Андрей Смирнов
Время чтения: ~19 мин.
Просмотров: 1

Виды электростанций

ОСОБЕННОСТИ ЗДАНИЙ ГАЭС

Здания ГАЭС в основном аналогичны зданиям ГЭС (см. гл. 16, 17, 20), однако они имеют свои особенности, связанные с составом основного оборудования и его компоновкой. Основное гидросиловое оборудование здания ГАЭС может быть четырехмашинным или раздельным, состоящим из двух отдельных агрегатов (двигатель с насосом и турбина с генератором) или единым, из одного трехмашинного (турбина с двигателем-генератором и насосом) или двухмашинного (обратимая гидромашина с двигателем-генератором) агрегата.
Четырехмашинная схема оборудования позволяет использовать преимущества гидромашин, каждая из которых запроектирована на свой режим работы. По такой схеме сооружена например ГАЭС Райсек-Крайцек в Австрии с ковшовыми гидротурбинами и многоступенчатыми насосами, имеющая максимальный напор 1772 м. В связи с большими строительными затратами эта схема не нашла широкого распространения даже при высоких напорах. Трехмашинная схема также позволяет достигнуть высоких значений КПД насоса и турбины. Принимается одинаковое направление вращения в турбинном и насосном режимах, что обеспечивает простые условия пуска в насосном режиме, так как нормальная частота вращения достигается вращением гидротурбины. Перевод агрегата из одного режима в другой осуществляется путем соответствующего открытия и закрытия затворов. Между насосом и гидротурбиной устанавливается муфта сцепления, позволяющая отсоединить насос при работе в турбинном режиме, чем исключаются так называемые вентиляционные потери, а также необходимость опорожнения проточной части насоса.
Трехмашинные агрегаты получили широкое распространение в Западной Европе, где из суммарная мощность составляет около 60% общей мощности ГАЭС. ГАЭС с трехмашинной схемой сооружаются чаще всего при высоких напорах (более 300 м) с применением ковшовых гидротурбин, единичная мощность которых достигла 200 МВт. Наиболее высоконапорные радиально-осевые турбины трехмашинных агрегатов установлены на ГАЭСРоссхаг в Австрии (672 м) и Хорнберг в ФРГ (652 м). На ГАЭС Сан-Фиорино в Италии применены четырехступенчатые насосы, развивающие напор 1350 м (N=100 МВт). Крупные ГАЭС обычно имеют агрегаты с вертикальным валом. На некоторых ГАЭС относительно небольшой мощности установлены горизонтальные агрегаты. Двухмашинная схема в последние тва десятилетия находит широкое применение. За счет исключения одной гидромашины, муфты сцепления и части затворов на 30 — 35% сокращается высота агрегата, а следовательно, и здания ГАЭС. Снижение капиталовложений в гидросиловое оборудование и строительную часть достигает 30% по сравнению с трехмашинной схемой.
Однако объединение в одной гидромашине функций насоса и гидротурбины имеет свои отрицательные стороны. В первую очередь — это несовпадение зон оптимальных КПД в турбинных и насосных режимах по приведенной частоте вращения поскольку для обеспечения работы с максимальной эффективностью в обоих режимах необходимо выполнение условия (1,2 — 1,35)nтDт,                                     (22 Л)
где n —частота вращения; D —диаметр рабочего колеса (индексы: «т» — турбинный, «н» —насосный режим), что невозможно при односкоростной электрической машине. Для выполнения условия (22.1) можно увеличить частоту вращения или диаметр рабочего   колеса в насосном режиме, т. е. применить двухскоростные двигатели-генераторы или рабочие колеса с различным диаметром в насосном и турбинном режимах. Имеется ряд предложений по этому вопросу, но они приводят к усложнению конструкции агрегатов (подробнее см. ). Вторым недостатком является то, что направление вращения в турбинном и насосном режимах при двухмашинной схеме противоположное. В связи с этим осложняются процессы пуска в насосный режим и перевода обратимого агрегата из одного режима в другой, т. е. уменьшается маневренность ГАЭС по сравнению с трехмашинной схемой.
В СССР пока применяется только двухмашинная схема: на Киевской, Загорской, Кайшядорской ГАЭС, на проектируемых Ленинградской, Тереблинской, Днестровской и других ГАЭС. За рубежом крупнейшими ГАЭС, оборудованными двухмашинными обратимыми агрегатами, являются: Ладингтон в США (6 агрегатов по 312 МВт, напор 108 м), Байна Башта в Югославии (2 агрегата по 315 МВт, напор около 610 м), Окутатарага в Японии (4 агрегата по 303 МВт, напор 406 м) и др.

Лучше оборудование — меньше выбросов

Чтобы уменьшить загрязнение воздуха, дымовые газы рециркулируют. «У нас идёт ежегодное снижение выбросов за счёт оптимизации тепловых режимов и модернизации оборудования», — объясняет Алексей Шувалов. Например, заменили два котла — выбросов стало в пять раз меньше. И это притом что мощность новых в полтора раза выше. Более современное оборудование стараются использовать более интенсивно — вот и оптимизация теплового режима. В результате выбросы станции гораздо ниже предельно допустимых норм. Да и сам природный газ, на котором работает ГЭС-1, — наиболее чистый вид топлива.

А что с водой? «Мы берём воду из Москвы-реки для охлаждения конденсаторов, очищаем её от механических примесей и сливаем ниже по течению — но уже чистую, прошедшую всю необходимую обработку», — говорит главный инженер. А чтобы в водоподготовительную установку не попадала рыба, на береговой насосной станции, обеспечивающей водой ГЭС-1, установлено специальное рыбозащитное устройство.

Принцип работы

ГАЭС использует в своей работе либо комплекс генераторов и насосов, либо обратимые гидроэлектроагрегаты, которые способны работать как в режиме генераторов, так и в режиме насосов. Во время ночного провала энергопотребления ГАЭС получает из энергосети дешёвую электроэнергию и расходует её на перекачку воды в верхний бьеф (насосный режим). Во время утреннего и вечернего пиков энергопотребления ГАЭС сбрасывает воду из верхнего бьефа в нижний, вырабатывает при этом дорогую пиковую электроэнергию, которую отдаёт в энергосеть (генераторный режим).

В крупных энергосистемах большую долю могут составлять мощности тепловых и атомных электростанций, которые не могут быстро снижать выработку электроэнергии при ночном снижении энергопотребления или же делают это с большими потерями. Этот факт приводит к установлению существенно большей коммерческой стоимости пиковой электроэнергии в энергосистеме, по сравнению со стоимостью электроэнергии, вырабатываемой в ночной период. В таких условиях использование ГАЭС экономически эффективно и повышает как эффективность использования других мощностей (в том числе и транспортных), так и надёжность энергоснабжения.

Первые ГАЭС в начале XX века имели КПД не больше 40 %, КПД современных ГАЭС составляет 70-75 %.

Использование ГАЭС в мире и в Российской Федерации

Широкое распространение и развитие гидроаккумулирующие электростанции получили в Европе. Основной причиной послужило регулярное повышение стоимости потребленной электроэнергии. Поэтому в настоящее время производится их повсеместная установка, часто выполняемая в городской черте.

Первая такая станция была сооружена итальянцами в 1908 году. Ее мощность составляла 1 мегаватт. В середине 20-го века во всех странах подобных сооружение насчитывалось уже 40. В дальнейшем их количество продолжало расти. В 1965 году – 110, в 2000 году – примерно 300, общей производительностью 100 ГВт.

Самой известной гидроаккумулирующей станцией в России считается Загорская ГАЭС, расположенная в городе Сергиев Посад Московской области. Основным источником воды является река Кунья. Данный энергетический объект относится к самым большим электростанциям страны и входит в первую десятку. Производительность в турбинном режиме составляет 1200 МВт, в насосном – 1320 МВт.

Строительство водного объекта началось в 1974 году, но окончательный ввод в эксплуатацию произошел лишь в 2003 году. Внутри здания смонтированы обратимые гидроагрегаты радиально-осевой конструкции в количестве 6 единиц. При величине расчетного напора 100 м, их производительность составляет 200/220 мегаватт.

В процессе эксплуатации Загорская ГАЭС зарекомендовала себя как эффективная и надежная система. В связи с этим было спроектировано ее расширение за счет строительства ГАЭС-2 с четырьмя обратимыми гидроагрегатами по 210 мегаватт каждый. Общая производительность по проекту составила 840 МВт. Строительные работы начались в 2007 году.

Помимо Загорской станции, подобные электростанции существуют на канале имени Москвы и на Большом Ставропольском канале (Кубанская ГАЭС). В стадии проектирования находятся еще несколько подобных систем. Единственным серьезным недостатком считается шум во время работы, составляющий более 45 децибел.

Электростанции России (ТЭС, ГЭС, ГАЭС, АЭС)

Геотермальные электростанции (ГТЭС)

Газотурбинная электростанция (ГТЭС)

Тепловые электростанции (ТЭС)

Приливные электростанции (ПЭС)

Самые мощные электростанции в мире

Первая во всём

ГЭС-1 во многом опережала другие электростанции. В 1899 году отсюда проложили кабель для питания первой московской трамвайной линии. В 1926-м здесь создали первый в СССР центральный диспетчерский пункт, в 1933-м ввели в эксплуатацию первую отечественную теплофикационную трубу мощностью 12 мегаватт, а в 1946-м ГЭС первой в стране стала использовать газ в качестве топлива. В 2001 году на станции ввели первую в отечественной энергетике полностью автоматизированную водоподготовительную установку, которая увеличивает срок службы основного оборудования.

Вот только первой электростанцией Москвы ГЭС-1 не была. С 1888-го на Большой Дмитровке работала центральная электростанция постоянного тока «Георгиевская». Сейчас её здание занимает выставочный зал «Новый Манеж». Такое же будущее ждёт и бывшую ГЭС-2, где откроют центр современного искусства.

Компания «Мосэнерго», в структуре которой работает ГЭС-1, в этом году также готовится к открытию новой музейной экспозиции. В этом году «Мосэнерго» и вся столичная энергосистема отмечают 130-летие со дня образования. К этой памятной дате на ТЭЦ-20, расположенной на юго-западе столицы, планируется открытие музея Мосэнерго и энергетики Москвы, в котором будут собраны архивные документы, старые и новые интерактивные макеты станций, оборудование технологической цепочки производства электроэнергии и тепла.

Архивные фото предоставлены музеем истории Мосэнерго

Условия для установки гидроэлектростанции

Несмотря на заманчивую дешевизну энергии, вырабатываемую гидрогенератором, важно учесть особенности водного источника, ресурсы которого вы планируете задействовать для собственных нужд. Ведь далеко не каждый водоток подойдет для эксплуатации мини-ГЭС, тем более круглогодичной, поэтому не помешает иметь в резерве возможность подключения к централизованной магистрали

Ведь далеко не каждый водоток подойдет для эксплуатации мини-ГЭС, тем более круглогодичной, поэтому не помешает иметь в резерве возможность подключения к централизованной магистрали.

Несколько «за» и «против»

Основные плюсы индивидуальной гидроэлектростанции очевидны: недорогое оборудование, которое вырабатывает дешевое электричество, да еще и природе не вредит (в отличие от плотин, перекрывающих ток реки). Хотя абсолютно безопасной систему назвать нельзя – все-таки вращающиеся элементы турбин могут нанести травмы жителям подводного мира и даже людям.


Чтобы предупредить несчастные случаи, гидростанцию нужно оградить, а если система полностью скрыта водой – установить на берегу предупреждающий знак

Преимущества мини-ГЭС:

  1. В отличие от других «бесплатных» энергоисточников (солнечных батарей, ветрогенераторов), гидросистемы могут работать вне зависимости от времени суток и погоды. Единственное, что может им помешать – замерзание водоема.
  2. Для установки гидрогенератора необязательно наличие большой реки – те же водяные колеса с успехом можно использовать даже в мелких (но быстрых!) ручьях.
  3. Установки не выделяют вредных веществ, не загрязняют воду и работают практически бесшумно.
  4. Для монтажа мини-ГЭС мощностью до 100 кВт не нужно оформлять разрешительную документацию (хотя все зависит от местных властей и типа установки).
  5. Избыток электричества можно продавать в соседние дома.

Что касается недостатков – серьезной помехой для продуктивной эксплуатации оборудования может стать недостаточная сила течения. В этом случае придется возводить вспомогательные сооружения, что сопряжено с дополнительными затратами.

Если потенциальной энергии расположенной рядом реки при приблизительном расчете не хватит на выработку электричества в объеме, достаточном для практического применения, стоит обратить внимание на способы сооружения ветрогенераторов. Ветряк послужит эффективным дополнением

Измерение силы водного потока

Первое, что нужно сделать, чтобы задуматься о виде и способе монтажа станции, – измерить скорость водного потока на облюбованном источнике.

Самый простой способ – опустить на стремнину любой легкий предмет (например, теннисный мячик, кусок пенопласта или рыбацкий поплавок) и засечь секундомером время, за которое он проплывет расстояние до какого-нибудь ориентира. Стандартная дистанция для «заплыва» – 10 метров.


Если водоем находится далековато от дома, можно построить отводной канал или трубопровод, и заодно и позаботиться о перепадах высоты

Теперь нужно пройденное расстояние в метрах разделить на количество секунд – это и будет скорость течения. Но если полученное значение будет меньше 1 м/сек, потребуется возвести искусственные сооружения, чтобы ускорить поток перепадами высот.

Это реально осуществить с помощью разборной плотины или неширокой сливной трубы. Но без хорошего течения от идеи с гидростанцией придется отказаться.

Классификация

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

  • мощные — вырабатывают от 25 МВт и выше;
  • средние — до 25 МВт;
  • малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.

Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также ещё по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:

  • высоконапорные — более 60 м;
  • средненапорные — от 25 м;
  • низконапорные — от 3 до 25 м.

В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах.

Принцип работы всех видов турбин схож — поток воды поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передаётся на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующегося напора воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:

  • плотинные ГЭС. Это наиболее распространённые виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создаётся посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
  • приплотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.
  • деривационные ГЭС. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимый напор воды в ГЭС такого типа создаётся посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создаётся более высокая плотина, и создаётся водохранилище — такая схема ещё называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимого напора воды.
  • гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций, следующий: в определённые периоды (не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины.

В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъёмники, способствующие навигации по водоёму, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации, и многое другое.

Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые природные ресурсы. В виду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.

Достоинства гидроэлектростанций

Строительство и эксплуатация гидроэлектростанций сопровождается дискуссиями относительно их плюсов и минусов.

Положительным фактором подобного производства электроэнергии является возобновление используемых  природных ресурсов. В результате стоимость полученной таким образом электрической энергии существенно ниже, чем на прочих видах электростанций, Например, на ГЭС России она вдвое меньше, чем на тепловых.

Гидростанции гибки в управлении. С помощью их турбин можно регулировать мощность станции от минимальной до предельной. При этом отличие от тепловых и некоторых других станций они способны быстро набирать рабочую мощность  с минимальных показателей.

Функционирование ГЭС не сопровождается вредными загрязнениями воздуха. К положительным факторам можно и отнести влияние их водохранилищ на формирование более умеренных климатических показателей в соответствующем регионе.

Строительство плотин и образование улучшают судоходство, влияют на увеличение рыбных запасов в них, способствуют  рыбоводству.

ГЭС ее понятие и виды гидроэлектростанций

Гидроэлектростанция (ГЭС) — это станция для выроботки электроэнергии, использующая в качестве источника энергии энергию водных масс, приливов на водотоках. В основном размещение ГЭС происходит на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективной работы гидроэлектростанции необходимы как минимум два фактора, такие как:

  1. Гарантированность обеспеченния водой круглый год
  2. Большие улоны реки, для более сильного течения

ГЭС отличаются вырабатываемой мощностью, поэтому выделяют три вида ГЭС по мощности:

  • Мощные — от 25 МВт и выше;
  • Средние — до 25 МВт;
  • Малые гидроэлектростанции — до 5 МВт;

Также ГЭС отличают по максимальному количеству использования воды:

  • Высоконапорные — более 60 м;
  • Средненапорные — от 25 м;
  • Низконапорные — от 3 до 25 м.

Существует и отдельный тип ГЭС, так называемая ГАЭС, что расшифровывается как гидроаккумулирующая электростанция.

Гидроаккумулирующая электростанция — это гидроэлектростанция, используемая для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки. ГАЭС служат для накопления электроэнергии во время низкого потребления сетями электричества (в ночной период) и отдачи её во время пиковых нагрузок, уменьшая тем самым необходимость изменения мощности в течение суток основных электростанций.

Здание ГЭС Сооружение, подземная выработка или помещение в плотине, в которомустанавливается гидросиловое электротехническое 

Конструкция и составляющие гидроэлектростанции. Машинный зал. Гидротурбины. Генераторы тока. Гидрогенераторы. Плотина (дамба). Уравнительный резервуар:

Одним из центральных помещений гидроэлектростанции является машинный зал, в котором размещается базовое энергетическое оборудование. Под машинный зал выделяется большое помещение, расположенное в нижней части объекта. В зале на специальной бетонной основе размещается целая система гидроагрегатов, которые в свою очередь состоят из гидротурбин и генераторов тока. Поток воды, подводимый к турбинам, заставляет лопасти крутиться, в результате чего гидрогенераторы начинают вырабатывать ток.

Длина машинного зала зависит от количества расположенных здесь гидротурбин. Зал оснащается мостовым краном, благодаря которому происходит периодическая замена изношенного оборудования, т.е. гидротурбин и генераторов тока. Турбины, выпускаемые отечественной промышленностью, рассчитаны на разный напор воды, поэтому подбираются для конкретной ГЭС с учетом рассчитанной мощности. Работой гидротурбин и электрогенераторов управляет дежурная смена операторов из другого помещения, расположенного в здании ГЭС.

Анализируя многие неоднозначные моменты работы гидроэлектростанции, нельзя упустить назначение отдельных гидротехнических сооружений, без которых процесс преобразования механической энергии в принципе невозможен. К таким важным гидротехническим сооружениям следует отнести плотину (дамбу).

Главное предназначение плотины – целенаправленное перекрытие речного русла с перенаправлением водотока по закрытому каналу или искусственному руслу в направлении гидроэлектростанции. Плотина, совместно с электростанцией образуют комплексное гидротехническое сооружение – гидроузел. В результате перекрытия водотока реки образуется достаточно объемное водохранилище, уровень которого может регулироваться посредством увеличения или снижения напора выпуска. В гористых районах возводятся глухие плотины, полностью перекрывающие речное русло. Для получения большого напора низвергающейся водной повышаются требования к массе плотины, повышающей ее прочность. Вот почему во время строительства горных плотин используется бетонная (железобетонная) основа. Достаточной надежностью отличаются каменные плотины, возведенные из плотных скальных пород или высокопрочного полнотелого кирпича.

Очевидно, что для обеспечения бесперебойной работы ГЭС необходимо поддерживать напор в заданных пределах. Поэтому, вода, поступающая к гидротурбинам, предварительно сосредотачивается в уравнительном резервуаре. Данный подход актуален для электростанций, возведенных на реках с естественным течением водных масс, не меняющимся на протяжении года. Для речных водоемов с нестабильной скоростью потока требуется возведение плотины с формированием четких границ водохранилища, что сопровождается подъемом уровня воды.

Безаварийную круглосуточную работу ГЭС обеспечивает устройство управления и контроля станции.

Немаловажное значение имеет дополнительное оборудование – трансформаторная подстанция и распределительные устройства. От слаженной работы всех систем и устройств зависит безопасность эксплуатации электростанции

В силу сложности инициируемых рабочих операций и технологических регламентов возрастает ответственность руководящего аппарата и обслуживающего персонала за безаварийную эксплуатацию всего объекта

От слаженной работы всех систем и устройств зависит безопасность эксплуатации электростанции. В силу сложности инициируемых рабочих операций и технологических регламентов возрастает ответственность руководящего аппарата и обслуживающего персонала за безаварийную эксплуатацию всего объекта.

История

Впервые гидроаккумулятор использовали в 1907 году в Швейцарии , на гидроаккумулирующем предприятии Engeweiher около Шаффхаузена, Швейцария. В 1930-е годы стали доступны реверсивные гидроэлектрические турбины. Эти турбины могли работать как турбогенераторы, так и наоборот, как насосы с приводом от электродвигателя. Последние достижения в области крупномасштабных инженерных технологий — это машины с регулируемой скоростью для повышения эффективности. Эти машины работают синхронно с частотой сети при генерации, но работают (независимо от частоты сети) при перекачке.

Первое использование гидроаккумулирующего оборудования в Соединенных Штатах было в 1930 году компанией Connecticut Electric and Power Company с использованием большого водохранилища, расположенного недалеко от Нью-Милфорда, Коннектикут, для перекачивания воды из реки Хаусатоник в водохранилище на высоте 70 метров (230 футов) над уровнем моря. .

Определение «Гидроаккумулирующая электростанция» по БСЭ:

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС)насосно-аккумулирующая электростанция, Гидроэлектрическая станция, принцип действия (аккумулирования) которой заключается в преобразовании электрической энергии, получаемой от др. электростанций, в потенциальную энергию воды. при обратном преобразовании накопленная энергия отдаётся в энергосистему главным образом для покрытия пиков нагрузки. Гидротехнические сооружения ГАЭС (рис.) состоят из двух бассейнов, расположенных на разных уровнях, и соединительного трубопровода. Гидроагрегаты, установленные в здании ГАЭС у нижнего конца трубопровода, могут быть трёхмашинными, состоящими из соединённых на одном валу обратимой электрической машины (двигатель-генератор), гидротурбины и насоса, или двухмашинными — обратимая электромашина и обратимая гидромашина, которая в зависимости от направления вращения может работать как насос или как турбина. В конце 60-х гг. 20 в. на вновь вводимых ГАЭС стали устанавливать более экономичные двухмашинные агрегаты.Электроэнергия, вырабатываемая недогруженными электростанциями энергосистемы (в основном в ночные часы суток), используется ГАЭС для перекачивания насосами воды из нижнего водоёма в верхний, аккумулирующий бассейн. В периоды пиков нагрузки вода из верхнего бассейна по трубопроводу подводится к гидроагрегатам ГАЭС, включенным на работу в турбинном режиме. выработанная при этом электроэнергия отдаётся в сеть энергосистемы, а вода накапливается в нижнем водоёме. Количество аккумулированной электроэнергии определяется ёмкостью бассейнов и рабочим напором ГАЭС. Верхний бассейн ГАЭС может быть искусственным или естественным (например, озеро). нижним бассейном нередко служит водоём, образовавшийся вследствие перекрытия реки плотиной. Одно из достоинств ГАЭС состоит в том, что они не подвержены воздействию сезонных колебаний стока. Гидроагрегаты ГАЭС в зависимости от высоты напора оборудуются поворотно-лопастными, диагональными, радиально-осевыми и ковшовыми гидротурбинами. Время пуска и смены режимов работы ГАЭС измеряется несколькими минутами, что предопределяет их высокую эксплуатационную манёвренность. Регулировочный диапазон ГАЭС, из самого принципа её работы, близок двукратной установленной мощности, что является одним из основных её достоинств.Способность ГАЭС покрывать пики нагрузки и повышать спрос на электроэнергию в ночные часы суток делает их действенным средством для выравнивания режима работы энергосистемы и, в частности, крупных паротурбинных энергоблоков. ГАЭС могут быть с суточным, недельным и сезонным полными циклами регулирования. Наиболее экономичны мощные ГАЭС с напором в несколько сотен м, сооружаемые на скальном основании. Общий кпд ГАЭС в оптимальных расчётных условиях работы приближается к 0,75. в реальных условиях среднее значение кпд с учётом потерь в электрической сети не превышает 0,66.ГАЭС целесообразно строить вблизи центров потребления электроэнергии, т.к. сооружение протяжённых линий электропередачи для кратковременного использования экономически не выгодно. Обычный срок сооружения ГАЭС около 3 лет.В СССР разработано несколько проектов сооружения ГАЭС на территории Европейской части страны, в том числе в районе Москвы. первая ГАЭС с обратимыми гидроагрегатами общей мощностью 200 Мвт (200 тыс.квт) сооружается (1971) в зоне верхнего Бьефа Киевской ГЭС. ГАЭС сооружаются (1971) в ФРГ, США, Великобритании, Австрии, Франции, Японии, ГДР и др. Среди крупных действующих зарубежных ГАЭС: Круахан (Великобритания) — 400 Мвт, напор 440 м, введена в 1966. Том-Сок (США) — 350 Мвт, в двух агрегатах по 175 Мвт, напор 253 м (1963). Хоэнварте-11 (ГДР) — 320 Мвт, напор 305 м (1965). Вианден (Люксембург) — 900 Мвт, напор 280 м (1964). Общая мощность ГАЭС в странах мира к 1970 превысила 15 Гвт (15 млн.квт).Лит.: Методы покрытия пиков электрической нагрузки, под ред. Н. А. Караулова, М., 1963. Саввин Ю. М., Гидроаккумулирующие электростанции, М. — Л., 1966. Доценко Т. П., Киевская ГЭС на р. Днепре, «Гидротехническое строительство»,1963, № 5.Н. А. Караулов, В. А. Прокудин.Гидроаккумулирующая электростанция (схема): а — вертикальный разрез. б — план: 1 — верхний аккумулирующий бассейн. 2 — водоприёмник. 3 — напорный водовод. 4 — здание электростанции. 5 — нижнее питающее водохранилище. 6 — плотина с водосбросом. 7 — нормальный подпорный уровень воды. 8 — уровень сработки.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации