2. Типы гидравлических электростанций и принцип их работы. Преимущества и недостатки гаэсПроизводство электроэнергии на электрических станциях ГАЭСВведение Вопросы использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) актуальны для всех стран мира в силу различных обстоятельств. Для промышленно развитых стран мира, зависящих от импорта топливно-энергетических ресурсов это, прежде всего, энергетическая безопасность. Для промышленно развитых стран, богатых энергоресурсами, - это экологическая безопасность. Для развивающихся стран — это наиболее быстрый путь к улучшению социально-бытовых условий жизни населения. В настоящее время разработана (и частично уже реализуется) программа развития гидроэнергетических мощностей на период до 2020 г., предусматривающая ввод генерирующих мощностей. Особое место в числе различных видов гидроэнергетики занимают ГАЭС. Благодаря специфической технологии ГАЭС дают уникальную возможность двойного регулирования мощности - в генераторном и нагрузочном режимах. Это позволяет использовать ГАЭС при решении широкого диапазона режимных задач, связанных с потребностями в регулировании: -работа в интересах Системного оператора Единой энергетической системы по регулированию суточного графика нагрузки регулирование режимов «тепловых» изолированных энергосистем; -оптимизация работы тепловых (ТЭС) и атомных (АЭС) электростанций, улучшение их технико-экономических показателей, снижение вредных выбросов в атмосферу; -осуществление функций быстро вводимого аварийного резерва генерирующей мощности. Гидроаккумулирующие электростанции получили широкое распространение в мире: по состоянию на 2005 г. их общее количество достигло 460; в настоящее время строится около 40 новых ГАЭС во многих странах мира. Актуальность развития генерирующих мощностей гидроаккумулирующего типа обусловлена дефицитом маневренных регулирующих мощностей.
Гидравлическое аккумулирование электрической энергии осуществляется гидроаккумулирующими электростанциями (ГАЭС), сооружение которых способствует комплексному решению ряда энергетических, топливно-энергетических и водохозяйственных проблем. Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) - гидроэлектростанция, используемая для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки, состоящая из двух бассейнов, расположенных на разных уровнях. Основным назначением гидроаккумулирования является повышение надежности, маневренности и экономичности работы энергосистем, что достигается совместным решением задач по прохождению ночного провала суточных графиков нагрузки, покрытию их пиковой части, улучшению режима теплового оборудования ТЭС и созданию условий для увеличения мощности базовых электростанций. Концентрация мощностей агрегатов и электростанций обеспечивает более быстрый ввод мощностей в энергосистемах, повышение экономичности электростанций, уменьшение потребности в трудовых ресурсах при строительстве и эксплуатации, снижение металлоемкости. 1.2 Описание процесса производства электрической энергии на ГАЭС. Работа ГАЭС, как и других аккумуляторов энергии, заключается в смене двух режимов: накопления энергии (заряда) и ее выдачи потребителям (разряда). Заряд ГАЭС осуществляется путем подъема воды гидромашинами с электрическим приводом из нижнего водохранилища в верхнее (верхний аккумулирующий бассейн). Заряд производится, как правило, во время ночных провалов электропотребления, когда в энергосистеме в связи с проблемами регулирования или необходимостью выполнения теплового графика нагрузки образуется излишняя генерирующая мощность. При разряде, осуществляемом в часы максимума нагрузки или в аварийной ситуации в энергосистеме, потенциальная энергия поднятой воды преобразуется в электрическую. При этом вода, срабатываемая из верхнего бассейна в нижний, пропускается через турбины или обратимые гидромашины в турбинном режиме, работающие совместно с реверсивными электромашинами, которые генерируют электрический ток, как и на обычных ГЭС. Таким образом, ГАЭС при заряде работают как насосные станции, а при разряде – как гидроэлектростанции. -ГАЭС простого аккумулирования, или «чистые». ГАЭС, характерным признаком которых является практически полное отсутствие притока воды в верхний водоем (рис.1, а). Такая схема используется на большинстве ГАЭС. -ГАЭС смешанного типа, или ГЭС-ГАЭС, с притоком воды в верхний водоем, при сработке которого в турбинном режиме обеспечивается дополнительная выработка электроэнергии (рис. 1, б). -ГАЭС с неполной высотой подкачки воды в верхний водоем. Такие ГАЭС используются при переброске стока из одной реки в другую путем закачки воды насосной станцией в верховой водоем на водоразделе и сброса ее через агрегаты ГЭС в низовой водоем на другой реке (рис. 1, в), а также при устройстве на реке двух рядом расположенных водохранилищ с перекачкой воды агрегатами ГАЭС из верхнего водохранилища на реке в самый верхний водоем, размещенный на более высоких отметках, и сбросом воды через агрегаты ГАЭС в нижнее водохранилище на реке. Существенным преимуществом ГАЭС простого аккумулирования является возможность их строительства не только на крупных реках с использованием уже существующих водохранилищ в качестве нижнего водоема, но и вдали от крупных рек на небольших реках, где имеются благоприятные топографические условия для создания напора, вблизи от крупных ТЭС и АЭС, что позволяет повысить надежность их работы в энергосистеме, снизить затраты на сооружение ЛЭП.
Рис. 1. Принципиальные схемы ГАЭС: а – простого аккумулирования; б – смешанного типа; в – с неполной высотой подкачки воды; 1 – плотина; 2 – верхнее водохранилище; 3 – нижнее водохранилище; 4 – водохранилище; 5 – ГАЭС; 6 – ГЭС-ГАЭС; 7 – ГЭС; 8 – насосная станция.
К главным особенностям ГАЭС можно отнести то, что они работают на возобновляемом энергоресурсе, использование которого не истощает топливных запасов Земли. Существенно и то, что на ГЭС отсутствуют вредные выбросы в атмосферу, воду, почву. Агрегаты ГАЭС обладают очень высокой манёвренностью, способны быстро изменять выдаваемую в энергосистему электрическую мощность. Таким образом, ГАЭС способны эффективно работать в периоды кратковременных максимумов (пиков) нагрузки. В аварийных условиях дефицита электрической мощности в энергосистеме ГЭС обеспечивают быстрый ввод дополнительной мощности, что значительно повышает надёжность работы всей системы в целом и позволяет уменьшить резервные мощности на ТЭС. Главный недостаток ГАЭС состоит в том, что они требуют особых площадок, где есть нужный перепад высот и достаточно места для водохранилищ.
Вариант блочной схемы показан на рис. 2.1. На данном рисунке каждый из шести блоков состоит из одного генератора и одного блочного повышающего трансформатора. Электроэнергия на повышенном напряжении поступает на распределительные устройства высшего (РУ-ВН) и среднего (РУ-СН) напряжений и далее – по линиям электропередачи в энергосистему. Как правило, на электростанции имеются два РУ повышенного напряжения, которые для надежности связываются автотрансформаторами связи (АТ) – одним или двумя. Выключатели повышенного напряжения показаны условно. В действительности они находятся в составе соответствующего РУ, а их количество на одно присоединение не обязательно равно одному.
Рис.2.1. Главная схема блочной электростанции. В зависимости от количества генераторов и трансформаторов в блоке и от способа их соединения различают следующие виды блоков, перечисленные в порядке убывания надежности и стоимости капитальных затрат: моноблок, когда для одного генератора используется один трансформатор – рис. 2.2а; объединенный блок, когда два моноблока объединяются между собой на стороне высшего напряжения повышающих трансформаторов и имеют один общий выключатель высокого напряжения – рис. 2.2б; укрупненный блок, когда два генератора подключены к одному общему повышающему трансформатору с расщепленной обмоткой низшего напряжения – рис. 2.2в; сдвоенный блок, когда два генератора подключены к общей шине, а затем – к повышающему трансформатору с нерасщепленной обмоткой низшего напряжения – рис. 2.2г.
А) Б) В) Г) Рис. 2.2. Разновидности блоков генератор-трансформатор. Моноблок – наиболее надёжный блок, т. к. при выходе из строя любого элемента одного из моноблока соседний моноблок остаётся в работе. Объединённый блок дешевле двух моноблоков, т. к. происходит экономия на одном выключателе высокого напряжения. С другой стороны надёжность объединённого блока ниже, т. к. при аварийном или плановом ремонте единственного выключателя высшего напряжения приходится останавливать оба генератора. Укрупнённый блок ещё дешевле, т. к. происходит экономия на повышающем трансформаторе. Но при выходе из строя единственного трансформатора произойдёт потеря обоих генераторов, тогда как в объединённом блоке на время ремонта трансформатора отключится лишь один генератор. Второй генератор отключится кратковременно – на время отключения выводимого в ремонт трансформатора разъединителями. Сдвоенный блок дешевле укрупнённого, т. к. нерасщеплённый трансформатор при прочих равных дешевле расщеплённого. Однако надёжность такой схемы ниже. Действительно, оба генератора имеют общую электрическую точку – генераторную шину. Данная шина является дополнительным элементом, в результате чего вероятность коротких замыканий увеличивается по отношению к другим видам блоков. С другой стороны, как и в случае укрупнённого блока, КЗ могут происходить и на самих генераторах. Здесь также есть принципиальное отличие по отношению к укрупнённому блоку. В сдвоенном блоке при коротком замыкании на одном из генераторов, на другом генераторе произойдёт значительное снижение напряжения, т. к. между генераторами практически отсутствует сопротивление. В схеме укрупнённого блока уменьшение напряжения также произойдёт, но в меньшей степени – из-за большого сопротивления расщеплённой обмотки низшего напряжения. По этой же причине в схеме укрупнённого блока будут ниже токи КЗ. Для единичной мощности генератора 1000 МВт используется блок особого типа – с 6-фазной обмоткой генератора и с расщеплённой обмоткой повышающего трансформатора – см. рис. 2.3.
Рис. 9.3. Блок с 6-фазной обмоткой генератора и с расщеплённой обмоткой повышающего трансформатора.
Гидроаккумулирующие электростанции ГАЭС имеют обратимые синхронные генераторы-двигатели мощностью в сотни МВт. В связи с этим важно обеспечить допустимые колебания напряжения на шинах повышенных напряжений РУ при различных режимах работы обратимых агрегатов, в том числе при прямом асинхронном пуске. Для облегчения операции пуска обратимых машин ГАЭС в насосном режиме необходимо использование передовых технических решений за счет использования частотного метода запуска через регулируемые тиристорные статические преобразователи. Для включения, отключения и реверсирования обратимых агрегатов ГАЭС используются два выключателя на генераторном напряжении – рис. 2. Рис. 2. Главная схема Ленинградской ГАЭС. Заключение Необходимость строительства ГАЭС объективно обусловлена дефицитом маневренных мощностей в тех регионах, в которых преобладают маломаневренные тепловые и атомные электростанции. ГАЭС являются в условиях современного индустриального общества эффективным маневренным инструментом суточного (в пиковые иночные часы), недельного (в рабочие и выходные или праздничные дни) и сезонного (в отопительный и межотопительные периоды) регулирования графика нагрузки энергосистемы, повышения качества и надежности электроснабжения, обеспечения быстрых поставок электроэнергии на оптовый и розничные рынки электроэнергии. Гидротехнические сооружения и гидроэнергетическое оборудование ГАЭС конструктивно не многим отличаются от аналогичных объектов ГЭС. Принципиальное отличие ГАЭС заключается в режиме работы и повышенной интенсивности эксплуатации оборудования и сооружений. Неразрывность процесса производства и потребления электроэнергии требует от энергосистем значительного маневрирования мощностями электростанций и агрегатов. Однако современное оборудование ТЭС и АЭС не приспособлено к резкопеременному режиму работы. Тратятся огромные средства на различного рода усовершенствования, реконструкцию отдельных узлов агрегатов и на устранения неполадок. При решении указанной проблемы гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) занимают особое место, так как они одновременно являются высокоманевренным источником пиковой мощности и потребителем регулятором. В отличии от гидроэлектростанций обычного типа пиковая энергоотдача ГАЭС не зависит от водности года. ГАЭС являются быстро окупаемыми (до 7-8лет) и сравнительно мало затратными сооружениями как по капитальным так и эксплуатационным расходам (0,34 единицы персонала на 1 МВт установленной мощности, отсутствие топливной составляющей). ГАЭС, в отличие от ГЭС, используют для выработки электроэнергии воду в почти замкнутом цикле (с подпиткой от открытого источника) и наносят минимальный экологический ущерб окружающей природе. 3 studfiles.net 4. Гаэс - характерные элементы и роль в энергосистеме.ГАЭС - гидроаккумулирующие электростанции - предназначаются для покрытия пиков графика электрической нагрузки энергосистемы с использованием электроэнергии в период глубоких провалов нагрузки. ГАЭС практически не нуждается в постоянном водотоке, поскольку работает, используя воду, накопленную в водохранилище и таким водохранилищем (верхний бассейн) может быть озеро, море или искусственный бассейн, заполненный водами снеготаяния или реками с очень малыми расходами. Но для работы необходим еще один-нижний бассейн. Между 2-мя этими бассейнами и образуется напор, необходимый для работы. В этот период вода из верхнего бассейна через турбины срабатывается в нижний бассейн. В часы провала нагрузки, когда появляется «свободная» электроэнергия, ГАЭС работает как насосная станция, перекачивая воду из нижнего бассейна в верхний. Для чистых ГАЭС в естественных условиях требуется наличие 2-х близко расположенных водоемов на разных уровнях; расположение близко к центрам потребления электроэнергии. Чаще изыскивается один естественный водоем, а другой сооружается искусственно. В период максимальных нагрузок, когда в энергосистеме образуется дефицит генераторной мощности, ГАЭС вырабатывает электроэнергию. Срабатывая воду из верхнего бассейна, турбина вращает генератор, который выдает мощность в сеть. Таким образом, применение ГАЭС помогает выравнивать график нагрузки энергосистемы, что повышает экономичность работы тепловых и атомных электростанций. 5. Приливные электростанции - принцип работы и роль в энергосистеме.Прили́вная электроста́нция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов).. Преимуществами ПЭС является экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками — высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов. 6. Суточные графики нагрузки и мощности. Какти образом они покрываются электростанциями разного вида?
7. Электроэнергетика и экология (сравнить тэс и гэс).
studfiles.net Зачем нужны ГАЭС (гидроаккумулирующие электростанции)?ГАЭС (гидроаккумулирующие электростанции) используют для накопления электроэнергии при низком потреблении сетями электричества, например, в ночное время и отдачи электроэнергии при пиковых нагрузках. Такой подход убирает необходимость изменения мощности основных электростанций (атомных, тепловых) в течение суток. Вышеуказанные станции просто не способны быстро уменьшать мощность при существенном спаде потребления, по этой причине в ночное время электроэнергия обходится дороже, так как электростанции от части функционируют вхолостую. Принцип работы Гидроаккумулирующих электростанции имеют два периода работы, а именно насосный и турбинный. При первом режиме ГАЭС выступает в качестве потребителя электроэнергии, подаваемом от тепловых электростанций при минимальной нагрузки на последние семь-двенадцать часов в сутки. В это время, на ГАЭС происходит перекачка воды в верхний аккумулирующий бассейн из питающего водохранилища, проще говоря, станция запасает энергию. А вот во втором (турбинном) режиме ГАЭС отдает всю собранную энергию в сеть при максимальной нагрузке. В это время, вода из верхнего бассейна переходит в питающее водохранилище. Верхний бассейн может работать только на запасенной в наносный период воде, без наличия естественной приточности. Подобные ГАЭС называют «чистыми». А еще еще «смешанные», у которых верхний бассейн имеет естественную приточность. В случае турбинного режима тогда будет применяться аккумулированная и поступающая вода.
За исключением верхнего бассейна и водохранилища, в состав ГАЭС входит само здание электростанции, напорный водопровод, водоприемник (подающий воду в верхний бассейн). В здании электростанции есть турбина, генератор-электродвигатель и насос либо генератор-электродвигатель и турбина-насос. В преобладающем большинстве случаев, ГАЭС располагают возле мощных потребителей энергии, но при этом они должны быть в зоне досягаемости тепловых либо атомных электростанций там. В любом месте их располагать нельзя, для этого обязательно должны быть соответствующие топографические и гидрологические условия. Так как на выбранной местности придется обустроить верхний бассейн и водохранилища. Чаще всего, для работы применяют уже существующие водохранилища либо те места, где у верхнего бассейна есть естественная приточность. КПД современных гидроаккумулирующих станций составляет около 0,6 — 0,7 квт. Дата публикации: 18.06.2014 Похожие записи:nacep.ru 4.Гаэс- характерные элементы и роль в энергосистеме.
Электроэнергетика - . Более 50 % всей электроэнергии России производится на тепловых электростанциях. Это основной тип электростанций в России. Среди них главную роль играют ГРЭС – государственные районные электростанции, которые обеспечивают потребности экономического района, работающие в энергосистемах. Большинство городов России снабжаются ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. 1. Тепловые электростанции. Более 50 % всей электроэнергии России производится на тепловых электростанциях. Это основной тип электростанций в России. Среди них главную роль играют ГРЭС – государственные районные электростанции, которые обеспечивают потребности экономического района, работающие в энергосистемах. Большинство городов России снабжаются ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. 2. Гидроэлектростанции. ГЭС производят наиболее дешевую электроэнергию, но имеют довольнотаки большую себестоимость постройки. ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Более перспективным является строительство гидроаккумулирующих электростанций — ГАЭС. Их действие основано на цикличном перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами: верхним и нижним. В ночные часы, когда потребность электроэнергии мала, вода перекачивается из нижнего водохранилища в верхний бассейн, потребляя при этом излишки энергии, производимой электростанциями ночью. Днем, когда резко возрастает потребление электричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз через турбины, вырабатывая при этом энергию. Это выгодно, так как остановки ТЭС в ночное время невозможны. Таким образом, ГАЭС позволяет решать проблемы пиковых нагрузок. Важным недостатком ГЭС является сезонность их работы, столь неудобная для промышленности. 3. Атомные электростанции.. АЭС являются наиболее современным видом электростанций и имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций:
Однако работа АЭС сопровождается рядом негативных последствий:
4. Сегодня в качестве относительно надежной защиты от обесточивания широко применяются бензиновые или автономные дизельные генераторные электростанции, или мини электростанции. Часто таким автономными дизельными электростанциями обзаводятся уже во время строительства, если на стройплощадку еще не проведена линия постоянного электроснабжения.
Гидравлические электростанции преобразуют механическую энергию водных потоков в электрическую. Электростанции этого типа просты в эксплуатации, обладают весьма высоким к.п.д. (80...90%) и вырабатывают самую дешевую электроэнергию. ГЭС – гидроэлектростанция на равнинных и горных реках - ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию. ГАЭС -гидроаккумулирующая станция (Загорская) - перераспределяют электроэнергию, вырабатываемую другими электростанциями, во времени в соответствии с требованиями потребителей. Принцип действия гидроаккумулирующей станции основан на ее работе в двух режимах: насосном и турбинном. В насосном режиме вода из нижнего водохранилища (бассейна) ГАЭС (рис. 17.1 I) перекачивается в вышерасположенный верхний бассейн. Во время работы в насосном режиме (обычно в ночные часы, когда нагрузка в энергосистеме снижается) ГАЭС потребляет электрическую энергию, вырабатываемую тепловыми электростанциями энергосистемы. В турбинном режиме ГАЭС использует запасенную в верхнем бассейне воду, агрегаты станции при этом вырабатывают электроэнергию, которая подается потребителю в часы пиков нагрузки. ПЭС – приливная электростанция (высоту приливов и отливов). - электростанция, преобразующая энергию морских приливов в электрическую. ПЭС использует перепад уровней "полной" и "малой" воды во время прилива и отлива. Перекрыв плотиной залив или устье впадающей с море (океан) реки (образовав водоём, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (>4 м) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины.
ЕЭС- объединение энергосистем по всей стране. Составляющие: В ЕЭС России используются все топливно-энергетические ресурсы страны, и обеспечивается оперативное маневрирование ими с оптимальным перераспределением выработки электроэнергии между различными электростанциями. Для своевременного перераспределения транспортных потоков топлива ЕЭС россии оперативно взаимодействуют с системой газоснабжения, железнодорожным транспортом по перевозки топлива, системой нефтепроводов и нефтеперерабатывающих заводов. Преимущества: -увеличивается надежность электроснабжения потребителей -увеличивается экономичность производства за счёт наиболее рационального распределения нагрузки между станциями при наилучшем использовании ресурсов -улучшение качества электроэнергии -возможность снижения суммарного резерва мощности Недостатки: невозможность накопления электроэнергии Роль ГЭС в ЕЭС. ГЭС и гаэс обеспечивают автоматическое регулирование частоты тока и напряжения в опорных точках ЕЭС. Обеспечивается устойчивость и живучесть ЕЭС , что является основой надёжности её работы. Маневренные мощности ГЭС позволили выстроить систему ввода автоматических противоаварийных устройств, автоматически контролирующих синхронную работу , величину перетоков электроэнергии, частоту тока, напряжение во всех узлах ЕЭС. 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). Использование ГАЭС экономически эффективно и повышает как эффективность использования других мощностей (в том числе и транспортных), так и надёжность энергоснабжения.[1]Опыт использования ГАЭС в целях регулирования электрических режимов показал, что они являются не только генерирующим источником, но и источником оказания системных услуг, способствующих как оптимизации суточного графика нагрузок, так и повышению надёжности и качества электроснабжения. 5.Приливные электростанции -принцип работы и роль в энергосистеме.ПЭС – приливная электростанция (высоту приливов и отливов). Использует энергию приливов. Залив отсекается от моря плотиной с водопропускными отверстиями. Во время прилива отверстия открыты, в залив поступает вода и уровень повышается. К началу отлива отверстия закрываются. В створе плотины образуется перепад уровней, который используется для производства электроэнергии. ПЭС используют для покрытия пиков перегрузки энергосистемы. Строительство пэс может решить проблему электроснабжения севера России.
Режим электропотребления характеризуется суточными, недельными и годовыми графиками нагрузки. Характерным для графика нагрузки является спад кривой потребления в ночные часы, резкое возрастание в утренние и максимум в вечерние часы. ГЭС покрывает пики нагрузки.ТЭС работает в базисе нагрузки
Тепловые электростанции – обладают преимуществом, что стоимость строительства меньше срока и строительства ГЭС . Недостатками ТЭС являются - дороговизна. Из-за высокой стоимости горючего и его транспортировка. - Ограниченность мировых запасов - Наибольший вред окружающей среде, в отличие от ГЭС - Низкая маневренность(работают в базисе нагрузки) Гидроэлектростанции являются капиталоемкими источниками электрической энергии. Главные преимущества ГЭС: - гидроэнергия восполняемая - низкая стоимость энергии - высокая маневренность(пиковая энергия особенна ценна, так как идет на покрытие пиков потребления и является аварийным резервом энергосистем) - экологическая чистота 8. Что изучает инженерная гидрология? Основны гидрологические понятия. Примеры гидрографа реки средней полосы для многоводного и маловодного года.Гидрология- наука занимающаяся изучением приподных вод и протекающих в них процессах Инженерная гидрология- часть гидрологии связанная с решением инженерных задач, гидрологических расчётов. Створ- поперечное сечение реки. Живое сечение- площадь поперечного сечения. Сток- объем воды протекающий через сечение реки за определённое количество времени. Расход- объём воды протекающий через сечение реки в единицу времени. Гидрограф- график изменения расходов воды по времени. Половодье- ежегодно повторяющаяся в один и тот же сезон фаза водного режима, характеризуется наибольшей водностью в году, от таяния снега и ледников. Межень- фаза водного режима с наименьшей водностью. Паводок -кратковременное повышение стока повторяющееся в течении года несколько раз не приуроченное к одному периоду.
использование водной энергии - обеспечение судоходства и лесосплава по водным путям; орошение, обводнение и осушение сельскохозяйственных земель; водоснабжение населения, транспортных и промышленных предприятий; отведение с благоустроенных территорий избыточных, сточных и загрязнённых вод; обеспечение необходимых условий для рыбного хозяйства; Напор- перепад уровней свободной поверхности реки между двумя поперечными сечениями реки.Н=Н(в)-Н(н) Расход- объём воды ,протекающий через данный створ за единицу времени. N= 9,81*H*Q*h,где Выработка электроэнергии зависит от энергии водного потока, от полноводности реки, от напора, от мощности гидроагрегата. studfiles.net 2. Типы гидравлических электростанций и принцип их работы.Введение в специальность. Контрольные вопросы.
Тепловые электростанции используют для выработки эл. Энергии органическое топливо. По виду вырабатываемой энергии ТЭС бывают конденсационными( выработка только эл энергии) и теплоэлектроцентралями. По виду теплового двигателя ТЭС подразделяются на паротурбинные, газотурбинные, парогазовые и дизельные (с двигателем внутреннего сгорания). Атомная электростанция отличается от ТЭС видом источника энергии. На АЭС энергия создаётся за счёт ядерных превращений тяжёлых металлов. На АЭС основным ядерным топливом является уран. Реакция деления ядер урана сопровождается необходимым тепловыделением. ГЭС используют энергию воды для выработки эл энергии. ГЭС для выработки эл энергии используют воду, накопленную в водохранилище. ГЭС – гидроэлектростанция на равнинных и горных реках; ГАЭС -гидроаккумулирующая станция (Загорская) ;работает, используя воду, накопленную в верхнем бассейне(зеро, море, искусственный бассейн). Для работы ГАЭС необходим еще и нижний бассейн. Между двумя бассейнами образуется напор, необходимый для работы станции. она вырабатывает энергию в часы пика нагрузки в энергосистеме. в этот период вода из верхнего бассейна через турбины срабатывается в нижний бассейн. В часы провала нагрузки ,когда появляется свободная электроэнергия, станция работает как насосная, перекачивая воду из нижнего бассейна в верхний. ПЭС – приливная электростанция (высоту приливов и отливов). Использует энергию приливов. Залив отсекается от моря плотиной с водопропускными отверстиями. Во время прилива отверстия открыты, в залив поступает вода и уровень повышается. К началу отлива отверстия закрываются. В створе плотины образуется перепад уровней, который используется для производства электроэнергии. 3.Единая энергетическая система, её составляющие, преимущества и недостатки при использовании. Роль гэс в еэс.ЕЭС- объединение энергосистем по всей стране. Составляющие: В ЕЭС России используются все топливно-энергетические ресурсы страны, и обеспечивается оперативное маневрирование ими с оптимальным перераспределением выработки электроэнергии между различными электростанциями. Для своевременного перераспределения транспортных потоков топлива ЕЭС России оперативно взаимодействуют с системой газоснабжения, железнодорожным транспортом по перевозки топлива, системой нефтепроводов и нефтеперерабатывающих заводов. Преимущества: -увеличивается надежность электроснабжения потребителей -увеличивается экономичность производства за счёт наиболее рационального распределения нагрузки между станциями при наилучшем использовании ресурсов -улучшение качества электроэнергии -возможность снижения суммарного резерва мощности Роль ГЭС в ЕЭС. ГЭС и гаэс обеспечивают автоматическое регулирование частоты тока и напряжения в опорных точках ЕЭС. Обеспечивается устойчивость и живучесть ЕЭС , что является основой надёжности её работы. Маневренные мощности ГЭС позволили выстроить систему ввода автоматических противоаварийных устройств, автоматически контролирующих синхронную работу , величину перетоков электроэнергии, частоту тока, напряжение во всех узлах ЕЭС. 4.Гаэс- характерные элементы и роль в энергосистеме.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). Использование ГАЭС экономически эффективно и повышает как эффективность использования других мощностей (в том числе и транспортных), так и надёжность энергоснабжения.[1]Опыт использования ГАЭС в целях регулирования электрических режимов показал, что они являются не только генерирующим источником, но и источником оказания системных услуг, способствующих как оптимизации суточного графика нагрузок, так и повышению надёжности и качества электроснабжения. studfiles.net 3. Гидроаккумулирующие электрические станции (гаэс)В промышленно развитых странах большая часть электроэнергии (80%) вырабатывается на ТЭС, для которых наиболее желателен равномерный график электрической нагрузки. На агрегатах этих станций невыгодно проводить регулирование мощности. Периодические включения и отключения ТЭС не позволяют решить задачу регулирования мощности из-за большой продолжительности процессов включения и отключения станции. На запуск ТЭС в лучшем случае требуются часы. Работа крупных ТЭС в резко переменных режимах нежелательна, т.к. это приводит к перерасходу топлива, повышенному износу оборудования и снижению надежности в работе ТЭС. Поэтому в настоящее время дефицит в маневренных мощностях («пик» нагрузки) покрывается ГЭС, у которых набор полной мощности с нуля можно произвести за 1-2мин. Регулирование мощности ГЭС производится следующим образом. В периоды времени, когда в электрической системе имеются провалы нагрузки, ГЭС работают с незначительной мощностью и вода заполняет водохранилище. При этом запасается энергия. С наступлением пиков включаются агрегаты ГЭС и вырабатывается электрическая энергия. Накопление энергии в водохранилищах на равнинных реках (европейская часть России) приводит к затоплению обширных территорий, что во многих случаях крайне нежелательно. Небольшие реки малопригодны для регулирования мощности, т.к. они не успевают заполнить водой водохранилище. Задачу снятия пиков решают гидроаккумулирующие электрические станции (ГАЭС) , работающие следующим образом (см. рис. 150) .. Рис.150 Схема работы ГАЭС. В интервалы времена, когда электрическая нагрузка в объединенных электрических системах минимальна, ГАЭС перекачивает воду из нижнего водохранилища в верхнее, потребляя электрическую энергию из объединенной системы. При этом в машинном отделении станции электрические машины работают в режиме насосов и гонят воду по трубопроводам снизу вверх. При наступлении пиков электрической нагрузки – ГАЭС работает в генераторном режиме и расходует воду, запасенную в верхнем водохранилище. На ГАЭС перепад высот между нижним и верхним водохранилищами составляет 80-100м. Первые ГАЭС вначале 20 века имели КПД не выше 40%, у современных ГАЭС КПД составляет 70-75%. К преимуществам ГАЭС также относится относительно низкая стоимость строительных работ, здесь нет необходимости перекрывать реки, возводить высокие плотины с длинными водоводами и т.д. 4. Приливные электрические станцииЭнергия морских приливов и отливов, или «лунная» энергия может быть использована для выработки электрической энергии. Приливные электрические станции (ПЭС) связаны с взаимодействием гравитационных полей Земли, Луны и Солнца и их работа связана с космическими явлениями и не зависит от многочисленных погодных условий, определяемых случайными факторами. Основные периоды приливов составляют около суток и около полусуток (≈ 12часов25мин). В течение года на характеристики приливных течений оказывает влияние взаимное расположение указанных космических объектов. Весной силы притяжения Луны и Солнца действуют в одном направлении, обеспечивая максимальную интенсивность приливных течений. Минимальная интенсивность приливов имеет место в 1-ой и 3-ей четвертях Луны, когда вектора сил притяжения Луны и Солнца перпендикулярны. В открытом океане приливная волна имеет высоту всего 2-3 метра и почти незаметна, но на мелководье и в заливах, она может достигать высоты 12-16м. Скорости приливных течений могут достигать 2-3м/с. Сегодня в мире действуют около десятка ПЭС общей мощностью около 500Мвт (рис.151).
Рис. 151 Схема приливной электростанции Наиболее существенный недостаток ПЭС – неравномерность их работы. Этот недостаток можно компенсировать , совместив ПЭС с ГАЭС или с ГЭС. При совместной работе ГЭС увеличивает мощность при спаде мощности ПЭС и ее остановке; в то время как ПЭС работает с большой мощностью, ГЭС запасает воду в водохранилище. Таким образом, можно уменьшить как суточную, так и сезонную неравномерность работы ПЭС. studfiles.net характерные элементы и роль в энергосистеме.ГАЭС - гидроаккумулирующие электростанции - предназначаются для покрытия пиков графика электрической нагрузки энергосистемы с использованием электроэнергии в период глубоких провалов нагрузки. ГАЭС практически не нуждается в постоянном водотоке, поскольку работает, используя воду, накопленную в водохранилище и таким водохранилищем (верхний бассейн) может быть озеро, море или искусственный бассейн, заполненный водами снеготаяния или реками с очень малыми расходами. Но для работы необходим еще один-нижний бассейн. Между 2-мя этими бассейнами и образуется напор, необходимый для работы. В этот период вода из верхнего бассейна через турбины срабатывается в нижний бассейн. В часы провала нагрузки, когда появляется «свободная» электроэнергия, ГАЭС работает как насосная станция, перекачивая воду из нижнего бассейна в верхний. Для чистых ГАЭС в естественных условиях требуется наличие 2-х близко расположенных водоемов на разных уровнях; расположение близко к центрам потребления электроэнергии. Чаще изыскивается один естественный водоем, а другой сооружается искусственно. В период максимальных нагрузок, когда в энергосистеме образуется дефицит генераторной мощности, ГАЭС вырабатывает электроэнергию. Срабатывая воду из верхнего бассейна, турбина вращает генератор, который выдает мощность в сеть. Таким образом, применение ГАЭС помогает выравнивать график нагрузки энергосистемы, что повышает экономичность работы тепловых и атомных электростанций. 5. Приливные электростанции - принцип работы и роль в энергосистеме.Прили́вная электроста́нция (ПЭС)— особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов).. Преимуществами ПЭС является экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками — высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов. 7. Электроэнергетика и экология (сравнить тэс и гэс).
studfiles.net | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
Вся суть работы насосно-аккумулирующих электростанций состоит в преобразовании энергии воды. В этих сооружениях есть такие периоды работы, как насосный и турбинный. В первом случае электростанция потребляет энергию от других видов электростанций. Тогда вода перекачивается в верхний бассейн, а при турбинном режиме, вода вращает турбины и попадает в нижнее хранилище, а энергия отдается потребителю. Все это делается затем, чтоб обеспечить города, а так же промышленность мощностью при пиковом энергопотреблении.
