2. Основи технологій виробництва електроенергії тепловими електростанціями (тес, тец), гідроелектростанціями (гес), гідроакумулюючими електростанціями (гаес), атомними електростанціями (аес).
Виробництво електроенергії тепловими електростанціями
Теплові електростанції перетворюють хімічну енергію палива (вугілля, нафти, газу тощо) послідовно в теплову, механічну і електричну енергію. Основний фактор розміщення – наявність сировини.
Основне призначення електричних станцій - забезпечення електричною енергією підприємств промислового і сільськогосподарського виробництва, комунального господарства і транспорту. Електростанції можуть також забезпечувати підприємства і житлові будинки водяною парою і гарячою водою.
Електростанції (залежно від енергії, що споживається)
конденсаційні, тобто теплові станції, що відпускають лише електричну енергію (ККД=35-40%);
теплоелектроцентралі, тобто теплові станції, що відпускають і теплову, і електричну енергію. Більш повно використовується теплота палива, ККД=60-70%). Бувають промислові та опалювальні.
Електростанції (залежно від характеру споживання енергії)
- районні - забезпечують електроенергією великі райони, обласні міста і мають великі потужності. Вони розподіляють енергію високої напруги і, як правило, подають її в загальну електричну мережу, створюючи енергетичну систему району.
- місцевого значення – постачають енергією найближчі райони, не охоплені енергосистемою, і мають відносно невелику потужність. До них належать: комунальні (забезпечують енергією підприємства, комунальні та побутові потреби населення) та промислові (забезпечують енергією потреби окремих підприємств, залізничних вузлів та інших об’єктів місцевого значення).
Сучасна ТЕС - це складне підприємство, яке включає в себе велику кількість різного устаткування (теплосилового, електричного, електронного тощо) і будівельних конструкцій. Основним устаткуванням ТЕС є котельна і теплосилова установка. За типом теплосилової установки (теплового двигуна) теплові електричні станції бувають: паротурбінні (основний вид електростанцій), газотурбінні і парогазові ТЕС, а також електростанції з двигунами внутрішнього згорання (ДВЗ).
Паротурбінні електростанції (ПТЕС) – основне енергетичне устаткування: котлоагрегати чи парогенератори, парові турбіни, турбогенератори, а також пароперегрівачі, постачальні, конденсаторні та циркуляційні насоси, конденсатори, повітро-підігрівачі, генератори, електричне розподільне обладнання.
Паротурбінні електростанції поділяють на конденсаційні електростанції (КЕС) та теплоелектроцентралі (ТЕЦ).
Теплоелектроцентралі (ТЕЦ) - Теплоелектроцентра́ль (ТЕЦ) — електростанція, що використовує пару, котру отримують в парогенераторі для вироблення електроенергії і теплофікації споживачів.
Частина пари для споживачів відбирається після того, як частина енергії пари буде використано для приведення у рух парової турбіни і параметри її зменшаться. Інша частина пари використовується в турбіні і поступає в конденсатор. Відібрана гаряча вода та пара поступає до споживачів системою трубопроводів.
Конденсаційні електроцентралі (КЕС) - Конденсаці́йні електроста́нції (КЕС) - розрізняють за типом енергії, що відпускається (енергетичним призначенням). На КЕС тепло, яке отримали при спалюванні палива, передається у парогенератори водяної пари, котра потрапляє у конденсаційну турбіну.
Внутрішня енергія пари перетворюється в турбіні у механічну енергію, а потім електричним генератором в електричний струм. Відпрацьована пара відводиться у конденсатор, звідки конденсат пари перекачується насосами знов у парогенератор.
Газотурбінні електростанції (ГТЕС) використовуються як резервні джерела енергії (25-110 мвт) для покривання навантаження в години «пік» або у разі виникнення в енергосистемах аварійних ситуацій. Також застосовують комбінування парогазового обладнання (ПГО), в якому продукти спалювання та нагріте повітря потрапляють у газову турбіну, а тепло відпрацьованих газів використовується для підігріву води або виробництва пари для парової турбіни низького тиску. ККД ГТЕС звичайно становить 26-28 %, потужність – до кількох сотень МВт.
Дизельні електростанції (ДЕС) – енергетична установка, обладнана одним або декількома електричними генераторами з приводом від дизелів. Великі ДЕС мають потужність до 5000 кВт і більше. Використовуються у сільському господарстві, в лісовій промисловості у пошукових партіях тощо як основне, резервне або аварійне джерело електропостачання силових та освітлювальних мереж. На транспорті дизельні електростанції застосовуються як основне енергетичне обладнання (дизель-електровози, дизель-електроходи)
Структура ТЕС:
паливне господарство та система підготовки палива до спалювання;
котельне обладнання (котел та допоміжне устаткування);
установки водопідготовки та конденсатоочистки;
система технічного водопостачання;
система золошлаковидалення;
електротехнічне господарство;
система управління енергообладнанням.
Техніко-економічні показники ефективності роботи ТЕС:
показники теплової економічності (ККД агрегатів, цехів і всієї електростанції загалом, а також витрати теплоти і палива на одиницю виробленої енергії), які оцінюють досконалість теплових процесів;
показники режиму (співвідношення конденсаційного і комбінованого виробництва електроенергії, коефіцієнт використання і кількість годин використання встановленої потужності);
показники чисельності персоналу (витрати праці);
показники вартості спорудження електростанції (капітальні витрати).
Найбільш важливими показниками роботи ТЕС є собівартість електроенергії і теплоти.
Теплова економічність КЕС, яка виробляє тільки електроенергію, характеризується ККД станції, який являє собою співвідношення виробленої електроенергії до хімічної енергії (теплоти згорання) витраченого палива
На діючій станції показник теплової економічності визначають витратами палива, кількістю виробленої та відпущеної електроенергії.