ANALYTICAL METHODS USING IN DETERMINATION OF HPP’s TUNNELS OPTIMAL DIAMETERS

Authors

  • O. M. Yakovleva-Havrylіuk National University of Water and Environmental Engineering

DOI:

https://doi.org/10.31713/vt420184

Keywords:

tunnel, Hydro Power Plant, diameter, optimization, reduced cost

Abstract

In the paper comparative economic efficiency criteria (in theAnglosphere institutional economics as a productive efficiency) areconsidered for optimal sizes determination of HPP’s tunnels. Thereduced cost of different energy objects (3) that generating electricity in grid are used as an objective function for optimal diameter definition. Two-part summary reduced cost function (4) is base for F.F.Gubin's (8) and M.F.Gubin's (11) analytical methods of HPP's tunnel optimal diameter definition. F.F.Gubin's two-part summary reduced cost function (4) include derivation cost (cost of building and  exploitation tunnel) and cost of replaced Heat Power Plant (power plant which compensates for lost hydro power in grid due to head losses in the tunnel). Three-part summary reduced cost function (5) is base for Orloff's analytical method (12) of HPP's tunnel optimal diameter definition. Orloff included fuel cost for Heat Power Plant in reduced cost function additionally. The author offered to use the fourpart reduced cost function (6) for tunnel optimal diameter definition (13). The four-part reduced cost function consist derivation cost, replaced Heat Power Plant cost, fuel cost for Heat Power Plant and cost of hydropower house linked with tunnel.Reduced cost function differentiation and solution of the equation (7) allowed authors to obtain analytical methods for determining the optimal diameter of the HPP's tunnel. The equation (7) areencompassed by the more general engineering concept that eitherHPP's structure parameter is efficient or optimal when it minimizestotal cost for power production by the power industry.There are calculations of Mtkvari HPP's tunnel optimal diameter byforesaid analytical methods. In the table presents results ofcalculations by the foresaid methods (8), (11), (12), (13), and by the Bundshu's method (9) and by the Schaveleff's empiric formula (10). A comparative analysis of the results given in table allowed the author to make the following conclusion. The full account of the replaced Heat Power Plant reduced cost, which requires running fuel costs, in the objective function of the summary reduced cost for the power tunnel, leads to an increase in the size of the facilities HPP, and in turn, to increase the participation of its power in the grid, in general.That is, incomplete consideration of compensation for head lossesand, consequently, lost power of the HPP, leads to unreasonable useof more expensive energy resources Heat Power Plant.

Author Biography

O. M. Yakovleva-Havrylіuk, National University of Water and Environmental Engineering

Candidate of Engineering (Ph.D.)

References

Гидроэлектрические станции / под ред. В. Я. Карелина, Г. И. Кривченко.

М. : Энергоатомиздат, 1987. 464 с.

Pandey, Bikash and Karki, Ajoy. Hydroelectric Energy: Renewable Energy and the Environment. Boca Raton, FL: CRC Press, 2017. 419 p.

Герасимов Г. Г., Герасімов Є. Г., Галкина Д. А. Оптимальний діаметр напірних трубопроводів гідроелектростанцій. Вісник НУВГП. Технічні науки : зб. наук. праць. Рівне : НУВГП, 2016. Вип. 1(73). С.41–49.

Губин Ф. Ф. Гидроэлектрические станции. М.–Л. : ГЭИ, 1949. 752 с.

Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства : учеб.

для вузов / под общей ред. Д. С. Щавелева. М. : Стройиздат, 1986. 423 с.

Орлов В. А. Определение экономически найвыгоднейших сечений энергетических водоводов. Гидротехническое строительство. 1974. № 8. C. 35–39.

Орлов В. А. О точности определения расчетной скорости в энергетических водоводах гидроэлектростанций. Гидротехническое строительство. 1983. № 5. C. 15–21.

Яковлева О. М. Деякі аспекти застосування аналітичних методів визначення оптимального діаметру напірних енергетичних водоводів. Вісник НУВГП. Технічні науки : зб. наук. праць. Вип. 2 (46). Частина 1. Рівне : НУВГП, 2009. С. 128–137.

Mosonyi E. Wasserkraftwerke, Band II. Budapest : Verlag der Ungrrischen Akademie der Wissensehaften, 1959. 1142 p.

Яковлева О. М. Удосконалення аналітичних методів розрахунку

гідравлічних параметрів енергетичних водоводів із урахуванням режимів

течії : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.23.16. Рівне : НУВГП, 2013. 22 с.

Вайнберг А. И. Методика расчетов сборной железобетонной обделки

напорного гидротехнического туннеля. Збірник наукових праць УкрДУЗТ.

Вип. 178. С. 131–146. URL: http://csw.kart.edu.ua/article/download/139465/136436/ (дата звернення: 26.04.2019).

REFERENCES:

Hydroэlektrycheskye stantsyy / pod red. V. Ya. Karelyna, H. Y. Kryvchenko.

M. : Эnerhoatomyzdat, 1987. 464 s.

Pandey, Bikash and Karki, Ajoy. Hydroelectric Energy: Renewable Energy and the Environment. Boca Raton, FL: CRC Press, 2017. 419 p.

Herasymov H. H., Herasimov Ye. H., Halkyna D. A. Optymalnyi diametr napirnykh truboprovodiv hidroelektrostantsii. Visnyk NUVHP. Tekhnichni nauky : zb. nauk. prats. Rivne : NUVHP, 2016. Vyp. 1(73). S. 41–49.

Hubіn F. F. Hіdroеlektrіcheskіe stantsіі. M.–L. : HЭY, 1949. 752 s.

Еkonomіka hіdrotekhnіcheskoho і vodokhoziaistvennoho stroіtelstva : ucheb. dlia vuzov / pod obshchei red. D.S. Shchaveleva. M. : Stroiіzdat, 1986. 423 s.

Orlov V. A. Opredelenіe еkonomіcheskі naivуhodneishіkh sechenіi еnerhetі-cheskіkh vodovodov. Hіdrotekhnіcheskoe stroіtelstvo. 1974. № 8. C. 35–39.

Orlov V. A. O tochnostі opredelenіia raschetnoi skorostі v еnerhetіcheskіkh vodovodakh hіdroеlektrostantsіi. Hіdrotekhnіcheskoe stroіtelstvo. 1983. № 5. C. 15–21.

Yakovleva O. M. Deiaki aspekty zastosuvannia analitychnykh metodiv vyznachennia optymalnoho diametru napirnykh enerhetychnykh vodovodiv. Visnyk NUVHP. Tekhnichni nauky : zb. nauk. prats. Vyp. 2 (46). Chastyna 1. Rivne : NUVHP, 2009. S. 128–137.

Mosonyi E. Wasserkraftwerke, Band II. Budapest : Verlag der Ungrrischen

Akademie der Wissensehaften, 1959. 1142 p.

Yakovleva O. M. Udoskonalennia analitychnykh metodiv rozrakhunku hidravlichnykh parametriv enerhetychnykh vodovodiv iz urakhuvanniam rezhymiv techii : avtoref. dys. … kand. tekhn. nauk : 05.23.16. Rivne : NUVHP, 2013. 22 s.

Vainberh A. І. Metodіka raschetov sbornoi zhelezobetonnoi obdelkі napornoho hіdrotekhnіcheskoho tunnelia. Zbirnyk naukovykh prats UkrDUZT. 2018. Vyp. 178. S. 131–146. URL: http://csw.kart.edu.ua/article /download/139465/136436/ (data zvernennia: 26.04.2019).

Published

2019-01-25

Issue

Section

Статті