Технология производства электроэнергии на гидравлических и гидроаккумулирующих электростанциях

Доля ГЭС по мощности электростанций России составляет около 20%.

Крупнейшие ГЭС и ГАЭС России перечислены в табл. 3.3 в порядке убывания установленной мощности.

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) являются промышленными установками для аккумулирования электроэнергии. За счет этого сглаживаются графики нагрузки.

Верхний бассейн ГАЭС заполняется водой из нижнего бассейна в часы минимума нагрузки энергосистемы (ночью). Источником энергии, требуемой для подъёма воды, является энергосистема. В этом случае насос-турбина работает в режиме насоса, а двигатель-генератор – в режиме двигателя, который потребляет электроэнергию от сети. В период минимума нагрузок электроэнергия является наиболее дешёвой.

И наоборот, в часы максимума нагрузки энергосистемы (днём) ГАЭС работает как обычная ГЭС. Вода поступает обратно в нижний бьеф. При этом насос-турбина работает в режиме турбины, а двигатель-генератор – в режиме генератора, который выдаёт электроэнергию в сеть.

Таблица 3.3. Крупнейшие ГЭС и АЭС России

Примечания:

1) до аварии 17.08.2009;

2) на стадии строительства;

3) ГАЭС.

С точки зрения энергетического баланса ГАЭС является затратным энергообъектом: потребление электроэнергии из энергосистемы происходит в бóльших объёмах, чем выработка. С точки зрения экономических соображений ГАЭС является прибыльной за счёт разницы цен в дневной и ночной периоды.

Наиболее целесообразной схемой для ГАЭС является двухмашинный обратимый агрегат, состоящий из насос-турбины и синхронного двигателя-генератора [1].

При определении экономичности производства электроэнергии в схемах ГАЭС необходимо учитывать насосный и генераторный режимы, а также, за счет какого источника (АЭС или КЭС) осуществляется насосный режим.

Гидроэлектростанции характеризуются более простым технологическим циклом производства электроэнергии. Вода, находящаяся в верхнем бьефе, поступает на лопасти турбины, которые приходят во вращение. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который вырабатывает электроэнергию.

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от принципа использования гидроресурсов.

1. Русловые и приплотинные ГЭС. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах с узким руслом.

2. Плотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.

3. Деривационные ГЭС. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС.