2.2.2. Теплоэлектроцентрали

Теплоэлектростанции, на которых отработавший пар наряду с выработкой электроэнергии используется для теплоснабжения, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

Принципиальная схема ТЭЦ приведена на рис. 1.2. В отличие от КЭС на ТЭЦ имеются значительные отборы пара, частично отработанного в турбине, на производственные и коммунально-бытовые нужды. Коммунально-бытовые потребители обычно получают тепловую энергию от сетевых подогревателей (бойлеров) СП. При снижении электрической нагрузки ТЭЦ ниже мощности на тепловом потреблении необходимая для потребителей тепловая энергия может быть получена с помощью редукционно-охладительной установки РОУ, питающейся острым паром котла. Чем больше отбор пара из турбины для теплофикационных нужд, тем меньше тепловой энергии уходит с циркуляционной водой и, следовательно, тем выше КПД электростанции. Следует, однако, отметить, что во избежание перегрева хвостовой части турбины через нее должен быть обеспечен во всех режимах пропуск определенного количества пара.

Рис. 2.4. Принципиальная схема ТЭЦ

В настоящее время в России около 40 % топлива расходуется на производство тепла. ТЭЦ, а также промышленные и крупные отопительные котельные обеспечивают потребность промышленности в паре и горячей воде практически на 100 %, а коммунально-бытовых потребителей и населения городов — более чем на 40%.

Особенности ТЭЦ следующие:

1) строятся вблизи потребителей тепловой энергии;

2) обычно работают на привозном топливе;

3) большую часть вырабатываемой электроэнергии выдают потребителям близлежащего района (на генераторном или повышенном напряжении);

4) работают по частично вынужденному графику выработки электроэнергии (т. е. график зависит от теплового потребления);

5) низкоманевренны (так же, как и КЭС);

6) имеют относительно высокий суммарный КПД (при значительных отборах пара на производство и коммунально-бытовые нужды =60 - 70 %).

2.3. Гидроэлектростанции (гэс)

Гидроэлектрические станции – это электроустановка, в которой гидравлическая энергия водотока (рек, водопадов и т.д..) преобразуется в электрическую.

Принципиальная схема ГЭС приведена на рис.1.3. Водное пространство перед плотиной называется верхним бьефом, а ниже плотины – нижним бьефом. Разность уровней верхнего (УВБ) и нижнего бьефа (УНБ) определяет напор Н.

Верхний бьеф образует водохранилище, в котором накапливается вода, используемая по мере необходимости для выработки электроэнергии.

В состав гидроузла на равнинной реке входят: плотина, здание электростанции, водосбросные, судопропускные (шлюзы),рыбопропускные сооружения и др.

Рис. 2.5. Принципиальная схема ГЭС

Мощность ГЭС зависит от расхода воды через турбину и напора Н (рис. 1.3). Эта мощность определяется выражением

, [кВт]

где - расход воды, м³/с; Н—напор, м; - суммарный КПД;

где -КПД водоподводящих сооружений, КПД гидротурбины и КПД гидрогенератора соответственно.

При небольших напорах строят русловые гидроэлектростанции, а при значительных напорах (более 30 - 35 м) — приплотинные ГЭС. В горных местностях сооружают деривационные ГЭС с большими напорами при малых расходах.

Общий вид ГЭС приплотинного типа представлен на рис. 5.1.

Вода под действием силы тяжести по водоводам движется из верхнего бьефа в нижний, вращая рабочее колесо турбины. Гид­равлическая турбина соединена валом с ротором электрического генератора. Турбина и генератор вместе образуют гидрогенератор. В турбине гидравлическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения на валу агрегата, а генератор преобразует эту энергию в электрическую. Возможно создание на реках каскадов ГЭС. В России построены и успешно эксплуатируются Волжский, Камский, Ангарский, Енисейский и другие каскады ГЭС.

Рис. 2.6. Общий вид ГЭС приплотинного типа

Особенности ГЭС следующие:

1) строятся там, где есть гидроресурсы и условия дли строительства, что обычно не совпадает с месторасположением электрической нагрузки;

2) большую часть вырабатываемой электроэнергии отдают в электрические сети повышенных напряжений;

3) работают по свободному графику (при наличии водохранилищ);

4) высокоманевренные (разворот и набор нагрузки занимает примерно 3 - 5 мин);

5) имеют высокий КПД (_  85%).

Наиболее мощные гидростанции России – Красноярская ГЭС, Саяно-Шушенская ГЭС,

Особую роль в современных энергосистемах выполняют гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Эти электростанции имеют как минимум два бассейна — верхний и нижний с определенными пере­падами высот между ними (рис. 1-9). В здании ГАЭС устанавли­ваются так называемые обратимые гидроагрегаты. В часы мини­мума нагрузки энергосистемы генераторы ГАЭС переводят в двига­тельный режим, а турбины — в насосный. Потребляя мощность из сети, такие гидроагрегаты перекачивают воду по трубопроводу из нижнего бассейна в верхний. В период максимальных нагрузок, когда в энергосистеме образуется дефицит генераторной мощности, ГАЭС вырабатывает электроэнергию. Срабатывая воду из верхнего бассейна, турбина вращает генератор, который выдает мощность в сеть.

Таким образом, применение ГАЭС помогает выравнивать гра­фик нагрузки энергосистемы, что повышает экономичность работы тепловых и атомных электростанций.

Рис.2.7. Схема ГАЭС

Как видно, гидроэлектростанции в отношении режимных параметров имеют ряд преимуществ перед тепловыми электростанциями. Однако в настоящее время преимущественно строятся тепловые и атомные электростанции. Определяющими факторами здесь являются размеры капиталовложений и время строительства электростанций.

Загорская ГАЭС-1 является первой и пока единственной ГАЭС в России. Располагается она в 100 км севернее Москвы на маловодной р. Кунья.