Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Книги / 1bryzgalov_v_i_gordon_l_a_gidroelektrostantsii

.pdf
Скачиваний:
472
Добавлен:
06.11.2017
Размер:
40.8 Mб
Скачать

-

пароперегреватель

- паропровод

-

паровую

турбину - генератор (на

 

 

в пароперегревателе (4) и по

 

 

перегревается

выходе из котла

теплоноситель

 

 

энергия

 

 

 

 

 

паропроводу

(9) поступает в паровую турбину (10); в турбине

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, связанного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пара преобразуется в механическую

работу

вращения вала

 

 

(13), преобразующего

специальной

 

муфтой с

валом

генератора

 

 

);

 

 

 

 

энергию в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

механическую

электрическую

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

, дымовая

труба

 

 

 

 

-

 

 

дымосос

 

 

 

 

 

 

газовоздушный

тракт

золоуловитель

 

 

 

 

 

 

 

(7)

и

котла проходят очистку в

золоуловителях

(продукты сгорания

из

 

 

фильтрах, очищенные газы с помощью дымососов (6) выбрасываются

через дымовую трубу

 

 

 

;

конденсатор

(на выходе из

(8) в атмосферу)

(11), превращается в воду

-

турбины пар

охлаждается

в

конденсаторе

 

 

 

 

 

 

 

охладителя

 

 

насосом (12) обратно в котел; в качестве

конденсат и подается

 

насосами

 

 

 

 

 

 

, подаваемая

циркуляционными

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, как правило

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пара используется

из специально

создаваемых

водоемов

(17)

-

(14) холодная

вода

, градирен).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, брызгальных

бассейнов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

водохранилищ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

признаком

КЭС является

 

, что отработавший

в

их

Характерным

то

 

 

 

 

 

 

 

в

турбинах

пар

не

используется для нестанционных нужд, а превращается

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЭЦ происходит

частичный

отбор

тепла

на

конденсат. В отличие от КЭС

на

 

 

 

Источниками тепла,

нужды отопления и

для

промышленных

целей.

пар или отработавшие

газовые

отпускаемого

ТЭЦ, являются

отработавший

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

продукты сгорания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

По виду теплового двигателя ТЭС

подразделяются

на паротурбинные

 

 

 

(с

двигателями

внутреннего

 

 

 

,

парогазовые и

дизельные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

газотурбинные

 

 

 

 

 

установки на твердом топливе была описана

сгорания). Схема

паротурбинной

(ГТУ) состоят из трех основных элементов:

 

 

установки

выше. Газотурбинные

 

 

 

 

 

 

, камеры сгорания

и

газовой турбины,

рис. 2.8:

 

 

 

воздушного

компрессора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J э-

л

К Е

Y

Рис.

2.8

Принципиальная

схема

газотурбинной

установки

Воздух

из

атмосферы

поступает

в

компрессор (1),

приводимый

 

 

 

подается

под

пусковым

двигателем (2). Из компрессора сжатый воздух

 

 

 

 

 

 

 

 

насосом (4)

давлением в камеру сгорания (3), куда одновременно топливным

 

 

 

жидкое или газообразное

 

. Газообразные

продукты

впрыскивается

топливо

 

турбину (6),

 

 

 

,

поступают в газовую

 

 

 

 

 

 

сгорания, являющиеся в ГТУ теплоносителем

(1) и генератором

(7).

 

 

находящуюся

на одном валу с компрессором

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

68

Парогазовые ТЭС

представляют

газотурбинных

установок.

 

 

 

собой

сочетание

паротурбинных

и

Коэффициент полезного действия современных паротурбинных

ТЭС

 

-

70%. Коэффициент

полезного действия газотурбинных ТЭС

не

составляет

60

 

выше 30%.

 

 

 

 

 

2.4

.

2

.

Атомные

электростанции

 

 

 

 

,

в первую очередь

видом

Атомная электростанция отличается от ТЭС

 

 

 

 

,

за

счет

источника энергии (топлива). Если на ТЭС тепловая

энергия создается

АЭС

химической реакции окисления (сгорания органического топлива), то на

 

 

 

 

.

Из физики известно, что

- за счет ядерных превращений тяжелых металлов

 

 

 

 

2

масса вещества т и энергия Е связаны между собой

 

 

 

 

 

зависимостью Е = тс

, где

(с)-скорость света в вакууме. Горение является химической

реакцией, идущей

с выделением тепла (соединением вещества топлива

с кислородом). При

этом

теряется часть

,

но

эта часть

ничтожно

мала.

Отличительной

массы

 

является

то, что

в

них

величина

особенностью

ядерных

превращений

 

 

 

 

порядков

больше, чем в

относительного изменения массы на несколько

химических

реакциях.

Процесс

деления тяжелых ядер

на АЭС осуществляется в ядерном

реакторе, где происходит бомбардировка

ядерного топлива потоком нейтронов.

В результате бомбардировки происходит деление ядер топлива и

образование

новых веществ.

Кинетическая энергия продуктов деления при их

торможении

вызывает разогрев окружающей среды. В реактор

по трубам

подается

теплоноситель

(например, вода). Разогретый

теплоноситель

передается

 

 

 

генератором.

рабочему телу турбины для выработки

электроэнергии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, чтобы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для устойчивости и непрерывной работы реактора необходимо

 

 

 

 

 

 

.

Для этого нужно чтобы

процесс деления ядер был

самоподдерживающимся

 

 

 

 

,

 

 

не меньше

некоторой величины

количество ядерного вещества было

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

называемой

критической

массой.

 

На современных

АЭС основным

ядерным топливом

является

природный уран, количество

его в природе достаточно для промышленного

 

 

 

 

 

 

 

 

урана

сопровождается

 

 

 

 

 

 

 

. Реакция деления ядер

 

 

необходимым

использования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тепловыделением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Главным преимуществом атомной энергетики является то, что теплота

сгорания уранового топлива несравненно выше теплоты сгорания

основного

вида

 

 

 

 

 

 

 

 

, что при делении

ядер

топлива современных ТЭС - угля. Так, считается

 

 

 

 

 

1 кг

урана

выделяется

20

-

109 ккал, что

соответствует

23x106

кВт

ч

 

ч

 

 

 

энергии, в то время как сжигание 1 кг угля даёт

всего 7-8

 

 

электрической

кВт- .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Природный уран представляет собой смесь трех различный изотопов

U(99,28%),

 

 

U(0,714%),

U(0,006%). В современных реакторах для деления

238

 

235

 

234

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ядер

исходного топлива используются так называемые тепловые

 

 

 

нейтроны

Тепловые или

медленные

нейтроны получаются в результате

искусственного

 

 

 

 

 

69

снижения

их энергии от 10

МэВ в

 

 

,1

эВ, что эквивалентно

момент деления до 0

 

 

снижению их скоростей с 40000

до 4 км/с. Замедление происходит за счет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. При

столкновения образовавшихся нейтронов с легкими ядрами замедлителя

 

 

ядер природного урана тепловыми нейтронами

сгорает» лишь

бомбардировке

«

 

часть ядерного топлива - происходит деление лишь изотопа

незначительная

 

 

 

 

U нужны нейтроны

с энергией не менее

235U. Для

деления ядер изотопа

238

6,7 эВ (30 км/с). АЭС с реакторами на быстрых

нейтронах

не нашли еще

 

широкого

промышленного

применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

всем

 

несколько

Существует

типов

им присущи некоторые общие

реакторов элементы,

на тепловых

рис. 2.9.

нейтронах,

однако

U МЁ

-2

Б

7

 

В

 

0

 

 

О

 

 

3

Реакторы имеют так называемую

активную

 

зону

(1),

в

которую

 

ядерное

 

топливо

загружается

 

 

 

 

 

,

содержащее

 

U и замедлитель (обычно

 

 

235

 

 

 

 

 

графит

или

вода).

 

Для

сокращения

утечки

нейтронов

активная

зона

окружена

 

отражателем

(2).

За

отражателем

размещается

бетонная

 

 

 

 

 

 

защита

 

5)

от

 

радиоактивных

Рис. 2.9

Упрощенная схема

АЭС

(

 

 

 

 

 

ядерного

излучений

.

Количество

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

критическую массу

топлива в реакторе обычно

значительно

превышает

 

 

 

 

.

 

нейтронов в виде

 

 

поглотитель

Поэтому в активную зону вводят сильный

 

 

 

 

стержней

(4) из карбида бора. По мере выгорания топлива регулирующие

(компенсирующие) стержни (4)

извлекаются из активной зоны. Нагретый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

по трубам

3) в теплообменник

 

 

 

 

 

 

) отводится

(

 

 

 

 

теплоноситель

(например, вода

 

 

 

 

 

 

 

телу

 

 

,

(6),

где

передает свое тепло

рабочему

 

 

парогенератор

(например, воде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

пар). Рабочее тело (пар)

проходящей по змеевикам и превращающейся

поступает

 

 

 

 

 

 

 

 

, соединенный

с валом генерато

 

в турбину (7), вращает вал турбины

 

 

 

 

 

 

 

 

¬

ра (8). Отработавший

в турбине пар попадает в

конденсатор (9), после чего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

сконденсированная

вода вновь идет в теплообменник

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4.3.

ГЭС

и

ГАЭС

Повторим, что гидростанции (рис.

2.10),

преобразуя

механическую

энергию водного потока в

 

электрическую

посредством

гидравлических

 

 

. главы 5, 6

)

 

 

генераторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

турбин,приводящих

во вращение

электрические

(см

этого

 

 

 

в

мире.

Главный

фактор

 

получили широкое

распространение

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

восполнимость

источника механической энергии, энергии водотока.

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В докладе комиссии

ГОЭЛРО была

определена

мощность ряда ГЭС

 

 

,

на Алтае

 

 

 

 

 

которые должны были быть

построены

в европейской чести России

 

 

 

очень яркая оценка важности

использования

и в Средней Азии

и дана

 

 

 

динамо,

 

 

 

 

мощность 950

. кВт

на зажимах

:

«Указанная

тыс

 

 

 

 

 

 

гидроресурсов

 

 

 

 

переворота в снабжении

 

 

 

,

конечно, не создает еще крупного

 

 

 

страны энергией

но даже и это скромное число при средней работе станции

3500 ч. в

год дает

 

 

 

 

70

 

-

 

 

. пудов

условного топлива (у.т.)

3325 млн. кВт

 

 

ч., что соответствует 200 млн

 

 

 

в год... Экономия в

области перевозок горючего выразится крупным числом в

80 млрд, пудоверст... Однако этот, казалось бы, незначительный подъем в

своем

значении увеличивается

тем обстоятельством, что гидроцентрали

(ГЭС)

создаются

в наиболее

важных пунктах

страны, где

каждый

установленный киловатт по своему значению во

много раз превосходит

средние числа.

Это

особое значение получается для некоторых мест

благодаря

исключительно низкой себестоимости водной энергии, а для других

играет

весьма крупную роль в качестве регулятора нашего внешнего товарооборота».

Эта оценка эффективности ГЭС не потеряла своего значения и в настоящее

время. Сворачивание программ гидроэнергостроительства в

России в

последние 15 лет XX века проявились такими

 

как, например,

негативными

в Приморье - большими

перебоями

теплоснабжении

зимой 2000-2001 г.г.

 

последствиями,

в электро- и

Рис.

2.10

Май

некая

ГЭС

на

р.

Енисей

-

разрезы

:

а)

по 3 -

водосбросной плотине; б) - по

зданию ГЭС; 1 - водохранилище;

2 - здание ГЭС;

водосбросная плотина; 4 - сегментный затвор; 5 - турбина; 6

- генератор

 

-

 

 

 

;

7

трансформатор; 8

- распределительное

устройство

 

 

 

 

71

На

рис.

2.10

,

где представлена

низконапорная

русловая

 

Майнская

ГЭС

схематично

изложенные

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

видны

основные элементы

 

на р. Енисей

хорошо

ГЭС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

недельно-суточного

регулирования

ранее в гл. 1

(рис. 1.9):

водохранилище

 

 

 

 

 

 

из здания

ГЭС,

являющегося

 

 

 

 

 

 

состоящие

гидротехнические

сооружения

 

плотины (3) с сегментными

 

 

 

 

(2)

и водосбросной

напорным

сооружением

основное

 

гидросиловое

и

электротехническое

(4),

а

также

 

 

затворами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

7),

 

 

 

 

 

 

(6),

трансформатор

 

 

 

 

 

 

-

 

турбина

(5),

 

генератор

 

 

оборудование

 

 

 

 

 

 

 

 

устройство

(8).

 

Подробно обо

всех

элементах

 

ГЭС

распределительное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,5,

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

,

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изложено

главах 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выше 30

 

 

,

в том числе

 

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В России

 

действует

64

ГЭС

мощностью

МВт

 

 

 

 

 

 

ГЭС

 

 

 

 

300

 

МВт и

более. Выработка

электроэнергии

 

ГЭС мощностью

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

эквивалентна

60

млн. т. у.т. в год. Работа

гидростанций

не зависит от социально-

и поэтому

они

-

становой

хребет

 

 

 

ситуации

в

стране

 

экономической

 

 

 

 

 

 

в целом.

Там

где

не

было нарушено

хозяйства страны

 

энергосистем

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

доли электроэнергии ГЭС в общем балансе,

там

в

объективное

соотношение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

перерыва

в электроснабжении

не

самых сложных

условиях

 

становления рынка

было. В нижеследующей

таблице

приведены данные

о гидроэнергетике

в ряде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

разным

годам в период

1991

1995

г.г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

относящиеся

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стран мира

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

2.7.

Состояние

развития

гидроэнергетики

в

мире

Страна

Аргентина

 

Бразилия

 

Венесуэла

 

Индия

 

Испания

 

Китай

 

Канада

 

Норвегия

 

Турция

 

Франция

 

Швеция

 

Швейцария

Япония

 

СНГ, в т. ч.

Россия

Установленная

мощность,

МВт

действующих

6300 47800 11000 18400 17000 40000 59000 27000 9900 24500 16400 9900

21000 88600

строящихся

3300 9900 4100 8900 400 20400 4000 180 3100 130 50 1400

350 12600

проектируемых

- 100700

3800 17700 800 70000

7800 -

22300 100 - 4200

1700 35600

 

 

Выработка электроэнергеии

 

 

 

в год, млрд.кВт

 

 

 

 

 

 

.ч.

 

 

 

 

 

доля ГЭС

 

 

 

ГЭС

от

общей

%

 

 

 

выработки,

 

 

15,9

 

29,7

 

 

 

228,0

 

95,

0

 

 

 

36,5

 

59,

7

 

 

 

71,7

 

27,0

 

 

 

25,1

 

15,

7

 

 

 

125

 

18,4

 

 

 

293

 

63,0

 

 

 

112

 

99,6

 

 

 

36,3

 

38,0

 

 

 

69,2

 

14,0

 

 

 

73,3

 

52,0

 

 

 

31,5

 

61,0

 

 

 

92, 1

 

10,2

 

 

 

226,0

 

20,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

Неоспоримые

преимущества

ГЭС, заключающиеся в их маневренности

 

 

 

электроэнергии

в

кризисных

экономических

стабильности

производства

 

использовании

, комплексном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

низкой

себестоимости

электроэнергии

 

 

 

ситуациях

 

 

 

 

органического

топлива, отсутствии выбросов,

 

 

 

, экономии

водных ресурсов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, хороших условиях

загрязняющих

окружающую

среду,

концентрации

капитала

 

 

 

 

освоения гидроресурсов с тем, чтобы

 

 

 

 

 

труда остаются основой в

планировании

 

 

 

и электроэнергии ГЭС в

 

 

долю

 

мощности

 

обеспечить

объективную

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

энергосистемах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72

Во всем

мире активно осваиваются гидроресурсы путем

строительства

и крупнейших,

,

и

микро ГЭС. Лидирует

в

этом

строительстве Китай,

и малых

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2-1,5

 

. кВт,

где в последнее время мощность малых ГЭС увеличивается на

 

млн

 

 

а также строится самая мощная ГЭС Мира

-

 

,

2

млн.

кВт.

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГАЭС предназначается для покрытия пиков графика электрической

нагрузки энергосистемы с использованием

электроэнергии в период

глубоких

провалов нагрузки (рис.

1.18). ГАЭС практически не нуждается в постоянном

 

 

 

 

, используя воду,

накопленную в

водохранилище

водотоке, поскольку работает

 

 

 

может

 

 

 

 

, море или

и таким водохранилищем (верхний бассейн)

 

 

 

 

быть озеро

 

 

 

 

искусственный

бассейн, заполненный водами

снеготаяния или реками с очень

, т.е.

такое водохранилище

нуждается

в подпитке лишь

на

 

 

 

 

малыми расходами

 

 

 

для

работы ГАЭС

необходим еще

потери (фильтрация воды, испарение). Но

один - нижний

бассейн. Между двумя этими бассейнами

и образуется напор,

необходимый

для работы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

вырабатывающей

ГАЭС, как гидростанции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

В

этот период вода из

электроэнергию в часы пика нагрузки в энергосистеме

 

 

 

 

 

 

часы

верхнего бассейна через турбины срабатывается в нижний бассейн. В

 

, когда появляется «свободная

» электроэнергия, ГАЭС

провала нагрузки

станция, перекачивая

воду из нижнего бассейна

в

работает как насосная

верхний. В зависимости от природных условий

здание ГАЭС

размещается на

поверхности земли или

под

землей, все чаще

приобретают распространение

подземные

ГАЭС.

В ряде районов и стран,

не имеющих достаточных

кроме того в связи со все более

изменяющимся

графиком

 

развернуто строительство ГАЭС

.

 

 

 

гидроресурсов, а

нагрузки, широко

Таблица

2.8.

Гидроаккумулирующие

электростанции

е

мире

Страна

Австрия Германия Индия Испания Италия Китай Мексика Польша Португалия Россия США Франция

Чехия и Словакия Швейцария

Южная Корея Япония

эксплуатируемые

 

установ

 

¬

кол.

ленная

мощность,

 

 

МВт

6

2837

35

5688

2

412

23

4915

20

6449

3

283

0

0

3

1330

4

562

1

800

38

18091

22

4900

 

5

1319

1768

18

2

1032

38

17005

 

строящиеся

 

установ¬

 

кол.

ленная

мощность,

 

0

МВт

0

0

0

6

3192

3

1320

3

600

4

3890

0

0

1

750

1

140

1

400

2

975

0

0

1

650

0

0

2

1300

8

5480

планируемые установ¬

кол.

ленная

мощность,

 

 

МВт

4

1700

1

1060

2

1025

11

-

 

1

1000

7

7000

8

2800

4

2080

3

402

2

3400

34

20267

0

0

1

710

5

1033

2

1700

 

данных нет

Выработка электроэнергии в год,

млн. кВт.ч.

4100 4396 данных нет 3375 3259

92 -

1902 151 683 данных нет 279

632

1640 2415 данных нет

73

1991-

В таблице 2.8

приведены

данные,

 

1995

г.г. о ГАЭС

некоторых стран

относящиеся в мире.

к

разным

годам

в

период

Таблица тельству ГАЭС,

свидетельствует,

подчеркивая этим

какое значение в мире придается

строи

¬

важнейшую их роль в работе энергосистем.

 

На рис.

 

2.11

представлена

 

подземная

 

ГАЭС

, проект

которой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на

реализуется. Эта ГАЭС будет работать в сочетании

с

 

,

размещающейся

 

АЭС

 

 

 

 

такой

насыпном, так

 

 

 

, энергоострове. Нижнее водохранилище

называемом

 

 

 

 

 

под землей и

 

 

 

 

 

ГАЭС в виде системы горных

выемок

располагается

 

 

сообщается

 

 

 

 

одобрение

с

поверхностью

вертикальной

шахтой. Это смелый

проект

получил

 

крупных

 

может быть реализован у

любого центра

в

мире, поскольку

потребителей

электроэнергии

и не зависит от наличия подходящего рельефа

 

 

. На ГАЭС

применяются

различного

 

 

 

 

перепадом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

местностис

необходимым

высот

в

 

гл. 5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, о которых сказано

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

типа обратимые

гидроагрегаты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г7

в.б.

2

7

а

 

К7

Н.6

о

 

 

 

4

 

 

5

6

Рис.

2.11

Схема

подземной

ГАЭС

в

компоновке

энергоострова

1

 

 

 

 

 

 

; 3 - здание ГАЭС

;

 

 

 

 

;

 

 

 

; 2

 

 

4 - обратимый

гидроагрегат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- напорный водовод

 

 

 

 

 

 

 

 

- водоприемник

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

всасывающая труба;

6

- отводящий водовод

 

 

7

-

5 - отсасывающе-

; 8 - туннель для

воздуха; 9

- подземная

шахта;

 

подземное

 

 

 

водохранилище

 

 

 

 

 

- шахтный

 

;

 

 

 

 

;

11 -

 

 

 

 

; 12

подъемник

10

-

туннель электропередачи

 

 

 

 

энергоострова

 

 

 

 

 

 

13 - атомная электростанция; 14 - дамбы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

74

2.4.

4.

Выбор

типа

электростанции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

энергии (ТЭС

 

 

 

 

Каждый тип

источника

электрической

 

 

 

 

, АЭС, ГЭС) имеет

. Решение о строительстве

одного из трех типов

свои достоинства и

 

 

 

 

недостатки

 

 

принимается на основе

технико

 

принципиально разных

 

электростанций

¬

 

 

 

экономического сопоставления вариантов.

 

 

 

 

 

, а также ТЭЦ

Тепловые электростанции - небольшой мощности

КЭС

 

сроки их

обладают

тем преимуществом, что стоимость строительства и

 

 

,

меньше срока

и

стоимости

строительства ГЭС

и АЭС.

возведения, как правило

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Канско

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, Березовской ГРЭС-

 

-

Период строительства крупных КЭС, например

 

 

 

а по стоимости

 

бассейна требует

достаточно большого времени,

 

Ачинского

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

они

 

 

 

 

 

 

 

. Так основные

работы на

Саяно

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сравнялись с крупными

гидростанциями

 

 

 

ГРЭС 1

в 1980

г.; пуск

 

 

 

.,

на

Березовской

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

Шушенской ГЭС были начаты в 1970 г

 

 

 

 

 

 

 

в 1978 г., на

первого агрегата

на Саяно-Шушенской ГЭС произведен

 

 

-1 в 1988

г., т.е. цикл

основных

работ, как мы видим

 

Березовской ГРЭС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, был

одинаков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

Недостатками ТЭС являются:

дороговизна в эксплуатации

из за высокой

-

мазута, газа) и его

 

;

транспортировки

 

 

стоимости

горючего

(

угля,

- -

-

невосполнимость

и ограниченность

мировых запасов

органического

 

 

 

топлива;

 

 

 

 

 

и АЭС) вред

окружающей

среде за счет

наибольший (по сравнению с ГЭС

и тепловое

выбросов

в атмосферу продуктов

сгорания топлива

загрязнение

водоемов вследствие сброса в них отработанной

теплой воды;

глубокая очистка выбрасываемых

газов и переход на оборотные

системы

технического

 

 

, как уже отмечалось

выше,

приближают

 

 

водоснабжения

 

 

 

 

 

 

 

 

стоимость

ТЭС к стоимости ГЭС;

 

 

 

 

, они работают «в

 

 

 

 

 

 

, как правило

 

 

 

 

 

 

 

относительно

низкая маневренность

 

 

блока, например

базисе» нагрузки;

изменение

режима работы

паротурбинной

ТЭС требует времени

и дополнительных

затрат

топлива.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

стоимости

строительства

и эксплуатации

занимает

 

 

 

АЭС по срокам

: стоимость строительства

АЭС, как

 

 

 

промежуточное место между ТЭС и ГЭС

 

выше, чем ТЭС

стоимость

же

 

 

 

,

 

правило, ниже

стоимости строительства ГЭС

но

 

 

 

,

 

 

 

 

 

на ГЭС.

 

электрической

энергии самая высокая на ТЭС, самая низкая

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

Основными недостатками АЭС являются:

ограниченность и невосполнимость

горючего

тепловых

 

нейтронах;

 

для

современных

АЭС

на

-

отсутствие

маневренности;

-

катастрофические

последствия

от

аварий

на

АЭС.

Гидроэлектростанции

являются самыми

капиталоемкими

источниками

 

лет). Основное время и деньги

электрической энергии (их срок окупаемости 5-8

75

тратятся

на

строительство

плотин,

стоимость

оборудования

(турбин,

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

генераторов, систем управления) не превышает 10% от общей стоимости

Получение гидроэлектроэнергии возможно лишь через несколько

лет

после

начала

их

строительства.

Главными

преимуществами

ГЭС

являются:

-

- -

гидроэнергия восполняема (пока существует река);

 

 

низкая стоимость

энергии (на порядок ниже, чем на ТЭС и АЭС);

 

 

 

увеличение или

уменьшение

вырабатываемой

 

 

 

 

 

высокая

маневренность (

 

 

 

 

секунд

гидроагрегатом

энергии производится в течение нескольких

увеличением или

уменьшением

подачи воды к агрегату); маневренная

 

 

 

идет на покрытие

(пиковая) энергия (мощность) особенно ценна, так как

 

 

 

 

 

 

 

 

;

пиков потребления энергии и является

 

резервом энергосистем

 

 

 

 

аварийным

 

 

 

- -

относительная

экологическая

чистота;

 

 

в России ГЭС на ТЭС

 

 

 

 

 

;

замена

действующих

 

 

 

экономия

трудовых ресурсов

 

 

 

тыс. рабочих (с учетом

и АЭС потребовала бы

дополнительно 500

шахтеров, добывающих топливо, и

железнодорожников

, это топливо

 

районов Сибири и Дальнего

 

 

); для малонаселенных

транспортирующих

 

 

 

 

 

.

 

Востока экономия трудовых ресурсов особенно важна

 

Выбор производится

источника

электрической

энергии

(ГЭС

на основе

технико

экономического

сравнения.

 

-

 

 

 

 

,

ТЭС

,

АЭС

)

Учитываться

должны

все известные

факторы, способные повлиять на

 

 

 

 

 

 

: характер потребителя

, удаленность

его от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выбор источника

электроэнергии

 

 

; наличие

экономически

выгодных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

существующих

источников

энергосистемы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гидроресурсовили минерального топлива

в районе потребления

электроэнергии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

); степень сложившейся

инвестиционные

 

возможности

заказчика (заказчиков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

потребления

; социальные аспекты и степень

техногенной

 

нагрузки на район

 

региона,

транспортные

связи, трудовые ресурсы; локальная

освоенности

 

 

 

 

 

для страны

в

целом и т.п.

 

или он

представляет интерес

значимость

потребителя

На начальном этапе

проектирования гидроузла обязательно

рассматриваются

 

 

 

 

 

 

варианты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

потребитель

альтернативные

строительства ТЭС или АЭС Если

 

 

энергии с

заинтересован

в

 

получении

значительного количества

тепловой

высокими

параметрами

пара, то предрочтение отдается

строительству

ТЭС.

 

 

варианта могут оказаться

такие факторы, как

Определяющими

в выборе

 

 

денежных

средств,

сроки ввода мощностей,

наличие

ниличие необходимых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подходящего

водотока или близость к месторождению дешевого органического

топлива. В случае

дефицита

инвестиций

, при необходимости

получения

 

 

 

может

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

электрической

энергии

в максимально короткие сроки, предпочтение

быть отдано

строительству

ТЭС. Однако

дальнейшая

эксплуатация

ТЭС

будет

 

 

 

 

топлива.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дороже,

чем

ГЭС

, из за дороговизны

 

 

 

 

 

 

 

 

обходиться

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

76

2.4.

5.

Нетрадиционные

источники

энергии

Глобальная

 

обеспеченность

 

органическими

энергоресурсами

 

 

 

 

и ядерная

энергетика

также

не

ограничена. Современная

гидроэнергетика

 

 

 

 

 

 

человечества

в энергии.

смогут в

течение столетий удовлетворить потребность

 

 

 

энергии.

 

 

источников

Поэтому

во

всем мире ведутся

поиски

нетрадиционных

 

 

 

 

 

энергии, в

 

 

 

 

 

источникам

 

К

нетрадиционным

невозобновляемым

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

энергетику и

магнитогидродинами

 

 

, относят термоядерную

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

первую очередь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¬

ческие генераторы

(МГД-генераторы (рис. 2.12 а). Привлекательность МГД-

генератора

заключается в том,

что можно

 

 

получать

электроэнергию без

 

 

 

(3) МГД

генератора

движущихся машин. Газы нагреваются в камере сгорания

 

 

 

-

 

 

 

к

 

 

 

5000-7000

С

 

(до

состояния

плазмы),

 

способной

до температуры

°

 

с огромной

скоростью

через

магнитное поле

электропроводимости

и проходят

магнита

(2)

в результате чего возбуждается

 

электродвижущаяся

сила ЭДС

(1) электрический ток

поступает

(см. гп. 6). С помощью

электродов

генератора

 

 

 

 

целях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

во внешнюю цепь

(9). Однако

 

до реализации

в

промышленных

необходимо

преодолеть большие

технические

трудности,

связанные

с работой

других

устройств

в условиях

сверхвысоких

 

 

 

, а также

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

узлов МГД-генератора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

температур.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

 

5

¥

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

3

 

2

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) Схема МГД-

генератора

 

-

 

 

 

 

 

1

 

;

 

магнит; 3 - камера

сгорания;

 

генератор 2 -

 

 

 

 

 

 

 

 

4 - сопло; 5 - подача топлива;

 

 

6

- подача

воздуха; 7

- подача

присадки

 

 

 

(ионизирующей); 8 - выход

газов;

 

 

 

9 - внешняя электрическая цепь

 

 

6) Схема

использования

процесса

 

 

 

извлечения теплоты из сухих

 

 

 

 

горячих

пород

 

 

 

б)

 

 

 

 

Электро

¬

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

станция

,

 

 

 

 

 

 

 

 

- -^ А ~|

~

 

-

И

8

1

 

 

 

 

 

12

 

 

 

i s

 

 

 

 

 

 

и

-

 

 

-

 

 

-

I1

 

 

 

 

 

^

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

§

 

 

 

 

 

 

 

/

#

j Нагретая

 

 

 

 

зона

j

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.12

Осадочные породы

ранит.

>

Использование

термоядерных

электростанций в

промышленных целях

 

 

 

технические

трудности

также наталкивается на не преодоленные пока

 

научно

несмотря на то, что принципиальная

возможность их возведения

. Кроме того, термоядерная

энергия (как и

энергия органических

обоснована

 

 

 

 

перегрев среды

 

топлив) способна создать недопустимый

тепловой

 

 

обитания

 

 

 

.

 

 

 

 

(парниковый эффект и т.п.) и поэтому не может развиваться неограниченно

77