DETERMINATION OF WATER CONSUMPTION AND PRESSURE OF DERIVATION HYDRO-ELECTRIC POWER STATION FOR ELECTRICITY PRODUCTION ON MOUNTAIN RIVERS
Abstract
The article examines the peculiarities of the use of hydroelectric power stations on mountain rivers. It is substantiated that for this region it is advisable to use hydroelectric power plants of the derivation type without the use of dams and reservoirs. The schematic diagram and principle of operation of the derivation hydroelectric power station are given. The main modes of operation of a derivation hydroelectric power plant on a mountain river are substantiated. The peculiarities of filling the derivation channel with water are considered. The main components of the hydropower potential of a mountain river are defined, namely, water consumption and static pressure. The method of determining the water flow and head on the example of a mountain river is proposed, which is the basis for substantiating the optimal parameters of a derivation hydroelectric power plant. The water consumption in the river reaches is substantiated using the methods of mathematical statistics, which allows to objectively reflect the stochastic behavior of the water consumption over time and its influence on the system functional indicators of the derivative hydroelectric power plant during the simulation of its operation. Using the methods of mathematical statistics for data processing, the numerical characteristics of the distribution of river water consumption for all months of the calendar year were obtained. A formula is proposed, which can be used to predict the flow of water in the river reaches where there are no daily observations of the flow. Based on the results of research into the topographical characteristics of the area, the average annual water flow and static pressure along the length of the studied river were determined and corresponding graphs were constructed. It has been proven that the use of the derivation scheme for the creation of pressure allows more efficient use of the potential of a mountain river with minimal environmental impact and smaller capital investments. The substantiation of the water flow in the river reaches using the methods of mathematical statistics makes it possible to objectively reflect the stochastic behavior of the water flow over time and its influence on the system functional indicators of the derivative hydropower plant during the simulation of its operation.
References
2. Бабич М. І. Обґрунтування системних функціональних показників малих дериваційних гідроелектростанцій. Технологічний аудит і резерви виробництва. 2015. № 6/1(26). С. 31-36. https://doi.org/ 10.15587/2312-8372.2015.56648.
3. Вовчак В., Тесленко О., Самченко О. Мала гідроенергетика України. Аналітичний огляд. Том I. Київ: Інститут проблем екології та енергозбереження, 2018. 181 с.
4. Васько П. Ф., Мороз А. В. Потенціал використання гідроенергетичних ресурсів основних малих річок України. Відновлювальна енергетика. 2016. № 3. С. 50-56.
5. Ghadimi A., Razavi F., Mohammadian B. Determining optimum location and capacity for micro hydropower plants in Lorestan province in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2011. Vol. 15(8). P. 4125–4131. DOI:10.1016/j.rser.2011.07.003.
6. Halych O., Bilkova E., Nowak P., Riabenko O. Analysis of ydropotential and Prospects for Small Hydropower Development in Ukraine. Environmental and Climate Technologies. 2023, vol. 27, no. 1. p. 763–774. https://doi.org/10.2478/rtuect-2023-0056.
7. Ismailov A. I., Samatov N. A., Bakhramov Sh. K., Rayimdjanov B. N., Sharipov I. F. Substantiation of parameters of hydro turbines of microhydroelectric stations with an asynchronous generator. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 12th-14th May 2021, Tashkent, Uzbekistan. 2021. Vol. 868. https://doi.org/10.1088/1755-1315/868/1/012025.
8. Mukhammadiev M. M., Dzuraev K. S., Abduaziz A., Murodov H. The Use of Micro Hydroelectric Power Plants with Existing Hydraulic Systems. AIP Conference Proceedings. 2023. Vol. 2552. е050031-8. https://doi.org/10.1063/5.0111916.
9. Nasir B. A. Design Considerations of Micro-Hydro-Electric Power Plant. Energy Procedia. 2014. Vol. 50. P. 19–29. https://doi.org/10.1016/ j.egypro.2014.06.003. 10. Urquiza G., Basurto M., Castro L., Adamkowski A., Janicki W. Flow Measurement Methods Applied to Hydro Power Plants. Flow Measurement. 2012. № 7. P. 151-168.
11. Zakharov Y. Y. Method of calculation of water-diverting structures of low-head hydroelectric power plant for power supply of small power consumers. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1211. https://doi.org/10.1088/1757-899X/ 1211/1/012012. 12. Korobka S., Syrotyuk S., Zhuravel D., Boltianskyi B., Boltianska L. Solar dryer with integrated energy Unit. Problems of the Regional Energetics. 2021. Vol. 2. P. 60-75. 13. Syrotyuk S., Boyarchuk V., Syrotyuk V., Korobka S., Syrotyuk H., Boltianskyi B. Peculiarities of modeling heat pumps in the labview environment. Інформаційні технології в енергетиці та агропромисловому комплексі: матеріали ХІ Міжнар. наук. конференції (Львів, 04-06 жовтня 2022 р.). Львів: ЛНУП, 2022. С. 16-18.
14. A. Skliar, B. Boltianskyi, N. Boltianska, D. Demyanenko. Research of the cereal materials micronizer for fodder components preparation in animal husbandry. Modern Development Paths of Agricultural Production. 2019. Ch. 2. С. 249-259.
15. Болтянська Л. О., Болтянський Б. В. Аспекти механізму інвестиційного забезпечення інновацій у відновлюваній енергетиці АПК України. Аграрна галузь сучасної України: проблеми та перспективи розвитку: матеріали І Міжнар. наук.-практ. конф., 14 трав. 2021 р. Слов’янськ, 2021. C. 63-68.
16. Скляр Р. В. Доцільність використання економіко-математичних моделей в сільському господарстві. Інноваційні технології в АПК: матеріали VII Всеукр. наук.-практ. конференції. Луцьк: Луцький НТУ, 2021. С. 122-124.
17. Korobka S., Babych M. Substatiation of the constructive-technologocal parameters of a solar fruit dryer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. №. 1/8(85). С. 13-19.
18. Болтянський Б. В., Болтянська Л. О., Сиротюк С. В. Аналіз структури витрат енергії при виробництві сільськогосподарської продукції. Технічне забезпечення інноваційних технологій в агропромисловому комплексі: матеріали І Міжнар. наук.-практ. Інтернет-конференції (Мелітополь, 01-24 квітня 2020 р.). Мелітополь: ТДАТУ, 2020. С. 436-442.
19. Енерго- та ресурсозбереження в тваринництві: підручник для здобувачів вищої освіти закладів вищої освіти / Б. В. Болтянський, О. Г. Скляр, Р. В. Скляр, Н. І. Болтянська, С. В. Дереза. Київ: Кондор, 2020. 410 с. 20. Дереза О. О., Болтянський Б. В., Дереза С. В. Використання VR-технологій в наукових дослідженнях. Науковий вісник ТДАТУ. 2022. Вип. 12, т. 1. № 28. https://doi.org/10.31388/2220-8674-2022-1-28. 21. O. Dereza, S. Movchan, B. Boltianskyi, S. Dereza. Methods of construction of three-dimensional models of details. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. 2020. Вип. 20, т. 3. С. 231-239. https://doi.org/10.31388/2078-0877-2020-20-3-231-239. 22. Kapłan M., Klimek K., Maj G., Zhuravel D., Bondar A., Lemeshchenko-Lagoda V., Boltianskyi B., Boltianska L., Syrotyuk H., Syrotyuk S. [et al.]. Method of Evaluation of Materials Wear of Cylinder-Piston Group of Diesel Engines in the Biodiesel Fuel Environment. Energies. 2022. Vol. 15. P. 1-29. https://doi.org/10.3390/en15093416.
23. Болтянський Б. В., Комар А. С. Проблеми енерго- та ресурсозбереження в АПК України. Технічне забезпечення інноваційних технологій в агропромисловому комплексі: матеріали V Міжнар. наук.-практ. Інтернет-конференції (Запоріжжя, 01-24 листопада 2023 р.). Запоріжжя: ТДАТУ, 2023. С. 324-327.
