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 станции

Энергия 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.