Что является источником энергии на гэс

Гэс изнутри

Что является источником энергии на гэс

Теоретически с гидроэлектростанциями все понятно — вода идет из верхнего бьефа в нижний, крутит рабочее колесо турбины. Турбина вращает генератор, а тот вырабатывает электричество Интересны детали. Хозяйке на заметку: чтобы получить 1 киловатт-час электроэнергии, надо спустить с высоты 27 метров 14 тонн воды.

(Детали подсмотрены в процессе посещения девяти разных гидроэлектростанций). Перефразируя классика: все тепловые электростанции похожи друг на друга, каждая гидроэлектростанция устроена по-своему. Иными словами, типовых ГЭС не существуют, все ГЭС разные.

У каждой свой расход воды, напор, рельеф, грунт, климат, близость моря, объем водохранилища Вот, например, вроде бы обычный машинный зал станции. За исключением того, что все окна в нем — искусственные, с подсветкой. Все потому, что машинный зал находится в скале на глубине 76 метров.

Это первая в СССР подземная гидроэлектростанция, с поверхности к ней идут четыре водовода диаметром 6 м. А это шахта, также вырубленная в скальном основании, для извлечения из глубинного машзала оборудования в случае его ремонта/замены:

Затворы и сбросные сооружения

В идеале вся вода должна идти через турбины и давать энергию. Но не всегда это возможно. Часть воды приходится сбрасывать мимо ГЭС: — при ремонте гидроагрегатов; — при весенних паводках, если нет водохранилища многолетнего регулирования (а его часто нет);

— бывает, что в каскаде ГЭС (станций, стоящих на одной реке) пропускная способность верхней станции больше, чем нижней; тогда нижняя должна пустить часть воды мимо турбин, иначе ее просто затопит;

— иногда открывают холостой водосброс по запросу рыбзаводов для пропуска мальков вниз по течению; — и т.д.

Холостой водосброс Беломорской ГЭС — это три затвора.

Довольно много внимания уделено вопросу резервирования, потому что не суметь вовремя понизить уровень в водохранилище — это чревато. Любой из затворов здесь можно опустить/поднять козловым краном, два из трех — электрическими лебедками. В крайнем случае можно и вручную (со скоростью, правда, 3 см/мин). Затвор поднят, идет холостой сброс для водозабора города Беломорска, находящегося ниже по течению: Для борьбы с обледенением затворов применяют индукционный подогрев. На обогрев данного экземпляра, например, требуется 150 кВт: Иногда для этого же делают барботаж — пропускают воздух из глубины вдоль затвора; видим шланг системы сжатого воздуха:

На сбросе предусматривают мероприятия для гашения кинетической энергии потока — водобойные колодцы, столкновение потоков, ступени или, как здесь, на Волховской ГЭС — водобойная плита с гасителями:

О рыбе

На Нижнетуломской ГЭС сделан специальный рыбоход для семги, поднимающейся на нерест вверх по течению. Конструкция имитирует собой полукилометровый горный ручей с камнями на дне, зигзагообразными проходами и местами для отдыха рыбы.

Интересно, что в период нереста на ГЭС отключают ближний к рыбоходу 4-й гидроагрегат, чтобы семга могла услышать шум рыбохода и направиться именно туда.

На Верхнетуломской станции рыбоход сделали в виде 2-километрового тоннеля с подсветкой и специального рыболифта, но такая конструкция оказалась неудачной, рыба не пошла.

Из положения вышли — тоннель превратили в рыбзавод и пускают в него теплую воду от охлаждения генераторов. И малькам хорошо, и энергоэффективность налицо. Откуда в генераторе теплая вода — см.ниже.

Безопасность

Напомню, что при аварии-2009 на Саяно-Шушенской ГЭС после прорыва воды в машинный зал было быстро потеряно электропитание собственных нужд станции, в результате чего сброс затворов на водоприемниках пришлось производить вручную. По следам этого происшествия на ГЭС активно занялись резервным питанием — аварийные дизель-генераторы, аккумуляторы.

Это тоже элемент безопасности — аэрационные трубы в верхней части водоводов Кондопожской ГЭС:

Толщина стальных стенок водоводов сравнительно небольшая — 12 мм. Кольца водоводов рассчитаны на большое внутреннее давление или небольшой вакуум. Но если закрыть верхние затворы и водовод резко опорожнить, то внутри них возникнет глубокий вакуум, и трубы могут деформироваться. Аэрационные трубы впустят воздух при опорожнении, и все будет хорошо. Остатки деревянного водовода 1930-х годов: На случай, если во время работы турбинный водовод все же прорвется, предусмотрена защитная стенка (в центре кадра): Благодаря ей вода пойдет не направо — на административное здание, а обойдет станцию слева и по выемке уйдет в нижний бьеф.

Управление и контроль

Сейчас мы находимся между турбиной и генератором и наблюдаем соединяющий их вал. Слева видна схема гидроагрегата с выведенными на нее манометрами, показывающими давления в системе смазки. Под ногами — гидравлические приводы направляющего аппарата: Больше параметров можно увидеть в машинном зале. Температуры воды и воздуха, уровни воды в бьефах: Мнемосхема на дисплее.

Этот гидроагрегат не работает (мощность 0 МВт, направляющий аппарат закрыт, частота вращения ротора 0 %). Хорошо видно, как из спиральной камеры турбины (внизу) вода отбирается и подается на охладители генератора (он в центре, красного цвета, охладители А и Б) и для смазки подпятника, верхнего (ВГП) и нижнего (НГП) генераторных подшипников. Да-да, они смазываются водой. Отсюда и берется теплая вода для рыбзавода.

В правой части виден красный бак с маслом — это гидравлическая система управления направляющим аппаратом. Здесь же показываются давления, расходы и уровни всех жидкостей.

Информация о вибрациях:

В скобках: официально причиной разрушения гидроагрегата на той же Саяно-Шушенской было названо усталостное разрушение шпилек крепления крышки турбины из-за вибраций, возникавших при переходах гидроагрегата через диапазон «запрещенной зоны» (есть и другие мнения, но сейчас не об этом).

Где находится «запрещенная зона», увидим на центральном пульте управления ГЭС: Гидроагрегаты Г1, Г3, Г4 в работе, Г2 остановлен. На черном фоне — мощность, которую вырабатывают генераторы 38,1/38/38 МВт соответственно. У Г3 и Г4 столбики красные, потому что они работают на полную мощность, у Г1 еще есть резерв. За столбиками видна красная зона — это как раз тот диапазон мощности, в котором гидроагрегату нежелательно работать и который при пуске/останове надо побыстрее проскочить. Кстати, знающий человек еще снаружи здания скажет, какой из гидроагрегатов не работает: Вторая пара противовесов поднята — значит, затворы на турбинных водоводах агрегата номер 2 опущены. Весьма активно внедряют удаленное управление. Так, например, эта станция на 60 МВт работает круглосуточно, но персонал на ней бывает только днем и в рабочие дни, в остальное время — управляется по телемеханике с головной ГЭС: ГЭС работают по т.н. диспетчерскому распоряжению, которое регламентирует когда и сколько станции выдавать электроэнергии. Поскольку ГЭС — самые маневренные источники энергии (быстро запускаются и быстро останавливаются), то они служат для покрытия пиковых нагрузок и их выработка меняется в зависимости от времени суток и дня недели. В отличие от тепловых и атомных электростанций, которые обеспечивают базовую часть потребления и работают в относительно стабильном режиме. Диспетчерское распоряжение на экране (сорри за космическое качество снимка; по оси абсцисс — часы, по оси ординат — мощность):

Диспетчерское задание учитывает взаимное влияние ГЭС в каскаде, уровни воды в их водохранилищах, запросы потребителей по воде и электричеству и т.д. и на основании этого распределяет выработку энергии между станциями. Любопытно, что на реке Паз на границе между Норвегией и Россией работает 5 российских и 2 норвежских ГЭС, а сама река вытекает из финского озера. И ничего, как-то договорились.

Источник: https://habr.com/post/365973/

Источник энергии гидроэлектростанции

Что является источником энергии на гэс

Гидроэлектрические станции или в гидроэлектростанциях используется потенциальная энергия воды рек и является на сегодняшний день распространенным средством производства электроэнергии из возобновляемых источников.

Гидроэлектростанции поставляют более чем 16% мировой электроэнергии (99% в Норвегии, 58% в Канаде, 55% в Швейцарии, 45% в Швеции, 7% в США, 6% в Австралии) из более чем 1060 ГВт установленной мощности. Половина этих мощностей находится в пяти странах: Китай (212 ГВт), Бразилия (82,2 ГВт), США (79 ГВт), Канада (76,4 ГВт) и Россия (46 ГВт).

Помимо этих четырех стран с относительным обилием (Норвегия, Канада, Швейцария и Швеция), гидропотенциал обычно применяется при пиковой нагрузке, потому что гидроэлектростанция легко может быть остановлена и запущена.

Это также означает, что она является идеальным дополнением к энергии ветра в сетке системы и используется наиболее эффективно в Дании.

Гидроэлектростанции используют энергию падающей воды для выработки электроэнергии. Турбина преобразует кинетическую силу падающей H2O в механическую. Затем генератор преобразует механическую  из турбины в электроэнергию.

Гидроэнергетика в мире

Гидроэнергетика использует большие площади и не является основным вариантом на будущее в развитых странах потому, что большинство крупных мест в этих странах, имеющих потенциал для освоения гидроэнергетики, либо уже эксплуатируются или недоступны по другим причинам, например из экологических соображений.

Главным образом в Китае и Латинской Америке ожидается рост гидроэнергетики до 2030 года. Китай в последние годы ввел в эксплуатацию на $26 млрд гидроэлектростанций, которые производят 22,5 ГВт. Гидроэнергетика в Китае сыграла определенную роль переместив свыше 1,2 миллиона человек с мест расположения плотин.

Главным преимуществом гидросистем является их способность обрабатывать сезонные (а также ежедневные) высокие пиковые нагрузки. На практике использование хранимой энергии воды иногда осложняется требованиями для орошения, которые могут произойти в противофазе с пиком нагрузок.

Запуск из реки гидросистем обычно гораздо дешевле, чем создание плотин и имеет потенциально более широкое применение. Мелкие гидроэлектростанции под 10 МВт представляют около 10% мирового потенциала и большинство из них работают из реки.

Существует три типа гидроэнергетических сооружений: гидроэлектростанции, насосные станции, гидроаккумулирующие электростанции.

Принцип работы гидроэлектростанции

Принцип работы гидроэлектростанции когда  энергия воды  преобразуется в механическую  через гидравлические турбины. Генератор преобразует эту механическую энергию воды в электричество.

Работа генератора основана на принципах Фарадея: когда магнит перемещается мимо проводника то вырабатывается электроэнергия. В генераторе электромагниты созданы текущим постоянным током. Они создают поля полюсов и установлены по периметру ротора.

Ротор присоединен к валу который вращают турбины на фиксированной скорости. Когда ротор вращается, это вызывает смену полюсов в проводнике, смонтированном в статоре.

Это, в свою очередь, по закону Фарадея вырабатывает электричество на выводах генератора.

Состав гидроэлектростанции

Мощность гидроэлектростанций варьируется в размерах от «микро ГЭС» питающую несколько домов до гигантских плотин, которые обеспечивают электроэнергией миллионы людей.

Большинство обычных ГЭС включают в себя четыре основных компонента:

  1. Плотина. Поднимает уровень  реки для создания падающей воды. Также управляет потоком. Водохранилище, которое формируется, по сути, чтобы аккумулировать мощность.
  2. Турбина. Сила падающей воды толкает турбину во вращение. Турбина воды так же, как ветряная мельница, преобразует кинетическую мощность падающей воды в механическую.
  3. Генератор. Подключен к турбине через валы и шестерни редуктора для вращения генероатора. Преобразует механическую энергию турбины в электрическую энергию. Генераторов ГЭС работают так же, как генераторы в других типах электростанций.
  4. Линии электропередачи. Проводят электричество от ГЭС до потребителей.

Использование гидроэнергии достигло пика в середине 20-го века, но идея использования H2O для выработки электроэнергии насчитывает тысячи лет. Более чем 2000 лет назад, греки использовали водяное колесо для помола пшеницы в муку. Эти древние колеса, как турбины сегодня, через которые идет поток воды.

Гидроэнергетические станции крупнейший источник возобновляемой энергии мира.

Источник: https://beelead.com/istochnik-energii-gidroelektrostancii/

Добыча электроэнергии гидроэлектростанциями

Что является источником энергии на гэс

Добыча электроэнергии гидроэнергетикой происходит  с использованием энергии движущейся воды. Дожди, тающий снег обычно с  холмов и гор создают ручьи и реки, которые в конечном итоге текут в океан. Энергия этой движущейся воды может быть существенной (по рафтингу известно).

Эта энергия используется на протяжении веков. Еще древние греки использовали колеса воды, чтобы размолоть пшеницу в муку. Помещенное в реке, колесо под воздействием воды поворачивается. Кинетическая энергия реки вращает колесо и преобразуется в механическую энергию, на которой работает мельница.

Развитие гидроэнергетики

В конце XIX века гидроэнергетика стала источником для добычи электроэнергии. Первая ГЭС была построена в Ниагара-Фолс в 1879 году. В 1881 году уличные фонари в городе Ниагара-Фолс были запитаны энергией гидроэнергетики. В 1882 году первая гидроэлектростанция (ГЭС) в мире начала действовать в Соединенных Штатах в Эпплтон, Висконсин.

На самом деле ГЭС и угольные электростанции добычу электроэнергии производят аналогичным образом. В обоих случаях используется для включения пропеллер, называемый турбиной, которая затем поворачивает через вал и вращает электрический генератор, который производит электричество.

Угольные электростанции используют пар для вращения турбинных лопаток, а гидроэлектростанции используют падающую воду – результаты совпадают.

Во всем мире источник энергии гидроэлектростанции производят около 24 процентов электроэнергии в мире обеспечивая более 1 миллиарда человек энергией. ГЭС в мире имеет выход в общей сложности 675 000 мегаватт, энергетический эквивалент 3,6 миллиарда баррелей нефти, согласно мировой лаборатории возобновляемых источников энергии.

Как получается электричество из воды

Электричество из воды гидроэлектростанции получают благодаря воде. Типичная ГЭС представляет собой систему с трех частей:

  • электростанции, где производится электричество;
  • плотина, которая может быть открыта или закрыта для управления потоком воды;
  • водохранилище, где вода может храниться.

Вода за плотиной протекает через плотину и толкает винт в турбине, вращая его. Турбина вращает генератор для добычи электроэнергии. Количество добытой электроэнергии, которая может быть сгенерирована зависит сколько воды движется через систему. Электричество может передаваться на заводы и предприятия через общую энергосистему.

ГЭС обеспечивает почти пятую часть электроэнергии в мире. Китай, Канада, Бразилия, Соединенные Штаты Америки и Россия пять крупнейших производителей гидроэлектроэнергии. Одна из крупнейших гидроэлектростанций в мире —«Три ущелья» на реке Янцзы в Китае. Плотина имеет 2,3 км в ширину и 185 метров в высоту.

Гидроэнергетика является самым дешевым способом получения электроэнергии сегодня. Это потому, что после того, как была построена плотина и оборудование установлено, источник энергии — проточная вода — бесплатно. Это источник чистого топлива, возобновляемый ежегодно со снегов и осадков.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  В чем разница между узо и автоматом

Количество электроэнергии, которое производит ГЭС зависит от двух факторов:

  1. Высоты водопада: чем с большей высоты вода падает, тем больше энергии она имеет. Как правило расстояние, с которого вода падает зависит от размера плотины. Чем выше плотины, дальше вода падает, и тем больше энергии она имеет. Ученые говорят, что сила падающей воды «пропорционально» расстоянию падения.
  2. Количества падающей воды. Больше воды, протекающей через турбину будет производить больше энергии.

    Количество воды на турбине зависит от количество воды текущей вниз по реке. Большие реки имеют более проточную воду и могут производить больше энергии.

Добыча электроэнергии в гидроэнергетике  легко регулируема, операторы могут контролировать поток воды через турбину для производства электроэнергии по требованию. Кроме того искусственные водохранилища могут использоваться  для отдыха, плавания или гребли.

Но перекрытие рек может уничтожить или нарушить дикую природу и другие природные ресурсы. Некоторым видам рыбы, как лосось, могут быть перекрыты пути на нерест. Гидроэлектростанции могут также вызвать низкий уровень растворенного кислорода в воде, которая является вредной для обитания речной фауны.

Источник: https://v-nayke.ru/?p=8203

ГЭС: принцип работы, схема, оборудование, мощность

Практически каждый представляет себе предназначение гидроэлектростанций, однако лишь немногие достоверно понимают принцип работы ГЭС. Основная загадка для людей – каким образом вся эта огромная плотина без какого-либо топлива генерирует электрическую энергию. Об этом и поговорим.

Что такое ГЭС?

Гидроэлектростанция – это сложный комплекс, состоящий из разных сооружений и специального оборудования. Возводятся гидроэлектростанции на реках, где есть постоянный приток воды для наполнения плотины и водохранилища. Подобные сооружения (плотины), создаваемые при постройке гидроэлектростанции, необходимы для концентрации постоянного потока воды, который при помощи специального оборудования для ГЭС преобразовывается в электрическую энергию.

Отметим, что важную роль в плане эффективности работы ГЭС играет выбор места для строительства. Необходимо наличие двух условий: гарантированная неиссякаемая обеспеченность водой и высокий угол уклона реки.

Принцип работы ГЭС

Работа гидроэлектростанции достаточно проста. Возведенные гидротехнические сооружения обеспечивают стабильный напор воды, который поступает на лопасти турбины. Напор приводит турбину в движение, в результате чего она вращает генераторы. Последние и вырабатывают электроэнергию, которую затем по линиям высоковольтных передач доставляют потребителю.

Основная сложность подобного сооружения – обеспечение постоянного напора воды, что достигается путем возведения плотины. Благодаря ей большой объем воды концентрируется в одном месте. В некоторых случаях используют естественный ток воды, а иногда плотину и деривацию (естественное течение) применяют совместно.

В самом здании находится оборудование для ГЭС, основная задача которого заключается в преобразование механической энергии движения воды в электрическую. Эта задача возложена на генератор. Также используется и дополнительное оборудование для контроля работы станции, распределяющие устройства и трансформаторные станции.

Ниже на картинке показана принципиальная схема ГЭС.

Как видите, поток воды вращает турбину генератора, тот вырабатывает энергию, подает ее на трансформатор для преобразования, после чего она транспортируется по ЛЭП к поставщику.

Мощности

Есть разные гидроэлектростанции, которые можно поделить по вырабатываемой мощности:

  1. Очень мощные – с выработкой более 25 МВт.
  2. Средние – с выработкой до 25 МВт.
  3. Малые – с выработкой до 5 МВт.

Мощность ГЭС зависит от в первую очередь от потока воды и КПД самого генератора, который на ней применяется. Но даже самая эффективная установка не сможет производить большие объемы электроэнергии при слабом напоре воды. Также стоит учитывать, что мощность гидроэлектростанции не является постоянной. В силу естественных природных причин уровень воды в дамбе может увеличиваться или уменьшаться. Все это оказывает влияние на объемы производимой электроэнергии.

Роль плотины

Самый сложный, большой и вообще основной элемент любой ГЭС – плотина. Невозможно понять, что такое ГЭС, не разобравшись в сути работы плотины. Они представляют собой огромные перемычки, которые удерживают водный поток.

В зависимости от конструкции они могут отличаться: есть гравитационные, арочные и другие сооружения, но их цель всегда одна – удержание большого объема воды.

Именно благодаря плотине удается концентрировать стабильный и мощный поток воды, направляя его на лопасти турбины, которая вращает генератор. Он, в свою очередь, и производит электрическую энергию.

Технологии

Как мы уже знаем, принцип работы ГЭС основан на использовании механический энергии падающей воды, которая в дальнейшем с помощью турбины и генератора преобразуется в электрическую. Сами турбины могут быть установлены либо в дамбе, либо возле нее. В некоторых случаях применяют трубопровод, через который вода, находящаяся ниже уровня дамбы, проходит под высоким давлением.

Индикаторов мощности любой ГЭС несколько: расход воды и гидростатический напор. Последний показатель определяется разницей высот между начальной и конечной точкой свободного падения воды. При создании проекта станции на одном из этих показателей основывают всю конструкцию.

Известные сегодня технологии производства электричества позволяют получать высокий КПД при преобразовании механической энергии в электрическую. Иногда он в несколько раз превышает аналогичные показатели тепловых электростанций. Столь высокая эффективность достигается за счет применяемого на гидроэлектростанции оборудования. Оно надежное и относительно простое в использовании.

К тому же за счет отсутствия топлива и выделения большого количества тепловой энергии срок службы подобного оборудования достаточно большой. Поломки здесь случаются крайне редко. Считается, что минимальный срок службы генераторных установок и вообще сооружений – около 50 лет.

Хотя на самом деле даже сегодня вполне успешно функционируют гидроэлектростанции, которые были построены в тридцатых годах прошлого века.

Гидроэлектростанции России

На сегодняшний день на территории России действует около 100 гидроэлектростанций. Конечно, их мощность разная, и большая часть – это станции с установленной мощностью до 10 МВт. Есть также такие станции, как Пироговская или Акуловская, которые были введены в эксплуатацию еще в 1937 году, а их мощность составляет всего 0.28 МВт.

Самыми крупными являются Саяно-Шушенская и Красноярская ГЭС с мощностью 6400 и 6000 МВт соответственно. За ними следуют станции:

  1. Братская (4500 МВт).
  2. Усть-Илимская ГЭС (3840).
  3. Бочуганская (2997 МВт).
  4. Волжская (2660 МВт).
  5. Жигулевская (2450 МВт).

Несмотря на огромное количество подобных станций, они вырабатывают всего 47700 МВт, что равно 20% от суммарного объема всей производимой энергии в России.

В заключение

Теперь вы понимаете принцип работы ГЭС, преобразовывающих механическую энергию потока воды в электрическую. Несмотря на достаточно простую идею получения энергии, комплекс оборудования и новые технологии делают подобные сооружения сложными. Впрочем, по сравнению с атомными электростанциями они действительно являются примитивными.

Источник: https://FB.ru/article/352306/ges-printsip-rabotyi-shema-oborudovanie-moschnost

Гэс — это что такое? список крупнейших гэс россии :

ГЭС – это гидроэлектростанция, преобразующая энергию водного потока в электрическую. Поток воды, падая на лопасти, вращает турбины, которые, в свою очередь, приводят в движение генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую. Гидроэлектростанции сооружаются на руслах рек, при этом обычно строятся плотины и водохранилища.

Принцип работы

Основа работы ГЭС – это энергия падающей воды. Из-за разности уровней речная вода образует непрерывный поток от истока к устью. Плотина – неотъемлемая часть практически всех гидроэлектростанций, перекрывает движение воды в русле реки. Перед плотиной образуется водохранилище, создавая значительную разницу уровня воды до и после нее.

Верхний и нижний уровень воды называют бьефом, а разницу между ними — высотой падения или напором. Принцип работы достаточно прост. На нижнем бьефе устанавливается турбина, на лопасти которой направляется поток с верхнего бьефа.

Падающий поток воды приводит в движение турбину, а она через механическую связь вращает ротор электрического генератора. Чем больше напор и количество воды, проходящее через турбины, тем выше мощность гидроэлектростанции.

Коэффициент полезного действия составляет около 85%.

Особенности

Существует три фактора эффективного производства энергии на гидроэлектростанциях:

  • Круглогодичная гарантированная водообеспеченность.
  • Благоприятствующий рельеф. Наличие каньонов и перепадов способствуют гидростроительству.
  • Больший уклон реки.

Эксплуатация гидроэлектростанция имеет несколько, в том числе сравнительных особенностей:

  • Себестоимость производимой электроэнергии существенно меньше, чем на других видах электростанций.
  • Возобновляемый источник энергии.
  • В зависимости от количества энергии, которое должна производить ГЭС, ее генераторы можно быстро включать и выключать.
  • По сравнению с другими видами электростанций ГЭС намного меньше влияет на воздушную среду.
  • В основном ГЭС — это удаленные от потребителей объекты.
  • Строительство гидроэлектростанций очень капиталоемкое.
  • Водохранилища занимают большие территории.
  • Строительство плотин и устройство водохранилищ перекрывает многим видам рыб пути к нерестилищам, что кардинально меняет характер рыбного хозяйства. Но при этом в самом водохранилище устраиваются рыбоводческие хозяйства, увеличиваются запасы рыбы.

Виды

Гидроэлектростанции разделяют по характеру возведенных сооружений:

  • Приплотинные ГЭС – это самые распространенные в мире станции, в которых напор создается плотиной. Строятся на реках с преимущественно небольшим уклоном. Для создания большого напора под водохранилища затопляются значительные территории.
  • Деривационные – станции, сооружаемые на горных реках с большим уклоном. Нужный напор создается в обходных (деривационных) каналах при сравнительно малом расходе воды. Часть потока реки через водозабор направляется в трубопровод, в котором создается напор, что приводит в движение турбину.
  • Гидроаккумулирующие станции. Они помогают справиться энергосистеме с пиковыми нагрузками. Гидроагрегаты таких станций способны работать в насосном и генераторном режиме. Состоят из двух водохранилищ в разных уровнях, соединенных трубопроводом с гидроагрегатом внутри. При высоких нагрузках вода сбрасывается из верхнего водохранилища в более низкое, при этом происходит вращение турбины и вырабатывается электричество. При низком спросе вода перекачивается назад из низкого хранилища в более высокое.

Гидроэнергетика России

На сегодняшний день в России суммарно вырабатывается более 100 МВт электроэнергии на 102 гидроэлектростанциях. Общая мощность всех гидроагрегатов ГЭС России составляет порядка 45 млн кВт, что соответствует пятому месту в мире. Доля ГЭС в общем количестве вырабатываемой электроэнергии в России составляет 21 % — 165 млрд кВт*ч/год, что также соответствует 5 месту в мире.

По количеству потенциальных гидроэнергоресурсов Россия стоит на втором месте после Китая с показателем 852 млрд кВт*ч, но при этом степень их освоения составляет лишь 20%, что существенно ниже, чем практически у всех стран мира, в том числе развивающихся.

Для освоения гидропотенциала и развития российской энергетики в 2004 году была создана Федеральная программа по обеспечению надежной эксплуатации функционирующих гидроэлектростанций, завершение действующих строек, проектирование и возведение новых станций.

Список крупнейших ГЭС России

  • Красноярская ГЭС — г. Дивногорск, на реке Енисей.
  • Братская ГЭС — г. Братск, р. Ангара.
  • Усть-Илимская — г. Усть-Илимск, р. Ангара.
  • Саяно-Шушенская ГЭС — г. Саяногорск.
  • Богучанская ГЭС — на реке. Ангара.
  • Жигулёвская ГЭС — г. Жигулевск, р. Волга.
  • Волжская ГЭС — г. Волжский, Волгоградская обл, река Волга.
  • Чебоксарская — г. Новочебоксарск, река Волга.
  • Бурейская ГЭС — пос. Талакан, река Бурея.
  • Нижнекамская ГЭС — Челны, р. Кама.
  • Воткинская — г. Чайковский, р. Кама.
  • Чиркейская — река. Сулак.
  • Загорская ГАЭС — река. Кунья.
  • Зейская — г. Зея, р. Зея.
  • Саратовская ГЭС — река. Волга.

Волжская ГЭС

В прошлом Сталинградская и Волгоградская ГЭС, а ныне «Волжская», расположенная в одноименном городе Волжский на реке Волга, средненапорная станция руслового типа. На сегодняшний день считается крупнейшей гидроэлектростанцией в Европе.

Количество гидроагрегатов – 22, электрическая мощность – 2592,5 МВт, среднегодовое количество вырабатываемой электроэнергии 11,1 млрд кВт*ч. Пропускная способность гидроузла – 25000 м3/с.

Большая часть вырабатываемой электроэнергии поставляется местным потребителям.

Возведение ГЭС стартовало в 1950 году. Пуск первого гидроагрегата был осуществлен в декабре 1958. В полном объеме Волжская гидроэлектростанция заработала в сентябре 1961 года. Ввод в эксплуатацию сыграл важнейшую роль в объединении значимых энергосистем Поволжья, Центра, Юга и энергоснабжения Нижнего Поволжья и Донбасса.

Уже в 2000-х годах было произведено несколько модернизаций, что позволило увеличить общую мощность станции. Кроме производства электроэнергии Волжская ГЭС используется для орошения засушливых земельных массивов Заволжья.

На сооружениях гидроузла устроены автодорожные и железнодорожные переходы через Волгу, обеспечивающие связь районов Поволжья между собой.

Источник: https://www.syl.ru/article/309060/ges---eto-chto-takoe-spisok-krupneyshih-ges-rossii

Основные характеристики российской электроэнергетики | Министерство энергетики

Информация для данного раздела подготовлена на основании данных АО «СО ЕЭС». 

 Энергосистема Российской Федерации состоит из ЕЭС России (семь объединенных энергосистем (ОЭС) – ОЭС Центра, Средней Волги, Урала, Северо-Запада, Юга и Сибири) и территориально изолированных энергосистем (Чукотский автономный округ, Камчатский край, Сахалинская и Магаданская область, Норильско-Таймырский и Николаевский энергорайоны, энергосистемы северной части Республики Саха (Якутия)).

Потребление электрической энергии

Фактическое потребление электрической энергии в Российской Федерации в 2019 г. составило  1075,2  млрд кВт∙ч и осталось практически на уровне 2018 г.

По ЕЭС России потребление электрической энергии в 2019 г. составило 1059,4  млрд кВт∙ч и в течение 2019 г. его динамика была разнонаправленной.

Так, в первой половине 2019 г. отмечается снижение объема потребления электрической энергии в ЕЭС России за счет влияния температурного фактора и оценивается величиной 6,8 млрд кВт∙ч (-0,6%) при повышении среднегодовой температуры в энергосистеме на 0,9°С. Наиболее значительное влияние температуры на изменение динамики электропотребления наблюдалось в I квартале 2019 года, когда отклонения среднемесячных температур достигали максимальных значений.

На положительную динамику потребления электроэнергии в ЕЭС России повлияло присоединение к энергосистеме с января 2019 г. работавших ранее изолированно Западного и Центрального энергорайонов энергосистемы Республики Саха (Якутия), годовые объемы потребления электроэнергии которых составили 3,5 и 1,7 млрд кВт∙ч соответственно.

Кроме температурного фактора на положительную динамику изменения электропотребления в ЕЭС России в 2019 г. повлияло увеличение потребления электроэнергии алюминиевыми заводами, промышленными предприятиями химической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также на промышленных предприятиях нефте- и газопроводного транспорта.

В течение 2019 г. значительный рост потребления электроэнергии наблюдался на предприятиях производства алюминия:

  • ЗАО «Богучанский Алюминиевый Завод» в энергосистеме Красноярского края и Республики Тыва;
  • ПАО «РУСАЛ Братск» в энергосистеме Иркутской области.

Среди крупных промышленных предприятий химической и нефтеперерабатывающей промышленности, на которых увеличение объемов потребления электроэнергии повлияло на общую положительную динамику изменения объемов электропотребления в соответствующих территориальных энергосистемах:

  • АО «ТАНЕКО» в энергосистеме Республики Татарстан;
  • ПАО «Акрон» в энергосистеме Новгородской области;
  • ООО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез» в энергосистеме Нижегородской области.

Среди промышленных предприятий нефтепроводного транспорта, увеличивших в 2019 г. годовые объемы потребления электроэнергии:

  • ООО «Транснефть-Балтика» в энергосистеме Ярославской области;
  • ОАО «Сибнефтепровод» в энергосистеме Свердловской области;
  • ООО «Балттранснефтепродукт» и ООО «Транснефть-Балтика» в энергосистеме г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области;
  • увеличение электропотребления магистральными нефтепроводами на территориях энергосистем Амурской области, Приморского и Хабаровского края и Республики Саха (Якутия).

Увеличение объемов потребления электроэнергии газотранспортными предприятиями в 2019 г. отмечено на промышленных предприятиях:

  • ООО «Газпром трансгаз Москва» в энергосистемах Липецкой и Тамбовской областей;
  • ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород» в энергосистеме Нижегородской области.

При оценке положительной динамики изменения объема потребления электроэнергии следует отметить рост в течение всего 2019 г. электропотребления на предприятиях железнодорожного транспорта в границах территориальных энергосистем ОЭС Востока: Амурской области, Приморского и Хабаровского краев и Республики Саха (Якутия).

В 2019 году производство электроэнергии на атомных электростанциях ЕЭС России увеличилось на 2,2% относительно объема производства в прошлом году. С увеличением объема производства электроэнергии на атомных электростанциях наблюдалось увеличение расхода электроэнергии на собственные, производственные и хозяйственные нужды электростанций. В значительной мере это проявилось с вводом в 2019 г. нового генерирующего оборудования – энергоблока № 7 на Нововоронежской АЭС.

Производство электрической энергии

В 2019 г. выработка электроэнергии электростанциями ЕЭС России, включая производство электроэнергии на электростанциях промышленных предприятий, составила 1080,6 млрд кВт∙ч (увеличение к объему производства электроэнергии в 2018 г. составило 0,9%), в том числе распределение годового объема производства электроэнергии по типам электростанций составило (табл. 1, табл. 2):

  • ТЭС – 679,9 млрд кВт∙ч (снижение производства на 0,3%);
  • ГЭС – 190,3 млрд кВт∙ч (увеличение производства на 3,6%);
  • АЭС – 208,8 млрд кВт∙ч (увеличение производства на 2,2%);
  • ВЭС – 0,3 млрд кВт∙ч (увеличение производства на 47,3%);
  • СЭС – 1,3 млрд кВт∙ч (увеличение производства на 69,4%).

Табл. 1 Баланс электрической энергии в ЕЭС России за 2019 г., млрд кВтч

Показатель 2018 2019 Отклонение (+/-), % 2019 к 2018
Выработка электроэнергии, всего 1 070,9 1 080,6 0,9
в т.ч.: ТЭС 681,8 679,9 -0,3
ГЭС 183,8 190,3 3,6
АЭС 204,4 208,8 2,2
ВЭС 0,22 0,32 47,3
СЭС 0,8 1,3 69,4
Потребление электрической энергии 1 055,6 1 059,4 0,4
Сальдо перетоков электрической энергии «+» — прием, «-» — выдача -15,4 -21,2 37,9

Табл. 2 Производство электроэнергии в России по ОЭС и энергозонам в 2019 г., млрд кВтч

Энергозоны 2018 2019 Отклонение (+/-), % 2019 к 2018
Энергозона Европейской части и Урала, в том числе: 828,0 828,0 0,0
ОЭС Центра 231,8 236,3 1,9
ОЭС Северо-Запада 113,3 112,8 -0,5
ОЭС Средней Волги 114,4 110,2 -3,7
ОЭС Юга 104,7 103,1 -1,6
ОЭС Урала 263,7 265,7 0,7
Энергозона Сибири, в том числе: 205,3 208,7 1,7
ОЭС Сибири 205,3 208,7 1,7
Энергозона Востока, в том числе: 37,6 43,8 16,4
ОЭС Востока 37,6 43,8 16,4
Итого по России 1 070,9 1 080,6 0,9

Структура и показатели использования установленной мощности

Число часов использования установленной мощности электростанций в целом по ЕЭС России в 2019 г. составило 4384 часа или 50,04% календарного времени (коэффициент использования установленной мощности). (табл. 3, табл. 4).

В 2019 г. число часов и коэффициент использования установленной мощности (доля календарного времени) по типам генерации следующие:

ТЭС − около 4002 часа (45,7% календарного времени);

АЭС − 6992 часов (79,8% календарного времени);

ГЭС − 3841 часов (43,9% календарного времени);

ВЭС − 1745 часов (19,9% календарного времени);

СЭС − 1239 часов (14,1% календарного времени).

По сравнению с 2018 г. использование установленной мощности на АЭС и ГЭС увеличилось на 123 и 50 часов соответственно, снизилось на ТЭС и СЭС на 73 и 44 часа соответственно.

Существенно – на 143 часа – увеличилось использование установленной мощности ВЭС.

Табл. 3 Структура установленной мощности электростанций объединенных энергосистем и ЕЭС России на 01.01.2020

Энергообъединение Всего, МВт ТЭС ГЭС АЭС ВЭС СЭС
МВт % МВт % МВт % МВт % МВт %
ЕЭС РОССИИ 246 342,45 164612,14 66,82 49870,29 20,24 30 313,18 12,31 184,12 0,07 1362,72 0,55
ОЭС Центра 52 648,58 36070,23 68,51 1800,07 3,42 14778,28 28,07
ОЭС Средней Волги 27 493,88 16203,48 58,93 7013,00 25,51 4 072,00 14,81 85,4 0,31 120 0,44
ОЭС Урала 53 696,44

Источник: https://minenergo.gov.ru/node/532

Влияние энергетики на экологию и жизнедеятельность людей

Энергетика является важнейшей отраслью, без которой в современных условиях не представляется деятельность людей. Постоянное развитие электроэнергетики приводит к росту количества электростанций, которые оказывают непосредственное воздействие на окружающую среду.

Нет оснований полагать, что в скором будущем значительно изменятся темпы потребления электроэнергии. Поэтому очень важно найти ответы на ряд сопутствующих вопросов:

  1. Какое влияние оказывают самые распространенные виды нынешней энергетики и будет ли изменяться в дальнейшем соотношение этих видов в суммарном энергетическом балансе
  2. Возможно ли сократить негативное влияние современных метод выработки и потребления энергии
  3. Какие максимальные возможности производства энергии их альтернативных источников, которые являются абсолютно экологически чистыми и неисчерпаемыми

Результат действия ТЭС

Каждый отдельный тип электростанции оказывает различное воздействие. По большей части, негативная энергетика вырабатывается от работы тепловых электрических станций. В ходе их функционирования атмосфера загрязняется небольшими элементами золы, поскольку преимущественная часть ТЭС применяет в качестве топлива измельченный уголь.

В целях борьбы с выбросами вредных частиц организовано массовое производство фильтров с КПД 95-99%. Однако это не помогает в полной мере решить проблему, поскольку на многих тепловых станциях, функционирующих на угле, фильтры пребывают в плохом состоянии, в результате чего их КПД сокращается до 80%.

Воздействие ГЭС на природу

Гидроэлектростанции также воздействуют на окружающую среду, хотя еще несколько десятков лет назад считалось, что ГЭС не способны оказывать негативное влияние. С течением времени стало понятно, что в ходе возведения и последующей эксплуатации ГЭС наносится значительный вред.

Возведение любой гидроэлектростанции подразумевает создание искусственного водохранилища, существенную часть которого при этом занимает мелководье. Вода на мелководье сильно нагревается от солнца и в сочетании с наличием биогенных веществ создает условия для роста водорослей и прочих эвтрофикационных процессов.

По этой причине возникает необходимость осуществления очистки воды, в ходе которой очень часто образовывается большая зона подтопления.

Таким образом происходит переработка территории берегов и их постепенное обрушение, и подтопления способствуют заболачиванию территорий, расположенных в непосредственной близости к водохранилищам ГЭС.

Влияние АЭС

Атомные электростанции осуществляют большое количество выбросов теплоты в водные источники, что значительно увеличивает динамику теплового загрязнения водоемов. Сложившаяся проблема при этом является разносторонней и весьма тяжелой.

На сегодняшний день ключевым источником вредной радиации служит горючее. Для обеспечения безопасности жизнедеятельности необходимо достаточно надежно изолировать горючее.

Для решения данной задачи в первую очередь топливо распределяется по специальным брикетам, благодаря материалу изготовления которых задерживается значительная доля продуктов деления радиоактивных веществ.

Кроме того, брикеты располагаются в тепловыделяющих отделениях, произведенных из сплава циркония. В случае утечки радиоактивных веществ они поступают в охлаждающий реактор, способный претерпевать большое давление. В качестве дополнительной меры обеспечения безопасности для жизнедеятельности людей, атомные электростанции располагаются на определенном расстоянии от жилых массивов.

Возможные варианты решения проблем энергетики

Несомненно, в ближайшей перспективе энергетическая область будет планомерно развиваться и преобладающей останется тепловая электроэнергетика. Существует большая вероятность повышения доли угля и прочих разновидностей топлива в производстве энергии.

Негативное влияние энергетики на жизнедеятельность требуется снижать? и для этой цели уже разработано несколько способов решения проблемы. Все способы базируются на модернизации технологий подготовки топлива и извлечения опасных отходов. В том числе, для снижения воздействия негативной энергетики предлагается:

  1. Использовать усовершенствованное очистное оборудование. В данное время на большинстве ТЭС улавливаются твердые выбросы при помощи установки фильтров. При этом наиболее вредные загрязнители улавливаются в небольшом количестве.
  2. Сократить поступление соединений серы в атмосферный воздух путем предварительной десульфурации наиболее часто используемых разновидностей топлива. Химические или физические методики позволят извлечь из топливных ресурсов свыше половины серы до начала их сжигания.
  3. Реальная перспектива сокращения негативного воздействия энергетики и уменьшения выбросов связана с простой экономией. Это возможно осуществить за счет использования новых технологий, базирующихся на эксплуатации автоматизированного компьютерного оборудования.
  4. Экономить электроэнергию в быту возможно путем улучшения изоляционных характеристик домов. Добиться высокой экономии энергии позволит смена электрических ламп с КПД не более 5% флуоресцентными.
  5. Заметно повысить КПД топлива и снизить негативный эффект энергетики можно посредством использования топливных ресурсов вместо ТЭС на ТЭЦ. В такой ситуации объекты получения электроэнергии приближаются к местам ее использования и сокращаются потери, возникающие при направлении на большое расстояние. Вместе с электроэнергией на ТЭЦ активно эксплуатируется улавливаемое охлаждающими агентами тепло.

Использование вышеперечисленных способов в определенной мере позволит снизить последствия отрицательного воздействия энергетики. Постоянное развитие энергетической области требует комплексного подхода к решению проблемы и внедрения новых технологий.

Источник: https://MadEnergy.ru/stati/vliyanie-energetiki-na-ekologiyu-i-zhiznedeyatelnost-lyudej.html

Виды электростанций

В каждом развитом государстве существует собственная энергетика. Данная область включает в себя разные виды электростанций. Они могут использовать традиционные и нетрадиционные источники энергии.

В первом случае – это природные ресурсы в виде угля, газа, продуктов переработки нефти, ядерное топливо и т.д. Второй вариант предполагает использование энергии природных явлений – солнца, ветра, приливов-отливов, подземных источников тепла.

Независимо от формы использования, каждая электростанция требует много дополнительного оборудования для передачи потребителям полученной энергии.

Что такое электростанция

Любая электростанция представляет собой целый энергетический комплекс, включающий в себя различные установки, аппаратуру и оборудование, необходимые для получения, преобразования и транспортировки электроэнергии. Все эти компоненты размещаются в специальных зданиях и сооружениях, расположенных компактно на общей территории.

Независимо от типа, они входят в состав Единой энергосистемы, созданной с целью эффективно использовать мощность электростанции, обеспечивая бесперебойное энергоснабжение потребителей.

Принцип работы электростанций и их сопутствующих объектов основан на вращении вала генератора, который является основным элементом системы.

Его основные функции заключаются в следующем:

  • Обеспечение стабильной продолжительной работы параллельно с другими энергетическими системами, снабжение энергией собственных автономных нагрузок.
  • Возможность мгновенного реагирование на наличие или отсутствие нагрузки, соответствующей его номиналу.
  • Выполняет запуск двигателя, обеспечивающего работу всей станции.
  • Вместе со специальными устройствами осуществляет функцию защиты.

Отличительными чертами каждого генератора являются формы и размеры, а также источник энергии, используемый для вращения вала. Кроме генератора, электростанция состоит из турбин и котлов, трансформаторов и распределительных устройств, средств коммутации, автоматики и релейной защиты.

В настоящее время получило развитие направления в области компактных установок. Они позволяют обеспечить энергией не только отдельные объекты, но и целые поселки, находящиеся на значительном удалении от стационарных линий электропередачи. В основном, это полярные станции и предприятия по добыче полезных ископаемых. Теперь рассмотрим какие типы установок используются в российской энергетике.

Основные типы электростанций

Все электрические станции таблица ниже классифицирует в первую очередь по источникам используемой энергии.

Среди них можно выделить следующие:

  • Тепловые (ТЭС). Работают на природном топливе, а основные типы электростанций могут быть конденсационными (КЭС) и теплофикационными (ТЭЦ). Первые вырабатывают только электричество, а вторые – электроэнергию и теплоту.
  • Гидравлические – ГЭС и гидроаккумулирующие – ГАЭС, функционирующие за счет энергии воды, падающей высоты.
  • Атомные – АЭС, работающие на ядерном топливе.
  • Дизельные – ДЭС. Бывают стационарными или мобильными. Существуют мини-электростанции малой мощности, используемые в частном секторе.
  • Солнечные, ветровые, приливные и геотермальные электростанции известны как альтернативные источники электроэнергии, работающим с естественными силами природы. Они имеют ряд недостатков, связанных с климатическими условиями и другими факторами.

Двигатель на неодимовых магнитах

Каждая перечисленная электростанция представляет собой традиционные или альтернативные виды энергетики. В первом случае электричество вырабатывается на тепловых, гидро- и атомных установках. На ТЭС вырабатывается примерно 70-75% всей электроэнергии, поэтому они размещаются в местах с высоким энергопотреблением и большим количеством природных ресурсов.

ГЭС привязаны к полноводным рекам, протекающим в равнинной или горной местности. АЭС строятся в местах с большим потреблением электроэнергии, при недостатке других видов энергоресурсов. Для того чтобы понять их роль и место в общей энергетической системе, следует рассмотреть более подробно типы электростанций, используемых в России.

Тепловые электрические станции – ТЭС

На тепловых электростанциях России производится примерно 70% всей электрической энергии. Они работают на мазуте, газе, угле, а в определенных местностях используется торф и сланцы.

Все ТЭС можно условно разделить на два основных вида. Первый вариант является так называемым паротурбинным, где первичным двигателем служит паровая турбина.

Эти устройства могут быть конденсационными (КЭС), вырабатывающими только электроэнергию, и теплоэлектроцентралями (ТЭЦ), производящими не только электричество, но и тепло.

Коэффициент полезного действия ТЭЦ составляет 60-70%, а у КЭС этот показатель равен 30-40%. Основным недостатком тепловых станций считается их обязательная привязка к потребителям тепла.

Положительных качеств у тепловых электростанций значительно больше. Они свободно размещаются на всех территориях, где имеются природные ресурсы и не подвержены сезонным колебаниям погодных условий.

Однако, используемое топливо является не возобновляемым, а сами установки негативно влияют на экологическую обстановку. Российские ТЭС не имеют достаточно эффективных систем очистки выходящих газов от вредных и токсичных веществ.

Более экологичными считаются газовые установки, но трубопроводы, проложенные к ним, наносят непоправимый вред природе.

Электростанции, расположенные в европейской части Российской Федерации, работают в основном на мазуте и природном газе, а в восточных районах они располагаются возле месторождений угля, добываемого открытым способом. Большинство установок относится к государственным районным электростанциям – ГРЭС, входящим в Единую энергосистему страны.

Преимущества и недостатки гидроэлектростанций

По своей значимости, ГЭС находятся на втором месте после тепловых электростанций. В своей работе они используют энергию воды, преобразующейся в электрический ток, и относящейся к возобновляемым ресурсам. Простое управление такими станциями не требует большого количества персонала. Коэффициент полезного действия доходит до 85%.

Электричество, производимое на ГЭС считается самым дешевым, его цена примерно в 5-6 раз меньше, чем на тепловых электроустановках. Гидроэлектростанции отличаются высокой маневренностью и могут быть запущены в работу в течение 3-5 минут, тогда как на ТЭС для этого требуется несколько часов. Это качество особенно важно при перекрытии пиковых нагрузок в суточном графике электроснабжения.

Основными недостатками подобных сооружений являются:

  • Значительные капиталовложения на их возведение.
  • Привязка к определенной территории или местности с гидроресурсами.
  • В процессе строительства затапливаются огромные территории, большие сельскохозяйственные площади выводятся из пользования, наносится ущерб рыбному хозяйству, нарушается экологическое равновесие.
  • Полная мощность электростанции реализуется лишь в определенное время года, в период максимального подъема воды.

На российских реках сооружаются целые каскады гидроэлектростанций. Наиболее крупными считаются Ангаро-Енисейский каскад, включающий Братскую, Красноярскую, Саяно-Шушенскую, Усть-Илимскую ГЭС, а также Волжский каскад с Рыбинской, Угличской, Иваньковской, Саратовской, Волжской и другими ГЭС.

Достаточно перспективным направлением считается гидроаккумулирующая электростанция – ГАЭС. В основе их работы заложен принцип действия, связанный с цикличным перемещением одинакового объема воды между верхним и нижним бассейнами.

Ночью за счет излишков электроэнергии вода подается снизу-вверх, а в дневное время при резком росте энергопотребления она сбрасывается вниз и вращает турбины, производя электричество.

Эти станции совершенно не зависят от естественных колебаний речного стока, а под водохранилища требуется гораздо меньше затапливаемых площадей.

Атомные электростанции

На третьем месте по количеству производимой электроэнергии находятся атомные электростанции. В России их доля в энергетике составляет чуть выше 10%. В США этот показатель равен 20%, в Германии – более 30%, во Франции – свыше 75%. Сокращение программ в области атомной энергетики произошло вследствие аварии на Чернобыльской АЭС.

Рассматривая виды электростанций в России, следует отметить, что наиболее известными АЭС считаются Ленинградская, Курская, Смоленская, Нововоронежская, Белоярская и другие.

Новым направлением является создание АТЭЦ – атомных теплоэлектроцентралей, вырабатывающих электрическую и тепловую энергию. Подобный объект построен на Чукотке в поселке Билибино.

Еще одно направление – строительство АСТ – атомных станций теплоснабжения, предназначенных для производства тепла. Такие установки успешно функционируют в Нижнем Новгороде и Воронеже.

Основные плюсы АЭС заключаются в следующем:

  • Возможность строительства в любых районах, без привязки к энергетическим ресурсам. Транспортировка атомного топлива не отнимает много средств, поскольку 1 кг урана эквивалентен 2500 т угля.
  • При отсутствии нарушений эксплуатации, АЭС являются самыми экологичными установками. Выбросы в атмосферу минимальны, кислород не поглощается, отсутствует парниковый эффект.

Солнечные батареи: альтернативная энергия

Рассматривая вопрос как работает АЭС, нужно в первую очередь остановиться на тяжелых последствиях в случае аварий. Кроме того, серьезные проблемы возникают с радиоактивными отходами в процессе их захоронения. Водоемы, используемые для технических целей АЭС, подвержены тепловому загрязнению.

Дизельные электростанции

Для работы дизельных электростанций, которые называют ДЭС, используются различные виды жидкого топлива. Основой системы является дизель-генератор, включающий в себя дизельный двигатель, электрический генератор, системы смазки и охлаждения, пульт управления.

Данные установки применяются как альтернативные в отдаленных районах, где являются основными источниками электроэнергии. Как правило, подведение стационарных ЛЭП в такие места экономически не выгодно. Кроме того, дизельные электростанции служат аварийными или резервными источниками питания, когда потребители не должны отключаться от электроснабжения.

Виды дизельных электростанций могут быть стационарными (4-5 тысяч кВт) и мобильными (12-1000 кВт). Благодаря небольшим размерам, они могут размещаться в небольших зданиях и помещениях.

Эти станции постоянно готовы к пуску, а сам процесс запуска не занимает много времени. Большинство функций установок автоматизировано, а остальные легко переводятся в автоматический режим.

Основным недостатком дизельных станций является привозное горючее и все мероприятия, связанные с его доставкой и хранением.

Нетрадиционные источники электроэнергии

Нетрадиционные источники представлены геотермальными электростанциями (рис. 1), работающими на тепловой энергии, поступающей из земных недр. Чем глубже от поверхности земли, тем выше температура данного слоя. В России такие установки построены на Камчатке и на Курильских островах.

Существуют конструкции приливных электростанций (рис. 2), которые функционируют от энергии, создаваемой приливами и отливами в самом узком месте искусственного залива, отсеченного от моря. В качестве примера можно привести опытную Кислогубскую ПЭС, возведенную на Кольском полуострове.

Классификация электростанций включает в себя солнечные и ветровые альтернативные установки (рис. 3). Все виды таких систем обеспечивают электроэнергией небольшие предприятия и производства, используются в частном секторе для удовлетворения бытовых потребностей. В основном, это районы и места, где отсутствует централизованное электроснабжение и нет возможности подключиться к обычным ЛЭП.

Источник: https://electric-220.ru/news/vidy_ehlektrostancij/2019-04-06-1673

Принципы работы ГЭС, модификации и технические характеристики электростанций

Перспектива дефицита и дороговизна минеральных энергоресурсов заставляют уделять больше внимания возобновляемым источникам энергии. Самым эффективным из них на сегодняшний день является гидроэнергия. Современные ГЭС аккумулируют ее и превращают в электричество, обеспечивая низкую себестоимость киловатта и высокую мощность.

Принцип работы ГЭС – это использование силы падающей воды для вращения вала электрогенератора. Напор воды подается на лопасти турбины, которая раскручивает ротор. Электрический ток от генератора поступает на трансформаторы, выравнивается, передается на распределительные станции и оттуда – по линиям электропередач к конечному потребителю. Выработка энергии напрямую зависит от напора воды в ГЭС, количества и типа установленных турбин.

Классификация и конструктивные отличия

Естественный перепад высот на реках, который обеспечил бы нужный напор, почти не встречается в природе. Поэтому самой сложной задачей при возведении конструкции является строительство напорных сооружений. В зависимости от их типа и классифицируют гидростанции:

  1. Плотинная. Реку со спокойным течением перегораживают плотиной, высота которой определяет выходную мощность. Внутри стены проходят вертикальные или наклонные каналы, направляющие воду к генератору, благодаря созданному напору.
  2. Деривационная. На реках со слишком бурным для плотины течением сооружают отводы в виде закрытых тоннелей или открытых каналов с нужным наклоном, корректирующим давление воды. Заканчивается система отводов зданием электростанции.
  3. Плотинно-деривационная. Смешанный тип используют, когда для создания ровного напора воды требуется возведение бассейна суточного или сезонного регулирования между рекой и отводным тоннелем или между деривационной системой и станцией.
  4. Приливная. Принцип работы гидроэлектростанции приливного типа не отличается от плотинной. Только вместо русла реки перегораживают прибрежный участок морского бассейна с высоким уровнем прилива, во время которого вода накапливается в водохранилище.
  5. Аккумуляторная. ГАЭС отличается от обычной ГЭС наличием аванкамеры перед водозабором напорного канала. Из этого объемного резервуара вода подается на турбину, но может поступать и в обратном направлении, так как на станциях ставят обратимые генераторы – двигатели. Ротор в них может вращаться в обратную сторону, не вырабатывая, а потребляя электричество и заставляя систему работать как накачивающий насос.

ГАЭС строят при необходимости компенсировать резкий рост энергопотребления в пиковые часы. Наличие гидроаккумулятора позволяет достигнуть максимального КПД в отдельные моменты, а когда он не нужен, переключить станцию в режим насоса и накопления воды. При этом она работает от собственного электричества, полученного в режиме генератора.

Особенности возведения и эксплуатации

Выбор определенной модификации ГЭС определяется особенностями местности и расчетной эффективностью речного потока. Общая схема всех видов в обязательном порядке включает сорозаборные решетки на входных отверстиях, центр управления и контроля, площадку для обслуживания электрооборудования и трансформаторы, преобразующие вырабатываемое электричество в 220 V или другой необходимый стандарт напряжения.

Для сооружения генератора ГЭС используют распространенные унифицированные элементы. Все оборудование износостойкое, обладает большим сроком эксплуатации и минимальными требованиями к обслуживанию. Но в целом устройство каждой станции уникально. Конструкцию, привязанную к конкретному географическому району, нельзя повторить, как нельзя найти и две идентичные по условиям бассейна реки.

Разобравшись, как работает гидроэлектростанция, можно сформулировать ее преимущества относительно ТЭС и АЭС:

  • вода — возобновляемый и чистый источник энергии;
  • высокий КПД;
  • отсутствие расходов на топливо;
  • снижение затрат на обслуживание и персонал;
  • низкий уровень риска аварий.

Причина, по которой выработка электроэнергии ГЭС составляет лишь около 20% от мирового производства электричества, заключается в необратимом влиянии на экосистему по всему руслу реки и ирригацию прилегающих территорий. Размеры всего гидроузла, включая водохранилище, достигают сотен тысяч га. До сих пор не существует надежных методов комплексной оценки масштабов такого влияния.

Технические нюансы

ГЭС выходят на проектную мощность быстрее, чем другие электростанции. Вследствие того, что природный напор воды непостоянен, сооружения без компенсаторных механизмов выдают разную производительность. В качестве основной характеристики для гидроэлектростанций принято брать установленную мощность всех ее генераторов. В зависимости от этого различают:

  • установленная мощность свыше 1000 МВт;
  • от 100 до 1000 МВт;
  • от 10 до 100 МВт;
  • до 10 МВт.

По высоте напорного потока ГЭС делятся на:

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

От силы потока зависит выбор типа турбины. В высоконапорных ГЭС используют ковшевую, не погружаемую конструкцию. Вода в нее подается сильной струей из сопел и толкает ковши. При более низком напоре применяют радиально-осевые или поворотно-лопастные аппараты. Они полностью погружены в емкость с водой, имеют различный наклон оси, строение и количество лопастей, за счет своей конструкции раскручиваются при потоке небольшой силы.

Камеры для турбин производят из стали или железобетона. Здание с электрооборудованием может располагаться непосредственно внутри плотины, рядом с ней или, в случае деривационного типа, далеко от источника воды.

В состав сооружений ГЭС включают шлюзы для судов, рыбоходы, водосбросы, ирригационные отводы при условии, что такое дополнение необходимо для поддержания действующей транспортной, сельскохозяйственной или экосистемы в пойме реки.

Источник: https://ekoenergia.ru/alternativnaya-gidroenergetika/printsip-rabotyi-ges.html

Плюсы и минусы ГЭС

Традиционно источником дешевой электрической энергии являются гидроэлектростанции (ГЭС). В них энергетический потенциал огромных масс воды преобразуется в электроэнергию.

Что такое ГЭС и как они работают

Чаще всего для них на реках сооружаются плотины, благодаря которым образуются огромные хранилища водного ресурса. При этом река, на которой предполагается строить электростанцию, должна быть полноводной, чтобы наверняка круглогодично обеспечивать водой турбины электрогенераторов. Кроме того, она должна иметь максимально большой уклон. Идеальным вариантом для строительства ГЭС являются образуемые руслами рек каньоны.

Создаваемая для размещения станции плотина и другие гидротехнические сооружения обеспечивают нужный напор водяного потока, вращающего лопасти гидротурбин и роторы электрогенераторов. Помимо использования напора воды для производства электроэнергии может использоваться естественный ток водяного потока, называемый деривацией. Иногда одновременно используется оба варианта энергии воды.

Необходимое электростанции оборудование для выработки электроэнергии монтируется непосредственно в помещении гидроэлектростанции. Там в отдельных залах устанавливаются агрегаты, которые напрямую преобразуют силу водяного потока в механическую энергию турбин, а затем в электроэнергию.

Кроме того ГЭС должна быть оснащена другим различным оборудованием, с помощью которого организуется контроль работы станции, управление нею. Нормальная работа станции невозможна без устройств, которые распределяют и трансформируют электроэнергию, множества других систем.

Какими они бывают

В соответствии с генерируемой мощностью ГЭС принято делить на категории. Это связано с расходом воды и силой ее напора, а также эффективностью установленных на станции генераторов и водяных турбин. Станции, дающие 25 и более МВт, считаются мощными. К среднемощностным относят те, которые производят менее 25 МВт. Производительность станций, относящихся к маломощным, не превышает 5 МВт.

ГЭС бывают высоконапорными, когда вода поступает с высоты свыше 60 м, среднего напора высотой от 25 м и низконапорными, где высота воды может быть от трех до 25 метров. Их турбины располагаются в железобетонных или стальных камерах. У них могут быть разные конструкции и технические параметры, связанные с показателями рабочего напора воды.

На станциях высокого напора эксплуатируются радиально-осевые и ковшовые турбины. Их устанавливают в специальных спиралевидных камерах из металла. Радиально-осевые и поворотнолопастные турбины применяют преимущественно на станциях, где средние показатели напора. Низконапорные ГЭС в основном оборудуются турбинами с поворачивающимися лопастями.

В зависимости от схемы использования водных ресурсов ГЭС подразделяются на:

  1. Русловые.
  2. Приплотинные.
  3. Деривационные.
  4. Гидроаккумулирующие.

В первом варианте плотиной река перегораживается полностью. Уровень воды в ней поднимается на проектную высоту. С нее вода сбрасывается прямо к гидротурбинам. Такая станция удобна там, где русло реки сужается, и на реках, протекающих через горы.

В приплотинной схеме также присутствует плотина, однако производственный корпус ГЭС располагается в нижней ее части. Здесь давление воды сильнее, чем в русловом варианте. Это требует сооружения специальных напорных тоннелей для ее подвода к турбинам.

В станциях деривационного типа вода протекает непосредственно через здание ГЭС, где установлены турбины.

Позволяют аккумулировать гидроэнергию для использования ее в периоды пиковых нагрузок гидроаккумулирующие ГЭС. В ненапряженном режиме, например, ночью ее гидротурбины функционируют как насосы, перекачивая воду  в верхнее водохранилище. Когда появляются пиковые нагрузки, вода из него направляется в трубопровод, подающий ее на лопасти турбин.

Достоинства гидроэлектростанций

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

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.

Их минусы

Критики ГЭС обоснованно указывают на проблемы, в первую очередь экологические, которые вызываются их появлением. Прежде всего, это затопление больших массивов сельскохозяйственных угодий, в том числе плодородных земель. Оставшаяся пойменная почва теряет влагу. Исчезают многие виды растительности. В результате в моря и океаны меньше попадает ценных биогенных веществ.

Ограниченные или останавливаемые пропуски воды на плотинах  вынуждают видоизменяться уникальным экологических системам в руслах и поймах рек. В результате реки мелеют и загрязняются, сокращается численность рыб, исчезают их некоторые виды.

Плотины порой препятствуют нересту проходных рыб, заставляя местные рыбхозяйства приспосабливаться к новым условиям. Некоторые беспозвоночные и другие водные животные исчезают с одновременным появлением обилия мошек.

Многие перелетные птицы лишаются привычных мест гнездования.

Указывается на значительно большие капитальные затраты по сравнению с сооружением тепловых станций. При сооружении плотин нужны огромные затраты на строительство шлюзов для перевода судов на нужный уровень воды.

Источник: https://plusiminusi.ru/plyusy-i-minusy-ges/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электрогенератор
Что называется фазным напряжением

Закрыть