Analizy hydrologiczne dla elektrowni wodnych (EW, MEW)

CELE:

1. Przygotowanie danych hydrologicznych do dalszych dokładnych analiz (np. zmienności produkcji energii, sprawności, ekonomiczno-finansowych, opłacalności budowy czy modernizacji itd.) i prognoz.
2. Ukazanie zmienności zdarzeń hydrologicznych w ujęciu miesięcznym z kilkudziesięciu lat (np. od roku 1951).
3. Analiza krytycznych warunków hydrologicznych susz i ich kumulacji.
4. Ograniczenie zakupu danych hydrologicznych z IMGW.

Dzięki analizom można dokładniej poznać złożoną naturę zjawisk hydrologicznych i wynikających z niej ograniczeń dla efektywnego wytwarzania energii elektrycznej w istniejących i planowanych do wybudowania elektrowniach wodnych.

Więcej o zastosowaniach analiz...

---

Dane hydrologiczne dostarczone przez klienta (o ile je posiada), uzupełniamy o dane z naszych baz danych i z naszych zaawansowanych modeli przepływów.
Dane hydrologiczne można pozyskać z:

• istniejących pomiarów w elektrowniach (Q, poziom wody górnej i dolnej),
• naszych baz danych hydrologicznych (ponad 800 posterunków),
• naszych danych modelowych – w czym się specjalizujemy (np. z modelu neuronowo-ewolucyjnego),
• IMGW (najdroższa opcja),
• efektywnego połączenia ww. opcji.

---

Przykład analizy hydrologicznej dla elektrowni wodnej (mew):

Przykład opracowano dla danych pomiarowych z okresu 10 lat dla przykładowej rzeki nizinnej. Pełne analizy powinny zawierać dane w warunkach Polski zazwyczaj od 1951 roku.
Umieszczenie danych na wykresach z okresu ponad 60 lat na stronach internetowych było by nieprzejrzyste.

Wykres 1. Przepływy Q – dane pomiarowe codzienne z okresu 10 lat

Wykres 2. Przepływy Q – danych pomiarowych codziennych w kolejnych miesiącach

Wykres 3. Przepływy Q w kolejnych miesiącach

Z punktu widzenia efektywności analiz i prognoz produkcji (wytwarzania) energii elektrycznej, okres miesiąca jest najlepszym okresem, ukazującym zmienność i ograniczoną przewidywalność.

Wykres 4. Krzywa sum czasów trwania przepływów (wykres uporządkowany)
na tle chronologicznych danych pomiarowych

Krzywa jest podstawą do doboru przełyków instalowanych turbin.

Wykres 5. Krzywe sum czasów trwania przepływów rocznych

Niebieska krzywa ukazuje przeskalowane wartości z wielolecia (z okresu 45 lat).
Krzywa sum czasów trwania przepływów z wielolecia do obliczeń średniorocznej wartości produkcji energii jest bardzo dużym uproszczeniem.
Udostępniane z IMGW wykresy konkretnych lat są latami hydrologicznymi nie kalendarzowymi.
Opracowujemy dane dla obydwu typów lat.

Wykres 6. Przepływ nienaruszalny (biologiczny) Qnien (Qbiol)

Wymagane charakterystyki hydrologiczne w okresach krytycznych dla przepływu ekohydrologicznego.

Wykres 7. Roczne przepływy charakterystyczne WQ, SQ i NQ

Przepływy charakterystyczne w roku:

• WQ – najwyższy,
• SQ – średni,
• NQ – najniższy.

Roczne przepływy charakterystyczne nie są zgodne z latami kalendarzowymi, co prowadzi do wielu błędnych analiz!

Wykres 8. Miesięczne przepływy charakterystyczne WWQ, SWQ, SSQ, SNQ i NNQ

Przepływy charakterystyczne dla miesięcy:

• WWQ – najwyższy zaobserwowany,
• SWQ – średni z najwyższych,
• SSQ – średni ze średnich,
• SNQ – średni z najniższych,
• NNQ – najniższy zaobserwowany.

Wykres 9. Miesięczne przepływy charakterystyczne WQ, SQ i NQ

Przepływy charakterystyczne w miesiącu:

• WQ – najwyższy,
• SQ – średni,
• NQ – najniższy.

Żółte pionowe linie ukazują miesięczną zmienność przepływów.
Z punktu widzenia efektywności analiz i prognoz produkcji (wytwarzania) energii elektrycznej, okres miesiąca jest najlepszym okresem, ukazującym zmienność i ograniczoną przewidywalność.

Analizy produkcji energii bezwzględnie powinny ukazywać zmienność zdarzeń hydrologicznych w ujęciu miesięcznym.

Wykres 10. Produkcja energii w kolejnych miesiącach w elektrowni na podst. danych hydrologicznych

---

Uwagi:

Klienci rzadko posiadają dostęp do pełnych danych codziennych przepływów – danych historycznych.
Rozwiązaniem może być drogi zakup od IMGW lub wykorzystanie zaawansowanego modelowania (neuronowo-ewolucyjnego).

---

Ciekawostki i zagadnienia problemowe:

1. Przepływ średni SQ dla Wisły to 600-1.600 m³/s w 1951-2006 (źródło: IMGW).
2. Wykresy sum czasów trwania przepływów są zazwyczaj stromo opadającymi wykresami, także dla miesięcy.
3. Analizy hydrologiczne wykazują, że dla zdecydowanej większości rzek istnieją bardzo znaczne wahania przepływów w kolejnych latach i miesiącach.
4. Na Wiśle zdążają się 6-letnie okresy posuszne. 13-letni także się zdarzył, choć krótsze występują częściej.
5. Od ponad dwudziestu lat obserwujemy na świecie wzrost tendencji do pojawiania się zjawisk ekstremalnych, w tym długotrwałych i głębokich susz.
6. Ekstremalne zjawiska w Polsce obserwowano np.  w latach: 1982-85, 1989-1990, 1992, 2003-04, 2006, 2012).
7. Wielu badaczy wskazuje, iż natężenie obserwowanych ekstremalnych zjawisk meteorologiczno-hydrologicznych może jeszcze wzrosnąć.
8. Regiony Polski, na obszarze których susze atmosferyczne pojawiają się najczęściej, to Nizina Wielkopolska, Pojezierze Wielkopolskie, Nizina Śląska, Przedgórze Sudeckie, Nizina Mazowiecka, Nizina Podlaska oraz Pojezierze Mazurskie.
9. Kto analizuje lata posuszne, które mają tendencje do grupowania się?
10. Kto analizuje zmiany liczby wystąpień niżówek?
11. Kto analizuje wystąpienie scenariusza historycznych lat posusznych podczas doboru urządzeń, analiz opłacalności i ekonomiczno-finansowych?

  ANALIZY  
  PROGRAMY  
  DORADZTWO