Как классифицируются электростанции по степени загрузки? К какому типу электростанций по этому признаку относятся ГРЭС, ТЭЦ, АЭС, ГЭС?

По степени загрузки электростанции или энергоблоки могут быть:

- базовыми (число часов использования установленной мощности составляет 6000-7500 часов в год);

- полубазовыми (4000-6000);

- полупиковыми (2000-4000);

- пиковыми (до 2000 часов в год).

АЭС покрывают базовую электрическую нагрузку, для чего имеется ряд причин.

Во-первых, удельные капитальные затраты на строительство АЭС существенно превышают этот показатель для ТЭС на органическом топливе. Это требует максимальной загрузки оборудования для обеспечения конкурентоспособности атомной энергетики.

Во-вторых, изменения мощности реактора могут привести к перерасходу ядерного топлива в связи с повышенным отравлением ксеноном (Хе) при переменных нейтронных потоках.

Дело в том, что изотоп Хе-135 (с массовым числом 135) имеет аномально высокую способность поглощать нейтроны, что уменьшает долю нейтронов, вызывающих деление ядер урана.

Более того, при значительном быстром падении мощности реактор может попасть в так называемую «иодную яму». Это явление связано с ростом концентрации Хе-135. Он появляется в активной зоне реактора вследствие радиоактивного распада иода (J), который, в свою очередь, образуется из теллура (Te), составляющего несколько процентов от всех осколков деления урана.

Периоды полураспада Te, J и Хе составляют примерно 2 минуты, 10 и 13 часов соответственно (период полураспада – это время, за которое самопроизвольно претерпевает радиоактивный распад 50% вещества).

Отсюда видно, что при резком сбросе мощности, а, значит, и уменьшении нейтронного потока накопление Хе-135 из иода будет все равно интенсивно продолжаться еще несколько десятков часов. При этом выгорание ксенона в нейтронном поле (с превращением Хе-135 в Хе-136, не являющийся «отравителем») значительно уменьшится, поскольку оно зависит от плотности потока нейтронов.

Следовательно, до возвращения реактора на прежнюю мощность эксплуатационный персонал будет вынужден переждать несколько суток, в течение которых произойдет естественный распад Хе-135, т.е. реактор самостоятельно выйдет из «иодной ямы». Можно и не ждать, а начать подъем из активной зоны регулирующих стержней с борным поглотителем, что компенсирует ксенонное отравление, - но это означает повышенный расход ядерного топлива.

Гидроэлектростанции (ГЭС) работают, как правило, в пиковом режиме. Такую возможность ГЭС получают за счет накопления воды в водохранилище перед плотиной в периоды спада нагрузки. Наличие ГЭС в энергосистеме позволяет более рационально использовать электростанции других типов при постоянно изменяющихся электрических нагрузках.

ГРЭС могут покрывать различные нагрузки. Энергоблоки мощных ГРЭС целесообразно использовать преимущественно в базовом режиме. Для покрытия пиковых нагрузок могут предусматриваться отдельные агрегаты с повышенной маневренностью (с ускоренным пуском и набором мощности). Режимы работы ГРЭС во многом зависят от состава электрогенерирующих мощностей в энергосистеме и характера электрической нагрузки в регионе. Например, некоторые сибирские ГРЭС могут работать практически постоянно в базовом режиме, т.к. в Сибири, с одной стороны, имеются мощные гидроэлектростанции для покрытия пиковых нагрузок, а, с другой стороны, расположены крупные энергоемкие предприятия с непрерывным круглосуточным циклом производства, например, алюминиевые заводы.

Величина текущей электрической нагрузки ТЭЦ зависит от расхода пара в регулируемые отборы теплофикационных турбин, т.е. от текущего отпуска тепловой энергии. Нагрузку ТЭЦ по своему характеру можно назвать вынужденной, так как расход пара в отопительные отборы определяется температурой наружного воздуха.

ТЭС в целом и отдельные агрегаты на ТЭС, имеющие более высокие показатели тепловой экономичности, должны нагружаться больше.

В качестве примера рассмотрим состав энергосистемы Республики Татарстан. В ОАО «Татэнерго» входят:

- 2 ГРЭС (Заинская, Уруссинская);

- 5 действующих ТЭЦ (Казанские ТЭЦ-1, 2, 3; Нижнекамская ТЭЦ; Набережно-Челнинская ТЭЦ) и 1 строящаяся (Елабужская);

- 1 ГЭС (Нижнекамская).

Кроме того, на территории Татарстана находится строительная площадка Татарской АЭС, строительство которой было остановлено.