Основные типы электростанций

Министерство  Образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Факультет международных  отношений

Кафедра «Международных экономических отношений»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему: «Основные типы электростанций»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель:                 ________________   Воронецкий Артем Михайлович                                      

Студент 1 курса              (подпись, дата)

Специальности МЭО

Группа  № 8                

                                     

 

 

Руководитель:               __________________   Левкевич Виктор Евгеньевич                                  

Канд. тех. наук,                            (подпись, дата)                                                                                

доцент                                           

      

                                  

            

                                             

 

 

 

 

 

 

Минск. 2012

Содержание 

 

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

1. Классификация  электростанций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2. Тепловые  электростанции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2.1 Конденсационные  электростанции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

2.2 Теплоэлектроцентрали . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3 Атомные  электростанции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4 Гидроэлектростанции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

6. Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

7. Список  литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

История человечества теснейшим образом связана с  получением и использованием электроэнергии. С каждым годом потребности человечества в электроэнергии возрастают. В быту от электричества работают многочисленные приборы: телевизор, компьютер, утюг, холодильник и т.д. На производстве – транспортеры, электростанки и т.д. Перечислить все, что работает на электроэнергии, невозможно. Бесперебойную работу электроприборов в нашей стране обеспечивают многочисленные электростанции. Проблема обеспечения человечества электроэнергией – одна из самых важных. В этом реферате описаны основные типы электростанций, а так же положительные и отрицательные аспекты в их работе.

 

 

1. Классификация электростанций

Электрическая станция - совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории.

В зависимости  от источника энергии различают:  
- тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо;  
- гидроэлектростанции (ГЭС), использующие энергию падающей воды запруженных рек;

- атомные электростанции (АЭС), использующие ядерную энергию;  
- иные электростанции, использующие ветровую, солнечную, геотермальную и другие виды энергий.

 

2. Тепловые электростанции

Основным  типом  электростанций  в  нашей  стране  являются  тепловые  (ТЭС).  Эти установки вырабатывают наибольшее количество электроэнергии.

На  их  размещение  влияют  топливный  и потребительский  факторы. Наиболее  мощные  электростанции  располагаются  в  местах  добычи топлива.  ТЭС,  использующие  калорийное,  транспортабельное  топливо, ориентированы  на потребителей.

Принципиальная схема тепловой электростанции представлена на рис.1. Стоит иметь в виду, что в  ее конструкции может быть предусмотрено  несколько контуров - теплоноситель от тепловыделяющего реактора может не идти сразу на турбину, а отдать свое тепло в теплообменнике теплоносителю следующего контура, который уже может поступать на турбину, а может дальше передавать свою энергию следующему контуру. Также в любой электростанции предусмотрена система охлаждения отработавшего теплоносителя, чтобы довести температуру теплоносителя до необходимого для повторного цикла значения. Если поблизости от электростанции есть населенный пункт, то это достигается путем использования тепла отработавшего теплоносителя для нагрева воды для отопления домов или горячего водоснабжения, а если нет, то излишнее тепло отработавшего теплоносителя просто сбрасывается в атмосферу в градирнях (их можно видеть на рисунке обложки: из себя они представляют широкие конусообразные трубы). Конденсатором отработавшего пара на неатомных электростанциях чаще всего служат именно градирни.

Рис.1

 

ТЭС,  вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Среди ТЭС преобладают тепловые паротурбинные (ТПЭС), на которых тепловая энергия используется в парогенераторе для получения водяного пара высокого давления, приводящего во вращение ротор паровой турбины, соединённый  с ротором электрического генератора (обычно синхронного генератора). В качестве топлива на таких ТЭС используют уголь (преимущественно), мазут, природный газ, лигнит, торф, сланцы.

ТПЭС, имеющие  в качестве привода электрогенераторов конденсационные турбины и не использующие тепло отработавшего  пара для снабжения тепловой энергией внешних потребителей, называются конденсационными электростанциями. На ГРЭС вырабатывается около электроэнергии, производимой на ТЭС. ТПЭС, оснащенные теплофикационными турбинами и отдающие тепло отработавшего пара промышленным или коммунально-бытовым потребителям, называемым теплоэлектроцентралями (ТЭЦ); ими вырабатывается около электроэнергии, производимой на ТЭС.

ТЭС с приводом электрогенератора от газовой турбины  называются газотурбинными электростанциями (ГТЭС). В камере сгорания ГТЭС сжигают газ или жидкое топливо; продукты сгорания с температурой 750-900 С поступают в газовую турбину, вращающую электрогенератор. Кпд таких ТЭС обычно составляет 26-28%, мощность - до нескольких сотен Мвт. ГТЭС обычно применяются для покрытия пиков электрической нагрузки.

ТЭС с парогазотурбинной  установкой, состоящей из паротурбинного и газотурбинного агрегатов, называется парогазовой электростанцией (ПГЭС), кпд которой может достигать 42 - 43%. ГТЭС и ПГЭС также могут отпускать тепло внешним потребителям, то есть работать как ТЭЦ.

Тепловые  электростанции  используют  широко распространенные  топливные  ресурсы,  относительно  свободно  размещаются  и  способны  вырабатывать  электроэнергию  без  сезонных  колебаний.  Их  строительство  ведется  быстро  и  связано  с  меньшими  затратами  труда  и  материальных  средств.  Но  у  ТЭС  есть  существенные  недостатки. Они  используют  невозобновимые  ресурсы,  обладают  низким  КПД  (30-35%),  оказывают  крайне  негативное  влияние  на экологическую  обстановку.  ТЭС  всего  мира  ежегодно  выбрасывают  в  атмосферу  200-250 млн. т  золы  и  около  60 млн. т  сернистого  ангидрида,  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 уходящих  газов от оксидов серы  и азота.  Хотя  установки,  работающие  на  природном газе  экологически  существенно чище  угольных,  сланцевых и мазутных,  вред  природе  наносит  прокладка  газопроводов  (особенно  в  северных  районах).   

2.1 Конденсационные  электростанции

Первостепенную  роль  среди  тепловых  установок  играют  конденсационные  электростанции  (КЭС).  Они тяготеют  и к источникам  топлива,  и к потребителям,  и  поэтому  очень  широко  распространены.

Чем  крупнее  КЭС,  тем  дальше  она  может  передавать  электроэнергию,  т.е.  по  мере  увеличения  мощности  возрастает  влияние  топливно-энергетического  фактора.  Ориентация  на  топливные  базы  происходит  при  наличии  ресурсов  дешевого  и  нетранспортабельного  топлива  (бурые  угли  Канско-Ачинского  бассейна)  или  в  случае  использования  электростанциями  торфа,  сланцев  и  мазута  (такие  КЭС  обычно  связаны  с  центрами  нефтепереработки).

2.2 Теплоэлектроцентрали

Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) — разновидность тепловой электростанции, которая производит не только электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов).

ТЭЦ конструктивно  устроена как конденсационная электростанция (КЭС). Главное отличие ТЭЦ от КЭС состоит в возможности отобрать часть тепловой энергии пара, после того, как он выработает электрическую энергию. В зависимости от вида паровой турбины, существуют различные отборы пара, которые позволяют забирать из нее пар с разными параметрами. Турбины ТЭЦ позволяют регулировать количество отбираемого пара. Отобранный пар конденсируется в сетевых подогревателях и передает свою энергию сетевой воде, которая направляется на пиковые водогрейные котельные и тепловые пункты. На ТЭЦ есть возможность перекрывать тепловые отборы пара, в этом случае ТЭЦ становится обычной КЭС. Это дает возможность работать ТЭЦ по двум графикам нагрузки:

• тепловому — электрическая нагрузка жёстко зависит от тепловой нагрузки (тепловая нагрузка — приоритет)
• электрическому — электрическая нагрузка не зависит от тепловой, либо тепловая нагрузка вовсе отсутствует (приоритет — электрическая нагрузка).

Совмещение функций генерации  тепла и электроэнергии (когенерация) выгодно, так как оставшееся тепло, которое не участвует в работе на КЭС, используется в отоплении. Это повышает расчетный КПД в целом (80 % у ТЭЦ и 30 % у КЭС), но не говорит об экономичности ТЭЦ. Основными же показателями экономичности являются: удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении и КПД цикла КЭС.

При строительстве ТЭЦ необходимо учитывать близость потребителей тепла  в виде горячей воды и пара, так как передача тепла на большие расстояния экономически нецелесообразна.

3. Атомные электростанции

Атомная электростанция (АЭС), электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основном 233U, 235U. 239Pu). При делении 1 г изотопов урана или плутония высвобождается 22 500 квт ч, что эквивалентно энергии, содержащейся в 2800 кг условного топлива. Установлено, что мировые энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.) существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического топлива (нефть, уголь, природный газ и др.). Это открывает широкие перспективы для удовлетворения быстро растущих потребностей в топливе. Кроме того, необходимо учитывать всё увеличивающийся объём потребления угля и нефти для технологических целей мировой химической промышленности, которая становится серьёзным конкурентом тепловых электростанций. Несмотря на открытие новых месторождений органического топлива и совершенствование способов его добычи, в мире наблюдается тенденция к относительному увеличению его стоимости. Это создаёт наиболее тяжёлые условия для стран, имеющих ограниченные запасы топлива органического происхождения. Очевидна необходимость быстрейшего развития атомной энергетики, которая уже занимает заметное место в энергетическом балансе ряда промышленных стран мира.

Первая в  мире АЭС опытно-промышленного назначения мощностью 5 Мвт была пущена в СССР 27 июня 1954 г. в г. Обнинске. До этого энергия атомного ядра использовалась преимущественно в военных целях. Пуск первой АЭС ознаменовал открытие нового направления в энергетике, получившего признание на 1-й Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии (август 1955, Женева).

Принципиальная  схема АЭС с ядерным реактором, имеющим водяное охлаждение, приведена на рис. 2. Тепло, выделяющееся в активной зоне реактора 1, отбирается водой (теплоносителем) 1-го контура, которая прокачивается через реактор циркуляционным насосом 2. Нагретая вода из реактора поступает в теплообменник (парогенератор) 3, где передаёт тепло, полученное в реакторе, воде 2-го контура. Вода 2-го контура испаряется в парогенераторе, и образующийся пар поступает в турбину 4.

Рис. 2.

Наиболее  часто на АЭС применяются 4 типа реакторов  на тепловых нейтронах: 1) водо-водяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя; 2) графито-водные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем; 3) тяжеловодные с водяным теплоносителем и тяжёлой водой в качестве замедлителя; 4) графито-газовые с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем.

Выбор преимущественно  применяемого типа реактора определяется главным образом накопленным  опытом в реакторостроении, а также наличием необходимого промышленного оборудования, сырьевых запасов и т. д. На АЭС США наибольшее распространение получили водо-водяные реакторы. Графито-газовые реакторы применяются в Англии. В атомной энергетике Канады преобладают АЭС с тяжеловодными реакторами.

В зависимости  от вида и агрегатного состояния  теплоносителя создаётся тот  или иной термодинамический цикл АЭС. Выбор верхней температурной  границы термодинамического цикла  определяется максимально допустимой температурой оболочек тепловыделяющих  элементов (ТВЭЛ), содержащих ядерное  горючее, допустимой температурой собственно ядерного горючего, а также свойствами тенлоносителя, принятого для данного типа реактора.

На АЭС, тепловой реактор которой охлаждается  водой, обычно пользуются низкотемпературными  паровыми циклами. Реакторы с газовым  теплоносителем позволяют применять  относительно более экономичные  циклы водяного пара с повышенными начальными давлением и температурой. Тепловая схема АЭС в этих двух случаях выполняется 2-контурной: в 1-м контуре циркулирует теплоноситель, 2-й контур - пароводяной. При реакторах с кипящим водяным или высокотемпературным газовым теплоносителем возможна одноконтурная тепловая АЭС. В кипящих реакторах вода кипит в активной зоне, полученная пароводяная смесь сепарируется, и насыщенный пар направляется или непосредственно в турбину, или предварительно возвращается в активную зону для перегрева В высокотемпературных графито-газовых реакторах возможно применение обычного газотурбинного цикла. Реактор в этом случае выполняет роль камеры сгорания.