Proiectarea unui Sistem de Conducere a unui Ansamblu Serial de Hidrocentrale

Prefață

În secolul al XXI-lea, economia mondială a atins noi recorduri în ceea ce privește

consumul de energie. Cererea pentru energie electrică este într-o continuă ascensiune față de

cererea totală de energii primare. Producerea electricității cu ajutorului apei, cu toate

avantajele economice și ecologice, va juca un rol esențial în furnizarea mondială cu energie

electrică din viitor. Din acest punct de vedere, automatizarea reprezintă un factor semnificativ

în optimizarea operării și întreținerii sistemulelor hidroelectrice din cadrul unei hidrocentrale,

și privind în ansamblu, din cadrul unei cascade de hidrocentrale.

În capitolul 1, este făcută o scurtă introducere în industria hidroenergetică. Sunt

prezentate aspecte generale ale principalelor componente ale unei hidrocentrale și, de

asemenea, este realizată o descrierea a gradului actual de automatizare. În final, este

prezentată o situație globală a hidroenergeticii împreună cu avantajele și dezavantajele sale și

este expusă o descriere succintă a celor mai importante proiecte hidroenergetice de pe glob,

atât actuale, cât și viitoare.

În capitolul 2, este descris potențialul hidrografic al râului Olt, făcându-se o scurta listă a

hidrocentralelor aferente. În continuare, este prezentată descrierea constructivă a

hidrocentralelor de pe Olt și este făcută o singură descriere deoarece toate hidrocentralele

urmăresc același tip de construcție, diferența fiind doar la puterea instalată a fiecăreia ce are o

variație generală de maxim 30 MW. De asemenea, este prezentat amănunțit principiul de

funcționare al unei hidrocentrale împreună cu principalele reglaje care sunt necesare într-un

asemenea sistem.

Prezentarea sistemului de conducere al unei hidrocentrale și a principalelor elemente ale

acestuia este făcută în capitolul 3. Este propusă o strategie de conducere ierarhizată

descentralizată pe grupe funcțioanale a cascadei de hidrocentrale. De asemenea, este realizată

o descriere a conducerii prin dispecer și o integrare a acestui sistem de conducere în sistemul

energetic national.

În capitolul 4, este proiectat un sistem de conducere optimal al unei cascade de

hidrocentrale ținându-se cont de perturbațiile meteorologice, de cantitatea de apă disponibilă

în fiecare rezervor din cascadă și de cererea de energie pentru fiecare perioadă de timp. Sunt

luate în vedere și costurile de producție ale fiecărei hidrocentrale în funcție de cantitatea de

energie soliciată și cantitatea de apă necesară îndeplinirii acestei solicitări.

În capitolul 5, sunt prezentate diferite tehnici de reglare a celor 2 parametri importanți ai

sistemul energetic: frecvența și tensiunea. Sunt realizate schemele de reglare ale turației

turbinei în funcție de puterea electrică consumată, ale abaterii de frecvență în funcție de

puterea electrică consumată și ale frecvenței sistemului în funcție de puterea electrică

consumată. De asemenea, sunt prezentate arhitectura unei hidrocentrale de pe Olt și sistemul

actual de monitorizare al întregului sector al râului Olt.

1. Introducere în problematica automatizării unei hidrocentrale

1.1 Scurt istoric

Utilizarea apei în diferite scopuri este cunoscută de mii de ani. De cel puțin 2 milenii,

apa a fost folosită în diferite părți ale lumii, în special la producerea cerealelor și pentru

producerea energiei. În toată Europa și America de Nord au fost construite mori de vânt la

sfârșitul secolului al XVIII-lea, pentru a produce energie folosită ulterior de la confecționarea

materialelor textile până la prelucrarea lemnului.

Principiul pe care se bazează o hidrocentrală este conversia energiei hidraulice în

energie electrică. Această conversie nu este poluantă , presupune cheltuieli relativ mici de

întreținere, nu implică folosirea unui combustibil și constituie o solutie de lungă durată .

Centralele hidroelectrice au cele mai reduse costuri de exploatare și cea mai mare duratã

de viată în comparație cu alte tipuri de centrale electrice. Există o experientă de peste un

secol în realizarea și exploatarea CHE, ceea ce face ca ele să atingă niveluri de performanță

tehnică și economică foarte ridicate.

Prima hidrocentrală din lume a fost Cragside în Rothbury, Anglia în anul 1870. Casa

Cragside a fost prima casă care a folosit energia hidroelectrică pentru a alimenta o mașină de

spălat rufe și a acționa un lift hidraulic[1]. După câțiva ani, clădirea a mai inclus un

observator astronomic și un laborator ștințific.

A doua hidrocentrală din lume a fost construită în anul 1881 la Cascada Niagara . Apa

avea o cădere de 26 de metri și se producea curent electric folosit la punerea în funcțiune a

morilor și la iluminatul câtorva străzi.[S1]

A urmat în anul 1882 construcția celei de-a treia hidrocentrale din lume , în Wisconsin,

SUA, Appleton, pe râul Fox, fiind utilizată pentru a lumina doua mori de hârtie și o casă, la

doi ani după ce Thomas Edison a prezentat lampa cu incandescență.[S2]

În România, una din primele hidrocentrale a fost construită la Caransebeș în anul 1885

de către Schmidt si Dachler ceea ce a făcut ca orașul să fie luminat folosind becurile lui

Edison intrei anii 1885 și 1888. Această construcție a fost urmată de punerea în funcțiune în

anul 1896 a hidrocentralei de pe valea râului Sadu, denumită Sadu I. Uzina a fost construită

după planurile unui inginer celebru, Oskar von Miller, cel care a pus pentru prima dată la

punct tehnologia de transport la distanţă a energiei electrice, în Germania, în 1881. În acel

moment, Sadu I era prima hidrocentrală din România și a doua din Europa care folosea

această tehnică. [S3]