рис. 20.13) с многолетним аккумули¬
рованием в ее водохранилище колеба¬
ний мощности ПЭС в 18-летнем цикле и
компенсацией ее импульсов в суточ¬
ном периоде. Такой комплекс предпо¬
лагает обмен энергией на расстоянии
2000 км, что при создаваемых и пер¬
спективных линиях электропередачи
сверхвысокого напряжения пред¬
ставляется оправданным (например,
проектируемая BJI-1500 Экибастуз —
Центр обеспечивает передачу мощ¬
ности 6 ГВт на расстояние 2,4 тыс. км).
При таком подходе в более отдален¬
ной перспективе не исключается воз¬
можность использования энергии
Пенжинской ПЭС в плане междуна¬
родного сотрудничества с энергией
ПЭС на Аляске (см. § 18.1).Такое объ¬
единение при расстоянии 1500 км
благодаря возможности создания
энергоемких водохранилищ на реч¬
ных ГЭС и сдвигу фазы прилива может
дать очень мощный поток зарегули¬
рованной энергии.
При использовании энергии ПЭС
потребителями-регуляторами суточ¬
ное регулирование может быть исклю¬
чено при создании вблизи створа ПЭС
АЭС мощностью, равной 20 % мощ¬
ности ПЭС (о . требованиях техноло¬
гии потребителя-регулятора см. § 9.3).
Кроме того, возможно использование
некоторой части энергии ПЭС и для
местного энергоемкого потребителя,
развитие которого в перспективе мо¬
жет быть также весомым — электро¬
прогрев вечной мерзлоты для горно¬
рудной промышленности, массовое
выращивание овощей в закрытом
грунте и т. п.
В настоящее время осуществляется
широкая программа исследований
природных условий для обоснования
дальнейшего проектирования Пен¬
жинской ПЭС.
Что касается створа в вершине залива
(у м. Астрономического), то здесь может
быть создана ПЭС мощностью 1—2 ГВт, но
для ее регулирования необходимо строи¬
тельство весьма дорогих речных ГЭС, водо¬
хранилища которых покрываются толстым
слоем льда. Кроме того, небольшие глуби¬
ны в створе возможного строительства ПЭС
делают эту ПЭС необычайно дорогой, так
как потребуется значительная подвод ная
выемка.
Технически возможно также осущест¬
вить здесь схему на двойном приливе, ес¬
ли соединить Пенжинскую губу с Берин¬
говым морем. Предложение об устройстве
такого 100-километрового канала через
Парапольский дол было выдвинуто Н. А.
Белинским и В. С. Назаровым [9J для улуч¬
шения климата. Не рассматривая это пред¬
ложение по существу, необходимо отметить,
что использование его для целей ПЭС по¬
требует весьма большого объема выемки,
что не может быть экономически обоснова¬
но.

ГЛАВА 21
ВЛИЯНИЕ ПРИЛИВНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
21.1.	ОДНОБАССЕЙНОВЫЕ ПЭС
(120, 160, 169, 269, 277]
«Приливные электростанции в эко¬
логическом отношении являются ис¬
ключительно чистым знергоисточни-
ком» [1601. Эта оценка Жибра в при¬
нципе верна для однобассейновой схе¬
мы двустороннего действия. Так, ПЭС
Ране, как было показано в гл. 4, по¬
зволяет в наибольшей степени исполь¬
зовать природное явление прилива
для получения наибольшего количест¬
ва энергии при сохранении естествен¬
ного ритма колебаний уровня бассей¬
на, которая теоретически может быть
достигнута при минимальном сдвиге
фазы этих колебаний по отношению к
морю (см. гл. 5). Однако оптимизация
режима работы ПЭС приводит к не¬
обходимости увеличения сдвига фазы
для достижения напора, при котором
турбина может работать, и ограничи¬
вает колебания бассейна по услови¬
ям пропускной способности турбины.
Появляется насосная работа, при ко¬
торой уровень бассейна поднимается
несколько выше уровня полной воды
или опускается ниже уровня малой
воды в море. Как видно из графика ра¬
боты Мезенской ПЭС, при регулиро¬
вании на максимум отдачи (см.
рис. 7.6). колебания уровней в бас¬
сейне незначительно отличаются от
таких колебаний в море, особенно
если учитывать, что основная подкач¬
ка (откачка) не выходит за пределы
колебаний сизигийных приливов.
Таким образом, расходы воды,
проходящие через створ за прилив¬
ный цикл, и скорости течения после
сооружения ПЭС сохраняют свои
естественные закономерности, также
остаются неизменными средний уро¬
вень моря и площадь зеркала залива,
что очень важно для сохранения эко¬
логического равновесия.
При оценке влияния ПЭС на окру¬
жающую среду следует также учесть,
что плотина ПЭС ограждает эстуарий
реки или залив, превращенный в бас¬
266
сейн ПЭС. от штормовых волн, наго¬
нов и сгонов, ведущих к разруше¬
ниям берегов и турбулентному пере¬
мешиванию воды в этом бассейне- !
наблюдавшихся до сооружения ПЭС.
Это приводит к улучшению природ¬
ных условий: в бассейне ПЭС исклю¬
чаются стихийно-штормовые воздей¬
ствия и создаются прекрасные рекреа¬
ционные условия для прогулок, от¬
дыха, туризма, улучшаются также ус¬
ловия судоходства. Обычно плотина
ПЭС служит и средством сухопутного
сообщения, сокращая длинные пути
вокруг залива.
Однако при оценке факторов ин¬
дифферентного или положительного
воздействия ПЭС нельзя не учитывать
таких факторов, которые, как показа¬
но ниже, хотя и незначительно, но
будут влиять на окружающую при¬
роду не всегда положительно. Это
прежде всего возможность изменения
величины прилива и диапазона коле¬
баний уровня бассейна ПЭС вследст¬
вие изменения условий резонанса
после создания плотины ПЭС, а также
перекоса свободной поверхности при
наполнении-опорожнении бассейна
при работе ПЭС.
Эти факторы способны привести к
уменьшению турбулентного , переме¬
шивания вод внутри бассейна. изме-
нению режима течений и волнения,
повышению стратификации, уменьше¬
нию количества растворенного в воде
кислорода, увеличению температуры
на поверхности летом и снижению ее
зимой, изменению солености, ведуще¬
му также к изменению условий льдо¬
образования, уменьшению глубины
проникания света, изменению режима
грунтовых вод, а также условий дре¬
нажа сельскохозяйственных угодий,
микроклимата бассейна ПЭС и даже
климата прилегающих районов.
Однако эти незначительно изменя¬
ющиеся факторы, так называемые мик¬
рофакторы, влияют на такие важные
явления, как осадконакопление,
миграция наносов, биологическая про-

дуктивность, биоценоз, рыбное хо¬
зяйство и жизнь на литорали приле¬
гающих к бассейну маршей, польде¬
ров и ваттов.
Исследования этих явлений, про¬
веденные в связи с проектированием
ПЭС, позволяют сделать следующие
выводы.
Первоначальное мнение о принци¬
пиальной экологической чистоте од¬
нобассейновых ПЭС двустороннего
действия должно быть подтверждено
тщательными исследованиями воздей¬
ствия микрофакторов на природу.
Особенно это относится к однобас¬
сейновым схемам одностороннего дей¬
ствия, при которых к резонансным
влияниям ПЭС на величину прилива с
морской стороны плотины добавляется
существенное уменьшение диапазо¬
на колебаний в бассейне ПЭС и повы¬
шение среднего уровня моря вследст¬
вие повышения отметок сработки бас¬
сейна. Обширные исследования влия¬
ния ПЭС на экологию в течение по¬
следних 10 лет были проведены для
ПЭС Северн.
Основным фактором изменения
природных условий в бассейне ПЭС
Северн является уменьшение диапа¬
зона колебаний уровня с 12 м (перед
плотиной) до 3—6 м в бассейне с за¬
меной их полусуточного цикла на су¬
точный, определяемый	принятой
односторонней работой. Эти условия
улучшат условия для марикультуры,
но приведут к сокращению заболо¬
ченных площадей (ватты и марши),
что вызовет некоторое сокращение
ареалов болотной птицы, но вследст¬
вие снижения высоких уровней улуч¬
шит условия донного и воздушного
питания. Снижение скоростей тече¬
ния вызовет отложение наносов в ка¬
налах и аллювия в эстуариях рек,
впадающих в залив. Уменьшение чис¬
ла циклов и расходов на 25 % умень¬
шит турбулентное перемешивание, это
снизит содержание кислорода от пол¬
ного насыщения у поверхности до
50 % в глубинных слоях. В результа¬
те также ухудшатся условия еамо-
очистки сточных вод и потребуется
их искусственная очистка.
Влияние ПЭС на рыбное хозяйст¬
во и марикультуру будет проявлять¬
ся по-разному: повышенная страти¬
фикация и снижение солености могут
вызвать отход в море морских живот¬
ных и неблагоприятно отразиться на
жизни позвоночных, хотя улучшат
условия для марикультуры.
Промысел лососевых рыб на ре¬
ках Северн, Уай, Акс, впадающих в
Бристольский залив, дающий несколь¬
ко миллионов фунтов стерлингов
ежегодного дохода, не понесет ущер¬
ба, так как лососевые рыбы свободно
будут проходить через водопропуск¬
ные отверстия и даже турбины. Это
подтверждает опыт шотландских ГЭС,
где лосось проходит через турбины
даже при высокой частоте вращения и
при высоких напорах. Правда, есть
опасность для благоприятного скаты¬
вания через плотину в море молоди,
где ее могут поджидать хищные ры¬
бы.
Отбор энергии приливного потока
уменьшит его транспортирующую
способность, соленость и мутность и
приведет к отложению наносов в мес¬
тах, где этого раньше не наблюдалось,
хотя при уменьшении скоростей тече¬
ний, которые в естественных условиях
достигали здесь шести узлов, обеспе¬
чение достаточных глубин за счет
повышения низких уровней в бассей¬
не создает лучшие условия для судо¬
ходства, которые компенсируют поте¬
ри времени на шлюзование. При
определенных мероприятиях дренаж
мелиорированных земель улучшится.
За счет уменьшения скоростей загряз¬
нение увеличится, но растворение
примесей увеличится из-за повыше¬
ния среднего уровня. Хотя непосред¬
ственное штормовое воздействие
уменьшится, потребуется дополни¬
тельная защита от волнения вследст¬
вие его более длительного воздейст¬
вия.
Специальная комиссия по эколо¬
гии в 1977 г., суммируя совокупность
факторов влияния плотины Северн на
природные условия, отметила поло¬
жительное воздействие ПЭС, обеспе-
чивакхциее регулирование приливных
колебаний, и установила, что нет ос¬
267

нования считать, что сооружение пло¬
тины приведет к биологической де¬
градации эстуария [1201.
Исследования по использованию
приливной энергии в зал. Фанди
включают изучение влияния ПЭС на
природные условия трех наиболее ак¬
туальных створов в заливах Шигне-
кто, Камберленд и Майнас-Бейсин
(Кобекуид) [1691. Установлено, что
создание ПЭС уменьшит величину
прилива (вследствие резонанса) от
9 до 13 % (соответственно при одной
и трех ПЭС). Колебание уровня в бас¬
сейне ПЭС Майнас-Бейсин уменьша¬
ется с 8—7,8 м для полных вод до
■ 0,3—0,6 м для малых вод. Это приве¬
дет к снижению скоростей на 20 %,
а следовательно, как это прогнозиро¬
валось для ПЭС Северн, к уменьше¬
нию турбулентного перемешивания и
увеличению стратификации. Мут¬
ность снизится и начнется медленная
аккумуляция осадков в бассейне ПЭС.
Но ослабление штормовых воздейст¬
вий внутри бассейна резко уменьшит
разрушение клифовых берегов. По¬
вышение прозрачности воды увеличит
количество планктона, которое по
биопродуктивности компенсирует
сокращение осушных площадок в вер¬
ховьях зал. Фанди, являющихся рай¬
оном питания перелетных птиц и в на¬
стоящее время сильно замутненных
осадками и сточными водами.
Изучаются также вопросы популя¬
ции рыб, поскольку в заливах Шиг-
некто и Майнас-Бейсин обнаружены
как поверхностные, так и донные ры¬
бы, а некоторые реки служат местами
для нереста проходной рыбы. При
этом, так же как и на Кислогубской
ПЭС, учитывается, что турбины низ¬
кой частоты вращения не будут на¬
носить вреда проходной рыбе и во вре¬
мя каждого приливного цикла будет
иметься достаточный период, когда
рыба сможет проходить вверх и вниз
по течению через водопропускные от¬
верстия и турбинные тракты в рабо¬
чем и холостом режимах. Однако фран¬
цузские специалисты на основании
опыта Ране считают еще не доказан¬
ной возможность пропуска рыбы
через работающие турбины [3021.
268
В настоящее время ввиду сильных
течений в р. 1 Ггикодиак сточные воды
от г. Монктона спускаются без очист¬
ки, но при замедлении скоростей те¬
чения вследствие повышения мини¬
мального уровня бассейна ПЭС по¬
требуется предварительная очистка
этих вод. Существует и опасность за¬
соления источников водоснабжения
вследствие даже незначительного (на
15—30 см) повышения уровня полных
вод в зал. Мэн. Следует учесть также
загрязнение вод в период строительст¬
ва и опасность обнажения в этот пе¬
риод пород, содержащих токсичные
металлы.
Эти негативные последствия вы¬
звали озабоченность общественности
в связи с публикацией проекта 1982 г.,
показавшего экономичность осуществ¬
ления проектов ПЭС Камберленд и
Кобекуид (см. гл. 18). Было призна¬
но, что решающим фактором для
осуществления проектов является
экологическая чистота. Однако авто¬
ры проекта на основании уже имею¬
щихся исследований полагают, что
«ни одно из потенциальных воздей¬
ствий сооружения ПЭС не является
настолько серьезным, чтобы это мог¬
ло воспрепятствовать строительству
ПЭО [1691, но в то же время они
считают, что это предположение
должно быть подкреплено дальней¬
шими тщательными исследованиями,
проведение которых потребует зна¬
чительных средств [296J. Их ассиг¬
нование должно быть предусмотрено
в составе технического проекта.
21.2.	ДВУХБАССЕЙНОВЫЕ ПЭС
И ПИКОВЫЙ РЕЖИМ ПРИ
ОДНОБАССЕЙНОВЫХ СХЕМАХ
Рассмотрение графиков хода уров¬
ней двухбассейновой схемы Шоу
(см. рис. 16.8) в проекте ПЭС Северн
показывает, что она вносят дисгар¬
монию в природный ритм, нарушая
необходимую для флоры и фауны
литорали цикличность. Изменения
расходов вызовут также явление
сейшей, а всемирно известный Север-
некий бор исчезнет.

При двухбассейновой схеме с уве¬
личенной площадью вспомогательно¬
го бассейна окажутся полностью за¬
топлены знаменитые Бриджоутер-
ские плавни, являющиеся ареалом
редких болотных птиц.
Наиболее полные Исследования
влияния двухбассейновой 11ЭС на
американском континенте были про¬
ведены для проекта ПЭС Пассамак-
водди (см. § 18.1). Бассейн, намечен¬
ный для ПЭС, славится своим рыбным
промыслом (Пассамакводи по - ин¬
дейски «место, где водится рыба»),
поэтому был создан специальный ко¬
митет для оценки влияния ПЭС на
рыбное хозяйство [277]. Выводы ко¬
митета гласили, что влияние ПЭС бу¬
дет сказываться дифференцированно
на различные виды рыб. Для сельди
условия останутся неизменными. Ус¬
ловия размножения донных рыб (тре¬
ска, пикша, сайда) в низовом бас¬
сейне будут ухудшены ввиду посто¬
янно низких уровней. Проход в вер¬
ховой бассейн ограничен турбинами,
а в море — уменьшен по сравнению с
естественным. На камбалу условия
ПЭС не влияют. Повышение темпера¬
туры и уменьшение амплитуды при¬
ливных колебаний будут благоприят¬
ствовать и популяции анадромных рыб
(сельдь, лосось, корюшка, форель),
рост личинок омара замедлится, план¬
тации моллюсков уменьшатся, но че¬
рез 10 лет восстановятся.
Таким образом, очевидно, что мно¬
гие отрицательные воздействия ПЭС
на природу являются следствием при¬
менения двухбассейновой схемы, ко¬
торая, как это было показано выше, в
ряде случаев невыгодна и в энерге¬
тическом отношении.
Исследования по проекту ПЭС Пас-
самакводди позволяют судить и о вли¬
янии на природу других проектируе-
емых ПЭС. Так, поскольку предпола¬
гается, что при однобассейновых схе¬
мах амплитуды колебаний внутри бас¬
сейна ПЭС Ник-Арм снизятся с 7,9
до 1,5, в бассейне ПЭС Тернагейн с
7,44 до 1,8 м то нерестилища атлан¬
тического лосося в устьях рек Мата-
нуска и Книпс останутся нетронуты¬
ми, При двухбассейновой схеме уро¬
вень верхового бассейна Книпс, ог¬
раниченный отметкой 3,65 м, будет
подвержен осадконакоплению с ин¬
тенсивностью 3,3 см в год, а в низо¬
вом бассейне, уровень которого не
превысит 2,75 м, выпадения взвешен¬
ных наносов не будет. Снижение тур¬
булентного перемешивания и повыше¬
ние стратификации удлинит период
ледостава. При осуществлении проек¬
та небольшой (12 МВт) двухбассей¬
новой ПЭС Хаф-Мун Коув предпола¬
гается, что ущерб рыбному хозяйству
может быть компенсирован устройст¬
вом завода по искусственному разве¬
дению устриц [268].
Работа однобассейновой ПЭС в пи¬
ковой зоне графика так же, как и при
двухбассейновой схеме, вносит значи¬
тельные изменения в естественный
ход уровней. Заблаговременная под¬
готовка бассейна к работе в ограни¬
ченное время прохождения пика
(2—6 ч) требует интенсивной насосной
работы с быстрым повышением и по¬
следующим снижением уровня. Смяг¬
чающим обстоятельством является
необходимость осуществления этих
режимов в ограниченный (зимний)
период прохождения максимума на¬
грузок. Но возможность принятия
этих ограничений и их экологические
последствия требуют также изучения.
21.3.	ПРИМЕРЫ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО
И ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ПЭС НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Примером гармонического сочета¬
ния ПЭС с природой является опыт
20-летней эксплуатации ПЭС Ране
[92, 98, 303]. Сооружение этой стан¬
ции благотворно повлияло на район
эстуария, лежащий выше плотины.
Благодаря тому, что в условиях обыч¬
ной эксплуатации высота уровней сни¬
зилась с 13,5 до 12,5 м и даже в экстре¬
мальных условиях вследствие нало¬
женных ограничений не может превы¬
шать максимального естественного
уровня прилива, а также благодаря
изоляции бассейна от штормовых вет¬
ров и нагонов, волнующийся залив,
каким был раньше эстуарий р. Ране,
превратился в спокойное озеро, став¬
269

шее излюбленным местом туризма и
отдыха. Регламентирование по опре¬
деленному расписанию более продол¬
жительного, чем раньше, стояния вы¬
соких уровней позволило обеспечить
гарантированные до 8,5 м глубины в
течение 3—4 ч. Это вместе со сниже¬
нием скоростей течения благоприятно
повлияло на условия судоходства,
которое увеличилось после создания
ПЭС с 5227 судов в 1969 г. до 16 тыс.
в 1982 г. Следует отметить, однако,
что акватория, непосредственно при¬
мыкающая к створу, на 0,5 км в бас¬
сейне и на 1 км в сторону моря, за ис¬
ключением узкого фарватера, закрыта
для судоходства (вне расписания)
из-за потока, идущего от турбин и во¬
допропускных отверстий.
Более высокое стояние низких
уровней и более длительное затопле¬
ние зоны между отметками 10,5—11 м
уменьшило площадь осушных
территорий с 70 до 50 %. Это хотя и
привело к затоплению некоторых пля¬
жей, но зато уменьшило заболачива¬
емость верховых участков и способст¬
вовало отложению песка в неболь¬
ших бухточках. Повышение низких
уровней позволило развернуть здесь
водный спорт и даже создать яхтклуб.
Средние уровни в бассейне увели¬
чились на 3 м (рис. 21.1), что привело
к сдвижке в устье зоны влияния прес¬
ного стока. Сильные течения, образу¬
ющиеся при пропуске через турбины
и отверстия, несколько изменили мор¬
фологию, перемещая банки, но вви¬
ду незначительного твердого стока
Ране (мутность 10 мг/л) не ускорили
заиления.
Высокие уровни, раньше прино¬
сившие ущерб жителям побережья,
стали на 0,5—1 м ниже естественного
прилива (921. Автодорога, проходя¬
щая через 700-метровую плотину, со¬
единила города Динар, Сен-Серван и
Сен-Мало (см. рис. 15.1) и сократила
расстояние между ними с 40 до 7 км,
что привело к ежегодному проезду
через, плотину полумиллиона автомо¬
билей, приносящему доход около
10 млн. фр.
Влияние сооружения ПЭС на ры¬
боловство, которое не было здесь зна-
270
Рис. 21.1. Графики продолжительности га¬
рантированных уровней воды в створе ПЭС
Ране:
		 уровни до сооружения ПЭС и после перед
плотиной;	—уровни	за плотиной; ++ —
ограничение уровня по контракту
чительным, сказалось следующим об¬
разом. Закрытие эстуария Ране на
время строительства (1963—1966 гг.),
когда производился ограниченный
(1 раз в 2 недели во время малой воды)
пропуск воды в море, привело к серь¬
езному отрицательному влиянию на
биоценоз и в отсеченном бассейне пол¬
ностью исчезли исходные популяции.
Однако через 10 лет нормальной экс¬
плуатации произошло не только вос¬
становление прежних популяций мор¬
ских организмов, но благодаря уста¬
новлению нового солевого баланса
(уменьшение солености до 20 % в
верхних слоях верховой зоны бассей¬
на), наблюдается очень быстрый
рост популяции донных видов, имею¬
щих промысловое значение, и сдвиг
распространения их в эту часть бас¬
сейна, где они были очень редкими.
Анализ развития биофауны в бас¬
сейне ПЭС показал, что появление
в нем и рост популяции синеротых
окуней, султанки, угря, омара, краба-
паука, каракатицы и имеющих про¬
мысловое значение морских ушек и
устриц свидетельствуют о благоприят¬
ных условиях их развития в бассейне
и о проходе их через водопропускные
отверстия, а возможно, и через турби¬
ны, поскольку для многих из них бас¬
сейн ПЭС является лишь зоной откор¬

ма молоди, которая приходит из моря
и здесь развивается. Наличие в бас¬
сейне популяции крупных мигрирую¬
щих особей, как краб-паук, доказыва¬
ет, что плотина ПЭС Ране является
биологически проницаемой [98, 302].
Тем не менее уловы устриц в бас¬
сейне не достигли прежнего уровня, а
при неравномерных режимах ПЭС (на¬
пример, в июне 1983 г.) популяция
молодой камбалы уменьшилась на
80 %, поэтому службы эксплуатации
и энергетики EdF договорились об из¬
менении режима ПЭС, исключив 24-ча¬
совое стояние уровней в воскресные
дни и устранив, таким образом, сдви¬
ги фаз, вредные для фауны и микро¬
флоры [302].
Резюмируя все эти обстоятельства,
служба эксплуатации EdF пришла к
выводу о положительном влиянии
ПЭС Ране на экологическую систему.
Опыт ПЭС Ране хотя и раскрывает
многие положительные стороны влия¬
ния ПЭС на окружающую среду, но
не дает рекомендаций для водотоков,
в которых ведется значительный рыб¬
ный промысел и наблюдается высокая
мутность, как, например, в эстуа¬
риях рек Северн и Мезень.
Исследования для определения
влияния плотины ПЭС на миграцию
наносов были проведены ИОАН СССР
[61] в Мезенском заливе, где естест¬
венная мутность достигает весьма
больших значений (80 r/м3). Резуль¬
таты исследований показали, что ра¬
бота Мезенской ПЭС в режиме макси¬
мальной отдачи обеспечит полную
промывку бассейна и сохранит совре¬
менный баланс в движении взвешен¬
ных наносов. Эти исследования для
других режимов и проектов будут
продолжаться. Следует отметить так¬
же ведущиеся исследования влияния
ПЭС на резонанс приливов крупных
ПЭС (Мезенской и Пенжинской),
описанные в гл. 10.
Первые проработки проекта одно¬
бассейновой ПЭС Странгфорд-Лох
(см. § 16.5) в Великобритании показа¬
ли, что в отличие от ПЭС Северн со¬
оружение этой установки может при¬
вести к существенным отрицатель¬
ным биологическим последствиям вви¬
ду снижения максимальных уровней и
повышения минимальных. Предпола¬
гается, что популяция тюленей, оби¬
тающая в заливе, может исчезнуть,
некоторые виды рыб, возможно, пере¬
станут заходить сюда на нерест. Пост¬
радают большие площади ваттов, на¬
селенные черной казаркой и болот¬
ными птицами, что нанесет невос¬
полнимый ущерб всему району, кото¬
рый имеет международную извест¬
ность как заповедник. Несмотря на та¬
кие негативные обстоятельства, авто¬
ры проекта делают все же оптимисти¬
ческий вывод о том, что станцию мож¬
но запроектировать так, чтобы ущерб
для природы свести к минимуму [125,
269]. Описанный выше опыт ПЭС
Ране демонстрирует такую возмож¬
ность.
В этом аспекте следует также от¬
метить проект однобассейновой ПЭС
Мерсей (см. § 16.5), сооружение кото¬
рой обосновывается прежде всего ее
рекреационными возможностями, ко¬
торые обеспечивают облагораживание
неприглядных заболоченных осушек в
густонаселенном районе Ливерпуля.
Выводы о влиянии ПЭС на эколо¬
гию не могут быть окончательными,
поскольку для ПЭС Фанди и Северн
они ограничиваются изучением ситу¬
ации до сооружения ПЭС, а для ПЭС
Ране — условиями после ее со¬
оружения.
— Этот робел, правда, незначитель¬
но, восполняет опыт Кислогуб¬
ской ПЭС. Здесь были подробно изу¬
чены экологические условия как до
[51], так и после сооружения ПЭС.
Следует отметить, что уже в проекте
Кислогубской ПЭС было заложено не¬
полное использование энергопотен¬
циала бассейна, что обосновывалось
необходимостью обеспечения миниму¬
ма затрат на постановку эксперимен¬
та. При этом в проекте вместо возмож¬
ных четырех агрегатов был принят
один с добавлением донного и поверх¬
ностного водопропускных отверстий,
что несколько компенсировало умень¬
шение пропускной способности ПЭС,
но все-таки ограничило ее по сравне¬
нию с естественной.
271

Такое решение оправдывалось тем,
что губа Кислая не имеет промыслово¬
го значения, а указанные выше меро¬
приятия, предусмотренные в проекте,
должны были свести к минимуму эти
нарушения.
Как показали наблюдения в 1969—
1972 гг., наиболее существенные на¬
рушения экологии произошли в пе¬
риод строительства (1964—1968 гг.),
когда губа Кислая	была отсечена
фильтрующим банкетом.
Проведенные в дальнейшем (1972—
1975 гг.) наблюдения отдела при¬
роды Мурманского	краеведческого
музея и в 1973—1978 гг. кафедрой
морского дела и промышленного ры¬
боводства Мурманского высшего ин¬
женерно-морского училища показали,
что эти нарушения за первые 4 года
эксплуатации ПЭС были в значитель¬
ной степени компенсированы. Одна¬
ко необоснованные нарушения проект¬
ных режимов ПЭС в последние годы,
включая почти полную ее остановку
в 1980—1981 гг., привели к экологиче¬
ской деградации бассейна. Режим ра¬
боты в одну-две смены с незначитель¬
ными (до 0,5 м) колебаниями бассей¬
нового бьефа (из-за отсутствия «под¬
готовки» уровня к началу работы ПЭС)
привел к значительному изменению
условий обитания водных организмов.
Во-первых, происходит длитель¬
ное осушение или затопление литора¬
ли, к которым растительность и насе¬
ление ее не приспособлены. Во-вто¬
рых, при отсутствии необходимого во¬
дообмена с морем, под влиянием бере¬
гового стока и атмосферных осадков
в период паводка происходит сильное
опреснение поверхностного слоя до
значительной глубины. Этот режим
незадолго до исследования, проведен¬
ного Мурманским морским биологи¬
ческим институтом Кольского филиа¬
ла Академии наук СССР в 1983 г.,
имел место в 1980—1982 гг., когда
Кислогубская ПЭС останавливалась
при закрытых водоводах.
Проведенные исследования пока¬
зали, какие серьезные последствия
для экологической системы бассейна
имеет нарушение проектных режимов.
Дальнейшие исследования, рассчитан¬
272
ные на длительный период, покажут,
как возврат к проектным условиям в
сочетании с предстоящей автоматиза¬
цией управления ПЭС позволит вос¬
становить экологическое равновесие
бассейна Кислогубской ПЭС и умень¬
шить влияние различных отклонений.
С учетом небольших размеров бассей¬
на Кислогубской ПЭС (1 км2) проис¬
шедшие нарушения оправданы целью
эксперимента для использования его
при проектировании мощных ПЭС, по¬
скольку эти нарушения не могут ока¬
зать влияния на прилегающий район.
Воздействие на экологическую сис¬
тему в бассейне опытно-промышлен¬
ной ПЭС Аннаполис (см. § 18.3) ока¬
залось также отрицательным. В тече¬
ние нескольких лет строительства и
менее года эксплуатации было уста¬
новлено, что ПЭС оказывает неблаго¬
приятное влияние на сельское хозяй¬
ство и процессы эрозии берегов, про¬
исходит деформация русла, измени¬
лись миграция взвешенных наносов и
закономерность пропуска паводков и
проходных рыб 1294, 295].
В заключение следует констатиро¬
вать, что проведенные исследования
для проектов мощных ПЭС в заливах
Фанди и Бристольском (ПЭС Северн),
а также в бассейнах действующих ПЭС
Ране и Кислогубской показали, что
однобассейновые ПЭС при правильно
запроектированных режимах и их
строгом соблюдении могут явиться
источниками экологически, чистой
энергии.
Опыт ПЭС Ране показывает также,
что полное решение этой задачи мо¬
жет также потребовать введения оп¬
ределенных ограничений на условия
эксплуатации. Очевидно, что эти ог¬
раничения потребуют некоторых за¬
трат и принесут некоторые потери в
выработке, а может быть, и мощности
ПЭС. Но тот же пример ПЭС Ране по¬
казывает относительно небольшой
размер этих потерь, которые значи¬
тельно меньше затрат на очистку от¬
ходящих газов ТЭС и захоронение от¬
ходов АЭС. Так , при стоимости
1 кВт-ч ПЭС Камберленд, равной 1,8
цента (проект 1977 г.), она становится
конкурентоспособной с АЭС, 1 кВт-ч

которой стоит 1 цент плюс 1,9 цента
на расхода по захоронению отходов
П351 (соответственно для ТЭС 0,3 цен¬
та + 0,6 цента на расходы по очистке).
Кроме того, нельзя забывать,
что ПЭС, являясь источником
чистой энергии, заменяют соответст¬
вующее количество энергии ТЭС и
АЭС, неизбежно несущей тепловое
загрязнение окружающей среды.
Что касается мощных ПЭС, рас-
/-*жя П»Т<Г\1ТПОП» МТ IV tin ПлКпЛЛМ/1 ГГ V
Liviа 1 иJiDdcmDiA nd иииСрСлчолЛ v-,v_/v>r,
то следует отметить, что исследования
влияния их на экологию еще не про-
водились, но, учитывая описанный
выше опыт, нужно полагать, что эти
установки при правильном их проек¬
тировании и эксплуатации нанесут
минимальное и допустимое измене¬
ние экологических условий.
ГЛАВА 22
ПРИЛИВНАЯ ЭНЕРГИЯ, ЕЕ СРАВНЕНИЕ. С ДРУГИМИ ВИДАМИ
ЭНЕРГИИ ОКЕАНА И РОЛЬ В МИРОВОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ
Сравнение приливной энергии с
другими видами энергии океана. В на¬
стоящей книге рассмотрены реальные
возможности сооружения ПЭС в 139
створах, общей мощностью 787 ГВт и
выработкой 2037 ТВт-ч в год (када¬
стровая оценка), что составляет 26 %
общих приливных энергоресурсов
(3 ТВт).
Энергопотенциал прилива сопоста¬
вим со всеми видами энергии океана
(табл. 22.1), кроме граДиента солено¬
сти и температур, но использование
первого из них в обозримой перспек¬
тиве нереально. Использование гра¬
диента температур реально, так же
как и энергии биомассы, но оно может
быть осуществлено в зоне, ограничен-
— ной тропнками-(при разности темпера--
Таблица 22.1. Энергия океана
Виды энергии океана
Потен¬
циал .
ТВт*
Ожидаемое
использо¬
вание в
2020 г..
ТВт-ч
Градиент температур
(ОТЕК)
40000
150**
Градиент солености
1400
100**
Биомасса
Ю
—
Течения
5—8
—
Приливы
3
150***
Волны
2,5
• * По Г120] -
** По [2631.
*** По оценке Л. Б. Бернштейна.
тур в поверхностных и глубинных
слоях воды не менее 18 °С).
Современные технические решения
позволяют использовать энергию волн
в довольно значительных размерах
(2,5 ТВт). Но эта энергия не противо¬
стоит приливной, поскольку послед¬
няя может использоваться на ограни¬
ченных участках береговой линии с
высокими приливами, а волновые
электростанции могут устанавли¬
ваться на протяжении сотен и тысяч
километров, в том числе и перед при¬
ливными, облегчая их работу путем
гашения нежелательных для ПЭС вет¬
ровых волн. Современные разработ¬
ки и уже имеющиеся опытные установ¬
ки (утка Солтера, плот Коккереля,
выпрямитель.Рассела в Великобрита¬
нии, буи Масуды в Японии, кон-
фузорный откос в США и др.) обес¬
печивают на современном уровне тех¬
ническую реальность массового созда¬
ния волновых электростанций 1251.
Поэтому сопоставление с ПЭС может
вестись только по степени энергоэко-
ми ческой эффекта вности.
Это сопоставление проведем на
примере Великобритании. Кадастро¬
вая оценка ее волновой энергии по по¬
следним исследованиям 1263] пока¬
зывает, что общий технический потен¬
циал может быть определен в 10—14
ГВт из расчета 7—9,3 кВт на 1 м дли¬
ны береговой линии протяженностью
1500 км, на которую действует волна
с достаточной высотой.
273

Потенциал волновой энергии со¬
поставим с техническим потенциалом
ПЭС (28,3 ГВт), запроектированных в
стране (см. гл. 16), но качество его
значительно уступает потенциалу при¬
ливной энергии, поскольку средне¬
месячная величина потенциала при¬
ливной энергии является неизменной,
а колебания его внутри этого периода
строго закономерны и предсказуемы
в отличие от стихийной волновой энер¬
гии. Однако по среднесезонному зна¬
чению максимум волнового энергопо¬
тенциала совпадает с осенне-зимним
периодом увеличенного потребления,
а общее число часов использования
мощности волновых установок в году
выше, чем на ПЭС (соответственно
4000 и 2500 ч), обеспечивает выработку
60 ТВт-ч, что соответствует возмож¬
ной годовой отдаче ПЭС. Однако соз¬
дание волновых установок в открытом
море, рассчитанных на штормы, а так¬
же необходимость обслуживания их
на большом фронте вдали от берега
приводят к высокой стоимости волно¬
вой энергии (5,6—15,5 пенс/(кВт-ч),
что не позволяет им конкурировать с
АЭС и ПЭС	[3—4 пенс/(кВт-ч)].
По этим причинам министерство энер¬
гетики Великобритании в июле 1982 г.
приняло решение пока не строить
крупные волновые электростанции,
ограничиваясь проведением дальней¬
ших исследований [263].
Общий знер го потенциал морских
течений в 2—2,5 раза выше приливно¬
го и заключен в глобальных океани¬
ческих потоках у берегов Великобри¬
тании, Флориды, Австралии, Норве¬
гии, Курильских островов) а также в
узостях и заливах с высокими прили¬
вами. Ввиду меньшей, чем при исполь¬
зовании напора, концентрации кине¬
тической энергии (при наиболее час¬
то наблюдаемой скорости 2 м/с на 1 м2
может быть получена мощность 4 кВт)
для создания масштабных электро¬
станций на морских течениях (сокра¬
щенно ЭМТ) требуются агрегаты гран¬
диозных размеров. Так, в США пред¬
лагаются установки мощностью 1 ГВт
с прямоточными турбинами диамет¬
ром 168, в Великобритании 100, в
Австралии 85 м [25].
274
В СССР разрабатываются схемы
принципиально новых (разборных)
установок, позволяющих увеличить
отбор энергии с 1 м2 сечения с 4 до
6 кВт (при скорости 2 м/с) 154].
При создании системы из 43 под¬
водных вертикальных лопастей высо¬
той 90 м, движущихся по кругу диа¬
метром 1,8 км со скоростью 8 м/с, с
сечения 160 тыс. м2 может быть полу¬
чена мощность 1 ГВт.
При сравнении ПЭС и ЭМТ может
иметь место их прямое противопостав¬
ление, так как в большинстве створов,
где проектируются ПЭС, можно пост¬
роить и ЭМТ. Прежде всего их сопо¬
ставление проведем по удельному
энергопотенциалу — плотности (кон¬
центрации) его на 1 м длины береговой
линии (или, точнее, на 1 м рассматри¬
ваемого створа установки). Если, на¬
пример, для Пенжинской ПЭС он со¬
ставляет 1200 кВт/м, то для наиболее
совершенной ЭМТ он составит
112 кВт/м. Для створов с меньшей
акваторией бассейна даже при высо¬
кой величине прилива эта разница
между удельными энергопотенциала¬
ми будет уменьшаться: ПЭС Фанди —
403, ПЭС Северн—380 кВт/м (см.
табл. 5.1).
Поскольку удельная энергия ЭМТ
(в благоприятных для них условиях
при скорости 2 м/с) оказывается на
порядок выше волновой и в 3—7 раз
меньше энергии ПЭС, энергоэкономи¬
ческое обоснование ЭМТ зависит от
сопоставления стоимости этих уста¬
новок, которое можно будет опреде¬
лить на основании конкретных разра¬
боток ЭМТ. Поскольку разработок
ЭМТ в настоящее время нет, трудно
судить о соотношении стоимости ПЭС
и ЭМТ, но и ориентироваться на не¬
большую стоимость ЭМТ нет основа¬
ния. Возведение набора лопастей —
колонн высотой в десятки и даже
сотни метров, которые смогут проти¬
востоять динамическим воздействиям
потока, установка этих колонн на
подводный фундамент и устройство
самого фундамента — задача сложная,
и трудно предположить, что этот
комплекс будет проще и дешевле из¬
готовления и установки на дно наплав¬

ным способом здания ПЭС. Серь-
езные препятствия для ЗЛАТ создает
также лед.
При сравнении этих станций по
энергетике видно, что ЭМТ использу¬
ет только часть энергопотеициала бас¬
сейна ПЭС и зависит это^от конкрет¬
ных условий створа. Например, в
мелководном ААезенском заливе в ст¬
воре ПЭС можно установить ЭМТ толь¬
ко на участке с глубиной 20—25 м и
получить мощность 0,8 вместо 15 ГВт
в случае ПЭС. Перенесение ЭМТ в бо¬
лее глубокую часть залива нецелесооб¬
разно ввиду уменьшения скоростей.
Аналогичная картина наблюдается
и в других створах, где проектиру¬
ются мощные ПЭС.
Очевидно, что при современном
уровне разработок в тех створах, где
проектируются и намечаются к стро¬
ительству мощные ПЭС, конкуриро¬
вать с ними ЭМТ не могут. Электро¬
станции, использующие морские тече¬
ния на мощных потоках (Гольфстрим,
Куросиво и т. п.), представляются за¬
ведомо эффективными вдали от мор¬
ских заливов, где нельзя строить при¬
ливные электростанции, или в узких
проливах с высокими скоростями тече¬
ния.
Таким образом, из всех видов энер¬
гии океана в обозримой перспективе
наиболее реальной является прилив¬
ная энергия.
Роль приливной энергии в мировой
энергетике. В_приложении_к_книге_
указаны створы на побережьях Ми¬
рового океана, где можно использо¬
вать приливную энергию, но исследо¬
ваны они в разной степени. Более тща¬
тельно рассмотрены только шесть при¬
ливных электростанций: Камберленд
и Кобекуид в Канаде, Северн и Мерсей
в Великобритании, Гарорим в Южной
Корее и опытно-промышленная Коль¬
ская ПЭС в СССР, из них экономи¬
чески обоснованы первые пять уста¬
новок.
На предварительной стадии рас¬
сматриваются:	Мезенская	ПЭС
в СССР, ПЭС Секюр в Австралии,
семь ПЭС на побережьях Великобри¬
тании, ПЭС Кандла в Индии, ПЭС
Ник-Арм и Тернагейн на Аляске в
США общей мощностью 38 ГВт и вы¬
работкой 82 ТВт-ч.
В начальной стадии рассмотрения
находятся Тугурская и Пенжинская
ПЭС в СССР, ПЭС в заливах Кач и
Камбийском в Индии, ПЭС Гольфо-
Нуэво и Сан-Хосе в Аргентине общей
мощностью 122 ГВт и выработкой
293 ТВт-ч.
Пока не рассматривается вполне
реальная концепция ПЭС Котантен в
комплексе регионального объедине¬
ния ПЭС с гидроэлектростанциями
Скандинавии и в таком же масштабе
комплекс ПЭС Гольфо-Нуэво — Сан-
Хосе для Южной Америки.
Огромные энергоресурсы Австра¬
лии и Китая до сих пор не рассматри¬
ваются для использования в обозри¬
мой перспективе.
Можно полагать, что из перечис¬
ленных станций в первую очередь бу¬
дут построены те, проектные работы
по которым выполнены в наибольшем
объеме (первая группа), и ПЭС , на¬
ходящиеся в центрах населенных и
промышленных регионов (Кач, Канд¬
ла, Камбей). К ним при современной
технике электропередачи следует от¬
нести и створы, находящиеся в удале¬
нии от потребителей на 1000 км (ПЭС
Фанди, Мезенская общей мощностью
70 ГВт и выработкой 150 ТВт-ч.
Остальные створы, очевидно, будут
осваиваться в первой половине гряду¬
щего века. Тогда можно будет при¬
близиться к реализации кадастровой
оценки приливной энергии (0,787 ТВт
и 2037 ТВт-ч).
Как оценить эту ццфру, много это
или мало, каково ее значение?
Если сравнить весь технический
потенциал приливной энергии, рав¬
ный	2037 ТВт-ч, с современным
(1982 г.) электропотреблением плане¬
ты (8357 ТВт-ч) и возможную мощ¬
ность ПЭС (около 0,8 ТВт) с суммар¬
ной	мощностью	электростанций
(2 ТВт), то станет очевидным, что при¬
ливные электростанции даже при пол¬
ном их развитии не могут решить
глобальных проблем энергетики.
Однако значение ПЭС определяет¬
ся не этим численным соотношением.
В процессе решения проблемы исполь¬
275

зования приливной энергии выяви¬
лась и утвердилась модель реализа¬
ции положительных качеств этого
вида энергии — работа ПЭС в круп¬
ных энергосистемах, объединяющих
электростанции различных видов.
Именно такая задача стоит перед дву¬
мя ПЭС, намечаемыми к строительст¬
ву в зал. Фанди, — участие в энерго¬
системе не только прилегающих при¬
морских провинций , но и американ¬
ских штатов Новой Англии и Нью-
Йорка.
Несомненно важное значение в
энергоснабжении крупных регионов,
находящихся на расстоянии тысячи
километров от створов ПЭС, будет
иметь Мезенская ПЭС в составе высо¬
коширотного энергетического моста
для европейской части СССР, ПЭС в
зал. Кука для Аляски, ПЭС в заливах
Кач и Камбейском в Индии, комплекс
ПЭС Котантен—ПЭС в Великобрита¬
нии (включая ПЭС Сенерн. а воз¬
можно и ПЭС Ирландское море),
для всей Западной Европы, Пен-
жинская в комплексе с Нижнеленской
ГЭС и Тугурская ПЭС с каскадом Бу-
рейских ГЭС для Дальнего Востока
и комплекс ПЭС Сан-Хосе и Гольфо-
Нуэво для Латинской Америки.
Проведенное исследование показа¬
ло, что при обосновании строительства
приливных электростанций необходи¬
мо исходить из следующих основных
предпосылок.
1.	Созданная в СССР, Канаде,
Франции, Великобритании модель ра¬
боты однобассейновой ПЭС, обеспе¬
чивающая ее гибкую эксплуатацию
благодаря применению обратимых
агрегатов и позволяющая эффектив¬
но вписать ПЭС в систему, содержа¬
щую различные виды электростанций,
дает возможность решить эту задачу
не только для случая совместной ра¬
боты ПЭС с ТЭС и АЭС, когда они бе¬
рут на себя роль суточного слежения
за мощностью ПЭС (что технически
возможно, но удорожает энергию),
но и путем перевода работы ПЭС в пи¬
ковую часть графика нагрузки (см.
гл. 6, 8). Это обеспечивает соответст¬
венное улучшение работы ТЭС и АЭС и
удешевление их энергии, но ведет к
276
потере части энергии ПЭС. Кроме то¬
го. по экологическим условиям пико¬
вая работа может быть допущена на
непродолжительный период во время
прохождения зимнего максимума на¬
грузок.
Оптимальным для осуществления
межсизигийного регулирования явля¬
ется совместная работа ПЭС с ГЭС и
ГАЭС, как это принято в последнем
проекте ПЭС Кобекуид (§ 18.2) и в про¬
ектах Кольской и Мезенской ПЭС в
СССР (§20.4 и 20.5). Опыт 20-летней
эксплуатации ПЭС Рано подтвердил
возможность с помощью приливных
капсульных агрегатов обеспечить та¬
кую гибкую эксплуатацию ПЭС в си¬
стеме. Однако в условиях ПЭС Ране
такие возможности вследствие местных
специфических условий полностью
реализовать не удалось. Это породило
сомнения в целесообразности примене¬
ния сложных и дорогих капсульных
обратимых агрегатов, а также циклов
ПЭС. Появилась альтернатива одно¬
сторонней турбинной работы и соот¬
ветствующая этому турбина Страфло.
Объявленные фирмой-изготовите-
лем этого агрегата преимущества его
применения на приливных электро¬
станциях (некоторое удешевление
стоимости оборудования и строитель¬
ной части, а также упрощение экс¬
плуатации) послужили основанием
для принятия агрегата Страфло в
проектах ПЭС Кобекуид, Камбер¬
ленд (1982 г.) и Северн (1981 г.); на
этих станциях предполагалось уста¬
новить 301 такую машину.
На ПЭС Аннаполис был уста¬
новлен опытный образец с уникаль¬
ным для такой машины диаметром
рабочего колеса (см. § 11.2 и 18.3).
Опытная эксплуатация его в течение
года показала удовлетворительные
результаты (308). Казалось, что мож¬
но сделать однозначный выбор в
пользу агрегата Страфло с односто¬
ронней работой. Однако тщательный
анализ 20-летней эксплуатации кап¬
сульных агрегатов Ране [302, 303]
показал, что для современных объе¬
динений энергосистем со значитель¬
ной долей тепловых и атомных элек¬
тростанций преимущество гибкой

эксплуатации, которую обеспечивает
пятитактная работа капсульного аг¬
регата, оказалось решающим факто¬
ром. Возможность применения при
этом насосной работы обеспечивает не
только увеличение отдачи ПЭС, но
и аккумулирование нбчной свобод¬
ной мощности ТЭС и АЭС с соответ¬
ствующим увеличением коэффици¬
ента их нагрузки. Поэтому в послед¬
нем рассмотрении проекта ПЭС
Северн принята установка 192 кап¬
сульных агрегатов [304], обеспечи¬
вающих прямую турбинную и обрат¬
ную насосную работу.
Что касается дилеммы: одно-
или двусторонняя работа, то она
решается на основе энергозкономи-
ческого анализа, учитывающего осо¬
бенности проекта. При этом сопо¬
ставляются увеличенная выработка,
которая обеспечивается двусторон¬
ней работой (если не удается реали¬
зовать по условиям рельефа и
геологии створа), гибкость эксплуа¬
тации, особенно ощутимая при зна¬
чительном удельном весе ПЭС
в энергосистеме, и некоторое удоро¬
жание строительства.
В настоящее время на основе
обширного опыта проектирования
ПЭС в США, Канаде, Великобрита¬
нии и СССР можно считать уста¬
новленным преимущество однобас¬
сейновой схемы перед двухбассей¬
новой. Двухбассейновая схема пре¬
вращается,- по существу, в низко¬
напорную ГАЭС, и понятно, что,
несмотря на высокий коэффициент
аккумулирования, она имеет коэффи¬
циент рентабельности ниже единицы
(у высоконапорной ГАЭС этот коэф¬
фициент 1,25).
2. Советский наплавной метод ст¬
роительства ПЭС, осуществленный
при возведении опытной Кислогуб¬
ской ПЭС, позволяет перенести все
работы из труднодоступного створа в
условия приморского промышленного
центра и обеспечивает эффективность
строительства ПЭС, снижая его стои¬
мость на 30 %.
3. Созданы весьма совершенные
математические модели для оптими¬
зации режимов и параметров ПЭС
(см. гл. 6—8) и определения влияния
работы ПЭС на ход прилива (гл. 10).
Эти предпосылки, исполь¬
зованные в современных проектах
крупных ПЭС, позволили обосновать
их эффективность. Удельная стои¬
мость ПЭС (например, в Великобрита¬
нии 695 фунт/кВт) близка к стоимо¬
сти ТЭС (650 фунт/кВт), но ниже сто¬
имости АЭС (1200 фунт/кВт) и обеспе¬
чивает выдачу энергии по стоимости
3 пенс/(кВт-ч), приближающейся к
стоимости самой дешевой энергии
АЭС, что позволило принять реше¬
ние о проектировании ПЭС Северн
и строительстве ее до 2000 г. [304].
В СССР, несмотря на несколько
меньшую, чем в Великобритании,
величину прилива и удельную сто¬
имость Мезенской ПЭС, сопоставимую
с другими энергоисточниками, удает¬
ся доказать окупаемость ПЭС в нор¬
мативный срок благодаря реализации
в системе положительных качеств
приливной энергии для улучшения
работы остальных электростанций,
участвующих в системе. Именно учет
этого влияния ПЭС на систему позво¬
лил обеспечить получение исключи¬
тельно высокого коэффициента рента¬
бельности (2,58) в проекте 1982 г.
ПЭС Кобекуид в зал. Фанди.
Таким образом, оказывается воз¬
можным отвергнуть очередной при¬
говор «о неконкурентоспособности
приливных электростанций» 1761
В наши дни уже не гипотетически,
как это представлялось в 1961 г. [9],
а на основе реальных проектов можно
ожидать, что в обозримую перспекти¬
ву мощные ПЭС, работая в объединен¬
ных энергосистемах, охватывающих
большие регионы ряда стран, берега
которых омываются морями с высоки¬
ми приливами, станут не конкурента¬
ми, а партнерами атомных и тепловых
электростанций. Естественно, что ре¬
сурсы приливной энергии, так же
как и речной, ограничены, и неизбеж¬
но поэтому уменьшение их доли в об¬
щем энергобалансе, но в обозримой
перспективе приливные электростан¬
ции в рассмотренных регионах бу¬
дут иметь актуальное значение.
277

to
s
Приложение
Действующие, строящиеся, проектируемые, исследуемые и предложенные ПЭС
Страна, ПЭС
<4ерМерсааМср.кв
Площадь
бассейна,
км*
^уст*
ГВт
5Г0Я'
ТВт^ч
Яр/Яшкс/Янян.
м
Число—тип
агрегата,
диаметр, м
Число водо¬
пропускных
отверстий
Дата
проекта
и схемы
Капиталовло¬
жения
Капиталовложения
на 1 кВт; стоимость
1 кВт ч (в ценах ,..)
СССР
I. Мезенская
6/6,9/4,4
2330
113*
15,2
270*
50
3,89/4,26/1,33
800—К, Ю
800
1983, Д
10,5 млрд. руб.
690 руб.: 0,52 коп.
(1983)
2. Лумбовская
4,2/5,2//2,9
92
0,67
2
—
64—К, 10
64
1984, Д
—
3. Пенжинская**:
южный створ
6,2/11,4/0,1
20530
87,4
190
4,0/6,02/0,91
4450—К, Ю
2500
1984, Д
_
северный стнор
6,2/
6788
21,4
71,4
4,0/6,48/1,0
568—К, Ю
800
1984, Д
—
4. Тугурская
4,7/5,5/3,4
1800
10,3
27,6
2,9/4,08/0,53
920—К, 8,5
540—К (7,5)
950
1984, О
5. Кольская
3,3/4,2/2,6
4,9
0,038
0,045
3,89/3,97/0,89
728—К (8,5)
2—К, Ю
2
1981, Д
125 мл. руб.
3290 руб. (1986)
6. Кислогубская
2,3/2,8/1,6
1,1
0,0004
0,001
1,29/2,5/0,5
1—К, з,з
2
Э, 1968, Д
6 млн. руб.
18 ООО руб.
(1968)
Франция
7. Ране
8,5/11,4/5,4
22
50,24*
(12,24)
0,24
120,5*
(23,5)
0,5
5,6/11/1,2
24—К, 5,35
6
Э, 1967, Д
480 млн. фр.
\ г
2000 фр.; 9,7 сант
8а. Шозе
8,5/-/-
730
12
23
600—К, 8
146
1978
(I960)
40 млрд. фр.
3333 фр.; 9,7
86. Котантен
8,0/—/—
4750
50*
120*

—
(EdF), Д
1961,Д
Котантен—Центр
8,0/—/—
200
1,44
5,3
-
36—к
—
1982
-
Великобри¬
тания
9. Северн
8,3/11,3/—
420
168*(28,3)
7,2
340*
(40)
13
8,7/-/-
192—К, 8,2
176
EdF,
2-басс.
1986, О
5,6 млрд. ф. ст.
695 ф, ст.;
3 пенса (1980)
10. Солуэй-Ферт
5,1/7,2/-
777
6,83
10,05
—
180—К, 9,1
200
1980, О
4,87 млрд.
ф. ст.
713 ф. ст.:
3,48 пенса (1980)
11. Моркам
6,2/8,2/4,4
234
3,2
5,4
,—
80—К, 9,1
100
1980, О
2,35 млрд.
ф. ст.
734 ф. ст.;
2,98 пенса (1980)
12. Ди
5,95/7,7/4,2
50
0,84
1,16
—
50—К, 9,1
40
1980, О
0,8 млрд. ф. ст,
1000 ф. ст.;
6,4 пенса (1980)
13. Хамбер
4,1/5,6/2,9
228
2,28
2,01
—
60-К, 9,1
80
1980,О
1,39 млрд
ф, ст.
600 ф. ст.;
4,54 пенса (1980)
14. Уош
4,45/6,5/2,9
450
4,56
4,69
—
120—К, 9,1
140
1981,О
316 млрд.
ф. ст.
692 ф. ст. (1980)
15, Мерсей
6,7/8,4/-
—
0,6
1,6
—
—
1979, О
0,4—0,8 млрд.
ф. ст.
1000 ф. ст. (1980)
16. Странгфорд-
Лох
3/4,4/2,0
144
0,318
1,6
—
30—К, 7,6
18
1983, О
0,334 млрд.
ф. ст.
1670 ф. ст.;
3,93 пенса (1980)
Канада
•
13*
(6,7)
69,2*
(21,Ь)
17. Камберленд
9,8/12,8/-
86
т
,08
3,83
8.0/-/-
35—К, 7,5
24
1982, О
1,88 млрд. долл.
1740 долл,
18. Кобекуид
11,8/15,2/—
264
4,028
12,26
9,35/11/1,66
106—К, 7,5
60
1982, О
6,02 млрд. долл.
1580 долл.:
28 миле
19. Шеподи
9,6/12,5/—
100
,55
5,4
—
—
30
1982, 0
—
20. Аннаполис
6,4/8,7/4,5
15
0,02
0,056
5,5/6/1,4
1-С, 7,6
2
Э,с 1984,0
55 млн. долл.+
+25 млн. долл.
2750 долл. (1984)
21. Абловнак
Фнорд
5,8/7,4/-
43
0,15
0,84*
—
—
—
—
—
—
22. Пэйн
7/9,3/—
133
0,7*
3,72*
—
—
—
—
—
—'
23. Лиф
8,6/9,4/5,9
456
3,9*
19,7*
—
—
—
—
—
—
24. Икатток
8,7/10,4/—
86
0,76*
3,3*
—
—
—
—
—
—
25. Коксуок
8,2/10,9/5,5
108
0,84*
4,1*
—
—
—
—
—
—
26. Фолз Ривер
8,1/10,1/—
131
0,99*
4,9*
—
—
—
—
—
—
27. Уэйл
8,8/10,4/-
124
0,88*
4,4*
—
—
—
—
—
—
28. Джордж
7/9,1/—
154
0,84*
4,4*
—
—
—
—
—
—
29. Кигло Бэй
to
<о
6,5/8,2/-
112
1,2*
1*
1

Продолжение приложения
Страна, ПЭС
Лер/Леренв/Лср.нв
«в
Яве
a v
о и
5 в Я
С« В
N
уст’
"Вт
£год’
ТВт-ч
Яр/Ямакс/Ямак,
м
Число—тип
агрегата,
диаметр, м
Reg-
IP
Э* е о
Дата
проекта
и схемы
Капиталовло¬
жения
Капиталовложения
на 1 кВт; стоимость
1 кВт ч (в ценах
США
30. Пассамаквод*
дн
31. Ник-Арм
32. Тернагейн
33. Хаф-Мун
Коув
34. Дадлей
35. Купер
36. Кабл
37. Гус
38. Бирч
Бразилия
41—43. Билем,
Сан-Луис, Интанс,
Басанга
Аргентина
44. Сан-Хосе
45. Гольфо-Нуэво
46. Сан-Хосе —
Гольфо-Нуэво
47. Санта Крус
48. Гальегос
со
Й5 49, Пуэрто-Де-
*	сеадо
® 50. Санта Хра-
2	деулисти
Индия
51. Кандла
52. Кач
53. Навлакхи
54. Камбей
55. Дургадоани
56. Беладона
57. Пит Крик
КНР
58. Цзяисянь
59. 60. Шашаиь
и Люхе
61. Байшако
62. Наичжоу
63. Янцзы
t
64. Ледуньвань
Южная
Корея
65. Инчхон
66. Шихун
67. Намьян
о
»
5,5/7,5/3,4
8,4/-/-
8,4/-/-
5,5/-/-
4/-/-
5.65/7,8/3,5
7,4/11,5/-
7,6/9,5/-
120
3100
3,2
780
2200
1
3,3
1
8,7
2,1
3,35/-/-
1978, Д
1,44
4,03
_
_

О
0,9
2,52


—
О
—
0,012
0,032
21-1-
2—К
—
1981, О
34 млн. долл.
0,16
0,553
—
—
—
—
37,3 млн. долл.
0,
14
0,49
—
—
—
—
30,7 млн. долл.
0,
135
0,475
—
—
—
—
30 млн. долл.
0,135
0,468
—
—
—
—
29,3 млн. долл.
0,
11
0,388
24,5 млн. долл.
0
,03
0,05
2-С, 76
18*(1,2)
1
7*
52*
(8,9)
18*
1961
11'
И
22*
—
—
(Берн¬
штейн), Д
1,2
8,9
—
—
—
1956 (SO-
1
3,7*
GREAH)
1,9*
—
—
1921
t
—
3,5/5,8/1
—
—
0,074*
—
—

—
_
6/-/-
—
—
0,423*
—
—
—
—
—
9,2
20
5/7,4/—
3,5
0,02
—
—
4—К, 5

—
5,3/7,2/-
639
1,6
3
—
—
—
—
5,93 млрд.
рупий
5,5/7,21-
278
0,6
1,61
—
СО
0
1


6,8/10,3/—
1972
7,364
15,4
—
—
—
—
19,25 млрд.
1
рупий
3,54/6/—
0,53
0,002
1
—
—
—

-
3,54/6/—
0,52
0,001
—
—
—

—
2,97/5,3/-
9,3
0,025
—
—
—

—
—
110*
|
270*
5/8/-
—
0,003
—
2,5/3,75/1,25
6-К. 2,5
4
Эс 1983-
1985
—
—
0,00019
—
—
—
—
Эс 1958—
1978
3.5/-/-
—
0,00096
—
—
6
—
—


—
2,8—5,5*
9,8—


,—
1
18*

-■
0,5—0,8
1,4-
	*

—
2,4*
—
—
0,5
2,34*
—

—
—

4,40*
7,2*
—/9,5/—
187
0,50
1,5
—
22—К, 9
—
1976
—/9,5/—
37
0,12
—
—
_
—

мм
-/9,5/-
34
0,11
—
—

—

—
5700 долл. (198i)
3 пенсов
232 долл. (1981
220 долл. (1981
222 додлл. (19SI
217 долл. (1981
223 долл. (1981
5000 рупий;
8—14 рупий
(1975)
2610 рупий;
11—21 рупий
(1975)
58,6 миле

Продолжение приложения
5 *
X V
X О X
«х я
* X X
оо«
е h а
« ° в
О ..©•
ч ь
«я 7
£ * н
со *
X1 с0 _
О
Ч
о *
ч *
со X
h 1>
х X
С *
СО
X
Дата
проекта
и схемы
1973 (SO-
GREAH)
1
1976, 0
(K0RDI)
!
1965 (S0-
GREAH)
ЦН±Э(19вХ0
1 хгчнмэЛио<1ц
I
i mi
1 1 1 1 1 II
■oVoa oirSHh
х **
5 «о .
Т £ °*
1 JO ь
о fc ^
ч g*
^ &СО
J5 со х
О* Ч
S
X
«
х X
ев
X
5:
£в
СТ) Н
h Н
оЩ .
oo
to
©
Г'-
СП
05
CJ

4
X
i -г «
T
I ^ 1
4 *z
4 11
^ ?T
CO
о
О V
4
4 ^
©
©
_ 05
05
r- CO
to
с^.
05
I I
ч
ч
о
<
X
ч
Ж
со
I I
ч
ч
о
ч
X
4
5
О
о
I I
о
СЧ
X
о.
-е-
о
X
о
>. S
£ 3
ч
о *
X
<с X
со
о <0
ч
ч ч
о.
S
I 5
\J
(Ъ
1 а
О) *
х
с
с»
о>
/; О
w а
ч
со с
и
X
Со
I I
я S I
Н ' О X
_ со *о
в е,х
о
£Г	О
•	«X
н «о
*
н й
° s
•* °-1
5 °*
° 82.
«S
О
X
I-
о
о
та А
а о
а
со
со
г-Г
©
N
I 1 1
11 ^
S*
00
1
о
1
со
09
I I
I I
I I
I 1111
I I
СО
1 СЧ
—
—
to
го
СО 00
ь-
—
о
О о
ю
05
СО
N
со
о
СЧ
СЧ
00
00 О
О ^ ОО-V
©о —« о
о
со
ю.
ю —
-О! I
О
CN
-X
j '
со
г-
f ИИ
*енуэээвр
qtfeftioi/ij
х
о.
<Т>
С
х
со
о.
I-
U
О
О
00 ю
00
ООО
^ о> ю
— со
о ю
СО ’—
ч*
X о
CJ CN
°ix
со
^ LO
— со
сГ
о
о
о
о
X
X
ч
о
я
г*&
00
so
«В X
° Я
? *
J3
а
•©>
X
о =f
со «
с 2
в
« £
Or
CO**'
а, ;
W
«5
£С
*s
° 5
о, X
&«
£*
в й*
£/ о
Ч о
dS
fr-
.. а>
О “
ч >.
■§■«
со
£• со
.4 X
w со
ь Ч
W -н
ь* 2
с> в
O.S
ч
в X
11
со
X
н 5
£ ч
о а>
а в
U
"g
°1
оГ
to*
1 Oi
I
iO
I ю
со о
i^TrC-i.
TT2
Ю
r^.
of
со
cq
Ю*
05
CO
CO
X
ct
%
X
cfl
i>
<
00
to
S
X
X
СО
с.
CJ
о
О
о.
4)
03
и
(-
05 ©
(ON
и
X
>1
а>
t*r
x >, .
и *-
^ X X
Д CO 05
—* cs CO
h- h- b-
O.
H
и
CD
04
5
X
<L>
U
h-
*e .
e_ О *
t flj 4*
4 4 4 4^
О Я Я 5°
>>П00 D.T
>. CL
I- 4
ra
^ S
о
^ s
4
о
о
S !
irtCON
Г-- Г--
00
X
C9 CO
fr* о
x о
<0	*	Оч
и §-<
о я СТЗ
— "*0.1
&-|Ч
СО *1 *1
О —.
s Ji
со
X
s X
« 5
н 5
X *
а>
О s
о. я
с S
_ а>
S*
о
X Ч
, ч
в»1” а.
*хс
5 а
* с - с
Q. W
С sr<T)
*“в
*— °
S|*Sf"х
S «й о t-S £
о«Jo® ®"
Л X	я
к s о о г °
“ ^ О 2 QJ
2 —
jj о>
S*
и со
с о.
со о
х а
I б
мс
я.
a „
Ш S
О 4
О. «
I- S
и V
4 =f
4 О
aeSS1-1
-	-	=*	о.	|
чё Зи^сб
5xSu- m
го
■*■ с
1	5
=	?

f~ ПМГЛ1/ ПЫТСО A TVDUI
V-■ ir IV^V/l V У IF 1 ■ 1.1 i-v I J I Ul
/
1. Анфимов В. H., Ваганов Г. И., Пав¬
ленко В. Г. Судовые тяговые расчеты. М.:
Транспорт. 1970, 223 с.
2. Баринов О. Г., Горелков В. М.,
Трансформация суточного приливного ре¬
жима (волна Кг) Пенжинской губы Охот¬
ского моря в результате сооружения при¬
ливной электростанции. — В кн: Методы
преобразования энергии океана/ДВНЦ
АН СССР. Владивосток, 1983, с. 65—71.
3. Бернштейн J1. Б. Первая советская
приливная ГЭС. —Гидротехническое стро¬
ительство, 1939, № 10—11, с. 41.—45.
4. Бернштейн JI. Б. Приливная энер¬
гетика.— Природа, 1959, № 11, с.41—50.
5. Бернштейн JI. Б. Повышение эф¬
фективности низконапорных СЭС. — Гид¬
ротехническое строительство, 1959, № 1,
с. 33—42.
6. Бернштейн JI. Б. Приливные элект¬
ростанции — источник гарантированной
энергии.— Гидротехническое строительст¬
во, 1959, № 2, с. 17—26.
7. Бернштейн JI. Б: Сквозная конст¬
рукция здания низконапорной речной и
приливной электростанции из наплавных
док-блоков. — Гидротехническое строитель¬
ство, 1960, № 1, с. 22—28.
8. Бернштейн J1. Б. Опытная прилив¬
ная электростанция. — Гидротехническое
строительство, 1962, № 3, с. 33—37.
9. Бернштейн JI. Б. Приливные электро¬
станции в современной энергетике. М.—Л .7“
Госэнергоиздат, 1961. 271 с.
10. Бернштейн JI. Б. Прямоточные и
погруженные гидроагрегаты/ Цинтимаш.
М., 1962, 211 с.
11. Бернштайн Л. Б. Опыт эксплуата¬
ции горизонтальных осевых агрегатов
(капсульных и шахтных). М.:	Энергия,
1966.	112 с.
12. Бернштейн JI. Б. Капсульные и
шахтные гидроагрегаты. Итоги науки и
техники/ВИНИТИ. М., 1968- 216 с.
13. Бернштейн JI. Б., Нехорошей Н. Н.,
Гельфер С. JI., Усачев И. Н. Транспорти¬
ровка блока Кислогубской ПЭС в губу
Кислую. — Энергетическое строительство,
1969, № 3. с. 29—35.
14. Бернштейн JI. Б. Использование
энергии прилива для решения актуальной
проблемы современной энергетики. — Во¬
просы географии, 1970, № 74, с. 51—66.
15. Бернштейн Л. Б., Гаврилов В. Г.
Сооружение перехода BJI 330 кВ на нап¬
лавных железобетонных фундаментах.—
Энергетическое строительство, 1977, № 8
с. 26—29.
16. Бернштейн JI. Б. Технические и
энергоэкономические аспекты использова¬
ния приливной энергии океана. —Доклад
на конференции ООН в 1981 г. по новым
и возобновляемым источникам энергии
(Москва), 1980. 55 с.
17. Бернштейн JI. Б., Усачев И. Н.,
Иванов Ф. М., Гончаров В. В. Бетонные ра¬
боты по изготовлению наплавных фунда¬
ментов перехода линии электропередач
через Каховское водохранилище. — Бетон
и железобетон, 1980, № 7, с. 28—30.
18- Бернштейн J1. Б. Опытная при¬
ливная электростанция	Аннаполис. —
Энергетическое строительство за рубежом,
1983, № 6, с. 16—23.
19. Бесчиискнй А. А. Проблемы раз¬
вития мировой энергетики. — Теплоэнер¬
гетика, 1984, № 3.
20. Биксон С. Г. О серийном сооруже¬
нии ТЭС в США. Энергетическое строи¬
тельство за рубежом, 1980, № 6, с. 8—9.
21. Бондарчук А. П., Андрусенко Н. И.,
Данченко В. М. Буксировка и установка
наплавных опор BJI 330 кВ. — Энергети¬
ческое строительство, 1979, № 5, с. 38—40.
22. Ботвинник М. М., Шакаряи Ю. Г.
Управляемая машина переменного тока.М.:
Наука, 1969. 140 с.
23. Быков А. К., «Пипкин Ю. П.,
Кости некий В. А. Сооружение подводного
автотранспортного туннеля методом опу¬
скания секций. — Транспортное строи¬
тельство, 1980, № 9, с. 11 —13.
24. Вольфберг Д. Б. Энергетическая
плотина Франции на современном этапе.—
Энергохозяйство за рубежом, 1980, № 2. с.
с. 1—7.
25. Волшаник В. 3., Зубарев В В.,
Франкфурт М. О. Использование энергии
ветра, океанских волн и течений. — Серия
нетрадиционных источников энергии /
ВИНИТИ, т. 1. М., 1983. 100 с.
26. Гаврилов В. Г. Подводное выпол¬
нение постели под наплавное здание Кис¬
логубской ПЭС. — Гидротехническое стро¬
ительство. 1971, № 2, с. 8—11.
27. Гельфер С. Л. Влияние льда на
энергетические характеристики бассейна
ПЭС. — Сборник научных трудов Гидро¬
проекта, 1980, вып. 69. с. 116—119.
28. Гервик Б. Железобетонные соору¬
жения для арктических районов. — Бетон
. и железобетон, 1980. № 2. с. 28—29.
18*
283

29. Гидроэлектрические станции'Под
ред. Ф. Ф. Губина, Г. И. Кривченко. М.:
Энергия, 1980. 367 с.
30. Гидроэнергетика и комплексное
использование водных ресурсов СССР/Под.
ред. П. С. Непорожнего. М.: Энергоатом-
издат, 1982. 560 с.
31. Горелков В. М. Об оценке измене¬
ния приливного режима мелководного за¬
лива в результате гидротехнического строи¬
тельства. — В кн.: Материалы Всесоюз¬
ного совещания «Природа Арктики в усло¬
виях межзонального перераспределения
водных ресурсов»/ЛВИМУ. Л.; 1980,
с. 32—33.
32. Горелков В. М., Григорьева Л.Н.,
Моносов М. Л. Трансформация полусуточ¬
ного прилива в северной части Белого моря
при условии строительства Мезенской
ПЭС. — Тр. Ленгидропроекта, 1981, № 77,
с. 74—80.'
33. Горелков В. М., Некрасов А. В.
Моделирование полусуточного прилива в
мелководном бассейне с учетом береговой
осушки. — Исследование и освоение Миро¬
вого океана. Тр. ЛГМИ, 1982, вып. 77,
с. 140—146.
34. Горнштейн В. М. Наивыгодней¬
шее распределение нагрузок между парал¬
лельно работающими электростанциями.
М.: Госэнергоиздат, 1949. 255 с.
35. Дуванин А. И. Приливы в море
Л. : Гидрометеоиздат, 1960.
36. Жибра Р. Энергия приливов и
приливные электростанции/Пер. с франц.
М.: Мир, 1964.
37. Жибра Р. Энергия приливов. XI
конгресс МАГИ (Ленинград), 1965, т. 6,
с. 223 —242.
38. Залогин Б. С. Океан человеку. М.:
Мысль, 1983. 205 с.
39. Иванов Ф. М., Усачев И. Н ,
Виноградова О. В. Бетон Кислогубской
ПЭС.— В кн. Применение предваритель¬
но напряженного железобетона в подвод¬
ных плавучих сооружениях. М.:	Строй-
издат, 1972, с. 284—292.
40. Иванов Ф. М., Усачев И. Н., Глад¬
ков В. С., Виноградова О. В. Морозостой¬
кий бетой для морских сооружений.— Бе¬
тон и железобетон, 1983, № 3, с. 40 — 41.
41. Инструкция по изготовлению гид¬
ротехнических конструкций из бетона мар¬
ки МрзЮОО. BP-l-75/Минэнерго СССР,
1975. 28 с.
42. Инструкция по изготовлению гид¬
ротехнических конструкций из необраста¬
ющих бетонов. ВСН-35-84/МинэнергоСССР,
1985.
43. Использование водной энергии /
Под ред. Д. С. Щавелева. Л.: Энергия,
1976, 656 с.
44. Картвелишвили Н. А., Сила-
ков В. Н. Оптимизация водноэнергети¬
ческого режима приливной электростан¬
ции. — Тр. ВНИИЭ, 1965, вып. 22,
45. Кислогубская приливная электро¬
станция/Под ред. Л. Б. Бернштейна. М.:
Энергия, 1972. 263 с.
46. Клабуков В. М., Дмитриев С. Г.
Натурные исследования обратимого кап¬
сульного агрегата.— Тр. Гидропроекта
1978, № 64, с. 106—117.
47. Клабуков В. М., Дмитриев С. Г.
Зайцев А. Н. Капсульный агрегат Кисло¬
губской ПЭС. Значение его исследований
для развития капсульных агрегатов н соз¬
дание агрегата с переменной частотой
вращения.— Сборник научных трудов Гид¬
ропроекта. 1980, № 69, с. 60—82.
48. Казанцев Б. Э. Графический ме¬
тод расчета регулирования приливной вол¬
ны.— Сборник докладов по гидротехнике/
ВНИИГ, 1965, вып. в.
49. Ковалев Н. Н. Гидротурбины. Л.:
Машиностроение, 1971. 584 с.
50. Кривенков В. В. Некоторые вопро¬
сы автоматического регулирования элект¬
ропередачи постоянного тока при враще¬
нии турбины, питающей ПЭС с оптималь¬
ным числом оборотов. Автореферат, дне.
на соискание уч. степени канд. техн. на¬
ук/МЭИ, 1967.
51. Кузнецова И. А., Зенина Г. Б.
Обрастание в районе строительства при¬
ливных электростанций на Баренцевом и
Белом морях.— Морское обрастание. Тр.
Ин-та океанологии. 1967, т. XXXV.
52. Ламб Г. Гидродинамика/ Пер. с
англ. М.: ОГИЗ, 1947. 928 с.
53. Ловягин М. А., Корсаков В. М.,
Каганер Я- Б. Металлические плавучие
доки. Л.: Судостроение, 1964. 335 с.
54. Лятхер В.М. Технические пер¬
спективы использования океанических те¬
чений.— В кн.: Системы преобразования
энергии океана/ ДВНЦ АН СССР. Влади¬
восток, 1985.
55. Ляхницкий В. Е. Синий уголь.
Л.: Изд-во АН. 1926. 107 с.
56. Макаров В. А., Меизин А. Б.,
Водопьянов В. И. Электрическое модели¬
рование изменения динамического режима
морской акватории в результате гидротех¬
нического строительства.— Исследование и
освоение Мирового океана. Тр. ЛГМИ,
1978, вып. 65, с. 97—108.
57. Малышев Н. А., Бернштейн Л. Б.
Приливные электростанции.— Наука в
СССР, 1984, №6 с. 21—29.
58. Малышев Н. А., Лятхер В. М.
Ветроэнергетические станции большой мощ¬
ности. — Гидротехническое строительство,
1983, № 12, с. 38—44.
59. Марчук Г. И., Каган Б. А. Дина¬
мика океанских приливов. Л.: Гидрометео¬
издат, 1983. 359 с.
60. Методы оптимизации режимов
энергосистем/Под ред. В.М. Горнштейна.
М.: Энергия, 1981.
61. Медведев B.C. Особенности строе¬
ния и литодинамики прибрежной зоны се¬
верной части Белого моря в связи с проек¬
тированием ПЭС/Ин-т океанологии АН
СССР. М., 1969.
284

62. Некрасов А. В. Приливные волны
в окраинных морях. Л.: Гидрометеоиздат,
1975. 247 с.
63. Некрасов А. В. Структурные и
энергетические характеристики прилива
Пенжинской губы и их трансформации при
сооружении плотины ПЭС.— В кн.: Мето¬
ды преобразования эиергии^океана/ДВНЦ
АН СССР. Владивосток, 1983, с. 56—64.
64. Основные положения энергети¬
ческой программы СССР на длительную
перспективу. М.: Политиздат. 1984. 32 с.
65. Полин JI. Е. Балтика — Чер¬
ное море (перегон плавучего дока). М. Мор¬
ской транспорт, 1963. 140 с.
66. Разуваев В. Работает вода. —
«Правда», 25.07.1979.
67. Регистр СССР. Правила классифи¬
кации и постройки морских судов. Том 1.
Л.: Транспорт, 1977. 495, с.
68. Решение Совещания по энергии
океана 1983.— В кн.: Системы преобразо¬
вания энергии океана/ДВНЦ АН СССР.
Владивосток, 1985.
69. Сахаров В. И. Пеиоэпоксиды как
комплексный теплогидроизоляционный ма¬
териал. — Энергетическое строительство,
1969, § 3.
70. Сгибнева Л. А. О распространении
приливных волн в Пенжинской губе Охот¬
ского моря.— Тр. ГОИН, 1975, вып. 26,
с. 52.
71. Сеземан Н. А. К расчету прилив¬
ных колебаний в заливах. — Водные ре¬
сурсы, 1973, №4, с. 177—184.
72. Семенов-Тян-Шаиский В. В. Ста¬
тика и динамика корабля. Л.: Судострое¬
ние, 1973. 607 с.
73. Силаков В. Н. Оптимизация ре¬
жима работы приливной электростанции в
энергосистеме. — Изв. АН СССР. Сер.
Энергетика и транспорт, 1968, № 5.
74. Силаков В. Н. Оценка влияния
неточности задания исходных характерис¬
тик на результаты расчета оптимального
режима ПЭС.— Тр. ВНййЭ, 1972, вып. 40.
75. Струмилин С. Г. Избранные про¬
изведения. Т. V. М.: Изд-во АН СССР, 1964.
76. Стырикович М. А. Сегодня н зав¬
тра. — Стратегия энергетики. М.: Знание,
1984, с. 3—20.
77. Стырикович М. А., Синяков Ю. В.
Социально-экономические аспекты долго¬
срочного развития энергетики. — В кн.:
Междунар. симпозиум. Значение новых и
возобновляемых источников энергии в ре¬
шении глобальных проблем энергетики/
АН СССР. М. 1980.
78. Типовая методика определения
экономической эффективности капиталь¬
ных вложений/ АН СССР. М., 1980.
79. Трифель М. С., Рысс Ю. Б., Ахме¬
дов Б. М., Нехорошее Н. Н. Электрохими¬
ческая защита оборудования и конструк¬
ций Кислогубской ПЭС. — Гидротехниче¬
ское строительство, 1972, № 4.
80. Усачев И. Н. Производство бетон¬
ных работ при строительстве тонкостенного
блока Кислогубской ПЭС. — Энергетиче¬
ское строительство, 1967, № 4, с. 61—65-
81. Усачев И. Н. Средства защиты от
обрастания конструкций и оборудования
ГЭС и ПЭС в северных морях. — Сборник
трудов Горьковского государственного
у-та. Биоповреждения. 1981., с 226—227.
82. Цветков Е. В., Алябышева Т.М.,
Парфенов JI. Г. Оптимальные режимы гид¬
роэлектростанций в энергетических систе¬
мах. М.: Энергоатомиздат, 1984. 303 с.
83. Шакаряи Ю. Г. Асинхронизиро-
ванные синхронные машины. М.: Энерго¬
атомиздат, 1984. 156 с.
84. Шокальский Ю. М. Океанография.
Петроград, 1917.
85. Шулейкии В. В. Физика моря.
М. — Л.: Изд-во АН СССР, 1933.
86. Энергетические ресурсы СССР. Гид¬
роэнергетические ресурсы. М.:	Наука,
1967.
87. Эрлихман Б. Л. Изменение экономи¬
ческой эффективности гидроэлектростан¬
ций в период эксплуатации.— Энергети¬
ческое строительство, 1983, № 4.
88. Эрлихман Б. Л. Эиергоэкономи-
ческие расчеты гидроэлектростанций. М.:
Энергия, 1969.
89. Alaskan tidal power costly.—
Eng. News Rec., 1981, v. 207, № 20, p.44.
90. Allard P. Influence de la configu¬
ration des bassins sur la regime des marees
littorales. — Ann. Inst. Oceanograph., 1953,
t. 28. №2, p. 63—112.
91. Anderson W. P. Louisiana’s first
prefabricated lowhead hydroelectric stati¬
on.— Int. Power Generat., 1983, v. 6, № 4,
p. 10—14.
92. Andre H. Ten years of experience
at the «La Ranсe» tidal power plant.— Ocea¬
nology International, 1978, p. 45—49.
93. Atkinson I. Severn Barrage still
testing the tide. — Contract I, 1977, v. 278,
№ 5102, p. 26—27.
94. Atlantic Tidal Power Programming
Board. Feasibility of tidal power develop¬
ment in the Bay of Fundy. Dep. of Energy,
Mines and Resources. Ottawa, Oct. 1969.
95. Ackers. P. Tidal power projects —
Australia. Tidal Power and Estuary Mana¬
gement. — Proc. of the 30 Symp, of the
Colston Res. Soc., 1978, p. 108—114.
96. Avila C. F. The Quoddy Follies.—
EEI Bulletin, July 1964, r. 205—211.
97. Baker A. C. Renewable energy.
The Severn Barrage. — Physics Bull., 1984,
v. 36, p. 384—387.
98. Banal М., Bichop A. Tidal energy
in France. The Ranсe tidal power station.
Some results after 15 years of operation. —
Second Int. Symp. on Wave and Tidal Ener¬
gy, 1981, Sept. 22—25.
99. Banal M. L’energie maremotrice en
1982.— La Houille Blanche, № 5/6, 1982,
p. 433—439.
100. Belanger P. R., Kerr W. On the
dynamic optimization of tidal power plants.—
Proc. of the Jfac, 1975, Boston 24—30 Aug.
285

101. Bernholtz В., Graham L. I. Hyd¬
rothermal Economic Scheduling. Pt. Soluti¬
on by Incremental Dynamic Programming.—
PAS, v. XII, № 51, 1960, p. 921—932.
102. Bernstein L. B. Tidal power— a
Russian view. — Canadian Consulting Engi¬
neer, May 1961, p. 54—57.
103. Bernstein L. B. Tidal energy for
electric power plants. Israel Program for
Scientific Translation, Jerusalem, 1965.
104. Bernstein L. B., Kislaya Guba
experimental tidal power plant and problem
of the une of tidal energy.— In: Gray T.J.
and Gashus О. K. (eds). Tidal Power; N.Y.:
Plenum Press, 1972, p. 215—238.
105. Bernstein L. B. Kislogubskaya
tidal power plant. — FIP Symposium on
Concrete Sea Structures. Tbilisi, 1972.
106. Bernstein L. B. Energy of northern
seas. — Marine Technology, 1973, № 7, p. 24.
107. Bernstein L. B. Kislogubsk: a small
station generating great expectations. —
Water Power, May 1974, p. 172—177.
108. Bernstein L. B. Russian tidal po¬
wer station is precast off site, floated into
place. — Civil Engineering. — ASCE, Ap-
pril 1974, p. 46—49.
109. Bernstein L. B. Designing of
tidal plants in the USSR. — Proc. of the
30 Symp. of the Colston Res., Soc. 1978,
p. 67—76.
110. Bickley D. T. Energy storage wit¬
hin a two-basin tidal power scheme. —
Int. Conf. on Energy Storage, Brighton,
UK, 1981, Apr. 29 — May 1, v. 51, p. 349—
372.
111. Birkett N., Count В. М., Nicho¬
ls N. K. Optimal control problems in tidal
power.— Water Power and Dam Construc¬
tion, January 1984.
112. Blanc-Feraud P., Huard P. Gesti-
on optimale de I’usine de la Ranсe par une
methode de programmation dynamique.—
Bulletin de la Direction des Etudes et Recher¬
ches, 1967, ser. B, Ns 3, p. 5—18.
113. Bondi H. Die Alternativen in der
Energieversogrung Grossbritanniens in
den kommenden zwei Jahrzehnten — ihre
Chansen und Risvken. — Atom und Strom,
1980, 26, № 1, S. 16—18.
114. Bongartz. A new tidal wave. —
Science Digest, Sept. 1983, p. 12.
115. Bonnefille R. Contribution theo-
rique et experimental a Г etude du regime
des marees. Theses Doct.. Es Sci. Phys.,
Grenoble, 1970, p. 352.
116. Bonnefille R. Realisation EDF
I’usine maremotrice. — EDF Direction des
ёtudes et recherches. Report 40/75/02. Pa¬
ris, 1975, IV.
117. Bonnefille R., Roux M. Analyse
du fonctionnement de 1’usine maTemotrice
de la Ranсe de 1973 a 1975. — EDF Directi¬
on des etudes et recherches. Report 30/76/
22.	Paris, 1976, VI.
118. Braikevitch M. Straight flow
turbine. — Int. Conf. of Tidal Power, Hali¬
fax, 1970. Tidal Power. N. Y. — London:
Plenum Press, 1972, p. 415—434.
119. Casacci S. Large bulb units for
tidal power plant. — Water Power and Dam
Construction, 1978, v. 30, № 6, p. 45—47-
1978, № 7, p. 47—50.
120. Charlier R. H. Tidal energy,
Van Nostrand Reinhold Company, 1982.
N. Y.: Cincinnati, London; Melbourne,
351 p.
121. Cheng Xuemin. Tidal power in
China. — Water Power and Dam Construc¬
tion. February 1985, p. 33—36.
122. Clark R. H. Re-assessing the fe¬
asibility of Fundy tidal power. — Water
Power and Dam Construction, June 1978,
p. 35—41.
123. Clark R. H. Fundy tidal power —
a retrospective view. — Int. J. of Ambi¬
ent Energy, Dec. 1980.
124. Clark R.f Oaklay J. The towing
and positioning of caissons in a tidal bar¬
rage. — Second Int. Symp. on Wave and
Tidal Energy, 1981, Sept. 23—28, paper
F2, p. 177—190.
125. Cochrane S. R., Wilson E. M. The
Strangford Lough tidal energy project.—
Second Int. Symp. on Wave and Tidal
Energy, 1981, Sept. 23—25, paper K2,
p. 315—326.
126. Cotillon J. La Ranсe: six years
of operating a tidal power plant in France.—
Water Power, 1974, № 10, p. 314—322.
127. Cotillon J. World’s bulb turbines.
— Water Power and Dam Construction,
Sept. 1981, p. 42—43.
128. Cree A. Past history and present
plan.— Proc. Amer. Power Conf., v. 26,
Chicago 111, 1964, p. 51—57.
„ 129. Defour A. L’electrification de la
Bretagne et de la Normandie, est-elle possible
au moyen d’usines maremotrice? Revue
General d’Electricite, 1934, v. 36, p. 267—
286.
130. Dekhtawala N. J. Tidal power
potential in Gujarat. — Elec. India, 1982,
22, № 19, p. 9—13.
131. Derrington J. The use of concrete
caissons for river barrages. — Tidal Power
and Estuary Management, Colston Paper,
Bristol, 1979, № 30, p. 133—140.
132. Douma A., Stewart D., Meier W.
Straflo turbine. Annapolis. — Modern Po¬
wer Systems, 1983, № 1, p. 53—65; Escher-
Wyss Mitteilungen, 1/1981; 1/1982, S. 5—9.
133. Duff G. F. D. Tidal power in the
Bay of Fundy. — Aware Magazin, 1979, v.
103, p. 8—13.
134. Duff G. F. D. Numerical model¬
ling of tides in the Bay of Fundy. Tidal
Power and Estuary Management. — Proc.
of the 13. Symp. of the Colston Res. Soc.,
1979, p. 93—98.
135. Duff G. F. D. A gulf and ocean
model of the Bay of Fundy tides and their
response to barrier construction and opera¬
tion. — Util. Math., 1981, v. 19, p. 3—80.
286

136.	Dunham	W. H. What,	price
Quoddy	power? — Proc.	Amer.	Power
Conf., v. 26, Chicago III, 1964, p. 58—65.
137.	Duhoux.	Fermeture de la	Ranсe.
Deroulement des	travaux	et analyse des
observations. — La Houille Blanche, 1964,
№ 4. p. 491—508.
138. Eastern Scheldt stofm surge barrier.
Rijkswaterstaat, Dosbouw, the Nether¬
lands. —, CEMENT. 1979. № 12.
139. Fay J. A. Smachlo M. Generic-
performance ol small scale tidal power
plants.— Second Int: Symp. on Wave and
Tidal Energy, 1981, Sept. 23—25, paper
X7, p. 409—420.
140. Feasibility study of tidal power
plant: Ministry of Science and Technology,
Ottawa, 1977, R-74-51. 205 p.
141. Federico A. F. Las posibilidades
de aprove chamientos mareamotrices en la
Republica Argentina. — Universidad, 1978,
№ 89, p. 83—110.
142. Ferreira Monteiro de Castro. Cen-
trais hidroeldtricas utilizando, о potencial
das mares. — Revista de Escola de Minas,
1956, 20, № 2, p. 23—27.
143. Final report on tidal power study
for the US Energy Research and Develop¬
ment Administration. V. 1 and 2, Stone and
Webster Engineering Corporation, March
1977.
144. Fichot E. Les marees et leur uti¬
lisation industrielle. Paris, 1923.
145. Friedlander G. D. The Quoddy
question — time and tide. — IEEE Spect¬
rum, 1964, v. 1,№9, p. 96 —102, 107 —118.
146. Friedlander G. D. Das Projekt
Passamaquoddy. —Elektrotechn. Z.,	1965,
Bd 17, № 6, S. 125—129.
147. Fundy tidal power. — Mod. Po¬
wer and Engineering, 1970, №4, p. 3.
148. Fundy tidal power site proposed.
— Water Power and Dam Construction, 1978,
v. 30, № 5, p. 3.
149. Fundy tidal power update'82.—-
Tidal Power Corporation Halifax Nova Sc.,
Int. St. Brok, № 0—88871—031—3.
150. Furst G. B., Swales М. C. Review
of optimization and economic evaluation
of potential tidal power developments in the
Bay of Fundy. —Can. Elec. Eng. J., 1979,
v. 4, № 1, p. 17—25.
151. Garrett C. J. R. Tidal resonance
in the Bay of Fundy and Gulf of Maine. —
Nature, 1972, v. 238, № 5365, p. 441—443.
152. Garrett C. J. R. Norntal modes of the
Bay of Fundy and Gulf of Maine. — Can.
J. Earth Sci., 1974, v. 11, № 4, p. 549—
556.
153. Garrett C. J. R., Greenberg D. A.
Predicting changes in tidal regime: the open
boundary problem.—J. of Physical Ocea¬
nography, 1977, v. 7, № 2, p. 171 —181.
154. Gerwick В. C. Construction of
prestressed concrete structures. — Wiley and
S. Inc., N. Y., London, Sydney, Toronto,
1971. 41 Ip.
.155. Gibrat R. L’energie des marees.—
Bulletin de la Societe francaise des
electriciens, 7 serie, 1953, v. 3, p. 283—
332.
156. Gibrat R. Les usines maremotri-
ces. Paris, Sept. 1955.
157. Gibrat R. Cycles d'utilisation
de 1’energie maremotrice, IV Journee de
1’Hydraulique, Paris, 1956, p. 488—497.
158. Gibrat R. Source de 1’energie des
marees: energie cinetique de la terre ou
energie thermique du soleil? — La Houille
Blanche, 1962, XV, p. 255—266.
159. Gibrat R. L’energie de maree.—
Rev. Soc. Roy. Beige Ingen. Ind., 1962,
№ 9—10, p. 561—575.
160. Gibrat R. L’energie maremotrice
dans le monde. L’usine maremotrice de la
Ranсe et 1’environnement. — La Houille
Blanche, 1973. № 2—3, p. 145—150.
161. Gibrat R. Numerical model¬
ling and tidal power problems. — Proc.
2nd Int. Conf. Appl. Numerical Modelling,
Madrid, 1978, London — Plymouth, 1977,
p. 219—230.
162. Gibrat R. La joie de comprendre,—
Bulletin de la Societe francaise des elec¬
triciens, 1956, vol. 6, № 63, p. 173—184.
163. Gibrat R. L’usine maremotrice de
la Ranсe.—Revue Francaise de 1’energie,
1956—1957, №74, p. 234—241.
164. Gibrat R., Auroy F. Probleines
poses pour Г utilisation de Г energie des ma¬
rees, V Conference Mondiale de 1’ener-
gie, 1956, Sous-section H, rapport III-
H-22.
165. Gibson R., Wilson E. Tidal energy
integration using pumped storage. — Proc.
Amer. Soc. Civ. Eng., 1979, v. 105, № 1,
p. 71—80.
166. Godin G. Theory of the exploita¬
tion of tidal energy and its application to the
Bay of Fundy. — J. Fish. Res. Bd. Canada,
1969, v. 26, № 11, p. 2887—2957.
  167. Godin G. The tidal power potent!—
al of Ungava Bay and its possible exploita¬
tion in conjunction with the local hydroelec¬
tric resources. — Mar. Sci. Dir. Ottawa,
Ser. № 30, 1973.
168. Godin G. The power potential of Un¬
gava Bay and its hinterland. — Water Po¬
wer, 1974; v. 26, № 5, p. 167—171.
169. Gordon D. C., Lanhurst A. R. The
environmental aspects of tidal power pro¬
ject in the upper reaches of the Bay of Fun¬
dy. — Marine pollution bulletin, 1979, v. 10,
№ 2, p. 11—17.
170. Grant E. L. Principles of engine¬
ering economy N. Y.: The Ronald Press
Company, 1950.
171. Gray T. J., Gash us О. K. (eds.).
Tidal power. N. Y.: Plenum Press, 1972.
630 p.
172. Greenberg D. A. Modification of
the M2 tide due to barriers in the Bay of
Fundy.— J. Fish. Res. Bd. Canada, 1969,
v. 26, № II, p. 2775—2783.
287

173. Greenberg D. A. Mathematical
studies of tidal behaviour of the Bay of
Fundy. — Man. Rep. Ser. Mar. Sci. Dir.
Dept. Env., Ottawa. 1977, №46. p. 1 — 127.
174. Greenberg D. A. A numerical
mode! investigation of tidal phenomena in
the Bay of Fundy and Gulf of Main. —Mari¬
ne Geodesy, 1979, v. 2, № 2, p. 161 — 187.
175. Greenberg D. A. Bay of Fundy tidal
power — Mathematical Studies. — Proc. 7th
Conf. Fluid Mech. Energy Conv., Alta, Utah,
Philadelphia, Pa, 1980, p. 51—82.
176. Hasweli С. K., Huntington S. W.,
Shaw T. L., Thorpe G. R., Westwood I. J.
Pumped storage and tidal power in energy
systems. — Proc. Amer. Soc. Civ. Eng.,
1972, P02, p. 201—220.
177. Heaps N. S. Estimated effects of
a barrage on tides in the Bristol Channeel.—
Proc. Int. Civ. Eng., 1968, v. 40, p.
495—509.
178. Heaps N. S. Tidal effects due to
water power generation in the Bristol Chan¬
nel. — In: T. J. Gray and О. K- Gashus
(eds). Tidal Power. N. Y.: Plenum Press,
1972, p. 435—455.
179. Heaps N. S., Greenberg D. A. Ma¬
thematical studies of tidal behaviour in
the Bay of Fundy. — Proc. IEEE Int. Conf.
on Eng. in the Ocean Environment, 1974,
v. 1, p. 388—399.
180. Hicks В. C. Fundy tidal power: Ca¬
nada’s biggest project? — Electr. News and
Eng., 1965, v. 74, № 10, p. 46—49.
181. Hoare A. G., Haggett P. Tidal and
estuary management — a geographical
perspective. — Tidal Power and Estuary
Management. Colston Paper, Bristol, 1979,
№ 30, p. 14—26.
182. Hooker A. V. Severn barrage —
some options and constraints. — Proc.
S.	Wales Inst. Eng., 1979, № 9, p. 43—52.
183. Hydraulic aspects of coastal st¬
ructures. Pt 2. Dev. in Hydraulic Eng. re¬
lated to the design of the Osterschelde Storm
Surge Barrier in the Netherlands. — Delft:
Univ. Press, 1980.
184. Immersed tunnels. Delta Tun¬
nelling Symposium, Amsterdam, 1978,
16—17 th November.
185. Investigation of the International
Passamaquoddy Tidal Power Project, Report
of the International Joint Commission, Do¬
cket 72, April 1961. Washington, D. C.: The
Commision.
186. IJC rules against feasibility of
Passamaquoddy Project, 1961.
187. Jeffreys. H. The earth, its origin,
history and physical constitution. Cambrid¬
ge: University Press, 1952.
188. Jenkin F. P. Economic aspects of
tidal power. — Tidal Power and Estuary Ma¬
nagement. Colston paper. Bristol, 1979
v. 296, p. 26—30.
189. Kammeriocher L. La station ma¬
remotrice experimental de Saint-Malo. —
Revue generale de 1’Electricite, 1960, 69,
№ 5, p. 237—261.
190.	Karas A. N. System planning for
the Bay of Fundy tidal power developments.
— IEEE Trans, on Power Apparatus and
Systems, 1978, PAS-97, p. 1600—1605.
191. Kervran Z. Etude d'un project
d’usine maremotrice a double flot, entre
Lessay et Carentan (Cotentin). — Le Genie
Civil. I — 15/VI 11, 1956, v. 83, №15,16
p. 281—289.
192. Kerr W. Dynamic control of a ti¬
dal power plant. M. Eng. Thesis, Depart¬
ment of Elec. Enc., McGill University,
1974.
193. Kim J. C. Development of water
resources, in Korea. — Water Power and
Dam Construction, 1983, v. 35, № 12,
p. 23—25.
194. Korea inaugurates third nuclear
station. — Elec. Review Int., 1983, Oct. 14,
v. 213, № 1, p. 4.
195. Laberge N. L. Tidal power as a
decentralised source of electricity. — Int.
J. of Ambient Energy, 1981, v. 2, № 2,
p. 18—23.
196. Lakes high in Alaskaas coastal mo¬
untains will allow hydro power to be tapped
without large dams. — Constructors and
Engrs., 1964, v. 61, № 3, p. 10—11.
197. Larsen P. F. Potential environ¬
mental consequences of tidal power deve¬
lopment seaward of tidal barrages. — Ocean
81, Conf. Ref. Boston, 1981, Sept. 16—18.
198. Lawton F. L. Economic of tidal
power. — Proc. of an Int. Conf. on the Uti¬
lization of Tidal Power, 1972, p. 105—129.
199. Lewis J. G. The tidal power re¬
sources of the Kimberleys. — J. Inst.
Eng., Australia, Dec. 1963, p. 333 —345.
200. Maier B. Mitteilung tiber Rohr-
turbine der Firma Meier, Bracwede, 6 Nov.,
1956. — L’usine nouvelle, Paris, 13/IX,
1956.
201. Marcellin R. La Ranсe une grande
realisation inedite. — Revue Francaise de
1’Energie, 1966, № 183, p. 627.
202. Marlin A., Sandrin P., Gres I. М.,
Hillairet M. AGRA, the new operation mo¬
del for the «La Ranсe» tidal power plant. —
IEEE Trans. PAS, 1982, v. 101, № 2,
p. 290—294.
203. Mauboussin G., Souiile G. Les
batardeaux de l’usine maremotrice de la
Ranсe. — Travaux, 1964, IV, p. 280—295.
204. Mauboussin G., Duboux L. Les
pertuis de vannage de l’usine maremotrice
de la Ranсe. — Le Genie Civil, 1 sept.
1964, p. 304. ,
205. Maunsell and Partner. Kimberley
tidal power study. — State Energy Commi¬
ssion of Western Australia, J976.
206. Keogh Me. Tidal power. — The
New Zealand Elec. J., 1959, v.32, № 82—
83.
207. Mersey barrage	would benefit
millions. — Modern Power System Review,
January/February 1982.
208. Mayer H. W., Hopper H. R..
Severn B. Manitoba Hydro and Straflo
288

Units. 92nd ELC Conf, at St, -John’s, New¬
foundland, May 25—26, 1978.
209. Miller H. Choice of hydroelectric
equipment for tidal energy. — Korea tidal
power symp.. Seoul, Nov. 14—15, 1978.
Sponsor: Korea Ocean Research and Deve¬
lopment Inst.
210. Miles G. V. Estuarfne modelling—
Bristol Channel- — Tidal Power and
Estuary Management. Proc. of the 13 Symp.
of the Colston Res. Soc., 1979, p. 76—84.
211. Moreau M. Etude sur Г utilisation
de I’energie des marees en France. Paris.
1931.
212. NEDECO. Severn tidal barrage
scheme. — Department of Energy. London,
1977.
213. Northover A. C. Tides, the key to
maritime power? — Electrical Digest, June
1960, p. 50, 52, 54 , 59.
214. Nova Scotia, N. Y., to study ti¬
dal power. — Heavy Construction News,
March 1983, p. 4.
215. O’Connor A. J. Energy require¬
ments and Fundy tidal power. — Eng. J.,
1974, v 57, № 7, p. 114—116.
216. Owen A., Heaps N. S. Some re¬
cent model results for tidal barrages in the
Bristol Channel. — Tidal Power and Estua¬
ry Management. Proc of the 13 Symp. of
the Colston Res. Soc., Bristol, 1977, p. 85—
92.
217. Owen A. Effect on the M2 tide
of permeable tidal barrages in the Bristol
Channel. — Proc. Inst. Civ. Engrs, pt 2,
1979, v. 67, Dec., p. 907—928.
218. Parkinson F. E. Mathematical
model of tidal regimes in the Bay of Fundy.—
In: Gray T. J. and Gashus О. K- (eds). Tidal
Power, N. Y.: Plenum Press, 1972, p. 131 —
152.
219. Passamaquoddy tidal power project.
Main Federal Power Commission, Washing¬
ton, 1941.
220. Passamaquoddy — rebirth of a
dream. — El. Light and Power. 1964, v. 42,
№ 5, p: 54—57.
221. Pearsall I. S. Low head hydraulic
machinery. — Tidal Power and Estuary
Management.— Proc. 30 Symp. of the Cols¬
ton Res. Soc., 1979, p. 124—132.
222. Phillon G. S. Rand D. programme
essential before tapping tidal power potential
of Indian estuaries.'— Indian J. Power and
River Valley Develop., 1978, v. 28, № 6,
p. 137—147.
223. Prandle D. Tidal power schemes
in the Bay of Fundy and Bristol Channel.—
Second Int. Symp. on Wave and Tidal
Energy, 1981, 23 — 25 Sept., paper X6,
p. 397—408.
224. Prandle D. Simple theory for de¬
signing tidal power schemes. — Adv. Water
Resources, 1984, v. 7, March, p. 21—27.
225. Proposals for a Severn barrage.—
The Dock and Harbour Authority, 1977,
v. 58, № 685, p. 333—338.
226. Prefeasibility study of tidal power
plant at Cheonsu Bay. — Korea Ocean Ra-
search Development Inst, 1975.
227. Rabaud J. Description of La
Ranсe tidal power plant. — US Dep. Com-
mer. Nat. Bur. Stand. Spec. Publ., 1981,
№ 622, p. 289—309.
228. Reassessment of Fundy tidal power.
Reports of the Bay of Fundy Tidal Power
Review Board and Management Committee,
Ottawa, November 1977.
229. Report of the Severn Barrage
Committee. London, 1933.
230. Report of the hydro resources
Sub-Committee of the Alaska Advisory
Committee of the Federal Power Commissi¬
on.— Alaska Power Survey, 1966, Washing¬
ton, D. C.: US Covernment Printing Office.
231. Riggs H. E. Uneconomic Public
Works American Society of Civil Engineers
discussed economics of large public works
projects at Boston meeting. — Eng. News
Rec., 1937, v. 119, № 18, p. 720—721.
232. Ripley J. G. Harnessing Passa¬
maquoddy tides—big talk but still no ac¬
tion. — Engng and Construct. Rec., 1963,
v. 76, №8. p. 20—21.
233. Roberts F. Energy accounting
of river Severn tidal power schemes. — Ap¬
plied Energy, 1982, № 11, p. 197—213.
234. Robinson J. S. Tidal response
of a wedge-shaped estuary to the installa¬
tion of a tidal power barrage. — Proc. Inst.
Civ. Engrs, pt 2, 1978, v. 65, Des., p. 773—
790.
235. Roff R. H. W. Fundy’s renewable
energy supply. — International Constructi¬
on, 1978, Sept. 26—30.
236. Rouville A. Energie mecanique
de la maree. Exemples d’application en
projet. — La Houille Blanche, 1957, 12
№ 5, p. 789—794.
237. Sandrin P. AGRA. La nouveau
modele de gestien de-1’usine maremotrice
de la Ranсe. — EDF Bulletin de Direction
des etudes et recherches, Ser. B, Reseaux
electriques, Materiales electr., 1980, p. 29—
40.
238. Saunders D. W. Kimberley tidal
power. ANLAAS Congress, Hobart, Tasma¬
nia, 1977.
239. Saunders D. W. Kimberley tidal
power revisited. — Inst. Engrs. Aus. Conf.
on Energy Resources for Electrical Power
Generation, Melbourne, Australia, 1974.
240. Seoni R. M. Major electrical
eduipment proposed for tidal power plant in
the Bay of Fundy. — IEEE Trans, on Power
Apparatus and Systems, 1979, PAS-98, № 5,
p. 1750—1760.
241. Severn tidal barrage is a better
bet for Britain. .— Electrical Review,
v. 213, № 20, Dec. 1983, p. 9.
242. Severn barrage scheme gets favoura¬
ble response. — Water Power and Dam Con¬
struction, Sept. 1981, p. 48—51.
289

243. Sharma H. К- A brief description
of the projects being constructed. — La
• Houille Blanche, 1982. № 1, p. 59—61.
244. Sharma H. K. Optimisation of
output from a tidal power plant. — Elec.
India, Apr. 1983, p. 27—32.
245. Shaw T. L. Tidal energy and na¬
tional needs. — Water Power, 1972, v. 24,
№ 10, p. 382—384.
246. Shaw T. L. Tidal energy from the
Severn Estuary. — Nature, 1974, v. 249,
№ 5459, p. 730—733.
247. Shaw T. L. Tidal power and the
environment, 1975. — New Scientist, 1972,
68, p. 202—206.
248. Shaw T. L. Tidal power: closing
the gap. — Water Power and Dam Construc¬
tion, 1976, 28, № 5, p. 24—28.
249. Shaw T. L., Thorpe G. R. Integ¬
ration of pumped storage with tidal power.—
Proc. Amer. Soc. Civ. Eng., 1978,
№ POl, p. 159—180.
250. Shaw T. L. A policy for tidal
energy.—Mar. Policy, 1977, №l,p. 61—69.
251. Shaw T. L. The status of the tidal
power. — Water Power and Dam Const¬
ruction, 1978, v. 30, № 6, p. 29—34.
252. Shaw T. L. Tenth world energy
conference. — Water Power and Dam Const¬
ruction, June 1978, p. 58—62.
253.	Shaw T. L. The role of tidal
power stations in future scenarios for elect¬
ricity storage in the U. K. — Proc. Int.
Symp. Wave and Tidal Energy, Canterbury,
1978, I, 1, № 42, p. 11—22.
254. Shaw T. L. Energy production
from an incomplete tidal barrage. — Water
Power and Dam Construction, August 1979,
p. 44 —47.
255. Skrotzki B., Vopat W. Power
Station Engineering and Economy, N. Y.,
1960.
256. Sorensen К- E-, MacLennan Ch.
Tidal power and its integration into the
electric system. — IEEE Power Eng. Soc.
Pap. Energy Develop., N. Y.. 1974. p. 62—
68.
257. Stokes C. J.f Street R. D. I. Tur¬
bine caissons for the Severn barrage. Second
Int. Symp. on Wave and Tidal Energy, 1981,
Sept. 23—25, paper FI, p. 167—176.
258. Studies favour British tidal po¬
wer dam. — Eng. News. Rec.. 1977, v. 199,
№ 2, p. 24.
259. Subrahmanyam' K. S. Tidal power
rn India — Water Power and Dam Const-
juclion, 1978, v. 30, №6.
260. Supplement to the 1963 Report,
The Internationa! Passamaquoddy Tidal
Power Project and Upper Saint John River
Hydroelectric Power Development.— Passa¬
maquoddy — St. John River Study Com¬
mittee, 1964, Washington, D. С.:	U. S.
Department of the Interior.
261. Survey for tidal power sites in
Western Australia. — Electr. Engrs., 1963,
39, № 12, p. 42.
262. Swales М. C., Wilson E.M. Opti¬
mization of tidal power generation. — Wa¬
ter Power, 1968, p. 109—114.
263. Taylor R. H. Alternative energy
Sources. Bristol, 1983.
264. The Public Papers and Addresses
of Franklin D. Roosevelt, 1938. N. Y.:
Random House, p. 272—273.
265. Tidal power generation.— Ko¬
rea Electric Company, 1970, p. 125.
266. Tidal power could help mining
industry. — Austral. Mining, 1973. v. 65,
№ 2, p. 54.
267. Tidal energy options. The Severn
barrage alternatives. — Constr. Ind. Int.,
1981. v. 7, № 16, p. 18—20.
268. Tidal power: the wave of the futu¬
re? — Alaska Ind., 1981, 13, № 12, p. 10—
12, 14.
269. Tidal power for Strangford Lo¬
ugh? — Technol. Irel, 1982, v. 13, № 8,
p. 22—24.
270. Tidal power: will it ever come to
Fundy? — Mod. Power, and Eng. 1964,
v. 58, № 9. p. 98—99.
271. Townson J. М., Davies М. E., Mat-
soukis P. Numerical simulations of the
Bristol Channel tide. — Proc. Inst. Civ.
Engrs, pt 2. 1980, v. 69, Sept., p. 671—685.
272. Trenholm N. B. Canada's Wasting
Asset — Tidal Power. — Electr. News
and Eng., 1961, v. 70, №. 2, p. 52—55.
273. UK tidal power economic. —
Eng. News Rec.. 1981, v. 207, №5, p. 18.
274. Vallarino E., Canovas des Castillo.
Evaluacion del potencial maremotriz de
las costas espanolas у analisis de l’valor
economico de Ios posibles aprovechamientos
— Conferencia mundial de la energia,
Madrid, 5—9 Junio, 1960, II C/6, p. 1—19.
275. Vantroys L. L’utilisation de l’ener-
gie des marees. Annales de Г Inst, du Bati-
ment et des Travaux Publics M. A., 1955,
№ 87—88.
276. Vantroys L. Les divers aspects
mathematiques, dynamiques ou trnemati--
ques du probleme des marees. — Bull, d’ln-
form,, 1958, № 8, 9, 10, p. 466—483, 546—
558. 657 —690,
277. Waller D. Environmental ef¬
fects of tidal power development. — In Gray
T. J. and Gashus O.K. Tidal Power, N. Y.:
Plenum Press, 1972, p. 611—625.
278. Wayne W. W. North American
tidal power prospects. — Int. J. of Ambient
Energy, 1981, v. 2, №3, p. 151 —158.
279. Wheather H. S., Shaw T. L. Some
observations on the virtues of integrating
tidal power into the UK electrical network.—
Proc. Bristol Univ. Colston. Res. Symp.
1979, p. 115—124.
280. Wheeler S. J. Optimisation of
tidal power schemes. Second Int. Symp.
on Wave and Tidal Energy, 1981, Sept.
23—25, paper HI, p. 237—248.
281. Wilson E. M. A new approach
to power from the tides. — New Scientist,
1964, v. 24, № 415, p. 290—291,
290

282. Wilson E. M. Solway Firth Tidal
Power Project. — Water Project, 1965, v.17,
№ 11, p. 431—439.
283. Wilson E. M. A multipurpose
barrage on the Bristol Channel. — Water
Power, 1966, v. 18, № 4, p. 135—142.
284. Wilson E. M. The Bristol Chan¬
nel Barrage Project. — lltH Conf. on Coas¬
tal Engineering, London, 1968, p. 1304—
1325.
285. Wilson E. М., Swales М. C. Ti¬
dal power from Cook Inlet, Alaska. — In:
Gray T. J. aud Gashus О. K. (eds.) Ti¬
dal Power, N. Y.: Plenum Press, 1972,
p. 239—248.
286. Wilson E. M. Energy from the
sea — tidal power. — Underwater, 1973,
v. 5. № 4 p. 175—186.
287. Wilson E. M. Tidal power in India.
— Report to the United Nations Office of
Technical Cooperation, Oct. 1975.
288. Wilson E. М., Gibson B. A.
Studies in retiming tidal energy. — Proc.
Int. Symp. Wave and Tidal Energy (Can¬
terbury), 1978, I. 1H1, p. 1 — 10.
289. Wilson E. M. Tidal power revie¬
wed. — Water Power and Dam Constructi¬
on, Sept. 1983, p. 13—16.
290. Wishart S. J. A preliminary
survey of tidal energy from five UK estua¬
ries. — Second Int. Symp on Wave and
Tidal Energy, 1981, Sept. 23 — 25, pa¬
per Kl. P- 299—314.
291. Wolfel W. Stahlbetonfertigteile
im Grund und Wasserbau, Bd I, Berlin,
1965, S. 419.
292. Won John Yong. Tidal power
projects on the west coast of Republic of
Korea. — 10 th. World Energy Conf., Is¬
tanbul, 1977, Div. 4, S, I. s. a., 4.5 1/4 —
4,5.1/11.
293. Yuen К. B. Effect of tidal barri¬
ers upon the M2 tide in the Bay of Fun¬
dy.—J. Fish. Res. Bd. Canada, 1969, v. 26,
№ 9, p. 2477—2492.
2У4. Tidmarsh G. W. Assessing the
environmental impact of the Annapolis ti¬
dal power project. — Water Sci. and Tech¬
no!.. 1984. 16, № 1—2, p. 307—317.
295. Daborn C. R., Baker G. C-, Dad-
swell M. J Environmental consequences and
ameliorative measures of the Annapolis tidal
power Project. — Water Sci. and Techno!.,
1984. 16, № 1—2. p. 297—306.
296. Gordon D. C. Integration of ecolo¬
gical and engineering aspects in planning
large-scale tidal power development in the
Bay of Fundy. —'water Sci. and lechnoL,
1984, № 16. p. 281—295.
297. Tangenen Jr. H. The foundation
of immersed tunnels. Immersed Tunnels.
Delta Tunneling Symposium. Amsterdam,
16—17 Nov., 1978.
298. Cotillon J. La Ranсe tidal po¬
wer station. Review and comments. Tidal
Power and Estuary Management. — Colston
Paper, №3, Bristol, 1979, p. 49—67.
299. Wilson E. M. Tidal Power Pro¬
jects in Canada, India and Korea. Tidal
Power and Estuary Management. — Proc.
of the 30 Symp. of the Colston Res. Soc.,
1979, p. 99—108.
300. Cederberg B. Hydroturbines ge¬
ared for higher powers. Water Power and
Dam Construction, Sept. 1981, p. 40—41.
301. Weisegart K- Gezeitenkraftwerke
in der V. R. China, — Wasser. energie,
lufteau. energie, air, 1984, Heft 7/8 CH
540 L.
302. Energie maremotrice en France.
Societe Hydrotechnique de France. Comite
technique. Session No 125 (14—15.03.84).—
La Houille Blanche, № 8, 1984. p. 569—
606.
303. Hillairet P.. Weisrock J. Optimizing
production Ггош the Ranсe tidal power stati¬
on. — J. Water for Energy. 3rd lilt. Sympo¬
sium on Wave, Tidal, OTEC and Small Sca¬
le Hydro Energy. Brighton, England, 14—16
May, 1986, paper 13, p. 165—167.
304. Britain allocates new funds for Se¬
vern tidal scheme. — Water Power and Dam
Construction, 1986, Aug. p. 7-
305. Gaulard B. Exploiting tidal energy
from the Inch Sea. — Modern power sys¬
tems, March, 1986, v. 6, № 3.
306. Baker A. C., Wishart S. J. Tidal
power from small estuaries — J. Water for
Energy. 3rd Int. Symposium on Wave, Tidal,
OTEC and Small Scale Hydro Energy.
Brighton, England, 14—16 May, 1986, paper
13, p. 165—167
307. Carr G. R. Studies of tidal power
barrage on the river Mersey. — J. Water for
Energy. 3rd Int. Symposium on Wave, Tidal,
OTEC and Small Scale Hydro Energy. Brig¬
hton, England, 14—16 May, 1986, paper 9,
p. 115—123.
308. Delory R. P. The Annapolis tidal
generating station. — J. Water for Energy.
3rd Int. Symposium on Wave, Tidal, OTEC
and Small Scale Hydro Energy. Brighton,
England, 14—16 May, 1986, paper 10,
p. 125—132.

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Амплитуда прилива 10. 13. 14, 16, 07. 100. 102
квадратурная 10, 25
сизигийная 8, 10, 17. 20. 25
средняя 8, 20. 24. 25
Аэрофотосъемка 46
Баланс приливной энергии 16
Бассейн ПЭС:
верховой (основной, главный) 198
низовой (вспомогательный) 198
Бетонирование наплавных конструкций 154—156
Биологическая прнннцаемость ПЭС 266. 271
Величина прилива 5. 7. 8. 14. 21. 25. 100
Водопропускные отверстия 13, 15. 93, 99 101
Волна:
ветровая 120
приливная 16, 103
— длина 21. 41. 98
— прогрессивная 18, 21
— прогресснвко-стоячая (смешанная) 96
— стоячая 21. 97
Выработка см. Отдача ПЭС
Вытеснение мощности см. Мощность вытесняю¬
щая ПЭС
Гармонические постоянные (составляющие) при¬
лива 13, 15. 99, 101
Г ндроагрегат:
вертикальный 103, 175, 203, 205
горизонтальный 103, 175
готовность 185—187
диаметр 41, 114, 254. 258
защита от коррозии 186
    обрастания 136
изготовление массовыми сериями 117. 255
капсульный 5. 20, 35. 93. 103—120. 174. 185, 234,
249—251. 255 259. 276
-прямоточный 104—107, 230, 274
ремонт 113, 185
Страфло 35. 104—107. 118. 120. 123. 192. 196. 219,
236, 276
частота вращения, переменная и пониженная
29, 114—116. 189. 241, 255. 258
График:
прилива см. Мяреограмма
ПЭС (работы) 194. 198, 221
Диссипация 15, 17, 21, 98
Здание ПЭС 30. 120—135, 175, 177, 228, 230, 244. 255
доковая конструкция 129, 241
сквозная конструкция 125, 143, 235
совмещенная компоновка 125—135. 199
Источники приливной энергии 16
Кавитация 120, 185
Качество приливной энергии (см. также Режим¬
ные особенности приливной энергии) 27.	119.
169, 228
Конструкционные материалы ПЭС 135—137
Котидальные линии 14
Коэффициент:
отношение доходов к затратам 95, 196. 201. 213.
225
полезного аккумулирования ПЭС 198, 276
— действия агрегата, турбины см. также Ха¬
рактеристика агрегата
прилива 26
Критерии максимальной отдачи см. Регулирова¬
ние по максимальной отдаче
Линия ограничения:
гарантированной отдачи верхняя 78
— — нижняя 78
максимального КПД 54
■— наполнения 63
максимальной мощности 79
— сработки 63
Лунный (синодический) месяц 27
Малая вода 10. 23
Малые ПЭС 38. 202. 203. 213
Мареограмма 17, 25. 27
Метод.
программирования динамического 61. 186
 дифференциального 62
регулирования аналитический 41
— графический 41—45
наплавной (советский) 113. 125—135. 276
— стека в грунте 133
экономических обоснований 93—96
Моделирование численное 19—21
Модель ПЭС:
гидравлическая 206
гидродинамическая 98
двумерная 101
одномерная 101
плоской поверхности 59
работы ПЭС в энергосистеме 34, 50—55. 75, 192.
194 . 207. 219. 221—224 . 231. 256 265. 275. 276
Мощность:
волнового потока приливной энергии активная
17
	реактивная	17
ПЭС 19—21, 42—45, 90—93
— вытесняющая 34. 83. 256, 266
— гарантированная 83
— установленная 20
Мультипликатор 116. 255. 258
Наплавные конструкции:
дока строительного 151
платформы для добычи нефти 163. 165
плотины для защиты от наводнений 127,	152.
168
— протнвоштормовой 126. 150, 154. 158, 163
ПЭС водопропускных сооружений 123, 178. 196.
208. 219
— зданий 129—135. 195, 199. 218. 225, 231—235,
242. 259, 263 277
  многоярусные 134. 205. 264
 раздельные (несовмещенные) 122, 199, 219
 расчет 137—142, 242, 248
 совмещенные 125—135. 199
— перемычек 178—183. 192. 205
— плотин 148—150, 205, 263
— сопрягающих блоков 199
фундамента для опор линий электропередачи
128. 153, 155. 161. 162, 164
Напор ПЭС 44. 224, 278—282
 расчетный 119, 224, 249
Напорный фронт 169
Неравномерность прилива 11. 13
межсигнэнйная (внутримесячная) 23. 25
суточная 22. 29
Обеспеченность амплитуд прилива 24
Ограничение режима:
по максимальной высоте подачи 49
  мощности 48, 54
— максимальному напору 48
    расходу 48
 пропускной способности 48
— минимальному расходу 48
— расходу агрегата 55
 водопропускного отверстия 55
 через створ ПЭС 55
— скорости изменения уровня бассейна 56
— уровню воды в бассейне 55, 188
— экологическим условиям 270
Окружающая среда (экология) 96.	98.	208.	238,
266—273
292

влияние на рыболовство 207. 267. 269
 судоходство 188. 192. 195, 266, 269
 уровень моря 96—103. 269—271, 277
изменение ледового режима 22, 255. 261. 264
отложение наносов 253, 266. 269. 271
рекреация 266, 270
сокращение заболоченных площадей (ваттов и
маршей) 267. 270. 271
Оптимизация режима ПЭС 189—191
Основания наплавных конструкций	150—161.
246. 260
Отдача ПЭС 19. 20, 21. 42—45. 52. 59—75. 93, 278—
282
Параметры ПЭС 93
Перегон (буксировка) наплавленных конструкций
161—169. 244
Перекос поверхности бассейна 97. 257, 266
Перекрытие приливного потока (створа) 131. 169—
172. 178—183
Плотины ПЭС 40. 100, 102, 142. 169, 175, 212, 251
Площадь бассейна ПЭС 40—44, 93, 278—282
Покаазтель прилива Д 14, 20. 42. 103
Полная вода 10, 23
Потребители-регуляторы 93, 187, 265
Поэтапный пуск ПЭС 169—172. 201
Прилив 7
динамический 13
мелководный 15
полусуточный 8, 9. 10. 13, 18, 100, 102
смешанный 8, 9. 10, 20, 96. 265
статический 13
суточный 8. 9. 13, 15, 264
— неправильный 14, 264
— правильный 8. 9, 14
тропический 10
Приливная АЭС 34. 200, 276
Приливная ГАЭС 34, 200, 276
Приливная электростанция (ПЭС). определение 7
Приливные электростанции:
Австралия 40. 49. 185. 233—236, 282
— Георга, залив 282
— Кембридж, залнв 282
— Кокатау, Коолан 233. 282
— Секюр 40. 131. 169. 170, 233—236, 275. 282
— Уолкотт 9. 40, 282
Аргентина 229—231, 280
— Гальегос 8. 229, 280
— Гольфо-Нуэво 8. 231, 275, 276. 280
— Санта Крус 8, 229, 280
— Саи-Хосе—Гольфо-Нуэво 29. 30. 40. 145, 185,
229—231. 275. 280
— Пуэрто-Десеадо 8. 280
Великобритания 192—202, 209, 278
— Ди 193. 202, 270
— Ирландское коре 193, 202. 276. 279
— Мерсей 193, 202. 279
— Моркам 193, 202, 279
— Севери 8. 22. 35. 36, 37. 40, 44, 89 103,	114,
118. 121. 123. 125, 131. 145. 167. 172, 192—202, 213,
255, 267. 268. 271. 275, 276, 278
— Солу эй Ферт 193, 202, 279
— Странгфорд-Лох 121, 131, 193, 202, 279
— Уош 193, 202. 279
— Хамбер 193. 202. 279
Индия 231—233, 275, 281
— Камбэй 231. 274. 276. 281
— Кандла 231. 275, 281
— Кач 231—233, 275, 281
— Навлакхи 8, 232, 281
Канада 215—229, 279
—	Аннаполис 40, 106, 226—229,	235,	271,	276,
279
— Камберленд 8, 35. 37, 39, 40, 89, 129, 192, 220,
221. 226, 268, 272. 276, 279
—	Кобекуид	8. 22. 37. 34. 39, 44. 89,	147,	169,
171, 172, 213,	219, 226, 268, 276, 279
— Майиас-Бэйсни 215
—	Фанди 5.	35, 36. 98, 100, 102, 113.	118,	120,
121, 147. 169. 192. 215—226. 257, 275. 276, 277
— Шеподи (Шнгнекто) 216. 218, 219, 279
КНР 238. 281
— Байшако 238, 281
— Цзянсянь 238, 276, 281
— Шашань и Люхе 238, 281
Корея Южная 39. 185, 236. 237, 281
— — Асанман 236, 237, 282
 Гарорим 236, 237, 288
 Иеиг-Кеунг 282
 Инчхон 236. 237. 281
 Сеосан 236, 237, 282
  Чансу 282
СССР д. 230—265. 267. 278
^логУ^ская 9, 39. 40. 103 116 190 199 юа
138 142. 163Г 218. 234. 240-251 259 271 #2 278
— Кольская 9. 40. 142. 147. 258-261 276
752 27М8 ЭЯ 9- 29> 30' 3®’	148/	205,	251.
— Мезенская 9. 22. 44. 46, 90 98 101 1и ™
275 277'27Н3' 15°’ 2,5> 219' 2S2~258. 261,’ 27l’
265Ь27Т"78КаЯ 9‘ 40> 47, 98> 134< 261- 2б2' 263-
“•|М- 261-яа-т-*»•
— Бнрч 280
— Гуз 210, 280
— Дадлей 210, 280
— Кводди (Пассамакводди) 29, 36. 40 145 210—
213.	228. 269, 280	'
— Купер 210. 280
— Кобскук 211, 213—215
— Ник-Арм 214, 215. 269, 275. 280
— Териагейи 214. 215, 269, 275. 280
— Хаф-Муи Коув 213. 269, 280
Франция 173—192, 278
— Абер Врак 29, 173
— Котантен 148. 150. 173, 204, 208—210. 276, 278
— Котантеи-Центр 40. 210, 278
— Лессе 206
— Ране 8, 31, 35. 40. 44, 103. 108. 110—113, 120
122. 125, 206. 271, 272. 276. 278
— Сен-Мало 108
— Шозе 40, 96. 146, 148, 173. 185, 192, 203—211.
278
Приливная энергия 17, 27
кинетическая 15
потенциальная 15, 18
Приливные карты 14
Приливообразующая сила 10, И, 13, 16, 25. 27
Работа (режим):
агрегата насосная 39. 186—190, 192, 256, 266, 278
 обратная (ОН) 34. 186—189
 прямая (ПН) 33, 48, 186—190
— пропуск обратный (ОП) 48, 185—188
  прямой (ПП) 185
— турбинная обратная (ОТ) 34. 48, 186—190
  прямая (ПТ) 33. 48, 185—190
ПЭС базисная 50, 89—92, 194, 255
— допустимая 78
— пиковая 34, 50. 92, 199. 207, 212, 256, 259
— совместная с АЭС 5, 37, 89. 93, 190, 192, 208
219, 221. 257. 265, 275
	ГАЭС	34, 37,	91—93. 199. 211, 221, 235,
255
 ГТУ 215
 ГЭС 37, 89,	169,	192.	212,	221.	256,	257,
265, 276
	ТЭС	89. 194. 221
Расход 42—45, 224
Регулирование ПЭС:
компенсированное 89, 92, 189, 260
межеизнгнйное 33. 92. 189, 231
недельное 92
по максимальной отдаче (выработке) 41,	52,
89—92, 188, 260
— максимуму доходов 52. 188
  издержек 52, 75
— экономии топлива 191
с помощью энергосистемы 34, 36, 194, 207, 214,
221—224, 228, 231, 256, 265. 275. 276
Режим:
агрегата см. Работа агрегата
водноэнергетнческнй 50
граничные, условия 71
ПЭС см. Работа ПЭС
Режимные особенности приливной энергии 22—27
Резонанс прнлнва 97, 102, 257
Рентабельность ПЭС 93, 192, 199
Склонение Луны 9, 10, 13, 25
— Солнца 13
Собственные нужды ПЭС 186
Створ ПЭС 276—282
выбор 38—41
длина 40
Стоимость:
агрегатов ПЭС 113—120, 199
исследования н проектирования (затраты) 185.
216. 228, 276
строительства (капиталовложения) 3, 191,	197.
213, 225, 233, 235, 257. 277—282
293

энергии 96. 178. 188. 196. 20 L. 211—213. 225. 233
236. 276—282
Строительные докн 150—154, 186. 245
Схемы ПЭС:
двустороннего действия 33, 35. 175. 191—194. 219,
254. 256, 258. 266. 277
двухбассейновые 36. 37. 174. 198, 203. 208, 211—
214.	228. 235. 259 268 276
классификация 31—37
на двойном приливе 230, 258
объединенные бассейны 31
однобассейновые 174, 195, 200. 211—214, 266—268,
276
одностороннего действия 35. 95.	101.	194—196.
199, 219, 225, 255. 276
сопряженные бассейны 31, 195
трехбассейиовые 31, 36
Такты агрегата см. Работа (режим) агрегата
Трансформация прнлнва 19. 22, 47. 97—103
— энергии ПЭС во времени 34, 257
Уровень:
моря наиннзшнй теоретический (НТУ) 46
— средний (СУМ) 22, 46, 267
прнлнва 10
Учетный процент (процентный капитал) 96.	201,
218, 233. 236
Характеристика:
агрегата модельная 54
— натурная 55
— расходная 53
— эксплуатационная 48, 112, 116
бассейна топографическая 55
пропускной способности водопропускного отвер¬
стия 55
\
Циклы ПЭС:
Белндора 29
Бернштейна 31
Декера 24. 29, 31. 36, 37. 191, 211. 212
Дефура 29. 31. 198
Жнбра 33. 174 175, 186. 191. 206
Како 31
Энергопотенциал:
прнлнва. аналогия с речным 19
— валовой 18. 42
— кадастровая оценка 4, 18, 19, 20, 21, 22,	33,
275, 278—282
— технический 18, 41—42
— удельный 273
речной 4
Энергосодержание прнлнва глобальное 15
Эффективность ПЭС (см. также Рентабельность
ПЭС) 41. 93—96, 191, 196, 199, 201. 213, 225. 257—
259

ОГЛАВЛЕНИЕ
/■
Предисловие	 3
ЧАСТЬ I
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ ...	7
Г л а в а 1. Физика приливных явле¬
нии
1.1. Характеристики приливных
явлений 	 7
1.2. Физическая природа при¬
ливов 	11
1.3. Динамический характер
реальных приливов. При¬
ливные карты	13
Г л а в а 2. Количественные оцен¬
ки приливной энергии .	15
2.1. Приливная энергия в Миро¬
вом океане	15
2.2. Баланс приливной энергии
2.3. Энергопотеициал	16
Г л а в а 3. Режимные особенности
приливной энергии ...	22
3.1. Суточная неравномерность 22
3.2. Внутримесячная неравно¬
мерность прилива	23
3.3. Неизменность среднемесяч¬
ной величины прилива . 27
Г л а в а 4. Исторический очерк и
классификация схем ПЭС 28
4.1. Приливные мельницы и
первые проекты ПЭС . 28
4.2. Классификация и сравне¬
ние схем ПЭС	31
ЧАСТЬ II
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЭС . .
. 38
Г л а в а 5. Основы предварительно¬
го проекта ........ 38
5.1. Выбор створа. Размеры ПЭС 38
5.2. Определение энергетичес-
ских параметров ПЭС ... 41
5.3. Особенности получения не¬
которых исходных данных 46
Г л а в а 6. Оптимизационные рас¬
четы водно-энергетического
режима однобассейновой
ПЭС	48
6.1.	Состав, назначение и ме¬
тоды расчета оптимальных
водно-энергетических режи¬
мов ПЭС	48
6.2.	Критерии оптимальности ре¬
жима ПЭС	52
6.3. Характеристики ПЭС и
способы их задания в ЭВМ
6.4. Режимные ограничения . .
6.5. Математическая модель ра¬
боты ПЭС
Г л а в а 7. Оптимизация режима
ПЭС на максимальную от¬
дачу
7.1. Управляющие переменные
и основные уравнения . .
7.2. Метод оптимизации . . .
7.3. Алгоритм вычисления мощ¬
ности ПЭС	,
7.4. Алгоритм вычисления целе¬
вой функции для одного
расчетного интервала . . .
7.5. Практические расчеты оп¬
тимальных режимов ПЭС
на максимальную отдачу .
Г л а в а 8. Учет энергетической
системы при расчете опти¬
мального водно-энергети¬
ческого режима ПЭС .	. .
8.1. Расчет оптимального ре¬
жима работы ПЭС по кри¬
терию минимума эксплуата¬
ционных издержек в энер¬
госистеме
8.2. Проверка наличия допусти¬
мого режима при пиковой
 работе ПЭС
8.3. Расчет вытесняющей мощ¬
ности ПЭС
8.4. Практические расчеты вы¬
тесняющей мощности и пи¬
ковых режимов ПЭС . .
Глава 9. Энергоэхономическое
обоснование ПЭС
9.1. Использование энергии и
мощности ПЭС в энергоси¬
стеме
9.2. Работа ПЭС на максимум
выработки энергии и учас¬
тие в пике графика наг¬
рузки
9.3. Работа ПЭС на .потребите¬
ля-регулятора
9.4. Методика экономических
обоснований
9.5. Экономические расчеты ПЭС
в зарубежных проектах. .
Г л а в а 10. Влияние ПЭС на ре¬
жим приливных колебаний
53
55
57
59
59
61
65
67
69
75
75
78
82
84
88
88
89
93
93
95
96
295

Г лава 11. Гидроагрегаты ПЭС . . 103
11.1. Условия работы агрега¬
та ПЭС и эволюция горизон¬
тальной турбины . .	.	.	103
11.2.	Прямоточные агрегаты	.	.	104
11.3.	Капсульные агрегаты	.	.	107
11.4. Возможности удешевления
капсульных агрегатов. Со¬
поставление капсульных аг-.
регатов и агрегата Страфло 113
11.5. Оптимизация параметров
агрегата ПЭС. Влияние
волн	119
Глава 12. Железобетонные конст¬
рукции ПЭС	120
12.1. Здание ПЭС и водопро¬
пускные отверстия . .	.	.120
12.2. Совмещенная компоновка.
Сквозная конструкция и
наплавной метод ее испол¬
нения 	125
12.3. Конструкционные материа¬
лы и средства их защиты 135
12.4. Расчет наплавных блоков 137
Глава 13. Плотины ПЭС . .	. 142
Глава 14. Производство работ . 150
14.1. Строительные доки . . . 150
14.2. Бетонирование наплавных
блоков ПЭС	154
14.3. Подводные основания под
наплавные конструкции
ПЭС	156
14.4. Перегон наплавных блоков 161
14.5. Перекрытие напорного фрон¬
та и поэтапный пуск ПЭС 169
ЧАСТЬ III
возможности ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ПРИЛИВНОЙ ЭНЕРГИИ В РАЗЛИЧ¬
НЫХ СТРАНАХ И ИХ РЕАЛИЗАЦИИ 173
Глава 15. Использование при¬
ливной энергии во Франции 173
15.1. Причины, по которым не
были осуществлены дово¬
енные проекты ПЭС . . .173
15.2.	ПЭС Ране 	173
15.3.	Сооружение ПЭС	Ране .	.	178
15.4. Опыт эксплуатации ПЭС
Ране	185
15.5. Энергетический эффект ПЭС
Ране и ее экономические
показатели	186
15.6.	Оценка роли ПЭС Ране	191
Глава 16. Перспективы строи¬
тельства ПЭС в Великобри¬
тании 	192
16.1.	Первые проекты ПЭС Северн	192
16.2.	Однобассейновые	схемы	.	195
16.3.	Двухбассейновые	схемы	.	197
16.4. Сравнение и выбор вари¬
антов 	199
16.5.	Проекты других	ПЭС .	.	202

Глава 17. ПЭС Шозе. Возможно¬
сти использования прили¬
вной энергии для объеди¬
ненных энергосистем Запа¬
дной Европы	203
Глава 18. Приливная энергия
в Северной Америке . . . 211
18.1.	США	211
18-1.1. Проекты ПЭС Кводди . .211
18.1.2. Проекты	малых	ПЭС в
заливе Кобскук	213
18.1.3. Проекты ПЭС на побе¬
режье Аляски ..... 214
18.2. Строительство ПЭС в за¬
ливе Фанди	215
[8.2.1. Проект	ПЭС	Фанди,
1969 г	215
18.2.2. Проект	ПЭС	Фанди,
1977 г	 .218
18.2.3. Проект	ПЭС	Фанди,
1982 г	223
18.3. Опытная ПЭС Аннаполис 226
18.4. Перспективы строителъст- —
ва ПЭС в Северной Америке 228
Глава 19.	Возможности ис¬
пользования приливной
энергии в различных стра-
нах
.... 229
19.1.
Южная Америка
.... 229
19.2.
Индия
.... 231
19.3. Австралия . . .
.... 233
19.4.
Корея
.... 236
19.5.
Испания, ФРГ,
Нидер-
ланды, КНР. . .
. ... 237
Глава 20. Использование при¬
ливной энергии в СССР . . 239
20.1. Постановка вопроса . . . 239
20.2. Опытная Кислогубская
ПЭС	240
20.3. Схемы ПЭС в Лумбов-
ском заливе	251
20.4.	Мезенская ПЭС	252
2Q.5 Опытно-промышленная
Кольская ПЭС	258
20.6.	Возможности использова¬
ния приливной энергии
Охотского моря	261
Глава 21. Влияние приливных
электростанций на окру¬
жающую среду	266
21.1.	Однобассейновые ПЭС . 266
21.2. Двухбассейновые ПЭС и
пиковый режим при одно¬
бассейновых схемах . . . 268
21.3. Примеры положитель¬
ного и отрицательного воз¬
действия ПЭС на окружа¬
ющую среду	268
Глава 22. Приливная энергия
ее сравнение с другими
видами энергии океана и
роль в мировой энергетике 273
Приложение 	278
Список литературы	283
Предметный указатель 	292