Экономикалық талдау

ЭЛЕКТРОПИТАЮЩИЕ СИСТЕМЫ

1. Типы электрических станций.  Сравнительная характеристика, достоинства  и недостатки.

Основную часть электрической  энергии вырабатывают: 1) тепловые станции (ТЭС), которые подразделяются на конденсационные (КЭС) и теплофикационные (ТЭЦ); 2) атомные электрические станции (АЭС); 3) гидравлические электрические станции (ГЭС) и гидроаккумулирующие станции (ГАЭС).

Незначительную часть  энергии вырабатывают дизельные  электростанции

(ДЭС), а также ТЭС с газотурбинными (ГТУ) и парогазовыми установками

(ПГУ).

Мощность электрических  станций различного типа зависит от наличия и

размещения на территории страны теплоэнергетических  и  гидроэнергетических ресурсов, их технико-экономических характеристик, включая затраты

на транспорт топлива, и от технико-экономических показателей станций.

ТЭС. Тепловые станции используют органическое топливо. КЭС-(предназначена для выработки только ЭЭ) – строятся у источника энергии; ТЭЦ –(предназначена для выработки тепловой и некоторого количества ЭЭ) – строятся в городах, на крупных предприятиях.

КЭС.

 

В отечественных энергосистемах на долю КЭС приходится приблизительно три четверти всей вырабатываемой энергии. Мощность отдельных электростанций этого типа достигла 6000 МВт и имеет тенденцию к дальнейшему увеличению до 8000 МВт. КПД КЭС 0,3-0,4.

ТЭЦ.

Они отличаются от КЭС использованием тепла «отработавшего» в турбинах пара для нужд производства, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электрической и тепловой энергии достигается значительная экономия топлива сравнительно с раздельным энергоснабжением. Поэтому станции типа ТЭЦ получили широкое распространение в районах и городах с большим потреблением тепла.

При средней плотности  тепловой нагрузки мощность ТЭЦ обычно не превышает 300-500 МВт. Лишь в самых больших городах (Москве, Ленинграде) с большой плотностью нагрузки целесообразны ТЭЦ мощностью до 1000-1500 МВт. КПД ТЭЦ 0,6-0,7.

Достоинства ТЭС: - могут использовать природные ресурсы с большой зольностью; - выработка ЭЭ на ТЭС не зависит от внешних климатических условий; - возможность получения ЭЭ непосредст-но. у места добычи ресурсов.

Недостатки ТЭС: -загрязнение окружающей среды; -необходимость наличия подвижного транспорта; -станции очень чувствительны к суточному графику нагрузки.

АЭС.  Атомные электрические станции – это тепловые станции, использующие энергию ядерных реакций. В качестве ядерного горючего используют обычно изотоп урана U-235, содержание которого в природном уране составляет 0,714%. Основная масса урана – изотоп U-238 (99,28 % всей массы) при захвате нейтронов превращается во вторичное  горючее - плутоний Рu-239. На АЭС в России используют ядерные реакторы следующих основных типов: РБМК (реактор большой мощности, канальный) – реактор на тепловых нейтронах, водографитовый; ВВЭР (водоводяной энергетический реактор) - реактор на тепловых нейтронах, корпусного типа; БН (быстрые нейтроны) – реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим натриевым теплононосителем.

Технологическая схема АЭС зависит от типа реактора, вида теплоносителя

и замедлителя, а также от ряда других факторов. Схема может быть одноконтурной (рис. 1.5, а), двухконтурной (рис. 1.5,б) и трехконтурной (рис.1.5.в).

Одноконтурная схема  с кипящим реактором и графитовым замедлителем типа РБМК-1000 применена на Ленинградской АЭС. Одноконтурная сх. относительно проста, но радиоактивность распространяется на все элементы блока, что усложняет биологическую защиту. Двухконтурную схему применяют в водо-водяном реакторе типа ВВЭР. Второй контур нерадноактивен. Трех контурную схему применяют на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем типа БН-600. Чтобы исключить контакт радиоактивного натрия с водой, сооружают второй контур с нерадиоактивным натрием. Таким образом сх. получается  трех контурной.

Единичная мощность ядерных  энергоблоков достигла 1500 МВт. В настоящее  время считается, что единичная  мощность энергоблока АЭС ограничивается не столько техническими соображениями, сколько условиями безопасности при авариях с реакторами.

Достоинства АЭС: - можно строить в любом географическом месте; - малый расход топлива; - не загрязняется окружающая среда.

Недостатки АЭС: - чувствительны к колебаниям нагрузки; - требуется большое количество воды.

ГЭС. При сооружении ГЭС обычно преследуют цель: выработки ЭЭ, улучшения условий судоходства по реке и орошение земель. ГЭС обычно имеют водохранилища, позволяющие аккумулировать воду и регулировать ее расход и, следовательно рабочую мощность станции так, чтобы обеспечить наивыгоднейший режим для энергосистемы в целом.

Продолжительность использования  установленной мощности ГЭС, как  правило, меньше, чем ТЭС. Она составляет 1500-3000 ч для пиковых станций  и до 5000-6000 ч для базовых. Удельная стоимость ГЭС выше удельной стоимости  ТЭС той же мощности. Время сооружения также больше, а себестоимость ЭЭ, вырабатываемой ГЭС значительно ниже т.к в неё не входит стоимость топлива. КПД ГЭС 0.9…0.95.

ГАЭС. Гидроаккумулирующие электростанции. Назначение заключается в выравнивании суточного графака нагрузки электрической системы и повышении экономичности ТЭС и АЭС. В часы минимальной нагрузки системы агрегаты ГАЭС работают в насосном режиме, перекачивая воду из нижнего водохранилища в верхнее и увеличивая тем самым нагрузку ТЭС и АЭС. В часы максимальной нагрузки системы они работают в турбинном режиме, срабатывая воду из верхнего водохранилища и разгружая тем самым ТЭС и АЭС от кратковременной пиковой нагрузки. КПД ГАЭС - 0.7…0.75.

Достоинства ГЭС: При строительстве ГЭС решается ряд задач: - орошение;  - обводнения; - расширение сферы судоходства; - низкая себестоимость ЭЭ; - пиковые станции (т.е быстро запускаются)

Недостатки ГЭС: - большие капиталовложения; - затапливаются большие площади; - оказывается вредное влияние на рыборазводное хозяйство.

Особое место занимают электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии: солнечные (СЭС); ветровые (ВЭС); геотермальные

(ГЕОТЭС) и приливные  электростанции (ПЭС). Однако суммарная  мощность этих станций незначительна.