Энергетические и экономическое значение применения гидроаккумулирования на примере Загорской ГАЭС.

Загорская ГАЭС является важным структурным элементом системы энергоснабжения Московского региона и энергосистемы Центра России, выполняя ряд важных общесистемных функций:

ü Потребление электроэнергии в период провалов нагрузки и её выработка в период пиков потребления. Суточный график нагрузки энергосистемы отличается хорошо выраженными утренними и вечерними пиками и глубоким провалом в ночное время

ü Также активно используются масштабные перетоки мощности из энергосистемы Центра в энергосистему Урала и обратно, что приводит к потерям электроэнергии и повышает риск аварий. Загорская ГАЭС, потребляя избыточную электроэнергию в ночные часы и вырабатывая её в пиковое время, существенно облегчает работу энергосистемы и повышает её эффективность, даже учитывая неизбежные потери электроэнергии при гидроаккумулировании (КПД гидроаккумулирования Загорской ГАЭС составляет 73%). В то же время в энергосистеме Центра в настоящее время сохраняются ночные избытки мощности в количестве 2—3 ГВт, что с учётом реализуемой масштабной программы строительства маломаневренных АЭС указывает на необходимость строительства новых ГАЭС.

ü Парирование различных проблем в энергосистеме, в том числе аварийных. Высокая маневренность ГАЭС (агрегаты которой имеют возможность изменения мощности в течение нескольких минут, а в ряде случаев — и менее чем за минуту) позволяет использовать их для оперативного реагирования на различные возмущения в энергосистеме. Фактически Загорская ГАЭС используется Системным оператором как оперативный быстровводимый резерв мощности, в связи с чем число пусков гидроагрегатов станции может доходить до 30-ти в сутки и нескольких сотен в месяц. Таким образом, снижается риск возникновения крупной системной аварии

ü Повышение качества энергоснабжения путём потребления избыточной реактивной мощности. С целью снижения реактивной мощности (приводящей к повышению напряжения выше нормативных значений) гидроагрегаты Загорской ГАЭС активно используются для работы в режиме синхронного компенсатора. При этом из камеры рабочего колеса сжатым воздухом вытесняется вода, а гидроагрегат начинает работать как электродвигатель, потребляя реактивную мощность. Так, в конце 1990-х годов практически ежесуточно в режиме синхронного компенсатора работали 1—3 гидроагрегата ГАЭС, а суммарное время работы всех гидроагрегатов в этом режиме достигало 10 000 часов в год.

Крупные насосные станции-потребители-регуляторы электроэнергии

Насосные станции, перекачивающие воду с низких отметок на более высокие, могут быть использованы для перераспределения электроэнергии во времени. Эти схемы применяются главным образом в условиях горного рельефа, как правило, при высоте подъема воды меньшей напора турбин, срабатывающих эту воду.

Не меньшее значение для регулирования нагрузки могут иметь существующие и намечаемые к строительству крупные насосные станции для переброски стока и подачи воды на орошение. Ряд станций, построенных на таких каналах, как Иртыш — Караганда общей мощностью агрегатов 350 МВт, Днепр — Донбасс, мощностью 250 МВт, Каршинский мощностью 450 МВт, могут быть использованы в качестве потребителей — регуляторов электроэнергии. Этот режим работы характеризуется тем, что в часы ночного и дневного провалов нагрузки все насосы включены в работу, а во время прохождения максимумов нагрузки часть агрегатов или вся насосная станция останавливаются.

Особенно выгоден такой режим в осенне-зимний период, когда сокращается количество перебрасываемого стока и подаваемой воды для орошения и облегчается прохождение ночного минимума нагрузки за счет увеличения потребления электроэнергии. Это сокращает необходимость остановки и глубокой разгрузки тепловых агрегатов и приводит к экономии топлива и издержек на их ремонт.

Проектирование новых крупных насосных станций должно вестись с учетом их более полного использования в качестве потребителей — регуляторов энергии. Для этого требуется увеличение числа насосных агрегатов, вместимости водохранилищ краткосрочного регулирования стока, пропускной способности магистральных каналов, а в некоторых случаях и замены части насосных агрегатов на обратимые гидромашины. На низконапорных насосных станциях возможно использование капсульных обратимых агрегатов с подачей воды 150 м³/с и более. Эти агрегаты разрабатываются на основе существующих капсульных турбин с диаметром рабочего колеса до 6—7,5 м.

Увеличение капиталовложений в насосные станции, работающие как потребители — регуляторы и аккумуляторы электроэнергии, оправдывается не только указанными выше эксплуатационными преимуществами, но и улучшением структуры генерирующих мощностей энергосистем с заменой тепловых пиковых и полупиковых мощностей и увеличением базовых электростанций, в том числе АЭС.

Окончательный выбор режима работы насосных станций и связанных с ним параметров сооружений должен производиться на основе технико-экономического сопоставления всех возможных вариантов режима.

Энергия морских приливов. Периодические изменения уровня воды в морях и океанах, называемые приливами и отливами, происходят под действием сил притяжения в космической системе Земля — Луна — Солнце. Смена приливов и отливов наблюдается на большинстве морских побережий 4 раза в сутки. При этом амплитуда колебаний уровня моря достигает максимума (сизигия) при расположении Земли, Луны и Солнца на одной прямой, а минимума (квадратуры) — при их расположении в вершинах треугольника, образуемого этими космическими телами.

Наибольшая амплитуда колебаний этих уровней, т. е. разность их максимального значения при приливах и минимального при отливах, составляет в открытом океане около 2 м. У побережий, в узких проливах, заливах и устьях рек эта амплитуда возрастает, достигая наибольшего значения до 19,6 м в заливе Фанди на атлантическом побережье Канады. В России максимальные амплитуды приливов наблюдаются на побережье Охотского моря до 11 м, в Мезенском заливе — 10 м и на Кольском побережье — до 7,4 м.

Рис. 13 Мареограмма (кривая приливов) за один месяц

Графики изменения рассматриваемых уровней воды, называемые мареограммами, для суток имеют синусоидальный характер. Чередование максимальных и минимальных уровней моря происходит через каждые 6 ч 12 мин. Амплитуда суточных колебаний уровня моря не остается постоянной, а изменяется по дням, как это показано на рис. 13, а также существенно зависит от времени года. Лунный месяц составляет 29,53 сут., что соответствует продолжительности времени между двумя полнолуниями или новолуниями.

Рассматриваемый подъем и спад уровней сопровождаются изменениями течения и расхода воды от моря к побережью и обратно, что определяет гидравлическую энергию приливов и отливов.

Преобразование энергии отливов и приливов в электрическую возможно путем строительства приливных электростанций (ПЭС), схема которых заключается в следующем. Суженный створ пролива или устья реки перегораживается путем сооружения здания станции, воспринимающего напор, и плотины. При этом образуется бассейн, куда во время прилива вода поступает из моря, а при отливе — обратно. Разность уровней воды в море и бассейне обеспечивает работу гидротурбин. При выравнивании уровней воды в бассейне и море и сокращении напора ниже минимально необходимого для работы турбин значения они останавливаются до следующего восстановления напора во время прилива или отлива.

Для определения потенциальной мощности N_n, кВт, и годовой выработки энергии Э_п, кВт-ч, отдельных створов, в которых возможно сооружение ПЭС, рекомендуются следующие формулы:

где А — среднегодовая амплитуда прилива, м; F — площадь бассейна, км².

Технический потенциал ПЭС оценивается в 33% потенциальной энергии, так как значительная ее часть не может быть использована вследствие снижения напора и других потерь энергии.

Благоприятные условия для строительства ПЭС, характеризующиеся большой площадью бассейна при малой длине створа сооружений и значительной амплитудой колебания уровней, встречаются.довольно редко. Но в ряде стран, в том числе Англии, Франции, Канаде и др., разработаны проекты ПЭС мощностью более 7000 МВт (Северен, Англия) и даже 12000 МВт (Шозе, Франция).

Крупнейшая в мире на настоящий момент приливная электростанция Сихвинская ПЭС, расположенная в искусственном заливе Сихва-Хо (кор. 시화호)[2] на северо-западном побережье Южной Кореи. Электростанция обладает установленной мощностью 254 МВт и была запущена в августе 2011 года и стала крупнейшей приливной станцией мира оттеснив на второе место долговременного лидера — французскую приливную электростанцию ПЭС «Ля Ранс»(240 МВт).

Рис. 14 Масштабная модель поперечного сечения машинного зала ПЭС «Ля Ранс»

Установленная мощность действующей в России Кислогубской ПЭС сегодня 1,7 МВт (первоначально 0,4 МВт).

Станция установлена в узкой части губы Кислая, высота приливов в которой достигает 5 метров. Конструктивно станция состоит из двух частей — старой, постройки 1968 года, и новой, постройки 2006 года. Новая часть присоединена к одному из двух водоводов старой части. В здании ПЭС размещено два ортогональных гидроагрегата — один мощностью 0,2 МВт (диаметр рабочего колеса 2,5 м, находится в старом здании) и один ОГА-5,0 м мощностью 1,5 МВт (диаметр рабочего колеса 5 м, находится в новом здании). Гидротурбины изготовлены ФГУП «ПО Севмаш», генераторы — ООО «Русэлпром».

Кислогубская ПЭС принадлежит ОАО «РусГидро» в лице его 100 % дочернего общества — ОАО «Малая Мезенская ПЭС».

Рис. 15 Масштабная модель поперечного сечения

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: