Федеральное государственное автономное

 образовательное  учреждение  
высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 

       Институт  управления бизнес-процессами и экономики  СФУ 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 

       Гидроаккумулирующие электростанции 
 
 
 
 
 

Студентка группы  

Преподаватель                        
 
 

Красноярск 2011

 

     

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

Глава 1 Определение, принцип работы, классификация, основное

оборудование  и технологические схемы ГАЭС 4

   1.1 Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) 4

  1.2 Принцип работы 5

   1.3 Классификация ГАЭС  7

   1.4 Технологические схемы  9

   1.5 Гидросиловое оборудование  11

   1.6 Компоновочные решения  13

Глава 2 Системное значение ГАЭС 15

   2.1 Энергетическая безопасность страны и роль ГАЭС в

 повышении  живучести энергосистем  15

   2.2 Целесообразное расположение ГАЭС и их использование 17

   2.3 Влияние ГАЭС на окружающую среду 21

Заключение  24

Список  использованных источников 26

 

     

     ВВЕДЕНИЕ

 

     Вопросы использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) актуальны для всех стран мира в силу различных обстоятельств. Для промышленно развитых стран мира, зависящих от импорта топливно-энергетических ресурсов это, прежде всего, энергетическая безопасность. Для промышленно развитых стран, богатых энергоресурсами, - это экологическая безопасность. Для развивающихся стран — это наиболее быстрый путь к улучшению социально-бытовых условий жизни населения.

     К ВИЭ относятся: энергия солнца, ветра, рек и водотоков, мирских приливов и волн, тепловая энергия земли (геотермальная) и гидросферы (тепло воздуха и вод океанов, морей и крупных водоемов), а также энергия биомассы. Меня из этого перечня интересует, в первую очередь, гидроэнергетика. Это прежде всего потенциал энергии рек и водотоков, который в мире оценивается величиной в 8100 млрд. кВт-ч.

     В настоящее время разработана (и частично уже реализуется) программа развития гидроэнергетических мощностей на период до 2020 г., предусматривающая ввод генерирующих мощностей.

   Особое  место в числе различных видов  гидроэнергетики занимают ГАЭС. Благодаря специфической технологии ГАЭС дают уникальную возможность двойного регулирования мощности - в генераторном и нагрузочном режимах. Это позволяет использовать ГАЭС при решении широкого диапазона режимных задач, связанных с потребностями в регулировании:

• работа в интересах Системного оператора Единой энергетической системы по регулированию суточного графика нагрузки регулирование режимов «тепловых» изолированных энергосистем;
• оптимизация работы тепловых (ТЭС) и атомных (АЭС) электростанций, улучшение их технико-экономических показателей, снижение вредных выбросов в атмосферу;
• совместная работа с ПЭС;
• осуществление функций быстро вводимого аварийного резерва генерирующей мощности.

   Гидроаккумулирующие электростанции получили широкое распространение в мире: по состоянию на 2005 г. их общее количество достигло 460; в настоящее время строится около 40 новых ГАЭС во многих странах мира.

     Актуальность  развития генерирующих мощностей гидроаккумулирующего типа обусловлена дефицитом маневренных  регулирующих мощностей.

 

     Глава 1. Определение, принцип работы, классификация, основное оборудование и технологические схемы  ГАЭС

     1.1 Гидроаккумулирующие электрические станции.

 

    Гидравлическое  аккумулирование электрической  энергии осуществляется гидроаккумулирующими электростанциями (ГАЭС), сооружение которых способствует комплексному решению ряда энергетических, топливно-энергетических и водохозяйственных проблем.

    Планомерно  увеличивающиеся масштабы промышленного  и сельскохозяйственного производства обуславливают значительные приросты электропотребления. Удовлетворения этого прироста электропотребления энергетическими мощностями невозможно без концентрации мощностей на электростанциях и отдельных агрегатах.

    Концентрация  мощностей агрегатов и электростанций обеспечивает более быстрый ввод мощностей в энергосистемах, повышение экономичности электростанций, уменьшение потребности в трудовых ресурсах при строительстве и эксплуатации, снижение металлоемкости.

    Наряду  с положительными сторонами насыщение  энергетических систем тепловыми и атомными электростанциями огромной мощности  усугубляет трудности с покрытием минимальных нагрузок. Ограниченный диапазон регулирования мощности крупноблочных агрегатов и невозможность частых пусков и остановок без резкого снижения надежности и экономичности работы энергосилового оборудования тепловых и атомных электростанций затрудняет покрытие неравномерной части графиков электрической нагрузки. Неравномерность режима электропотребления наблюдается не только в течение суток ( внутрисуточная неравномерность), но и по дням недели (внутринедельная неравномерность), и сезонам года (внутригодовая неравномерность).

    В этих условиях неразрывность процесса производства и потребления электроэнергии требует от энергосистем значительного  маневрирования мощностями электростанций и агрегатов. Однако современное оборудование ТЭС и АЭС не приспособлено к резкопеременному режиму работы. Тратяться огромные средства на различного рода усовершенствования, реконструкцию отдельных узлов агрегатов и на устранения неполадок. При решении указанной проблемы гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) занимают особое место, так как они одновременно являются высокоманевренным источником пиковой мощности и потребителем регулятором. В отличии от гидроэлектростанций обычного типа пиковая энергоотдача ГАЭС не зависит от водности года. 
 
 
 

1.2 Принцип работы

     

     а — вертикальный разрез; б — план; 1 — верхний аккумулирующий бассейн; 2 — водоприёмник; 3 — напорный водовод; 4 — здание электростанции; 5 — нижнее питающее водохранилище; 6 — плотина с водосбросом; 7 — нормальный подпорный уровень воды; 8 — уровень сработки.

Рисунок 1 – Гидроаккумулирующая электростанция        

 Гидроаккумулирующие  электростанции (ГАЭС) перераспределяют  электроэнергию, вырабатываемую другими  электростанциями, во времени в соответствии с требованиями потребителей. Принцип действия гидроаккумулирующей станции основан на ее работе в двух режимах: насосном и турбинном. В насосном режиме вода из нижнего водохранилища (бассейна) ГАЭС (рис. 2.I) перекачивается в вышерасположенный верхний бассейн. Во время работы в насосном режиме (обычно в ночные часы, когда нагрузка в энергосистеме снижается) ГАЭС потребляет электрическую энергию, вырабатываемую тепловыми электростанциями энергосистемы. В турбинном режиме ГАЭС использует запасенную в верхнем бассейне воду, агрегаты станции при этом вырабатывают электроэнергию, которая подается потребителю в часы пиков нагрузки.

     Гидротехнические  сооружения ГАЭС состоят из двух бассейнов, расположенных на разных уровнях, и  соединительного трубопровода. Гидроагрегаты, установленные в здании ГАЭС у нижнего конца трубопровода, могут быть трёхмашинными, состоящими из соединённых на одном валу обратимой электрической машины (двигатель-генератор), гидротурбины и насоса, или двухмашинными — обратимая электромашина и обратимая гидромашина, которая в зависимости от направления вращения может работать как насос или как турбина.

     Количество  аккумулированной электроэнергии определяется ёмкостью бассейнов и рабочим напором ГАЭС. Верхний бассейн ГАЭС может быть искусственным или естественным (например, озеро); нижним бассейном нередко служит водоём, образовавшийся вследствие перекрытия реки плотиной. Одно из достоинств ГАЭС состоит в том, что они не подвержены воздействию сезонных колебаний стока. Гидроагрегаты ГАЭС в зависимости от высоты напора оборудуются поворотно-лопастными, диагональными, радиально-осевыми и ковшовыми гидротурбинами. Время пуска и смены режимов работы ГАЭС измеряется несколькими минутами, что предопределяет их высокую эксплуатационную манёвренность. Регулировочный диапазон ГАЭС, из самого принципа её работы, близок двукратной установленной мощности, что является одним из основных её достоинств.

     Колебания нагрузок агрегатов ТЭС и АЭС  вызывают повышение удельных затрат топлива, ускорение износа и сокращение сроков амортизации их оборудования, увеличение издержек и затрат времени на ремонт. За счет работы ГАЭС в турбинном режиме также обеспечивается покрытие пиков графика, а в часы минимальных нагрузок ГАЭС работают в насосном режиме и потребляют энергию ТЭС или АЭС, повышают их загрузку и тем самым дополнительно уменьшают колебания нагрузки. Это улучшает условия эксплуатации ТЭС и АЭС и снижает суммарные затраты топлива в энергосистеме. Исключительной особенностью ГАЭС, которой не обладает никакой другой тип электростанций, является именно повышение нагрузок ТЭС и АЭС в часы минимумов ("провалов") нагрузок. ГАЭС могут быть использованы также в полупиковой части графика суточных нагрузок, если верхняя, самая острая часть пика графика обеспечивается за счет работы каких-либо других электростанций. В самой верхней части графика использование мощности ГАЭС в течение отдельных суток имеет место примерно в течение 1,5-3 ч, в полупиковой части графика 5-8 ч (соответственно употребляется термин: трехчасовая зона, пяти-, восьмичасовая зона и т. д.).

     Способность ГАЭС покрывать пики нагрузки и повышать спрос на электроэнергию в ночные часы суток делает их действенным средством для выравнивания режима работы энергосистемы и, в частности, крупных паротурбинных энергоблоков.

     Общий КПД ГАЭС в оптимальных расчётных условиях работы приближается к 0,75; в реальных условиях среднее значение КПД с учётом потерь в электрической сети не превышает 0,66.

     ГАЭС  целесообразно строить вблизи центров потребления электроэнергии, т.к. сооружение протяжённых линий электропередачи для кратковременного использования экономически не выгодно. Обычный срок сооружения ГАЭС около 3 лет.

3. Классификация гидроаккумулирующих  электростанций

  

        Гидроаккумулирующие  электростанции можно классифицировать  по следующим признакам.  
        По схеме аккумулирования:

1. ГАЭС простого аккумулирования, иногда их называют чистыми ГАЭС (рис. 2.1 I). Характерным признаком ГАЭС такого типа является отсутствие притока воды в верхний бассейн;
2. ГАЭС смешанного типа, или ГЭС-ГАЭС, при этой схеме имеется приток воды в верхний бассейн, который, срабатываясь в турбинном режиме, дает дополнительную выработку энергии (рис. 2.1 II);
3. ГАЭС в схеме переброски стока (рис. 2.1 III), или ГАЭС с неполной высотой подкачки в бассейн или канал на водоразделе. Характерным для этой схемы является раздельное расположение насосной и гидроэлектрической станций, в связи с чем схему иногда называют раздельной.

 

         По длительности цикла аккумулирования, т. е. по периоду сработки и наполнения бассейна различают ГАЭС :

1. суточного,
2. недельного,
3. сезонного аккумулирования.

     В ГАЭС суточного регулирования наполнение и сработка бассейна происходят в  течении суток.

     Продолжительность использования ГАЭС в суточном режиме (продолжительность периода зарядки и разрядки) определяется технико-экономическим расчетом.

     В некоторых случаях на суточный цикл может накладываться недельный цикла аккумулирования, что требует обычно значительного увеличения емкости бассейнов.