Электростанции – виды, характеристики электростанций

Вопросы и ответы

Характеристики электростанций

Все электростанции объединены и образуют Единую энергетическую группу, созданную с целью более эффективного использования их мощностей для бесперебойного снабжения потребителей электроэнергией. Основным элементом устройства считается электрогенератор, который выполняет определенные функции:

Характеристики силовых установок

  1. Гарантирует непрерывную работу одновременно с другими энергосистемами и обеспечивает энергией собственные автономные нагрузки.
  2. Обеспечивает быстрое реагирование на наличие или отсутствие нагрузки, соответствующей ее номинальному значению. Он запускает электродвигатель, который обеспечивает работу всего привода.
  3. Вместе со специальным оборудованием он выполняет защитные функции.

Каждый генератор отличается по форме, размеру и источнику питания, который вращает вал. Кроме того, в состав станции входят: турбины, котлы, трансформаторы, распределительное оборудование, технические коммутационные средства, автоматика, релейная защита. Большое внимание сейчас уделяется производству более компактных установок.

Они вырабатывают электроэнергию, питающую не только различные объекты, но и целые населенные пункты, находящиеся на большом удалении от линий электропередач. В основном они используются на полярных станциях и горнодобывающих предприятиях.

Типы электростанций и особенности их технологического процесса

Электростанция — совокупность установок, оборудования и устройств, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимых для этого сооружений и зданий, расположенных на определенной территории. В зависимости от источника энергии различают:

  • тепловые электростанции (ТЭС) на природном топливе;
  • гидроэлектростанции (ГЭС), использующие энергию падающей воды из перекрытых рек;
  • атомные электростанции (АЭС), использующие ядерную энергию;
  • нетрадиционные (прочие) электростанции, использующие ветровую, солнечную, геотермальную и другие виды энергии.

Наша страна производит и потребляет огромное количество электроэнергии. Он производится почти исключительно тремя основными типами электростанций: тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями. В России большая часть электроэнергии вырабатывается тепловыми электростанциями. ТЭС строятся в районах добычи топлива или в районах энергопотребления.

ГЭС выгодно строить на полноводных горных реках, поэтому самые крупные ГЭС строятся на сибирских реках: Енисее и Ангаре. Но каскады ГЭС строятся и на равнинных реках: Волге, Каме. Атомные электростанции строятся в районах, где потребляется много энергии, а других энергоресурсов недостаточно (в Западной Норвегии). Важнейшим типом электростанций в России являются тепловые (ТЭС).

1.1. Тепловые электростанции

Тепловые электростанции (ТЭС) Самые мощные электростанции расположены в местах добычи топлива. Тепловые электростанции, использующие высококалорийное транспортабельное топливо, ориентированы на потребителя. Принципиальная схема тепловой электростанции показана на рис. 1. Следует учитывать, что в конструкции может быть предусмотрено несколько контуров — теплоноситель от тепловыделяющего

реактор может не идти непосредственно на турбину, а отдавать тепло в теплообменнике теплоносителю следующего контура, который может уже поступать в турбину, или может передавать свою энергию следующему контуру. В любой силовой установке также предусмотрена система охлаждения отработанного теплоносителя для доведения температуры теплоносителя до значения, необходимого для рециркуляции.

Принципиальная схема ТЭЦ с промежуточным перегревом

Рис. 1. Принципиальная схема ТЭЦ с промежуточным подогревом

При наличии населенного пункта рядом с электростанцией тепло от отработанного теплоносителя используется для нагрева воды в системе отопления дома или горячего водоснабжения, а если нет, то избыточное тепло от отработанного теплоносителя просто выбрасывается в атмосферу в градирни или в водоем (пруд, озеро, реку) охладитель.

ТЭС вырабатывают электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании ископаемого топлива.

В основном на большинстве тепловых электростанций используются паротурбинные тепловые установки (ПТУ), где тепловая энергия используется в парогенераторе для получения водяного пара высокого давления, который приводит в движение ротор паровой турбины, соединенный с ротором электрогенератора (обычно синхронного генератор).

В качестве топлива такие ТЭС используют уголь (в основном), печное топливо, природный газ, бурый уголь, торф и сланцы.

Тепловые электростанции с ПТУ, имеющие в качестве движущей силы электрогенераторов конденсационные турбины и не использующие тепло отходящего пара для отпуска тепловой энергии внешним потребителям, называются конденсационными электростанциями (КЭС или ГРЭС).

Теплоэлектростанции с ПТУ, оснащенные греющими турбинами и отдающие теплоту отработанного пара промышленным или бытовым потребителям, называются теплоэлектроцентралью (ТЭЦ).

ТЭС с питанием от электрогенератора от газовой турбины называют газотурбинными (ГТУ) ТЭС. В камере сгорания газовой турбины сжигается газ или жидкое топливо; продукты сгорания с температурой 750…900 °С поступают в газовую турбину, которая вращает электрогенератор.

КПД таких тепловых электростанций обычно составляет 26…28%, мощность до нескольких сотен МВт. Когенерационные установки с газовыми турбинами обычно используются для покрытия пиков электрических нагрузок.

ТЭЦ поставляются с парогазовой установкой (ПГУ), состоящей из паротурбинной и газотурбинной установок. КПД такой станции может достигать 42…43%. ГТУ и ПГУ также могут отдавать тепло внешним потребителям, т.е функционировать как тепловая электростанция.

Тепловые электростанции используют широко распространенные топливные ресурсы, относительно свободно распределяются и способны вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний. Их возведение осуществляется быстро и связано с меньшими трудовыми и материальными затратами. Но у ТЭЦ есть существенные недостатки.

Они используют невозобновляемые ресурсы, имеют низкий КПД (30…35%), крайне негативно влияют на экологическую обстановку.

Тепловые электростанции по всему миру ежегодно выбрасывают в атмосферу 200-250 млн тонн золы и около 60 млн тонн диоксида серы, а также поглощают огромное количество кислорода. Установлено, что уголь в микродозах почти всегда содержит U238, Th232 и радиоактивный изотоп углерода.

Большинство ТЭС России не оснащены эффективными системами очистки отходящих газов от оксидов серы и азота. Хотя установки, работающие на природном газе, экологически намного чище, чем уголь, сланец и нефть, прокладка газопроводов наносит вред природе.

Основную роль среди тепловых установок играют конденсационные электростанции (КЭС). Они привлекают источники топлива, а также потребителей и поэтому очень широко распространены. Чем крупнее ИЭС, тем дальше она может передавать электроэнергию, то есть с увеличением мощности возрастает влияние топливно-энергетического фактора.

ТЭЦ (теплоэлектроцентраль) – это объект комбинированного производства электрической и тепловой энергии. Их КПД достигает 70% против 32…38% у КЭС. ТЭЦ подключены к потребителям, так как радиус теплопередачи (пар, горячая вода) составляет 15…20 км. Максимальная мощность ТЭЦ меньше, чем у КЭС. В последнее время появились принципиально новые установки:

  • газотурбинные установки (ГТУ), где вместо пара используются газовые турбины, что снимает проблему водоснабжения (на Краснодарской и Шатурской ГРЭС);
  • парогазовая установка (ПГУ), в которой тепло отходящих газов используется для нагрева воды и получения пара низкого давления (на Невинномысской и Кармановской ГРЭС);
  • магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы), непосредственно преобразующие тепловую энергию в электрическую (на Мосэнерго ТЭЦ-21 и Рязанской ГРЭС).

В России мощные КЭС (2 млн кВт и более) построены в центральном районе, в Поволжье, на Урале и в Восточной Сибири. На базе Канско-Ачинского бассейна создается мощный топливно-энергетический комплекс (КАТЭК). Проект предусматривает строительство восьми ГРЭС мощностью 6,4 млн кВт каждая.

1.2. Атомные электростанции

Атомная электростанция (АЭС) – это электростанция, в которой ядерная энергия преобразуется в электрическую энергию. Электрогенератором на АЭС является ядерный реактор. Тепло, выделяющееся в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжелых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию.

В отличие от тепловых электростанций, работающих на ископаемом топливе, атомные электростанции работают на ядерном топливе (в основном 233U, 235U, 239Pu).

При делении 1 г изотопов урана или плутония выделяется 22 500 кВт ч, что соответствует энергии 2 800 кг условного топлива. Установлено, что мировые энергоресурсы ядерного топлива (урана, плутония и др.) значительно превышают энергоресурсы природных запасов ископаемого топлива (нефть, уголь, природный газ и др.). Это открывает широкие возможности для удовлетворения быстро растущего спроса на топливо.

Кроме того, необходимо учитывать постоянно увеличивающееся потребление угля и нефти для технологических целей мировой химической промышленности, которая становится серьезным конкурентом тепловых электростанций.

Несмотря на открытие новых месторождений ископаемого топлива и совершенствование методов производства, мир имеет тенденцию к увеличению своих затрат по отношению к нему. Это создает самые тяжелые условия для стран с ограниченными запасами ископаемого топлива.

Очевидна необходимость быстрого развития атомной энергетики, которая уже занимает видное место в энергетическом балансе ряда промышленно развитых стран мира.

Первая в мире атомная электростанция опытно-промышленного назначения мощностью 5 МВт была запущена в СССР 27 июня 1954 года в городе Обнинске. До этого энергия ядра ядра использовалась в основном в военных целях.

Запуск первой атомной электростанции ознаменовал собой открытие нового направления в энергетике, что было признано на первой международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии (август 1955 г., Женева). Принципиальная схема АЭС с водо-водяным ядерным реактором показана на рис. 2.

Принципиальная схема атомной электростанции с ядерным реактором

Рис. 2. Принципиальная схема АЭС с водо-водяным ядерным реактором

Выделяющееся в активной зоне тепло отводится водой (теплоносителем) из 1 контура, которая прокачивается через реактор ГЦН. Нагретая вода из реактора поступает в теплообменник (парогенератор), где передает тепло, полученное в реакторе, воде по 2 контурам.

Вода из 2-х контуров испаряется в парогенераторе, а полученный пар поступает в турбину. Чаще всего на АЭС используются 4 типа реакторов на тепловых нейтронах:

  • вода-вода с водой в качестве замедлителя и теплоносителя;
  • графито-водяной с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем;
  • тяжелая вода с водяным теплоносителем и тяжелая вода в качестве замедлителя;
  • графитовый газ с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем.

Выбор преимущественно используемого типа реактора в основном определяется накопленным опытом реакторостроения, а также наличием необходимого промышленного оборудования, сырья и т д. На американских АЭС чаще всего применяют водо-водяные реакторы. Графитовые газовые реакторы используются в Англии.

На атомных электростанциях Канады преобладают атомные электростанции с тяжеловодными реакторами. В зависимости от вида и агрегатного состояния теплоносителя создается тот или иной термодинамический цикл АЭС.

Выбор верхнего температурного предела термодинамического цикла определяется максимально допустимой температурой оболочек твэлов (ТВЭЛ), содержащих ядерное топливо, допустимой температурой самого ядерного топлива, а также свойствами теплоносителя, используемого для данного вида реактора.

На атомных электростанциях, если тепловой реактор охлаждается водой, обычно используются низкотемпературные паровые циклы. Реакторы с газовым охлаждением позволяют использовать относительно более экономичные паровые циклы с повышенным начальным давлением и температурой.

Тепловая схема АЭС в этих двух случаях выполняется двухконтурной: в первом контуре циркулирует теплоноситель, во втором — пароводяной. В реакторах с кипящей водой или высокотемпературным газовым теплоносителем возможна одноконтурная тепловая ЯЭУ.

В кипящих реакторах вода закипает в активной зоне, образующаяся пароводяная смесь разделяется, и насыщенный пар направляется либо непосредственно в турбину, либо предварительно возвращается в активную зону для перегрева; в высокотемпературных графитовых газовых реакторах можно использовать обычный газотурбинный цикл.

Реактор в этом случае выступает в роли камеры сгорания. В процессе работы реактора концентрация делящихся изотопов в ядерном топливе постепенно снижается, то есть твэлы выгорают, поэтому со временем их заменяют свежими. Перезагрузка ядерного топлива осуществляется с помощью дистанционно управляемых механизмов и устройств.

Отработавшие твэлы перемещаются в БВ, а затем направляются на переработку.

В состав реактора и его обслуживающих систем входят:

  • собственно реактор с биологической защитой, теплообменниками, насосными или вентиляторными установками, осуществляющими циркуляцию теплоносителя;
  • трубопроводы и арматура циркуляционного контура;
  • блоки перегрузки ядерного топлива;
  • системы со специальной вентиляцией, аварийным охлаждением и др. в зависимости от конструкции реакторы имеют отличительные особенности: в корпусе высокого давления реакторы, твэлы и замедлитель размещаются внутри корпуса, несущего полное давление теплоносителя; в канальных реакторах твэлы, охлаждаемые теплоносителем, устанавливаются в специальные трубчатые каналы, которые проникают в замедлитель, заключенный в тонкостенный кожух.

Такие реакторы используются в СССР (Сибирская, Белоярская АЭС и др.). При авариях в системе охлаждения реактора для предотвращения перегрева и течи оболочек твэлов предусмотрено быстрое (в течение нескольких секунд) гашение ядерной реакции; Система аварийного охлаждения имеет независимые источники питания. Оборудование машинного отделения АЭС аналогично оборудованию машинного отделения ТЭС.

Отличительной особенностью большинства АЭС является использование пара с относительно низкими параметрами, насыщенного или слегка перегретого. При этом для исключения эрозионного повреждения лопаток на последних ступенях турбины частицами влаги, содержащейся в паре, в турбине установлены сепараторы.

Иногда необходимо использовать выносные сепараторы и пароперегреватели. В связи с тем, что теплоноситель и содержащиеся в нем примеси активируются при прохождении через активную зону реактора, конструкция оборудования машзала и системы охлаждения конденсатора турбины одноконтурных АЭС должна полностью исключать возможность утечки теплоносителя.

В двухконтурных электростанциях с высокими параметрами пара такие требования к оборудованию машзала не предъявляются. Экономическая эффективность АЭС определяется важнейшими техническими показателями: единичной мощностью реактора, КПД, энергоемкостью активной зоны, выгоранием ядерного топлива, годовым коэффициентом использования установленной мощности АЭС.

При увеличении мощности АЭС удельные вложения в нее (стоимость установленного кВт) снижаются более резко, чем у тепловых электростанций. Это основная причина стремления строить крупные АЭС с большой единичной мощностью блоков. Для экономики АЭС характерно, что доля топливной составляющей в стоимости вырабатываемой электроэнергии составляет 30…40 % (на ТЭЦ — 60…70 %).

Из-за аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году программа развития атомной энергетики была сокращена. После значительного увеличения производства электроэнергии в 80-е годы темпы роста замедлились, а в 1992-1993 годах начался спад. При правильной эксплуатации атомные электростанции являются наиболее экологически чистым источником энергии.

Их эксплуатация не приводит к возникновению «парникового» эффекта, выбросов в атмосферу в условиях безаварийной эксплуатации, они не поглощают кислород. К недостаткам АЭС относятся трудности, связанные с захоронением ядерных отходов, катастрофические последствия аварий и термическое загрязнение используемых резервуаров.

В нашей стране мощные атомные электростанции расположены: в центральном и центрально-черноземном районах, на севере, на северо-западе, на Урале, в Поволжье и на Северном Кавказе. Новой разработкой в ​​атомной энергетике является создание АТЭС и АСТ. На ТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится тепло и электроэнергия, а на АСТ – только тепло. АТЭК работает в поселке Билибино на Чукотке.

1.3. Гидроэлектростанции

Гидроэлектростанции (ГЭС) являются очень эффективными источниками энергии. Они используют возобновляемые ресурсы — механическую энергию падающей воды. Необходимый для этого подпор создают плотины, возводимые на реках и каналах.

Гидроустановки позволяют сократить транспорт и сэкономить минеральное топливо (на 1 кВтч расходуется около 0,4 т угля). Они достаточно просты в применении и имеют очень высокий КПД (более 80%). Стоимость такого типа установок в 5…6 раз ниже, чем ТЭЦ, и они требуют значительно меньше обслуживающего персонала.

Расположение гидроэлектростанций в значительной степени зависит от природных условий, таких как характер и режим реки. Схема работы ГЭС показана на рис. 3. В горных районах обычно строят высоконапорные ГЭС, на равнинных реках работают установки с меньшим напором, но большим расходом воды.

Операционная система HPS

Рис. 3. Схема работы ГЭС

Для создания давления на русло реки сооружают плотину, собирающую воду в водохранилище и концентрирующую перепад уровня воды на относительно небольшой площади (по ширине плотины). Как правило, к плотине примыкает здание ГЭС, где находится основное оборудование — гидроагрегаты (в машинном зале) и узлы автоматического контроля и управления работой ГЭС.

Вода к гидротурбинам подается по напорным трубопроводам. Вращение рабочего колеса гидротурбины под напором падающей воды передается на вал водородного генератора, вырабатывающего электрический ток. На открытой площадке рядом со зданием ГЭС или в отдельном здании обычно строят повышающую трансформаторную станцию ​​для ГЭС с коммутационными устройствами.

Читайте также: Электричество из картошки — 2 способа

Нетрадиционные виды производства электроэнергии

(ветряные электростанции, солнечные электростанции, геотермальные электростанции и так далее)

В последние годы появился ряд публикаций о нетрадиционных возобновляемых источниках энергии. Оценки возможностей их широкого применения варьируются от восторженных до умеренно пессимистичных. Зеленые требуют повсеместной замены всего традиционного топлива и атомной энергии на использование нетрадиционных возобновляемых источников.

К нетрадиционным возобновляемым источникам энергии обычно относятся:

  • солнечно,
  • ветровая и геотермальная энергия,
  • энергия приливов и волн,
  • биомасса (растения, различные виды органических отходов),
  • низкопотенциальная энергия окружающей среды.

К этой же категории относятся малые ГЭС (мощностью до 30 МВт при единичной мощности не более 10 МВт), которые отличаются от традиционных — более крупных — ГЭС только масштабом.

Эти источники энергии имеют как положительные, так и отрицательные свойства. К положительным сторонам можно отнести повсеместное распространение большинства их видов, экологическую чистоту. Эксплуатационные затраты на использование нетрадиционных источников не включают топливную составляющую, так как энергия этих источников практически бесплатна.

Отрицательными свойствами являются низкая плотность потока (плотность мощности) и изменение во времени для большинства источников энергии. Первое обстоятельство вызывает необходимость создания больших площадей электростанций, «отсекающих» поток используемой энергии (приемные поверхности гелиоустановок, площадь ветряной мельницы, протяженные плотины приливных электростанций и др.) .

Это приводит к высокой материалоемкости таких агрегатов, а следовательно, и к увеличению удельных капитальных вложений по сравнению с традиционными электростанциями. Правда, увеличенные капиталовложения впоследствии окупаются низкими эксплуатационными расходами, но на начальном этапе они ощутимо «бьют по карману» желающих использовать нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

Ряд проблем вызывает изменение во времени таких источников энергии, как солнечная радиация, ветер, приливы и отливы, сток малых рек, тепло окружающей среды. Если, например, изменение приливной энергии строго циклично, то процесс притока солнечной энергии, хотя и в целом закономерен, тем не менее содержит значительный элемент случайности, связанный с погодными условиями.

Энергия ветра еще более изменчива и непредсказуема. С другой стороны, геотермальные установки с постоянным расходом геотермальной жидкости в скважинах гарантируют постоянную выработку энергии (электрической или тепловой). Кроме того, установки на биомассе могут обеспечить стабильное производство энергии, если они будут обеспечены необходимым количеством этого «энергетического сырья».

Когда мы говорим о производстве электроэнергии, следует отметить, что это очень специфический вид продукта, который необходимо потреблять в тот же момент, когда он производится. Его нельзя отправить «в хранилище» типа угля, нефти или других продуктов или товаров, так как основная научно-техническая проблема хранения электроэнергии в больших количествах еще не решена, и нет оснований полагать, что она будет решить в обозримом будущем.

Для малых автономных ветровых и солнечных электростанций можно и целесообразно использовать электрохимические батареи, но при производстве электроэнергии от этих нерегулируемых источников в промышленных масштабах возникают трудности из-за невозможности постоянной связи производства электроэнергии с потреблением (при плане нагрузки).

Достаточно мощная энергосистема, в которую также входят ветряные электростанции (ВЭС) или ветроэлектростанции (ВЭС) и солнечные электростанции (СЭС), может компенсировать изменения мощности этих установок. Но при этом (во избежание изменения параметров энергосистемы, в первую очередь частоты) доля нерегулируемых электростанций не должна превышать, по предварительным оценкам, 10…15% (по мощности).

Что касается «бесплатности» большинства видов нетрадиционных возобновляемых источников энергии, то этот фактор компенсируется значительными затратами на приобретение соответствующего оборудования. В результате возникает определенный парадокс, заключающийся в том, что в основном богатые страны имеют возможность использовать бесплатную энергию.

При этом развивающиеся страны, не имеющие современной энергетической инфраструктуры, то есть развитой сети централизованного энергоснабжения, наиболее заинтересованы в эксплуатации нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

Для них создание автономного энергоснабжения за счет использования нетрадиционных источников может стать решением проблемы, но в силу своей бедности они не имеют средств на закупку нужного оборудования в достаточном количестве.

Богатые страны, напротив, не испытывают энергетического голода и проявляют интерес к альтернативной энергетике в основном из экологических соображений, энергосбережения и диверсификации источников энергии.

В целом использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии в мире приобрело ощутимые масштабы и устойчивую тенденцию к росту. В некоторых странах доля нетрадиционных источников в энергетическом балансе составляет несколько процентов. По разным прогнозным оценкам, дефицита которых в настоящее время нет, эта доля в 2010-2015 гг во многих государствах сейчас или превысит 10%.

Различные виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии находятся на разных стадиях развития. Как это ни парадоксально, наиболее изменчивая и нестабильная форма энергии — ветер — используется больше всего.

Суммарная мировая установленная мощность крупных ВЭУ и ВЭС колеблется по разным оценкам от 10 до 20 ГВт. Кажущийся парадокс объясняется тем, что удельные инвестиции в ветроустановки ниже, чем при использовании большинства других видов возобновляемых источников энергии.

Растет не только общая мощность ветроустановок, но и их единичная мощность, которая перевалила за 1 МВт.

Во многих странах возникла новая отрасль – ветроэнергетика. Судя по всему, в ближайшее время ветроэнергетика сохранит лидирующие позиции. Мировыми лидерами по использованию энергии ветра являются США, Германия, Нидерланды, Дания и Индия. Второе место по применению занимает геотермальная энергия.

Суммарная глобальная мощность ГеоТЭС составляет не менее 6 ГВт. Они вполне конкурентоспособны по сравнению с электростанциями на традиционном топливе. Однако ГеоТЭС географически связаны с гидротермальными паровыми месторождениями или термическими аномалиями, которые отнюдь не широко распространены, что ограничивает область применения геотермальных установок.

Наряду с геотермальными электростанциями широко используются геотермальные системы теплоснабжения.

Далее идет солнечная энергия. В основном используется для получения некачественной теплоты для горячего водоснабжения и теплоснабжения. Доминирующим типом оборудования здесь являются так называемые плоские солнечные коллекторы. По нашим оценкам, их мировое производство составляет не менее 2 млн м2 в год, а производство некачественного тепла из солнечной энергии достигает 5·106 Гкал.

Все активнее идет преобразование солнечной энергии в электрическую. Здесь используются два метода — термодинамический и фотоэлектрический, причем последний лидирует с большим отрывом. Таким образом, общая мировая мощность автономных солнечных систем достигла 500 МВт.

Здесь следует упомянуть проект «Тысяча крыш», реализованный в Германии, где 2250 домов были оборудованы солнечными батареями. В этом случае роль резервного источника играет электросеть, от которой компенсируется недостаток энергии.

В случае избытка энергии она, в свою очередь, передается в сеть. Любопытно, что при реализации этого проекта до 70% стоимости установок оплачивалось из федерального и областного бюджетов. В США принята еще более масштабная программа под названием «Миллион солнечных крыш», рассчитанная до 2010 года. Расходы федерального бюджета на ее реализацию составят 6,3 миллиарда долларов.

Однако до сих пор основная часть автономных солнечных установок была получена за счет международной финансовой поддержки развивающихся стран, где они больше всего нужны. Значительное развитие получило направление, связанное с использованием низкопотенциального тепла окружающей среды (воды, почвы, воздуха) с помощью теплонасосных установок (ТНУ).

В ТНУ за счет одной единицы электрической энергии вырабатывается 3–4 условных единицы тепловой энергии, поэтому их использование в несколько раз выгоднее прямого электрического нагрева. Они успешно конкурируют с топливными заводами.

Не менее интенсивно развивается использование энергии биомассы. Последние могут быть превращены в технически целесообразное топливо или использованы для получения энергии путем термохимической (сжигание, пиролиз, газификация) и (или) биологической конверсии. При этом используются древесина и другие растительные и органические отходы, в том числе городские отходы, отходы животноводства и птицеводства.

В случае биологической конверсии конечными продуктами являются биогаз и высококачественное экологически чистое удобрение. Это направление важно не только с точки зрения производства энергии. Возможно, он представляет еще большую ценность с экологической точки зрения, так как решает проблему утилизации опасных отходов.

В последние годы возродился интерес к созданию и использованию малых ГЭС. Они получают все большее распространение во многих странах на новой, более высокой технической базе, особенно связанной с полной автоматизацией дистанционной работы.

Практическое применение приливной энергии развито гораздо меньше. В мире существует только одна крупная приливная электростанция (ТЭС) мощностью 240 МВт (Ранс, Франция). Еще менее развито использование энергии морских волн.

Однако в России их практическое применение значительно отстает от того, что было достигнуто в других странах. И это несмотря на такие благоприятные условия, как практически неограниченные ресурсы нетрадиционных возобновляемых источников энергии, достаточно высокий научно-технический и производственный потенциал в этой сфере.

Преимущества и недостатки

Каждая силовая установка имеет как определенные преимущества, так и некоторые недостатки. Причины такой ситуации могут зависеть от технологических процессов, человеческого фактора и природных явлений.

Стол. Преимущества и недостатки ТЭС, ГЭС, АЭС.

Геотермальные электростанции

Тип силовой установки Преимущества Недостатки
Термальный 1. Небольшая цена на энергоноситель. 2. Малые капитальные вложения. 3. Они не имеют конкретной связи с какой-либо областью. 4. Низкие затраты на электроэнергию. 5. Все оборудование занимает небольшую площадь. 1. Сильное загрязнение окружающей среды. 2. Большие эксплуатационные расходы.
Гидравлический 1. Нет необходимости в добыче и доставке энергоносителя. 2. Не загрязняет близлежащие территории. 3. Обращение с водотоками. 4. Высокая надежность функции. 5. Простота обслуживания и низкие затраты на электроэнергию. 6. Возможность дополнительного использования природных ресурсов. 1. Затопление плодородных земель. 2. Большой размер.
Атомный 1. Малое количество вредных выбросов. 2. Малое количество энергоносителя. 3. Высокая мощность. 4. Низкие затраты на производство электроэнергии. 1. Вероятность опасного воздействия. 2. Выходная мощность не регулируется. 3. Катастрофические последствия аварии. 4. Высокие капиталовложения.

Нетрадиционные электростанции (солнечные, геотермальные, приливные, ветряные и др.) используются в России в небольших количествах.

Несмотря на недостатки, которые в основном связаны с разнообразием природных явлений, высокой стоимостью и низким КПД, альтернативные установки имеют интересное и перспективное будущее.

Графики электрических нагрузок

Графики нагрузки, характеризующие работу как потребителей, так и источников электроэнергии, представляют собой диаграммы в прямоугольных осях координат, где по оси абсцисс отложено время появления изменения нагрузки, а по оси ординат — нагрузки, соответствующие заданному времени, обычно в виде активной, реактивной или полной (полной) мощности.

Чаще всего строятся суточные, месячные, сезонные и годовые графики нагрузки.

При построении так называемых ступенчатых графиков нагрузки (рис. 4) считается, что нагрузка в промежутке между двумя измерениями остается постоянной. Отправной точкой для построения годового плана нагрузки по продолжительности являются суточные планы нагрузки для типичных зимних и летних дней. График основан на 12 точках, соответствующих самым высоким ежедневным нагрузкам в каждом месяце.

Площадь годового плана нагрузки по продолжительности представляет собой в определенном масштабе потребленную (отпущенную) энергию в год (кВтч), а площадь суточного графика – потребленную (отпущенную) энергию за сутки (кВтч).

годовые планы нагрузок позволяют определить оптимальное количество и мощность блоков электростанций или подстанций, уточнить режимы их работы и определить возможные сроки планово-предупредительных ремонтов.

Графики также позволяют приблизительно рассчитать годовую потребность в электроэнергии, годовые потери в сети, трансформаторах и других элементах установки.

По планам нагрузки определяют ряд технико-экономических показателей действующих или вновь проектируемых электроустановок, таких как среднесуточная (среднесуточная, среднемесячная или среднегодовая) нагрузка электростанции или подстанции, количество часов работы использование установленной мощности, рабочий цикл графика, коэффициент использования установленной мощности.

Ежедневное пошаговое расписание для активной нагрузки

Рис. 4. Ежедневное пошаговое расписание для активной нагрузки

Диаграммы нагрузки предназначены для следующих целей:

  • определять время пуска и останова приборов, включать и выключать трансформаторы;
  • определять количество вырабатываемой (потребляемой) электроэнергии, расход топлива и воды;
  • поддержание экономичного режима работы электроустановки;
  • планирование ремонтов оборудования;
  • проектировать новые и расширять существующие электроустановки;
  • проектировать новые и развивать существующие энергосистемы, их узлы нагрузки и отдельных потребителей электроэнергии.

Чем равномернее нагрузка генераторов, тем лучше условия их работы, поэтому возникает так называемая проблема регулирования кривых нагрузки, проблема их выравнивания. При этом следует учитывать, что целесообразно максимально полно использовать установленную мощность электростанций.

Для регулирования графиков нагрузки используются различные методы, в том числе:

  • подключение сезонных потребителей;
  • подключение нагрузки в ночное время;
  • увеличение количества рабочих смен;
  • смены при начале рабочих смен и начале работы компаний;
  • разделение праздников;
  • введение платы как за активную, так и за реактивную энергию;
  • снижение перетока реактивной мощности по сети;
  • объединение региональных энергосистем.

Суточный план необходим для оперативного регулирования и планирования балансов тока и мощности на срок до нескольких дней.

Еженедельно:

  • определение готовности оборудования.
  • контроль режима, учитывающий еженедельные нарушения;
  • выполнять текущие проверки ревизий текущего ремонта;
  • регулирование водно-энергетических режимов ГЭС.

ежегодный:

  • мероприятия по планированию фермы;
  • планирование капитального ремонта;
  • планирование поставок топлива;
  • водно-энергетическое регулирование ресурсов водохранилищ ГЭС;
  • планирование мероприятий по ценообразованию на товары.
Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector