9. Технологический процесс производства электроэнергии на гэс

На ГЭС электроэнергию получают, используя энергию водных потоков (рек, водопадов и т.д.). В настоящее время в мировой энергетике на ГЭС вырабатывают более 20% всей электроэнергии.

Первичный двигатель на ГЭС – гидротурбина, которая вращает синхронный парогенератор. Мощность ГЭС зависит от расхода воды Q через турбину и напора Н и определяется выражением:

[кВт]

Где Н – напор, М, Q – расход воды, .; - плотность воды ; - ускорение свободного падения ; - суммарный КПД.

,

- КПД водоподводящих сооружений; - КПД гидротурбины; - КПД гидрогенератора.

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

Принципиальная технологическая схема ГЭС показана на рис.8.

Рис.8

На ГЭС напор воды создается плотиной. Водное пространство перед плотиной – верхний бьеф, а ниже плотины – нижний бьеф. Разность уровней верхнего и нижнего бьефа равна напору Н. ГЭС обычно имеет водохранилище, образуемое верхним бьефом. Водохранилище позволяет аккумулировать воду и регулировать ее расход и соответственно мощность ГЭС. Это происходит следующим образом. В течении определенного времени, когда нагрузка энергосистемы мала ГЭС расходует воду в количестве меньшем естественного притока и вода накапливается в водохранилище, а рабочая мощность станции невелика. Когда нагрузка энергосистемы велика, ГЭС расходует воду в количестве, превышающем естественный приток. И в этом случае расходуется вода, накопленная в водохранилище, а рабочая мощность возрастает.

Нагрузку энергосистемы при совместной работе ГЭС и других станций распределяют между станциями так, чтобы спрос на электроэнергию покрывается с минимальными затратами топлива.

Опыт эксплуатации показывает, что ГЭС целесообразно использовать в течении большей части года в пиковом режиме. Мощность ГЭС при этом в течении суток меняется в широких пределах.

Как правило гидроэлектростанции работают с частыми пусками и остановами агрегатов и быстрым изменением мощности от 0 до номинальной.

Для ГЭС это допустимо – и гидротурбины, и гидрогенераторы к таким режимам приспособлены. Процесс пуска гидроагрегата и набора мощности происходит всего за несколько минут. Продолжительность использования установленной мощности ГЭС меньше, чем тепловых и составляет 1500 – 3000 ч для базовых. Себестоимость э/э на ГЭС значительно ниже себестоимости энергии ТЭС (в состав эксплуатационных расходов не входит стоимость топлива), время сооружения ГЭС больше чем ТЭС.

В электрической части ГЭС во многом подобны КЭС. Отличительная особенность ГЭС – отсутствие на ГЭС крупных механизмов СН и как следствие – небольшое потребление энергии на СН.

Особенности ГЭС:

• Сооружаются в тех местах, где есть гидроресурсы и условия для строительства. Как правило, это не совпадает с месторасположением электрической нагрузки;

• Работают по свободному графику нагрузки (если имеются в наличии водохранилища);

• Большую часть вырабатываемой электроэнергии отдают в электрические сети повышенных напряжений;

• Высокоманевренные (разворота и набора нагрузки составляет примерно 3-5 мин.);

• Имеют высокий КПД ( ) ;