3. Типы электростанций. Участие электростанций в заполнении суточного графика нагрузки энергосистемы.

ТЭС (тепловые)66–68%

ТЭС – тепловые, вырабатывают электрическую энергию;

ТЭЦ – электроцентрали, вырабатывающие электроэнергию + тепло (расстояние передачи тепла не более 20-30 км);

ГРЭС – государственные районные электростанции.

Уголь, газ, мазут, торф => по этому можно строить везде.

ГЭС (гидравлические)17–18%

1.Виды электростанций:

ГЭС – гидроэлектростанция на равнинных и горных реках;

ГАЭС -гидроаккумулирующая станция (Загорская);

ПЭС – приливная электростанция (высоту приливов и отливов).

2.Сырьё:

Вода равнинных и горных рек.

Движение воды во время приливов и отливов.

АЭС (атомные)14–15%

АЭС – атомная электростанция, вырабатывает электроэнергию;

АЭЦ – атомная электроцентраль (тепло + энергия).

Ядерное топливо (плутоний и уран). При расходе 1 кг урана образуется энергии как при сгорании 2500 кг угля.

Рисунок 7.3. Суточный график нагрузки электроэнергетической системы.

С учётом этих обстоятельств на графике (7.3) показаны рекомендации покрытия графика электрических нагрузок. В качестве регулирующих электрических станций, покрывающих пиковую область переменной части графика (3), могут использоваться газотурбинные установки и гидроаккумулирующие станции, ГЭС. В полупиковой области переменных нагрузок работают тепловые и гидроэлектростанции (2).В базовой (1) работают АЭС.

P < Pmin–базовая;

Pmin≤P ≤Pср–полупиковая;

Pср≤P ≤ Pmax–пиковая.

где : - мощность, отдаваемая с шин электростанции;

- установленная мощность генераторов;

- максимальный расход на собственные нужды

Коэффициент заполненияграфика нагрузки:

𝑘зап=𝑊𝑃𝑚𝑎𝑥∙𝑇=𝑃ср𝑃𝑚𝑎𝑥

Коэффициент неравномерностиграфика нагрузки:

𝑘нер=𝑃𝑚𝑖𝑛𝑃𝑚𝑎𝑥

4.Конденсационные электростанции.

Виды ТЭС

ТЭСдаютболее80%всейэлектроэнергии.

Ктепловымэлектростанциямотносят:

Паротурбинныеэлектростанции:

-конденсационные(КЭС);

На тепловых конденсационных электростанциях химическая энергия сжигаемого топлива преобразуется в котле в энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат(паровую турбину, соединенную с генератором).

Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую.

Топливом для КЭС служит уголь, торф, горючие сланцы, газ и мазут.

В России на долю КЭС приходится до 60 % выработки электроэнергии.

Особенности КЭС

КЭС располагаются на значительном расстоянии от потребителей электроэнергии.

По причине удаленности мощность выдается на высоком и сверхвысоком напряжении.

КЭС строятся по блочному принципу (котел –турбогенератор –трансформатор) отдельными энергоблоками, не связанными друг с другом.

Мощность КЭС позволяет обеспечить электроэнергией крупный район (отсюда еще одно название –государственная районная электрическая станция (ГРЭС)).

Назначение конденсатора

Конденсатор служит для конденсации пара, поступающего из турбины, и создания глубокого разрежения, благодаря которому и происходит расширение пара в турбине.

Конденсатор создает вакуум на выходе из турбины, поэтому пар, поступив в турбину с высоким давлением, движется к конденсатору и расширяется, что обеспечивает превращение его потенциальной энергии в механическую работу.

Благодаря этой особенности технологического процесса КЭС и получили своё название.

Недостатки КЭС

КПДне превышает 40 –45 % (отработавший пар, содержащий еще большое количество тепла, отдает его циркуляционной воде).

Воздействуют на атмосферу: потребляют большое количество кислорода для горения топлива, выбрасывают значительное количество продуктов сгорания.

Воздействуют на гидросферу: сбрасывают большую массу теплой воды, промышленные стоки (хотя они проходят тщательную очистку).

Воздействуют на литосферу: извлекается большое количество топлива, отчуждаются и застраиваются земельные угодья, требуется много места для захоронения больших масс золы и шлаков (при сжигании твердого топлива)

Для КЭС характерны значительные затраты на пуско-остановочные операции и, вследствие этого, затруднительность глубокого регулирования мощности.

КЭС являются основнымиисточниками электроэнергии, работающими в базисном и полупиковомрежимах.

5.Теплофикационные электростанции.Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) — разновидность тепловой электростанции, которая производит не только электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов). Принцип работы ТЭЦ конструктивно устроена как конденсационная электростанция (КЭС). Главное отличие ТЭЦ от КЭС состоит в возможности отобрать часть тепловой энергии пара, после того, как он выработает электрическую энергию. В зависимости от вида паровой турбины, существуют различные отборы пара, которые позволяют забирать из нее пар с разными параметрами. Турбины ТЭЦ позволяют регулировать количество отбираемого пара. Отобранный пар конденсируется в сетевых подогревателях и передает свою энергию сетевой воде, которая направляется на пиковые водогрейные котельные и тепловые пункты.

На ТЭЦ есть возможность перекрывать тепловые отборы пара, в этом случае ТЭЦ становится обычной КЭС. Это дает возможность работать ТЭЦ по двум графикам нагрузки: тепловому — электрическая нагрузка жёстко зависит от тепловой нагрузки (тепловая нагрузка — приоритет) электрическому — электрическая нагрузка не зависит от тепловой, либо тепловая нагрузка вовсе отсутствует (приоритет — электрическая нагрузка).

Греют воду в котле,выходит пар высокогодавления, который крутиттурбину, турбина крутитгенератор которыйвырабатываетэлектроэнергию. Послепрохождения паромтурбины он превращается вводу, которая идет наотопление города.

Использование Использование в практических целях отработавшего тепла двигателей, вращающих электрические генераторы, является отличительной особенностью ТЭЦ и носит название теплофикация. Комбинированное производство энергии двух видов способствует более экономному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии на конденсационных электростанциях и тепловой энергии на местных котельных установках. Замена местных котельных, нерационально использующих топливо и загрязняющих атмосферу городов и посёлков, централизованной системой теплоснабжения способствует не только значительной экономии топлива, но и повышению чистоты воздушного бассейна, улучшению санитарного состояния населённых мест.

Простейшие схемы теплоэлектроцентралей с различными турбинами и различными схемами отпуска пара а — турбина с противодавлением и отбором пара, отпуск тепла — по открытой схеме; б — конденсационная турбина с отбором пара, отпуск тепла — по открытой и закрытой схемам; ПК — паровой котёл; ПП — пароперегреватель; ПТ — паровая турбина; Г — электрический генератор; К — конденсатор; П — регулируемый производственный отбор пара на технологические нужды промышленности; Т — регулируемый теплофикационный отбор на отопление; ТП — тепловой потребитель; ОТ — отопительная нагрузка; КН и ПН — конденсатный и питательный насосы; ПВД и ПНД — подогреватели высокого и низкого давления; Д — деаэратор; ПБ — бак питательной воды; СП — сетевой подогреватель; СН — сетевой насос.

Теплофикационные турбины Основное оборудование паротурбинных ТЭЦ — турбоагрегаты, преобразующие энергию рабочего вещества (пара) в электрическую энергию, и котлоагрегаты, вырабатывающие пар для турбин. В состав турбоагрегата входят паровая турбина и синхронный генератор. Паровые турбины, используемые на ТЭЦ, называются теплофикационными турбинами (ТТ). Среди них различают ТТ: с противодавлением; с конденсацией и отборами пара; с конденсацией и отбором пара (отопительным).

Топливо На ТЭЦ используют твёрдое, жидкое или газообразное топливо. Вследствие большей близости ТЭЦ к населённым местам на них шире (по сравнению с ГРЭС) используют более ценное, меньше загрязняющее атмосферу твёрдыми выбросами топливо — мазут и газ. Для защиты воздушного бассейна от загрязнения твёрдыми частицами используют (как и на ГРЭС) золоуловители, для рассеивания в атмосфере твёрдых частиц, окислов серы и азота сооружают дымовые трубы высотой до 200—250 м. ТЭЦ, сооружаемые вблизи потребителей тепла, обычно отстоят от источников водоснабжения на значительном расстоянии. Поэтому на большинстве ТЭЦ применяют оборотную систему водоснабжения с искусственными охладителями — градирнями. Прямоточное водоснабжение на ТЭЦ встречается редко.

Топливо На газотурбинных ТЭЦ в качестве привода электрических генераторов используют газовые турбины. Теплоснабжение потребителей осуществляется за счёт тепла, отбираемого при охлаждении воздуха, сжимаемого компрессорами газотурбинной установки, и тепла газов, отработавших в турбине. В качестве ТЭЦ могут работать также парогазовые электростанции (оснащенные паротурбинными и газотурбинными агрегатами) и атомные электростанции. ТЭЦ — основное производственное звено в системе централизованного теплоснабжения.