Электроснабжение / Lektsia_4_SB
.pdf
№4 Основные способы получения электрической энергии
Лекция 4 Основные способы получения
электрической энергии
К.т.н., доцент кафедры «ОСД» Астахов Сергей Михайлович
Астахов С.М.
№4 Основные способы получения электрической энергии
По состоянию на 1 января 2014 г. Установленная мощность электростанций ЕЭС России составила 218,1 млн кВт, в т.ч. ТЭС – 149,3 млн кВт (68,4%), ГЭС – 44,6 млн кВт (20,4%), АЭС – 24,3 млн кВт (11,1%)
ТЭС – тепловые электростанции ГЭС – гидроэлектрические станции АЭС – атомные электростанции
Астахов С.М.
№4 Основные способы получения электрической энергии
Электростанция́ (электрическая станция) - совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории.
Конаковская ГРЭС
Балаковская АЭС
Красноярская ГЭС
Астахов С.М.
№4 Основные способы получения электрической энергии
Электрические станции в зависимости от источника энергии (в частности, вида топлива) классифицируются следующим образом:
Электростанции, |
|
Атомные |
|
Ветро- |
|
|
Геотермальные |
|
|
Солнечные |
|
Гидроэлект- |
|||||
работающие на |
|
электростанции |
|
электростанции |
|
|
электростанции |
|
|
электростанции |
|
ростанции |
|||||
органическом |
|
(АЭС) |
|
(ВЭС) |
|
|
(ГеоЭС) |
|
|
(СЭС) |
|
(ГЭС) |
|||||
топливе (ТЭС) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Станции |
|
|
На солнечных |
|
|
|
Гелиостанции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
реакции |
|
|
элементах |
|
|
|
(с паровым |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
синтеза |
|
|
|
|
|
|
котлом) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Газовые |
|
Жидкотопливные |
|
Твердотопливные |
электростанции |
|
электростанции |
|
электростанции |
|
|
|
|
|
Электростанции |
|
Угольные |
на природном |
|
электростанции |
газе |
|
|
|
|
|
|
|
|
Торфяные
электростанции
Электростанции на рудничном и попутном газе, биогазе и лэндфилл газе
Русловые гидроэлектростанции
Приплотинные гидроэлектростанции
Деривационные гидроэлектростанции
Аккумулирующие гидроэлектростанции 
Приливные гидроэлектростанции
Электростанции на морских течениях
Волновые электростанции
Астахов С.М.
№4 Основные способы получения электрической энергии
Тепловая электростанция (или тепловая электрическая станция) —
электростанция, вырабатывающая электрическую энергию за счет преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.
ТЭС подразделяются на следующие типы:
1.Котлотурбинные (паротурбинные) электростанции
1)Конденсационные электростанции (ГРЭС)
2)Теплоэлектроцентрали (теплофикационные электростанции, ТЭЦ)
2.Газотурбинные электростанции
3.Электростанции на базе парогазовых установок
4.Электростанции на основе поршневых двигателей
1)С воспламенением от сжатия (дизель)
2)C воспламенением от искры
Наибольшее развитие и распространение получили тепловые электростанции общего пользования, работающие на органическом топливе, преимущественно паротурбинные.
Астахов С.М.
№4 Основные способы получения электрической энергии
Паротурбинные электростанции
Принцип работы. Паровые турбины работают следующим образом: пар, образующийся в паровом котле, под высоким давлением, поступает на лопатки турбины. Турбина совершает обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую генератором. Генератор производит электричество.
Электрическая мощность паровых турбин зависит от перепада давления пара на входе и выходе установки. Мощность паровых турбин единичной установки достигает 1000 МВт.
Паровые турбины – преимущества:
работа паровых турбин возможна на различных видах топлива; высокая единичная мощность; широкий диапазон мощностей; внушительный ресурс паровых турбин
Паровые турбины – недостатки:
высокая инерционность паровых установок (долгое время пуска и останова); дороговизна паровых турбин; низкий объем производимого электричества, в соотношении с объемом тепловой энергии; дорогостоящий ремонт паровых турбин; снижение экологических показателей, в случае использования тяжелых мазутов и твердого топлива.
Астахов С.М.
№4 Основные способы получения электрической энергии
Схема работы конденсационной турбины: Свежий
(острый) пар из котельного агрегата
(1) по паропроводу
(2) попадает на рабочие лопатки паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара превращается в механическую энергию вращения ротора турбины, который расположен на одном валу (4) с электрическим генератором (5).
Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор (6), в котором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с циркуляционной водой (7) пруда-охладителя, градирни или водохранилища по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Большая часть полученной энергии используется для генерации электрического тока.
Астахов С.М.
№4 Основные способы получения электрической энергии
Схема работы теплофикационной турбины: Свежий
(острый) пар из котельного агрегата
(1) по паропроводу
(2) направляется на рабочие лопатки паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбины, который соединен с
валом |
(4) |
электрического |
|
генератора (5). |
|
В процессе расширения пара из цилиндров среднего давления |
производятся |
теплофикационные отборы, и из них пар направляется в подогреватели (6) сетевой воды (7). Отработанный пар из последней ступени попадает в конденсатор, где и происходит его конденсация, а затем по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Большая часть тепла, полученного в котле используется для подогрева сетевой воды.
Астахов С.М.
№4 Основные способы получения электрической энергии
Газотурбинные электростанции предназначены, в зависимости от их мощности, для комплексной выработки электроэнергии и тепловой энергии, и, соответственно, освещения и обогрева небольших населенных пунктов, городов или поселков, а также для обеспечения энергией промышленных предприятий. В настоящее время выпускаются газотурбинные электростанции (ГТЭС) мощностью от 10 до 100 МВт, которые могут являться автономными источниками энергии, или дополнением к другим, централизованным источникам. .
Газотурбинные электростанции малой мощности, представляют собой довольно компактные для данного вида оборудования стационарные установки, построенные по блочно-контейнерному принципу. Иными словами, составные части ГТЭС, соединенные вместе, позволяют не только вырабатывать электричество, но и утилизировать тепло, получаемое от отработанных газов.
Астахов С.М.
№4 Основные способы получения электрической энергии
Принцип работы газотурбинной электростанции следующий:
атмосферный воздух последовательно проходит через систему фильтров, камеру всасывания и поступает в компрессор двигателя, где он сжимается и под давлением поступает в камеру сгорания, где смешивается с добавляемым топливом, после чего смесь сжигается. Далее горячий газ поступает на лопатки турбины, заставляя её вращаться. В результате, тепловая энергия горячих газов преобразуется в механическую – вращение турбины, и затем через привод передается на генератор, который
собственно и вырабатывает электроэнергию. |
. |
Отработанные газы, уходят в выхлопную трубу и поступают в атмосферу, или же, в случае, если предусмотрена их утилизация, поступают в теплообменник или котел утилизатор, утилизируясь в тепло для обогрева помещений. .
Газотурбинные электростанции могут работать полностью автономно. В этом случае они оборудуются блоком автоматизации, который самостоятельно производит пуск, синхронизацию работы генератора и турбины, а также остальных систем, и осуществляет общий контроль за работой станции.
Астахов С.М.