Matematický model malé vodní elektrárny

Abstract

V rámci této diplomové práce byl vytvořen matematický model malé vodní elektrárny v programovacím prostředí MATLAB. Motivací bylo podpořit využívání obnovitelných zdrojů energie vyvinutím nástroje, usnadňujícího plánování výstavby nových vodních elektráren. V teoretické části práce je popsán systém nízkotlaké malé vodní elektrárny, zejména prvky a vztahy podstatné pro sestavení modelu. Těžištěm praktické části práce je vývoj počítačového programu, sloužícího jako zdroj informací pro technickoekonomické zhodnocení různých uspořádání plánované vodní elektrárny. Fungování tohoto programu a způsob jeho ovládání jsou v práci podrobně popsány. Dokončený model byl otestován na reálných vstupech. Řadou simulací byla zpracována citlivostní analýza roční výroby energie na provozních otáčkách a průměru oběžného kola turbíny virtuální elektrárny v profilu jezu Terezín. Rovněž byla zpracována simulace skutečného provozu této elektrárny v průtokové řadě z roku 2003. Výsledky provedených simulací odpovídají očekáváním, vyvinut byl tedy funkční software s celou řadou využití při řešení reálných problémů z oblasti hydroenergetiky.

A mathematical model of small hydropower plant in MATLAB programming environment was developed in this master's thesis. The motivation was to encourage the use of renewable energy by creating a tool to facilitate the planning process of a new hydropower plant. The theoretical part of the thesis describes a system of low head small hydropower plant, especially components and relationships substantial for the model development. The practical part of the thesis develops a computer program that serves as a source of information for a technical-economical assessment of various layouts of planned hydropower station. The thesis describes in detail the operation of this program and how it is controlled by the user. Upon completion, the model was tested on real data. By a number of simulations a sensitivity analysis evaluating effects of a rotational speed and a diameter of the turbine impeller on annual energy production of a virtual hydropower plant in the Terezín weir profile was elaborated. Also a simulation of the actual operation of this power plant on 2003 discharge record series was performed. The simulation results meet the expectations, therefore a functional software with numerous applications to solve real problems in the field of hydropower use was developed.