- •Гидроэлектроста
- •Содержание
- •На ГЭС для получения электроэнергии используется энергия
- •Принцип работы ГЭС
- •Условия
- •Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в
- •При сооружении ГЭС, одновременно с энергетическими, решаются важные задачи: орошение земель и развитие
- •При проектировании зданий русловых и приплотинных ГЭС необходимо рассматривать не совмещенные и совмещенные
- •При проектировании водовыпускных сооружений насосных станций следует предусматривать плавный выпуск воды в канал
- •Классификация
- •Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности: мощные — вырабатывают от 25
- •Мощность ГЭС напрямую зависит от напора воды, а также от КПД используемого генератора.
- •Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:высоконапорные — более 60
- •В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных
- •Принцип работы всех видов турбин схож — вода, находящаяся под давлением (напор воды)
- •По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые,
- •плотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью
- •деривационные гидроэлектростанции.
- •В русловых и приплотинных ГЭС напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей
- •гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход
- •Деривационные
- •В деривационных ГЭС концентрация падения реки создается посредством деривации: вода в начале используемого
- •Бьеф (фр. bief) — часть реки, канала, водохранилища или другого водного объекта, примыкающего
- •Деривация
- •Деривационные гидроэлектростанции.
- •Деривационные ГЭС принято разделять на три основных
- •Типы деривационных
- •Общие требования к деривационным водоводам
- •Безнапорные деривационные ГЭС
- •Компоновочная схема водозаборного сооружения для малой ГЭС:
- •Дополнительными сооружениями на ГЭС с безнапорной деривацией являются отстойники и бассейны суточного регулирования,
- •ГЭС с напорной
- •ГЭС с напорной
- •В состав сооружений ГЭС этого типа входят: плотина, водозаборный узел, деривация с напорным
- •Схема станционного узла деривационной ГЭС:
- •Схемы напорных
- •И для сравнения схема
- •Формы поперечного
- •сечений
- •Обделки туннелей
- •Типы несущих обделок напорных деривационных туннелей: I— монолитная бетонная; II — монолитная железобетонная;
- •Оборудование
- •Стальные
- •Железобетонные
- •Выбор трассы
- •Сооружения на
- •Турбинный трубопровод и Аушигерская ГЭС. В составе сооружений Аушигерской ГЭС так же присутствует
- •Машинные залы Аушигерской ГЭС
- •Русловые и приплотинные ГЭС
- •Принцип работы ГЭС
- •Саратовская ГЭС.
- •В русловых и приплотинных ГЭС напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей
- •В состав сооружений русловой ГЭС, кроме плотины, входят здание ГЭС и водосбросные сооружения
- •Приплотинной называется гидроэлектрическая станция, напор которой создаётся посредством плотины, а машинный зал и
- •энергии водотока возможно при концентрации перепадов уровней воды на сравнительно коротком участке. При
- ••Приплотинные компоновки характерны для средне- и высоконапорных ГЭС, расположенных на крупных реках. Как
- •Братская ГЭС
- •Илимская
- •Недостатком такой ГЭС является то, что она не может- быть построена на многоводной
- •Схема Приплотинной ГЭС
- •Гидроаккумулирующие
- •Гидроаккумулирующая электростанция — гидроэлектрическая станция с комплексом сооружений и оборудования, предназначенная для преобразования
- •Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты
- •Гидроаккумулирующие электростанции работают в двух режимах — насосном и турбинном. В первом
- •В состав гидроаккумулирующей электростанции входят: нижн. питающее водохранилище (естеств. озеро, водохранилище гидроузла, существующее
- •Схема гидроаккумулирующей электростанции:
- •Гидромеханическое и электротехническое оборудование в здании гидроаккумулирующей электростанции располагается обычно по схеме
- •Обратимые гидромашины (насосотурбины).
- •Разрез по насосотурбине Загорской ГАЭС: 1 – рабочее колесо; 2 – лопатки направляющего
- •Обратимые гидромашины могут выполняться, как и реактивные гидротурбины, осевыми, диагональными и радиально-осевыми. Область
- •Крупные современные обратимые гидромашины производят фирмы «Voith Siemens»,
- •Если верхний бассейн не имеет естественной приточности, станция работает только на аккумулированной воде
- •Гидроаккумулирующие электростанции обычно располагают вблизи крупных потребителей энергии и в районе мощных электростанций
- •Кпд от 0,6 до 0,7. Наиболее благоприятные гидрологические условия для строительства гидроаккумулирующей станции—
- •ГАЭС России и бывшего СССР
- •Богучанская ГАЭС
- •Кубанская ГАЭС
- •Днестровская ГАЭС
- •Загорская гидроаккумулирующая
- •Вид с козлового крана, который открывает/закрывает затворы верхнего бассейна.
- •Верхний бассейн Загорской ГАЭС искусственный и сделан за счет дамбы.
- •Несмотря на то, что КПД станции около 75% (по сути она является убыточной
- •В часы, когда в энергосистеме избыток электрической энергии (преимущественно ночью), гидроагрегаты ГАЭС работают
- •Длина водоводов — 800 м, диаметр 7,5 м.
- •В 100 метрах от станции ведется строительство ГАЭС 2.
- •Армакаркасы будущего водовода — круглые металлические кольца, длинной 8 метров и весом более
- •Монтаж напорного водовода — одна из самых масштабных и трудоемких частей строительства ГАЭС.
- •Статор насос-турбинной установки 1 гидроагрегата.
- •Авария на Загорской ГАЭС- 2
- •В ночь с 17 на 18 сентября с.г. в результате просадки плиты фундамента
- •Плотины
- •СОСТАВ ОБОРУДУВАНИЯ
- •Назначение плотины
- •Водохозяйственное
- •Материал для строительства плотины
- •Требования, предъявляемые к Г. б., зависят от расположения и условий работы гидротехнических сооружений
- •Отличительные признаки
- •Типы плотин
- •Схемы самых распространенных плотин
- •Гравитационная плотина
- •Гравитационная плотина — весьма распространённый тип плотин, применяемый как на скальных (Бухтарминская, Красноярская
- •Гравитационная бетонная плотина Красноярской ГЭС
- •Схема и вид гравитационной плотины
- •а — глухая плотина, б — водосливная плотина; 1 — гребень; 2 —
- •Арочная плотина
- •Современные тенденции в конструировании А. п.: снижение толщины плотины и повышение напряжений в
- •Схема и вид арочной плотины
- •Контрфорсная плотина
- •Контрфорсная плотина —
- •По типу напорного перекрытия различают К. п.:
- •Заанкеренные плотины сопротивляются сдвигу в значительной мере благодаря заделке конструкции в основание при
- •Плотина ГЭС Монтичелло
- •Низконапорная водосливная плотина
- •Типы
- •Гидроэнергетика, использование энергии естественного движения, т.е. течения, водных масс в русловых водотоках и
- •Водяная турбина И. Е. Сафонова стала
- •По принципу действия гидротурбины делятся на
- •Активная
- •Схема реактивной гидротурбины А-рабочее колесо Б-направляющий аппарат
- •Класс реактивных турбин объединяет следующие
- •Радиально-осевые турбины
- •Турбина Фрэнсиса (турбина радиального потока)
- •и на небольших напорах, что сейчас не практикуется. Например, турбины этого типа установлены
- •Радиально-осевые турбины являются самым
- •использоваться на напорах до 700 м. Однако, на небольших напорах радиально-осевые турбины приходится
- •В зависимости от конкретных условий, форма радиально-осевых рабочих колес может заметно отличаться:
- •1-рабочее колесо ;2-радиально- осевая турбина
- •РАДИАЛЬНО-ОСЕВАЯ ГИДРОТУРБИНА С ГИДРОГЕНЕРАТОРОМ. Напор воды
- •На небольших ГЭС радиально-осевые турбины часто устанавливают не вертикально, а горизонтально, что упрощает
- •Раньше, с целью увеличения мощности турбины, нередко применялось объединение двух рабочих колес на
- •Крупнейшие в мире радиально-осевые турбины (как и гидравлические турбины вообще) установлены на американской
- •Примерно такую же (и даже чуть большую — 812 МВт) мощность имеют и
- •Особая история — обратимые радиально- осевые насос-турбины, которые устанавливаются на гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС).
- •ГИДРОТУРБИНЫ / HYDROTURBINES
- •Диагональные турбины
- •Диагональная гидротурбина
- •Диагональные ПЛГ
- •Диагональные ПЛГ
- •Рабочее колесо диагональной гидротурбины
- •Сравнительные характеристики диагональных и радиально-осевых гидротурбин:
- •Ковшовые
- •Ковшовая гидротурбина(турбина Пелтона)
- •Турбины Пелтона является турбиной реактивного типа, где рабочее колесо турбины полностью погружено в
- •Вода подводится к рабочему колесу в и поток воды. Во время поступления воды
- •Первая турбина Пелтона была установлена в 1878 году и использовалась для прямого привода
- •Конструктивно, ковшовая турбина является т.н. активной турбиной. Ее рабочее колесо не находится в
- •Как уже было сказано, рабочее колесо турбины приводится в действие струями воды. Эти
- •Рабочее
- •Внутри каждого ковша расположен нож, разделяющий поток воды на две части.
- •Наиболее
- •Крупнейшие в мире ковшовые гидротурбины (максимальная мощность — 449 МВт) установлены на швейцарской
- •Устанавливают ковшовые турбины и на гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), построенные по трех- или четырехмашинной
- •Впрочем, в скором будущем в России появится Весьма крупная ГЭС с турбинами этого
- •В отличие от реактивных гидротурбин, Ковшовая гидротурбина не требуют отсасывающей трубы, а вода
- •Принцип работы старого водяного колеса реализован в современной турбине Пелтона. Турбина Пелтона используется
- •Ребро разделителя делит струю пополам, образуя два потока, отклоняющиеся друг от друга. Наибольшие
- •Принципиальная схема ковшовой турбины
- •Различные подводы воды к горизонтальной ковшовой турбине: а — двухколесной;
- •Ковшовая гидротурбина
- •Турбина Каплана (поворотно-лопастная)
- •Турбина Каплана (поворотно-лопастная)
- •а - радиально-осевой; б - пропеллерной; в - поворотно-лопастной; г - двухперовой поворотно-лопастной;
- •Регулирование
- •Регулирование
- •Поворотно-лопастные турбины наиболее эффективны при относительно небольших напорах – от 10 до 40
- •Опытная горизонтальная поворотно- лопастная гидротурбина мощностью
- •Виды ПЛГ
- •Вертикальные ПЛГ
- •Вертикальные ПЛГ
- •По своим прочностным и противокавитационны м свойствам Поворотно-лопастная гидротурбина уступает радиально-осевой гидротурбине, что
- •В турбине Каплана вода течёт сквозь винт пропеллер и заставляет его вращаться. В
- •Схема узловой
- •Турбины на Иркутской ГЭС
- •Монтажники
- •Турбины на волжской ГЭС
- •Волновая
- •Энее́ргия волн океана — энергия, переносимая волнами на поверхности океана. Может использоваться для
- •Волновая
- •Принцип действия волновых электростанций
- •Одно из устройств первой группы представляет собой вертикальную трубу, погруженную нижним открытым концом
- •Преобразователи,
- •Уже известны по крайней мере два примера коммерческого использования устройств на этом принципе
- •Схема установки, в которой используется принцип колеблющегося водного столба (разработана Национальной инженерной лабораторией
- •Пневмобуй Масуды: 1- корпус; 2 - электрогенератор;
- •Главное преимущество устройств на принципе водяного колеблющегося столба состоит в том, что скорость
- •Преобразователи, отслеживающие профиль волны
- •Разработка профессора Эдинбургского университета Стефана Солтера, известная под названием "утка Солтера", представляет собой
- •Эффективность «утки Солтера» (диаметр 15 м, ось зафиксирована)
- •Наиболее серьезными недостатками для «уток Солтера» оказались следующие:
- •Другой вариант волнового преобразователя с качающимся элементом -
- •Пилотный проект волновой электростанции компания Ocean Power Delivery реализовала в Европейском морском энергетическом
- •Сейчас идет подготовка к реализации второй фазы проекта Pelamis в Португалии. Это строительство
- •Концентрация волн в
- •Волновая электростанция Oceanlinx.
- •Подводные устройства
- •"Архимедово волновое качание" (Archimedes Wave Swing — AWS), по словам авторов разработки, самую
- •Собственно сама AWS представляет собой цилиндр диаметром 12 и высотой 30 метров. Весит
- •В то же время система AWS, сделанная из тех же материалов, что и
- •Стоит одна такая "бочка" порядка 4 миллионов евро и рассчитана на беспрерывную работу
- •Использование энергии океанских течений
- •Достоинства океанских течений в качестве источников энергии по сравнению с ветровыми потоками:
- •Для характеристики схем установки преобразователей можно выделить две основные схемы – сооружений, закрепляемых
- •Преобразование тепловой энергии океана и приливные электростанции
- •Мировой океан – крупнейший
- •Мировой океан.
- •Преобразование тепловой энергии океана
- •ОТЭС.
- •Принцип действия.
- •Для определения реализуемых запасов тепловой энергии необходимы сведения о распределении температур на поверхности
- •Распределение перепадов температур в приэкваториальных зонах
- •Тропические районы Мирового океана, где существует устойчивая разница между температурой приповерхностных и глубинных
- •Более точные оценки требуют знания картины распределения температур. Карты показывают, что площадь зоны
- •Последние десятилетия характеризуется
- •Пробная эксплуатация установки в течение трех с половиной месяцев показала ее достаточную надежность.
- •Миниустановка ОТЭС, дающая «чистый» выход энергии.
- •Рабочие тела и оборудование ОТЭС.
- •Полупогруженная платформа в виде
- •по замкнутому циклу Ренкина.
- •В такой системе с помощью теплых поверхностных вод, прокачиваемых насосом через теплообменник испарителя,
- •Термодинамический цикл ОТЭС (цикл Ренкина).
- •по открытому циклу
- •В качестве рабочего тела здесь использована морская вода, подаваемая в испаритель через деаэратор,
- •АККУМУЛИРОВАННАЯ ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГИЯ
- •Тепловая схема АОТЭС с промежуточным контуром охлаждения, работающая по замкнутому циклу раб. тело
- •В такой схеме используется дополнительный контур с промежуточным теплоносителем, который позволяет снизить потери
- •С целью интенсификаций процесса охлаждения конденсатора предусмотрен промежуточный теплоноситель (раствор хлорида натрия NаСl;).
- •Прямое преобразование тепловой энергии.
- •Схема ОТЭС на
- •Преимущества ОТЭС
- •Недостатки ОТЭС
- •Выводы.
- •Разновидностью описанного способа утилизации тепловой энергии океана является метод, основанный на использовании разности
- •Приливная энергетика
- •Генератор и турбина заключены в обтекаемую капсулу, которая очень удобна в использовании. Главным
- •Принцип явления прилива
- •Использовать энергию приливов можно на
- •Приливные
- •Первая в мире ПЭС построена в 1966 году во Франции на реке Ранс.
- •Принцип работы ПЭС
- •Хорошим местом для постройки приливной электростанции является узкий морской залив, который отсекается плотиной
- •При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно
- •Однобассейновая ПЭС двухстороннего действия:
- •Схема ПЭС.
- •Основными типами турбин для ПЭС являются капсульные гидротурбины, которые способны работать как в
- •Расчет энергии для плотинных приливных электростанций
- •В 1968 г. на побережье Баренцева моря в Кислой губе сооружена первая в
- •В 1994 году, в связи со сложной экономической ситуацией, ПЭС была законсервирована; В
- •Кислогубская ПЭС.
- •В России выполнены проекты Тугурской ПЭС мощностью 8,0 ГВт и Пенжинской ПЭС мощностью
- •Тугурская ПЭС.
- •Пенжинская ПЭС.
- •Мезенская ПЭС.
- •Перспективные площадки для ПЭС
- •Характеристика приливной энергии и приливных электростанций в России.
- •В 1966 году на реке Ранс во
- •Приливная электростанция на реке Ла Ранс.
- •Электростанция на реке Ла Ранс мощностью 240 МВт имеет турбины, которые могут также
- •Крупнейшая в мире на настоящий момент Приливная электростанция, расположенная в искусственном заливе Сихва-Хо
- •Южнокорейская
- •Водохранилище/-Дамба[4]
- •Южнокорейская турбина.
- •· Лумбовской в Баренцевом море, мощностью 320 МВт и в другом варианте 672
- •безопасность
- •- Снижение солености воды в бассейне ПЭС, определяющее экологическое состояние морской фауны и
- •Преимущества ПЭС
- •Недостатки ПЭС
- •Спасибо за
Схема ОТЭС на
термоэлектрических
преобразователях.
а - устройство отдельного блока; б, в - варианты устройства термоэлектрического преобразователя; 1 - кожух; 2 – термоэлектрический генератор; 3 - полупроводниковые элементы с п- и р -проводимостью; 4 -поверхностное изолирующее покрытие; 5-изолятор; 6 - соединительные
шины.
Преимущества ОТЭС
ТЭС используют чистый, неограниченный, возобновляемый природный ресурс. Тепло поверхности морей и холодная вода глубоководья заменяют традиционные ископаемые топлива, используемые для производства электричества.
ОТЭС не воздействуют негативно на окружающую среду. Используемая в процессе работы станции вода возвращается в соответствующие океанские слои без каких-либо негативных последствий
Недостатки ОТЭС
Стоимость электроэнергии, производимой ОТЭС, выше традиционной.
Для нормальной работы ОТЭС необходимо соблюдение ряда природных условий (разность температур между теплым поверхностным и холодным глубоководным слоями воды должна составлять 200, причем, экономический эффект достигается, когда расстояние от поверхности до глубины с необходимой температурой не превышает 1 км).
Конструкции океанских станций и проложенные под водой трубы могут повреждаться из-за плохих погодных условий, прибоев, рифов.
Отсутствуют достаточно эффективные и экономически приемлемые средства борьбы с коррозией и биологическим обрастанием оборудования и трубопроводов
Выводы.
Широкому строительству ОТЭС в настоящее время препятствуют некоторые технические проблемы. Так, например, еще нет достаточно эффективных и экономически приемлемых средств для борьбы с коррозией и биологическим обрастанием оборудования и трубопроводов.
ОТЭС экологически чисты. Однако, при утечке в контуре, по которому циркулирует рабочая жидкость, возможен существенный ущерб для морской флоры и фауны.
Описанные способы преобразования тепловой энергии океана наиболее эффективны там, где выше перепад температур между верхними и нижними слоями воды. Наиболее перспективны в этом отношении тропические и субтропические районы океана.
Разновидностью описанного способа утилизации тепловой энергии океана является метод, основанный на использовании разности температур воды и воздуха над ее поверхностью. Он перспективен для арктических районов океана. В России исследуется возможность сооружения таких ОТЭС на побережье Северного Ледовитого океана, где температура воды на 30…40 °С выше температуры атмосферного воздуха. Предполагается, что в этом случае ОТЭС, обеспечивая потребности в электроэнергии районов Крайнего Севера, смогут конкурировать по экономическим показателям с тепловыми электростанциями, работающими в этом регионе на привозном топливе.
Приливная энергетика
Приливная энергетика является одним из перспективных способов получения альтернативной энергии.
В ее основе лежит технология преобразования морской энергии, образующейся во время приливов и отливов, в электрическую. Хорошим местом для постройки приливной электростанции является узкий морской залив, который отсекается плотиной от океана. В отверстиях плотины размещаются гидротурбины с генераторами.
Генератор и турбина заключены в обтекаемую капсулу, которая очень удобна в использовании. Главным достоинством таких капсульных агрегатов является их универсальность. Они способны не только вырабатывать электрическую энергию при движении через них морской воды, но и выполнять функции насосов. При этом производство электроэнергии происходит как в период прилива, так и в период отлива.
Принцип явления прилива
Гравитационная сила, с которой Луна воздействует на Землю, создает приливные изменения уровня моря (океана), которая поднимается и опускается в соответствии с движением Луны вокруг Земли, хотя без Луны их диапазон значительно уменьшился бы, но само явление не исчезло полностью. Луна создает только две трети от приливных эффектов на нашей планете. Остальная часть формируется Солнцем и в меньшей
части планетами (в особенности Юпитером). Земля, вместе с Луной, вращаются вокруг общего центра тяжести, что создает центробежную силу .
Использовать энергию приливов можно на
ПЭС, где используется перепад уровней воды, образующейся во времени прилива и отлива. Для этого создают прибрежный бассейн с платиной, которая задерживает воду во время отлива. После того как вода попала в бассейн – ее выпускают через специальные гидротурбины, которые вырабатывают электроэнергию.
В 20 веке ученые задумались над использованием огромного потенциала энергии приливов электроэнергетике. Главным отличием от ГЭС является тот факт, что приливные электростанции (ПЭС) можно строить в труднодоступных местах и при этом не затапливать территории.