1. КЭС
ТЭС – электростанция вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся в результате сжигания органического топлива.
По структуре ТЭС разделяют:
КЭС
ТЭЦ
КЭС – конденсационные электростанции.
Предназначены для выработки только электрической энергии.
КЭС являются электростанциями с мощными энергоблоками (достигнута мощность 1200 кВт) и высокими параметрами пара. Это обуславливает блочный тип построения этих станций, т.е станции строят блоками котел – турбина – генератор - трансформатор.
Тепловые конденсационные электростанции имеют невысокий КПД (30-40%), так как большая часть энергии теряется с отходящими топочными газами и охлаждающей водой конденсатора.
КЭС бывают с промежуточным перегревом пара и без него.
Схема с пром. перегревом пара.
Схема без пром. перегрева пара.
2. ТЭЦ
ТЭС – электростанция вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся в результате сжигания органического топлива.
По структуре ТЭС разделяют:
КЭС
ТЭЦ
ТЭЦ – теплоэлектроцентрали.
Предназначены не только для производства электрической энергии, но и тепловой энергии в виде горячей воды и пара.
На ТЭЦ устанавливается специальная теплофикационная турбина с отбором пара. На ТЭЦ одна часть пара полностью используется в турбине для выработки электроэнергии в генераторе и затем поступает в конденсатор, а другая, имеющая большую температуру и давление, отбирается от промежуточной ступени турбины и используется в нужд теплоснабжения и производства.
На ТЭЦ установлены значительно меньшие энергоблоки чем на КЭС, поэтому с точки зрения надежности тепло- и электроснабжения, а также для повышения экономичности работы станции возможно объединение на параллельную работу котлов (котлы выдают пара в общий коллектор пара).
ТЭЦ строят обычно в близи потребителей – промышленных предприятий или жилых массивов, так как радиус действия мощных городских ТЭЦ по снабжению горячей водой не превышает 10 км.
Так как потребители электроэнергии находятся в близи электростанции, то отпадает в двойном преобразовании электроэнергии сначала в высокое напряжения, а затем наоборот, что уменьшает потери энергии в силовых трансформаторах.
Мощные ТЭЦ строят по блочному и смешанному принципу.
КПД ТЭЦ – 60-70 %.
ТЭЦ бывают с противодавлением (рис1) и с регулируемыми отборами пара(рис2)
3. АЭС
В атомной электростанции атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую.
Первая в мире АЭС – мощность 5 МВт СССР 1954 г. Обницк.
В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном топливе (U 233, 235, 239). В остальном атомные электростанции остаются тепловыми электростанциями, работающие по циклу преобразования жидкости в пар и наоборот.
Основные типы конструкций энергетических атомных реакторов:
Легководный, или корпусной реактор – использует в качестве замедлителя и теплоносителя обычную воду (ВВЭР-1000, BWR, PWR)
Уран-графитовый реактор канального типа – бескорпусной реактор с графитовым замедлителем, теплоноситель – вода, тепловыделяющие элементы расположены в вертикальных каналах графитовой вкладки (РБМК, LWGR).
CANDU – тип теплового ядерного реактора разработанный в Канаде и широко там применяемый. В нем используется естественный необогащенный уран и тяжелая вода в качестве замедлителя и теплоносителя.
Газографитовый реактор – охлаждается газом, в котором графит используется замедлителем.
Реактор на быстрых нейтронах (БН) – ядерный реактор, в котором основное число делений вызвано быстрыми нейтронами (FENIX, БН, MONZY).
АЭС являются наиболее современным видом электростанции и имеют ряд преимуществ перед другими видами электростанций: при нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде.
4. ГЭС
Изучением работы гидравлических электрических станций, преобразующих энергию воды в электрическую энергию, занимается наука, называемая гидравликой.
Мощность потока воды, протекающая через некоторое сечение – створ, определяется расходом воды (Q), высотой между уровнем воды в верхнем бьефе и нижнем бьефе. Разность уровней верхнего и нижнего бассейнов называется напором.
P=9,81QH
По установленной мощности различают ГЭС мощные (свыше 250 МВт), средние (до 25 МВт) и малые (до 5 МВт).
По максимально используемому напору делят на высоконапорные (более 60 м), средненапорные (25-60 м) и низконапорные (3-25 м).
По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией, смешанные и гидроаккумулирующие.
Генератор – вращение не более 1000 об/мин.
В гидравлических турбинах преобразуется энергия воды в механическую энергию вращения вала турбины. Турбина называется активной, если используется динамическое давление воды, и реактивной, если используется статическое давление при реактивном эффекте.
КПД ГЭС – 95-96%.
5. Электростанции возобновляемых источников.
Солнечные ЭС - инженерное сооружение, которое служит для преобразования солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.
Прямое преобразование энергии. Используется современные полупроводники, кремневая основа. Зависимость станций от солнца. Кпд = 10-15%. В современных условиях можно довести до 30. Потребители – освещение помещений и т.п. В Кр-ске с квадратного метра можно снять 5 кВт, с учетом КПД – 800 Вт. Проблема: Происходит нагрев полупроводника и утеря его характеристик.
Высокотемпературные преобразователи. В преобразователях этого типа солнечные лучи концентрируются на небольшом участке, температура которого достигает 3000С. Такие установки используются, например, для плавки металлов. Сама многочисленная часть солнечных преобразователей работает при гораздо меньших температурах – 100-200С. С их помощью подогревают воду, обессоливают ее, поднимают из колодцев. Эти установки практически не требуют эксплуатационных расходов, не нуждаются в ремонте и требуют затрат лишь на их сооружение и подержание в чистоте. Работать они могут бесконечно.
Низкотемпературные преобразователи.. Водонагреватель предназначен для снабжения горячей водой в основном для индивид хоз-в. Дневная производительность равна 2 кВт/ч с км2. Температура воды может достигать 60-70%, кпд установки -40%.
Ветровые эс.
Ветряная электростанция — несколько ветрогенераторов, собранных в одном, или нескольких местах. Крупные ветряные электростанции могут состоять из 100 и более ветрогенераторов. Недостаток – явл. изменчивость ветра во времени, затрудняет прием телепередач, создает мощные звуковые колебания, низкая частота вращения, внешний вид. Разновидности : 1) ветродвигатели с вертикальной осью вращения (карусельные: лопастные и ортогональные) 2) ветродвигатели с горизонт осью вращения (крыльчатые). Достоинства: - Экологически чистые, используют энергию ветра.
Геотермальные электростанции.
Не используют топливо. Вода поступает с большим количеством примесей. Экологически не чиста. Закачивают дисцилированную воду. Просадка почвы в радиусе 10км.
6.ГАЭС
Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) — гидроэлектростанция, используемая для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки. ГАЭС использует в своей работе либо комплекс генераторов и насосов, либо обратимые гидроэлектроагрегаты, которые способны работать как в режиме генераторов, так и в режиме насосов. Во время ночного провала энергопотребления ГАЭС получает из энергосети дешёвую электроэнергию и расходует её на перекачку воды в верхний бьеф (насосный режим). Во время утреннего и вечернего пиков энергопотребления ГАЭС сбрасывает воду из верхнего бьефа в нижний, вырабатывает при этом дорогую пиковую электроэнергию, которую отдаёт в энергосеть (генераторный режим). Поскольку оба режима имеют коэффициент полезного действия, меньший 100 %, то в среднем ГАЭС потребляет электроэнергию, то есть формально является убыточной. ГАЭС являются не только генерирующим источником, но и источником оказания системных услуг, способствующих как оптимизации суточного графика нагрузок, так и повышению надёжности и качества электроснабжения.