ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет энергетики
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан ФЭН
профессор, к.т.н.
Юрий Михайлович
Сидоркин
“___ ”______________ г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Гидроэнергетика
ООП: направление 140200.62 Электроэнергетика
Шифр по учебному плану: ФТД.7
Факультет: энергетики
Курс: 4,
очная форма обучения
семестр: 7
Лекции: 18
Практические работы: 18
Курсовой проект: -
Лабораторные работы: Курсовая работа: -
РГЗ: 7
Самостоятельная работа: 64
Экзамен: -
Зачет: 7
Всего: 100
Новосибирск
2011
8895/14002
1
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта
высшего профессионального образования по направлению (специальности): 551700
Электроэнергетика.(№ 215 тех/бак от 27.03.2000)
ФТД.7,
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Систем электроснабжения предприятий
протокол № 4 от 01.06.2011
Программу разработал
профессор, д.т.н.
Секретарев Юрий Анатольевич
Заведующий кафедрой
профессор, д.т.н.
Секретарев Юрий Анатольевич
Ответственный за основную образовательную программу
доцент, к.т.н.
8895/14002
Лыкин Анатолий Владимирович
2
1. Внешние требования
Таблица 1.1
Шифр
дисциплины
ФТД.00
Содержание учебной дисциплины
Часы
Концептуальная записка по направлению
бакалавра 140200.62 - Электроэнергетика
подготовки 100
- Гидроэнергетика
Перечень дидактических единиц:
ГЭС и энергосистема.
Основные параметры и характеристики гидростанции
Сток, мощность и энергия
Здание ГЭС, плотина, гидроагрегат, проточная часть
Водно-энергетические расчеты
2. Особенности (принципы) построения дисциплины
Таблица 2.1
Особенности (принципы) построения дисциплины
Особенность
Содержание
(принцип)
Основания для введения
Решение Ученого Совета факультета энергетики протокол №
дисциплины в учебный
8 от 29.06.2008
план по направлению или
специальности
Адресат курса
Студенты, обучающиеся по направлению 140200,
Электроэнергетика
Основная цель (цели)
Формирование у студентов понимания режимных
дисциплины
особенностей ГЭС при работе в энергосистеме, знание
основных параметров, характеризирующих работу ГЭС,
представление об основных элементах оборудования станции,
знакомство с методами водно-энергетических расчетов
водохранилища.
Ядро дисциплины
Назначение режимов работы ГЭС в ЭЭС,
способы управления водохранилищем, энергетические
характеристики гидроагрегатов и станции в целом.
Связи с другими учебными "Физика", "Теория вероятностей и математическая
дисциплинами основной
статистика", "Производство ЭЭ"
образовательной
программы
Требования к
Знание таких дисциплин как: "Физика", "Теория вероятностей
первоначальному уровню
и математическая статистика", "Электроэнергетические
подготовки обучающихся
системы и сети", "Общая энергетика", "Экономика
энергетики".
8895/14002
3
Особенности организации
учебного процесса по
дисциплине
8895/14002
Балльно- рейтинговая система по дисциплине.
4
3. Цели учебной дисциплины
Таблица 3.1
После изучения дисциплины студент будет
иметь
представление
1
О целях и задачах проектирования и эксплуатации гидростанций
2
Об основных принципах работы и устройства гидроагрегатов, зданий и
сооружений ГЭС и ее проточной части.
3
Об основных моделях, используемых для расчета гарантированной
мощности станции.
4
Об основных параметрах ГЭС
5
Об особенностях водно-энергетических расчетах водохранилищ с
различными циклами регулирования.
6
О методических и методологических подходах при назначении
оптимальных режимов работы ГЭС в энергосистеме.
7
О необходимости технико-экономического обоснования строительства
гидротехнических комплексов.
знать
8
Физические основы и принципы работы и гидроагрегатов, зданий и
сооружений ГЭС и ее проточной части.
9
Основные модели, используемых для расчета гарантированной мощности
станции.
10
Основные параметры ГЭС
11
Особенности водно-энергетических расчетах водохранилищ с различными
циклами регулирования.
12
Основные принципы назначения оптимальных режимов работы ГЭС в
энергосистеме.
13
Технико-экономическое обоснование проектных параметров ГЭС.
уметь
14
Использовать математические модели для проведения водноэнергетических расчетов ГЭС и ее водохранилища.
15
Анализировать принятые инженерные решения по назначению
обоснованных режимов работы станций в ЭЭС
иметь
опыт
(владеть)
16
Для разработки алгоритмов и программ водно-энергетических расчетов
ГЭС и ее водохранилища.
17
Для принятия обоснованных инженерных решений по назначению
обоснованных режимов работы станций в ЭЭС.
4. Содержание и структура учебной дисциплины
Лекционные занятия
(Модуль), дидактическая единица, тема
Семестр: 7
8895/14002
5
Часы
Таблица 4.1
Ссылки на
цели
Модуль: ГЭС и энергосистема.
Дидактическая единица: ГЭС и энергосистема
Введение. Предмет и задачи гидроэнергетики
Понятие электроэнергетической системы.
Иерархичность управления ЭЭС. Эффективность
объединения электроэнергетических систем.
Виды электростанций. Особенности их работы в
балансе мощности ЭЭС (в суточном графике
нагрузки). Характеристики маневренности
электростанций.
Потенциальные ресурсы реки. Мощность и энергия
реки. Мощность и электроэнергия ГЭС. Выбор
оптимального створа для строительства ГЭС (по
практическому заданию).
Модуль: Основные параметры и характеристики
гидростанции
Дидактическая единица: Основные параметры и
характеристики гидростанции
Уравнение Бернулли. Его геометрический и
энергетический смысл.
Используемые схемы концентрации напоров.
Характеристики верхнего и нижнего бьефов.
Емкость водохранилища. Относительная ёмкость
водохранилища. Основные параметры
водохранилища.
Напорные характеристики русловой и
деривационной ГЭС.
Энергетические характеристики гидроагрегатов
(эксплуатационная, расходная, рабочая, ХОП).
Правила построения. Построение ЛОМ и ЛОТ.
Энергетические характеристики ГЭС
(эксплуатационная, расходная, рабочая, ХОП).
Правила построения. Построение ЛОМ и ЛОТ.
Модуль: Сток, мощность и энергия
Дидактическая единица: Сток, мощность и энергия
Понятие водности года. Гидрограф реки. Виды
годов. Построения кривой обеспеченности.
Гарантированная мощность ГЭС. Обеспеченная
выработка электроэнергии (по практическому
заданию).
Годовой гидрограф реки. Основные периоды.
Особенности режимов работы ГЭС в каждом из этих
периодов.
Модуль: Здание ГЭС, плотина, гидроагрегат,
проточная часть
Дидактическая единица: Здание ГЭС, плотина,
гидроагрегат, проточная часть
Классификация ГТС. Глухие, водосливные плотины.
Их конструктивные особенности. Оборудование
8895/14002
6
3
1, 13, 15, 2, 3,
4, 9
4
11, 14, 5
4
12, 14, 16, 7, 8
4
13, 14, 15, 6
ГТС.
Типы зданий ГЭС. Русловые, приплотинные,
деривационные, специальные здания ГЭС. Область
использования.
Типы гидрогенераторов. Их отличительные
особенности. Генераторные и турбинные
подшипники, подпятники. Классификация турбин.
Уравнение безударного входа на лопасти рабочего
колеса. Основные типы турбин. Область
использования.
Основные элементы проточного тракта турбины.
Виды турбинных камер. Их назначение. Материалы
и конструктивные особенности.
Основные элементы проточного тракта турбины.
Направляющий аппарат. Его назначение. Материалы
и конструктивные особенности.
Основные элементы проточного тракта турбины.
Отсасывающая труба. Её назначение. Материалы и
конструктивные особенности. Высота отсасывания
отсасывающей трубы. Явление кавитации. Меры
борьбы с кавитацией.
Поперечный разрез здания ГЭС (забральная балка,
затворы, сороудерживающая решетка, турбинная
камера, направляющий аппарат, турбина, ген
Модуль: Водно-энергетические расчеты
Дидактическая единица: Водно-энергетические
расчеты
Определение оптимальной глубины сработки
водохранилища. Критерий оптимальности. Анализ
полученных зависимостей (по практическому
заданию).
Основная идея водноэнергетических расчетов.
Основные уравнения по расходу, напору и
мощности. Выбор момента начала сработки
водохранилища ГЭС. Методика табличного способа
ВЭР (по практическому заданию).
Заключение. Перспективы развития ГЭС в России и
мире.
Практические занятия
(Модуль), дидактическая
единица, тема
Семестр: 7
Модуль: Основные параметры и
характеристики гидростанции
Дидактическая единица: Основные
параметры и характеристики
гидростанции
Построение напорных
характеристик русловых и
деривационных станций.
8895/14002
3
16
Учебная деятельность
Построить напорные
характеристики
русловой и
7
Часы
4
Таблица 4.2
Ссылки
на цели
13, 4, 9
Построение энергетических
характеристик гидроагрегатов и
ГЭС
Модуль: Сток, мощность и энергия
Дидактическая единица: Сток,
мощность и энергия
Построение кривой
обеспеченности
Модуль: Водно-энергетические
расчеты
Дидактическая единица: Водноэнергетические расчеты
Расчет оптимальной глубины
сработки водохранилища
Водно-энергетический расчет
деривационной станций
для отметок НПГ и
ГМО, определения
режимного поля ГЭС.
Проведение натурных
4
испытаний. Построение
рабочей, расходной,
характеристики
удельных расходов,
ХОП и станционной
характеристик.
12, 14, 7
Построить кривую
обеспеченности стока
реки за многолетний
период и выбрать
величину расчетной
обеспеченности
2
11, 14, 5
Рассчитать величину
оптимальной глубины
сработки
водохранилища и
определить отметку
ГМО
Провести водноэнергетический расчет
водохранилища
годового
регулирования.
Построить
диспетчерский график
сработки и заполнения
водохранилища.
4
12, 14, 16,
7
4
10, 13, 14,
16, 6
5. Самостоятельная работа студентов
Семестр- 7, Подготовка к зачету
Подготовка к зачету: чтение лекционного курса, повторение изученного на практических
занятиях, изучение вопросов к зачету (12 ч.)
Семестр- 7, Контрольные работы
Подготовка к контрольной работе (4 ч)
Семестр- 7, РГЗ
РГЗ состоит из трех глав:
8895/14002
8
1. Расчет величины потенциальных ресурсов реки.
2. Построение кривой обеспеченности на основании статистический выборки
3. Расчет оптимальной глубины сработки водохранилища.
(18 ч)
Семестр- 7, Индив. работа
Изучение рек России, их потенциальных энергетических ресурсов, подготовка докладов.
(12 ч)
Семестр- 7, Подготовка к занятиям
Обработка и оформление результатов практических занятий, полготовка к их защите (18
ч)
8895/14002
9
6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине
Аттестация проводится в соответствии с планом ООП - зачет (7 семестр). К аттестации
допускаются студенты, выполнившие и защитившие все практические задания и РГЗ.
Аттестация проводится в соответствии с балльно-рейтинговой системой.
При проведении зачета используются контролирующие материалы. Зачет проводится
устно в форме собеседования.
8895/14002
10
7. Список литературы
7.1 Основная литература
В печатном виде
1. Жирнов В. Л. Общая энергетика и гидроэнергетика : слайд-конспект лекций : учебное
пособие / В. Л. Жирнов ; Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2003. - 93 с. : ил.
2. Филиппова Т. А. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем : учебник для
энергетических специальностей / Т. А. Филиппова, Ю. М. Сидоркин, А. Г. Русина ; Новосиб.
гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2007. - 355 с. : ил., схемы
3. Гидроэнергетика : [учебник] / Т. А. Филиппова [и др.]. - Новосибирск, 2011. - 639 с. : ил.,
граф., табл.
4. Основы современной энергетики. В 2 т.. Т. 2 : [учебник для втузов по направлению
"Теплоэнергетика", "Электроэнергетика", "Энергомашиностроение"] / под общ. ред. Е. В.
Аметистова. - М., 2008. - 630, [1] с., [8] л. цв. ил. : ил. табл. + [2] отд. л. цв. ил.. Рекомендовано УМО.
В электронном виде
1. Жирнов В. Л. Общая энергетика и гидроэнергетика : слайд-конспект лекций : учебное
пособие / В. Л. Жирнов ; Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2003. - 93 с. : ил.. - Режим
доступа: http://www.ciu.nstu.ru/fulltext/textbooks/2003/2003_zirnov.rar
2. Филиппова Т. А. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем : учебник для
энергетических специальностей / Т. А. Филиппова, Ю. М. Сидоркин, А. Г. Русина ; Новосиб.
гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2007. - 355 с. : ил., схемы. - Режим доступа:
http://www.ciu.nstu.ru/fulltext/tutorials/2007/2007_philippova.pdf. - Инновационная
образовательная программа НГТУ "Высокие технологии".
3. Гидроэнергетика : [учебник] / Т. А. Филиппова [и др.]. - Новосибирск, 2011. - 639 с. : ил.,
граф., табл.. - Режим доступа: http://www.ciu.nstu.ru/fulltext/tutorials/2011/11_filippova.pdf
7.2 Дополнительная литература
В печатном виде
1. Гидроэнергетика : учебник для вузов по снециальности "Гидроэлектроэнергетика" / [А. Ю.
Александровский и др.] ; под ред. В. И. Обрезкова. - М., 1988. - 511 , [1] с. : табл., схемы Рекомендовано МО.
2. Филиппова Т. А. Модели и методы прогнозирования электроэнергии и мощности при
управлении режимами электроэнергетических систем / Т. А. Филиппова, А. Г. Русина, Ю. В.
Дронова. - Новосибирск, 2009. - 367 с. : ил.
8. Методическое и программное обеспечение
8.1 Методическое обеспечение
В печатном виде
1. Теоретические основы нетрадиционной и возобновляемой энергетики (гидроэнергетика) :
контрольные задания и методические указания к их выполнению для 4-5 курсов факультета
энергетики по специальности 140202 (Нетрадиционные и возобновляемые источники
8895/14002
11
энергии) дневного и заочного отделений / Новосиб. гос. техн. ун-т ; [сост. Ю. А. Секретарев,
Т. В. Чекалина]. - Новосибирск, 2007. - 34, [1] с. : ил.
В электронном виде
1. Теоретические основы нетрадиционной и возобновляемой энергетики (гидроэнергетика) :
контрольные задания и методические указания к их выполнению для 4-5 курсов факультета
энергетики по специальности 140202 (Нетрадиционные и возобновляемые источники
энергии) дневного и заочного отделений / Новосиб. гос. техн. ун-т ; [сост. Ю. А. Секретарев,
Т. В. Чекалина]. - Новосибирск, 2007. - 34, [1] с. : ил.. - Режим доступа:
http://www.library.nstu.ru/fulltext/metodics/2007/3311.rar
8895/14002
12
9. Контролирующие материалы для аттестации студентов по дисциплине
ВОПРОСЫ
по курсу "ГИДРОЭНЕРГЕТИКА"
1.
Понятие электроэнергетической системы. Иерархичность управления ЭЭС.
Эффективность объединения электроэнергетических систем.
2.
Виды электростанций. Особенности их работы в балансе мощности ЭЭС (в суточном
графике нагрузки). Характеристики маневренности электростанций.
3.
Потенциальные ресурсы реки. Мощность и энергия реки. Мощность и электроэнергия
ГЭС. Выбор оптимального створа для строительства ГЭС (по практическому заданию).
4.
Уравнение Бернулли. Его геометрический и энергетический смысл.
5.
Используемые схемы концентрации напоров.
6.
Характеристики верхнего и нижнего бьефов. Емкость водохранилища. Относительная
ёмкость водохранилища. Основные параметры водохранилища.
7.
Напорные характеристики русловой и деривационной ГЭС (по практическому
заданию).
8.
Энергетические характеристики гидроагрегатов (эксплуатационная, расходная,
рабочая, ХОП). Правила построения. Построение ЛОГ и ЛОТ (по практическому заданию).
9.
Энергетические характеристики ГЭС (эксплуатационная, расходная, рабочая, ХОП).
Правила построения. Построение ЛОГ и ЛОТ (по практическому заданию).
Понятие водности года. Гидрограф реки. Виды годов. Построения кривой
10.
обеспеченности. Гарантированная мощность ГЭС. Обеспеченная выработка электроэнергии
(по практическому заданию).
Классификация ГТС. Глухие, водосливные плотины. Их конструктивные
11.
особенности. Оборудование ГТС.
12.
Типы зданий ГЭС. Русловые, приплотинные, деривационные, специальные здания
ГЭС. Область использования.
13.
Типы гидрогенераторов. Их отличительные особенности. Генераторные и турбинные
подшипники, подпятники. Классификация турбин. Уравнение безударного входа на лопасти
рабочего колеса. Основные типы турбин. Область использования.
14.
Основные элементы проточного тракта турбины. Виды турбинных камер. Их
назначение. Материалы и конструктивные особенности.
15.
Основные элементы проточного тракта турбины. Направляющий аппарат. Его
назначение. Материалы и конструктивные особенности.
16.
Основные элементы проточного тракта турбины. Отсасывающая труба. Её
назначение. Материалы и конструктивные особенности. Высота отсасывания отсасывающей
трубы. Явление кавитации. Меры борьбы с кавитацией.
17.
Поперечный разрез здания ГЭС. Показать все основные элементы проточной части
(забральная балка, затворы, сороудерживающая решетка, турбинная камера, направляющий
аппарат, турбина, генератор, отсасывающая труба). Технологические особенности пуска и
остановки гидроагрегатов.
18.
Определение оптимальной глубины сработки водохранилища. Критерий
оптимальности. Анализ полученных зависимостей (по практическому заданию).
19.
Основная идея водно-энергетических расчетов. Основные уравнения по расходу,
напору и мощности. Выбор момента начала сработки водохранилища ГЭС. Методика
табличного способа ВЭР (по практическому заданию).
20.
Годовой гидрограф реки. Основные периоды. Особенности режимов работы ГЭС в
каждом из этих периодов. Гидроаккумулирующие станции. Принцип их работы.
8895/14002
13
