Гидроэлектростанции (гэс, гаэс, пэс)
Гидро-, гидроаккумулирующие и приливные электростанции. На электростанциях этого типа производится 21% всей российской ЭЭ (общемировой показатель - 20%, мировой лидер Норвегия - 95% ЭЭ на ГЭС).
К крупным ГЭС относятся электростанции мощностью свыше 30 МВт.
ГЭС преобразует энергию водного потока в электрическую энергию. Важнейшая часть ГЭС - плотина, она задерживает воду в водохранилище и создает необходимый ее напор. Вода под напором вращает турбину, которая приводит в движение ротор гидрогенератора, вырабатывающего электрический ток. В проектировании, строительстве и эксплуатации ГЭС РФ занимает передовые позиции в мире. В 1993 г. на ГЭС вырабатывалось около 16% электроэнергии. Значение ГЭС для всей энергетики страны определяется следующими технологическими и экономическими особенностями:
использованием ими непрерывно возобновляемых природных источников энергии рек;
исключительно высоким КПД преобразования гидравлической энергии в электрическую (свыше 90% );
полной автоматизацией процессов производства электроэнергии, сводящей до минимума трудовые затраты в процессе эксплуатации ГЭС;
высокой долговечностью сооружений гидроузлов, простотой и надежностью их оборудования;
большой маневренностью, т.е. способностью практически мгновенно и без потерь производить смены режимов работы, быстро принимать и сбрасывать нагрузки, покрывать кратковременные пики нагрузок, регулировать частоту тока в энергосистеме, а также выполнять в ней функции аварийного, резерва.
Мощность ГЭС можно определить по выражению (кВт):
(4.10)
где Q - расход воды, м3/ с (мощность потока воды, протекающего через некоторое сечение - створ);
Н - напор, м (разность уровней верхнего и нижнего бассейнов).
Для увеличения напора строят искусственные гидротехнические сооружения. На равнинных реках напор создается с помощью плотины; в горных местностях строят специальные обводные каналы, называемые деривационными. На равнинных реках ГЭС с плотинной схемой создания напора разделяются на два типа: русловые и приплотинные. На ГЭС с напором до 25-36 м здание станции, как и плотина, воспринимает напор и располагается в русле реки. Такие ГЭС называются русловыми.
При напорах более 30 м здание - ГЭС помещается за плотиной. Такие ГЭС называются приплотинными, на них весь напор воспринимается плотиной. В зависимости от величины напора и мощности на ГЭС используют различные типы гидротурбин. На равнинных реках с напором до 20 м широко применяются горизонтальные капсульные гидроагрегаты мощностью до 45МВт. На ГЭС с напором до 80 м успешно работают поворотно-лопастные и пропеллерные турбины мощностью до 200 МВт. При напорах более 80 м применяются радиально - осевые турбины, мощности этих турбин 240, 300, 500 и 640 МВт.
ГЭС выгодно строить на горных реках с большим падением и расходом воды. Российские же ГЭС в большинстве своем равнинные, а следовательно, низконапорные и малоэффективные. Наиболее крупными ГЭС в РФ являются: Саяно-Шушенская (р.Енисей) - 6400 МВт; Красноярская (р.Енисей) - 6000 МВт; Устъ-Илимская (р.Ангара) - 4320 МВт; Братская (р.Ангара) - 4100 МВт; Волжская (р.Волга) - 2541 МВт.
Исходя из принципа комплексного использования водных ресурсов, освоение гидроэнергетических ресурсов в РФ, осуществляют, как правило, путем строительства каскадов ГЭС. Наиболее крупные каскады: на Волге - 11 ГЭС, на Иртыше - 4, на Ангаре - 5, на Енисее – 7, на Каме - 4.
Рисунок 4.8