5.5. Газотурбинные установки
Принципиальная схема газотурбинной установки (ГТУ) представлена на рис. 5.7. Как показано на рисунке ГТУ включает:
- компрессор, сжимающий рабочую смесь, состоящую из атмосферного воздуха и топлива, в качестве которого используется природный газ либо специальное жидкое газотурбинное топливо, производимое при переработке нефти;
- камеру сгорания рабочей смеси;
- газовую турбину;
- генератор.
Температура газовой
смеси, поступающей из камеры сгорания
в газовую турбину, в зависимости от типа
и мощности ГТУ может находиться в
диапазоне от 650 до 1200
.
Компрессор 2. Камера сгорания 3. Газовая турбина 4. Генератор
Рис. 5.7. Принципиальная схема газотурбинной установки.
Газовые турбины изготавливаются значительным количеством производителей как в составе установок для производства электрической и тепловой энергии, так промышленных нужд – в составе двигателей для железнодорожного транспорта, авиационных и судовых двигателей, компрессорных установок насосных станций газопроводов и др.
Производимые газовые турбины изготавливаются в широком диапазоне мощностей от 1-2 МВт до 200МВТ. В электроэнергетике наиболее широко используются газовые турбины в диапазоне мощностей от 12 до 150 МВт. ГТУ с удельными е расходами условного топлива от 450 до 600 г/квтч
( меньшие значения для турбин большой мощности при работе в составе отдельных ГТУ) . Срок службы газовых турбин 10-15 лет
В связи с высокими удельными расходами топлива, газовые турбины при работе в составе отдельных ГТУ должны работать в пиковой части графиков нагрузки ЭЭС.
Удельные капиталовложения в ГТУ составляют 600-800 у.е. на квт, постоянные издержки эксплуатации - 10% от удельных капиталовложений.
В настоящее время газотурбинные установки, как отмечалось в разделах 5.3.и 5.4., находят широкое применение в составе парогазовых установок – КЭС-ПГУ и ТЭЦ-ПГУ.
5.6. Атомные электростанции
Атомная электростанция (АЭС) - тепловая электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основном 233U, 235U, 239Pu). При делении 1 г изотопов урана или плутония высвобождается 22 500 кВтч, что эквивалентно энергии, содержащейся в 2800 кг условного топлива.
В настоящее время на действующих АЭС в России используются три основных типа ядерных реакторов:
- двухконтурные реакторы типа ВВЭР (водоводяные энергетические реакторы) в составе энергоблоков электрической мощностью 440 и 1000 МВт с использованием воды в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов;
Рис.
5.8. Схема энергоблока АЭС с ректором
ВВЭР
- одноконтурные реакторы типа РБМК (реактор большой мощности кипящий) в составе энергоблоков электрической мощностью 1000 МВт с использованием воды в качестве теплоносителя и графита в качестве замедлителя нейтронов. Реактор данного типа был также установлен на Игналинской АЭС (Литва) в составе энергоблока мощностью 1500 Мвт, в настоящее время выведен из работы;
- реакторы типа БН на быстрых нейтронах в составе энергоблоков мощностью 350 и 600 МВт с использованием жидкого натрия в качестве теплоносителя.
В общей сложности на 10 АЭС в России установлено 33 ядерных энергоблока установленной мощностью свыше 25 млн. кВт, в том числе 11 блоков ВВЭР – 1000 и 11 блоков РБМК – 1000. Указанные энергоблоки могут включать реактор и две паровые турбины по 500 МВт либо 1 паровую турбину 1000 МВт на 1500 либо 3000 оборотов в минуту. По требованиям надежности указанные турбины работают на параметрах пара 60-65 ата и 285-290 град. С, пониженных по сравнению с параметрами пара, используемого в энергоблоках ТЭС единичной мощностью 300 – 1200 МВт.
Рис.
5.9. Схема энергоблока АЭС с реактором
РБМК
Крупнейшими АЭС в России являются Балаковская, Калининская, Курская и Ленинградская с установленной мощностью по 4000 МВт.
Сооружение новых атомных электростанций на территории России преимущественно будет осуществляться по типовым проектам с использованием энергоблока ВВЭР – 1200 мощностью 1200 МВт.
Нормативный срок службы энергоблоков АЭС составляет 30 лет с возможностью продления на 15 лет для блоков РБМК и ВВЭР – 440 , на 25 лет для блоков ВВЭР – 1000.
Удельные капиталовложения на 1 кВт мощности АЭС составляют 2000 – 3000 у.е. (1 у.е. = 30 руб), постоянные издержки эксплуатации – 10 - 11 % от капиталовложений.
В 2010 г. выработка на АЭС в России составила 170 млрд. кВтч, для сравнения в 2010 г. выработка на АЭС в США превысила 635 млрд.кВтч (20% общего производства электроэнергии), во Франции – 440 млрд.кВтч (более 80% общего производства электроэнергии).