ГАЭС (гидроаккумулирующие электростанции) служат для накопления электроэнергии во время низкого потребления сетями электричества (в ночной период) и отдачи её во время пиковых нагрузок, уменьшая тем самым необходимость изменения мощности в течение суток основных электростанций (атомных, тепловых). Тепловые и атомные станции не способны быстро снижать свою мощность во время значительного спада потребления, поэтому ночью себестоимость электроэнергии существенно возрастает и электростанции работают в значительной степени вхолостую.

История использования гидроаккумулирующих электростанций

Чтобы улучшить и увеличить эффективность всей системы, были разработаны ГАЭС. Первые подобные станции были построены в конце 19 века в Западной Европе, в частности в 1882 г. в Швейцарии была запущена установка Леттем мощностью 103 кВт. Аналогичное сооружение через 12 лет было запущено на одной из прядильных фабрик Италии. До 20 столетия функционировало всего 4 ГАЭС, к 60-м гг. 20 века насчитывалось уже 72 работающие установки, к 2010 г. их число достигло 460.

Принцип действия

У гидроаккумулирующих электростанций есть два периода работы — насосный и турбинный. Во время первого режима ГАЭС является потребителем электроэнергии, которая подаётся от во время минимальной нагрузки на последние (обычно примерно 7-12 часов в сутки). При этом на ГАЭС происходит перекачка воды в верхний аккумулирующий бассейн из нижнего питающего водохранилища (станция запасает энергию). В турбинном режиме ГАЭС отдаёт накопленную энергию обратно в сеть во время максимальной нагрузки на неё (2-6 часов в сутки). Вода в этот период из верхнего бассейна направляется обратно в питающее водохранилище, вращая при этом турбину генератора.

Верхний бассейн может не иметь естественной приточности, работая исключительно на запасённой в наносный период воде. Такие ГАЭС принято называть «чистыми». Также функционируют «смешанные» гидроаккумулирующие станции, верхний бассейн которых имеет дополнительную естественную приточность. При этом в турбинном режиме используется и аккумулированная, и поступающая естественным образом вода.

Принцип действия насосно-аккумулирующих электростанций заключается в преобразовании энергии воды. В таких инженерных сооружениях есть два периода работы: насосный и турбинный. В первый период электростанция является потребителем энергии от других видов, например, тепловых электростанций. В это время с помощью насосов вода перекачивается в верхний бассейн (происходит зарядка). Во время турбинного режима работы вода вращает турбины, попадая в нижнее хранилище, с помощью чего запасённая энергия отдаётся потребителю (разрядка).

Делается это для того, чтобы обеспечить города, промышленность необходимой мощностью во время пикового энергопотребления.

Устройство

Кроме верхнего бассейна и питающего водохранилища в состав ГАЭС входит здание электростанции, железобетонный или металлический напорный водопровод, водоприёмник, который служит для подачи воды в верхний бассейн во время работы станции в насосный период и для забора воды из него в турбинный период. В самом здании электростанции устанавливается турбина, генератор-электродвигатель и насос либо только генератор-электродвигатель и обратимая турбина (турбина-насос).

Чаще всего ГАЭС устанавливаются рядом с мощными потребителями энергии недалеко от мощных тепловых или атомных электростанций там, где этому способствуют топографические, гидрологические и геологические условия. Необходимо, чтобы на местности имелась возможность устроить верхний бассейн и нижнее водохранилища рядом друг с другом. КПД гидроаккумулирующих станций колеблется в диапазоне 0,6 — 0,7. Обычно для работы используются уже существующие водохранилища и озёра или те места, где верхний бассейн имеет естественную приточность.

Разделяют «чистые» гидроаккумулирующие станции и «смешанные». В первом случае верхний бассейн не обладает естественной приточностью, таким образом энергия вырабатывается только за счёт запасённой заранее воды. В смешанных электростанция используется кроме аккумулированного объёма ещё и приточный сток. КПД подобных сооружений составляет 60-70%. Обычно устанавливаются вблизи мощных электростанций, там где возможно организовать нижнее водохранилище и верхнее хранилище близко друг к другу.

Другой вид аккумулирующих электростанций — ветряные. В них используется простой принцип, когда ветер вращает ветряное колесо, а энергия запасается в аккумуляторной батарее. Они намного меньше гидроаккумулирующих электростанций по размеру. Сейчас активно развиваются конструкции малой мощности, направленные на обеспечение энергией отдельных домов и фермерских хозяйств. Мощность их составляет 300 Вт — 20 кВт. средней мощности могут снабжать электричеством небольшие удалённые населённые пункты с общим потреблением 20 — 600 кВт. Мощные аккумулирующие станции выдают более мегаватта.

В связи с постоянным повышением подобные сооружения получили большое распространение в Европе. Сейчас они устанавливаются повсеместно, в том числе и в черте города. К недостаткам можно отнести создаваемый шум на уровне 45 дБ и выше. Также во многих странах запрещается их использование в сезон миграции птиц.

Гидротехнические сооружения и гидроэнергетическое оборудование ГАЭС конструктивно не многим отличаются от аналогичных объектов ГЭС. Принципиальное отличие ГАЭС заключается в режиме работы и повышенной интенсивности эксплуатации оборудования и сооружений.

Гидроэлектростанция (гидроэлектрическая станция, ГЭС) -- это комплекс сложных гидротехнических сооружений и оборудования. Его назначение -- преобразовывать энергию потока воды в электрическую энергию. Важнейшее гидротехническое сооружение -- плотина.

Гидроаккумулирование - сравнительно новый для России вид гидроэнергетики.

Гидроаккумулирующие электростанции в отличие от обычных ГЭС представляют собой комплекс сооружений и оборудования, предназначенный не только для генерирования электроэнергии, но и для ее аккумулирования. Поэтому, во многом сохраняя конструктивное и компоновочное сходство с обычными ГЭС, ГАЭС имеют и свои особенности. Независимо от индивидуальных особенностей каждой ГАЭС, все они имеют в том или ином конструктивном виде основной набор компоновочных элементов: верхний аккумулирующий и нижний бассейны, здание ГАЭС, водоприемник (один или два), напорные водоводы.

Несмотря на значительный потенциал ГЭС, его регулирующих возможностей недостаточно для компенсации излишков генерирующей мощности в часы провала суточного графика нагрузки.

ГАЭС обладает максимальными маневренными возможностями. Причем в отличие от других маневренных электростанций, которые могут покрывать только пиковые нагрузки, ГАЭС могут работать в насосном (нагрузочном) режиме в провале графика нагрузок, обеспечивая более благоприятный базисный режим ТЭС и АЭС, а также способствуя снижению межсистемных перетоков мощности.

Обычно при определении к.п.д. гидроаккумулирования потери воды из верхнего аккумулирующего бассейна за счет фильтрации и испарения не учитывают, так как испарение компенсируется осадками, а фильтрация сводится к минимуму противофильтрационными устройствами. Но стоимость противофильтрационных устройств значительно влияет на стоимость сооружения бассейна, поэтому во многих случаях в целях снижения общей стоимости проекта либо от них отказываются, либо выполняют в упрощенном варианте, что может привести к повышенным потерям воды из-за фильтрации. Позволяет в процессе эксплуатации каким-либо образом (совершенствование конструкции торцевого уплотнения лопаток направляющего аппарата, установка предтурбинного быстродействующего затвора и т. п.) воздействовать на Наибольший интерес представляет третий вид потерь воды, так как только он величину этих потерь.

Протечки через закрытый направляющий аппарат для обычных ГЭС не имеют значения, так как большую часть времени агрегаты ГЭС находятся в работе с открытым направляющим аппаратом. Агрегаты пиковых ГАЭС, в отличие от ГЭС, большую часть суток остановлены, и через их закрытые направляющие аппараты из верхнего бассейна в нижний существуют протечки воды, величина которых определяется качеством торцевого уплотнения лопаток направляющего аппарата.

Напор, расход воды, потребление и выработка электроэнергии ГАЭС за отдельные интервалы времени зависят от принятой продолжительности цикла аккумулирования, а в пределах этого цикла - от величины включенной мощности и продолжительности ее работы в режимах заряда и разряда каждого цикла аккумулирования. В процессе работы ГАЭС в любом из активных (турбинном или насосном) режимов, в отличие от обычной ГЭС, происходит непрерывное изменение напора. Эти изменения обусловлены одновременностью сработки одного и наполнения другого бассейна в каждом режиме работы. Наибольшие изменения напора характерны для ГАЭС, бассейны которых имеют сравнительно небольшую площадь водной поверхности при значительных глубинах бассейнов.

Особенно важным и сложным в эксплуатационном отношении является машинное здание ГАЭС, в котором сконцентрировано основное насосотурбинное и электротехническое оборудование, вспомогательные системы агрегатов, устройства релейной защиты, автоматики, управления и контроля.

Заглубление гидромашин по условиям кавитации в насосном режиме значительно превосходит заглубление турбинного оборудования обычных ГЭС.

Здания ГАЭС отличаются от зданий ГЭС расширенными выходными сечениями всасывающе-отсасывающих труб, что необходимо для улучшения гидравлических условий всасывания в насосном режиме, наличием решеток для защиты от попадания в проточную часть агрегата плавающих тел, большим заглублением агрегатов.

Опыт эксплуатации Киевской, Загорской и Круонисской ГАЭС, а также результаты натурных наблюдений за дамбами, позволяют сделать вывод, что условия работы сооружений водоемов ГАЭС значительно отличаются от условий работы подобных сооружений русловых ГЭС. Ограждающие дамбы ГАЭС имеют более сложную конструкцию, чем аналогичные сооружения на ГЭС. К конструкции ограждающих дамб верхних бассейнов ГАЭС предъявляются более высокие требования в отношении водоудерживающей способности, что объясняется постоянными и быстрыми, иногда неоднократно в течение суток, колебаниями уровня воды, причем величина этих колебаний может быть от нескольких метров до десятков и сотен метров.

Конструкция всасывающе-отсасывающих труб ГАЭС отличается от аналогичных элементов ГЭС только более расширенными выходными сечениями, хотя встречаются примеры более сложной конструкции водоприемно-выпускных сооружений.

Система возбуждения обратимой электрической машины ГАЭС отличается от аналогичной системы гидрогенераторов ГЭС тем, что она должна обеспечить стандартный набор режимов и параметров возбуждения генератора-двигателя в режимах генераторном, двигательном и СК, и, кроме того, режим пуска в двигательный режим и электродинамическое торможение гидроагрегата при его остановке. Поэтому в системах возбуждения генераторов-двигателей ГАЭС применяется специальный тип АРВ.

Основные особенности выбора оборудования ГАЭС в сравнении с ГЭС определяются режимом работы электростанций этого типа. ГАЭС отличаются от ГЭС тем, что в долговременном плане они не вырабатывают электроэнергию, а перераспределяют ее во времени, заряжаясь в насосном режиме и отдавая электроэнергию при разряде в турбинном режиме.

Величина натяга обода ротора, как и на обычных гидрогенераторах, после проведения опыта сброса нагрузки уменьшается. В дальнейшем, при реверсивных пусках и остановках агрегата, процесс уменьшения натяга продолжается, причем его интенсивность значительно выше, чем у гидрогенераторов ГЭС. Поэтому в соответствии с заводской инструкцией во время первого капитального ремонта через один год после начала эксплуатации необходимо произвести горячую расклиновку обода ротора, хотя «чистое» время работы обратимого агрегата значительно меньше, чем у гидрогенераторов ГЭС.

Инженерно-геологические проблемы, связанные с «вписыванием» ГАЭС в окружающую геологическую среду и обеспечением устойчивости склонов, на этапе проектирования и строительства являются наиболее сложными в связи с тем, что принципы, выработанные практикой для строительства ГЭС, не вполне пригодны для ГАЭС. Существенно иная, чем у ГЭС, конструкция, компоновка и условиями эксплуатации сооружения.

В процессе строительства необходим всесторонний инженерно-геологический контроль, качественное ведение документации строительных выемок, наблюдения и дополнительные исследования в котлованах и на существующих сооружениях. При этом следует иметь в виду, что объем таких работ на ГАЭС, как правило, больше, чем на аналогичных по мощности ГЭС. Строительство ГАЭС требует высокой культуры строительных работ, соблюдения установленной технологии строительства, так как непредусмотренные проектом подрезки склонов, их замачивание или пригрузка совершенно недопустимы. Они ведут к возникновению необратимых деформаций склонов, провоцированию оползневых подвижек и, следовательно, к удорожанию строительства, увеличению сроков ввода станции в эксплуатацию, снижению надежности сооружения

Важной характеристикой ГАЭС является стоимость их строительства. Сравнительно небольшие удельные капиталовложения, краткие сроки строительства и освоения мощности ГАЭС, в отличие от обычных ГЭС, значительно уменьшают сроки их окупаемости и существенно сокращают срок омертвления капиталовложений

Большая эффективность ГАЭС в общей структуре электроэнергетики, их многофункциональность и легкая адаптацию к конкретным требованиям энергосистем и отдельных энергокомплексов, темпы строительства и ввода ГАЭС во всем мире остаются высокими.

При создании наземных водохранилищ ГАЭС помимо затопления земель изменяются важнейшие компоненты природных условий водотока и прилегающих к нему территорий, к числу которых следует отнести гидрологический, гидротермический и гидробиологический режимы водотоков, подтопление земель, абразию берегов, влияние на животный и растительный мир, изменение ландшафтов и т. д.

Однако масштабы этих воздействий меньше, чем при создании ГЭС. Это объясняется разным назначением водохранилищ. Если для ГЭС параметры водохранилища при соответствующем технико-экономическом обосновании определяются, в первую очередь, созданием необходимого напора и необходимостью (в зависимости от водного баланса) использования водохранилища другими отраслями хозяйства, то при создании ГАЭС параметры водоемов определяются балансом водных ресурсов, напор же - рельефом местности. Создаваемые при ГАЭС водоемы, как правило, не могут быть использованы другими отраслями хозяйства из-за особенностей водного режима (регулярно повторяющимися и значительными по величине изменениями уровней). Можно констатировать, что создаваемые водохранилища ГАЭС, в том числе Загорской ГАЭС, представляют собой некоторую нагрузку на природную среду, однако степень этой нагрузки значительно меньше, чем от водохранилищ обычных ГЭС.

23 декабря в Карачаево-Черкесии торжественно ввели в эксплуатацию уникальную и первую в России электростанцию подобного типа — Зеленчукскую ГЭС-ГАЭС. Это по сути две станции в одной. На базе действующей Зеленчукской ГЭС была сооружена ещё одна гидроаккумулирующая электростанция с напорами воды 220-230 метров. Чтобы реализовать этот проект в машинном зале ГЭС были установлены два обратимых гидроагрегата, которые в ночное время работают в режиме насосов, перекачивая воду на высшую отметку в бассейн суточного регулирования, а утром и днём в период пиковых нагрузок эта вода используется для выработки электроэнергии, т. е. электростанция сможет работать в круглосуточном режиме и при этом не обращать внимание на уровень воды в реке. В результате этого запуска Республика существенно увеличит выработку и качество энергоснабжения, а также доведёт обеспеченность в собственной электроэнергией до 45%.

2. Зеленчукская ГЭС-ГАЭС расположена на реке Кубань и её притоках в Карачаево-Черкесии, между городами Карачаевск и Усть-Джегута.

3. Электростанция на этапе строительства в 2014 году http://zavodfoto.livejournal.com/2737686.html . Тогда она только-только вставала на ноги и вот её запустили. Для контраста фото из серии было-стало.

Что такое традиционная ГЭС мы уже представляем, а вот про ГАЭС (Гидроаккумулирующая электростанция) стоить немного добавить. Их уникальность в том, что в те часы, когда в энергосистеме наблюдается избыток электрической энергии (т.е. ночью), гидроагрегаты станции работают в качестве насосов и перекачивают воду из нижнего бассейна станции в верхний, аккумулирующий. Далее, когда в энергосистеме образуется дефицит генерирующей мощности (в утренние и вечерние часы), гидроагрегаты ГАЭС работают в качестве генераторов и превращают энергию падающей воды в электрическую. Первые ГАЭС появились в конце XIX века. Так, в 1882 году в Швейцарии, в окрестностях Цюриха, была построена установка Леттен (Letten) с двумя насосами общей мощностью в 103 кВт. Сегодня подобные электростанции широко распространены в Японии, США, Германии, Италии, Франции и Швейцарии. В России пока работают (с учётом нашей) три такие ГАЭС: Загорская ГАЭС в Сергиево-Посадском районе Московской области и Кубанская ГАЭС расположенная на Большом Ставропольском канале, в Карачаево-Черкесии. Но именно Зеленчукская стала первая в России ГЭС-ГАЭС.

17 ноября 1975 Совет Министров СССР Постановлением № 90 принял решение о строительстве каскада Зеленчукских ГЭС. Зеленчукскую ГЭС начали строить в сентябре 1976 года, однако спустя десятилетие из-за недостатка финансирования, стройку заморозили и лишь только в 1998 году, после того, как проект был включен в инвестпрограмму ОАО «РАО ЕЭС России» работы по её строительству возобновились. Пуск первого гидроагрегата, заточенного на водозабор на реке Аксаут, был произведён 2 августа 1999 года. Гидроагрегат № 2, водозабор которого расположен на реке Маруха, был подключен к сети 2-го октября 2002-го года. Так мощность ГЭС достигла 160 МВт, а среднегодовая выработка электрической энергии составила 187.5 млн. кВт∙ч. 16 декабря 2006 года был введен в эксплуатацию третий пусковой комплекс Каскада Зеленчукских ГЭС, в состав которого вошли: гидроузел на реке Большой Зеленчук; перебросной канал протяженностью 3,5 км; тоннель Хуса-Маруха протяженностью 5,2 км.

5. Нижний бассейн

6. А два года назад он ещё выглядел так.

2013 год стал началом строительства Зеленчукской ГЭС-ГАЭС. С ноября 2013 года Зеленчукская ГЭС была остановлена до окончания строительства ГЭС-ГАЭС. В октябре 2014 года энергетики закончили один из ключевых этапов строительства ГАЭС — монтаж водоводов нижнего бьефа, их проложили под руслом реки из соображений надежности и долговечности конструкции. Завершение этого этапа позволило соединить в единый технологический комплекс здание ГЭС-ГАЭС и нижний аккумулирующий бассейн. И вот, наконец, 23 декабря 2016 года состоялся торжественный пуск электростанции.

7. Водоприемник Нижнего бассейна

9. Здание Зеленчукской ГЭС-ГАЭС

В состав Зеленчукской ГЭС-ГАЭС входят: Бассейн суточного регулирования (БСР имеет длину — 1250 м, ширину — 400 м, полезную ёмкость — 1,85 млн м³), водоводы верхнего бьефа, уравнительный резервуар, здание ГЭС, водоводы и водоприемник нижнего бассейна. Нижний бассейн площадью 15 га и полезным объёмом 0,9 млн м³, расположен на террасе правого берега реки Кубань.

Праздник начался с показа демонстрационного ролика, где с подачи РусГидро через …дцать лет здесь вырастет целый технополис-сад. Всё это сопровождалось игрой со светом и другими эффектами.

Потом по команде оператора VIPы с помощью планшетов запустили гидроагрегаты

14. Цель выполнена — возбуждение есть:) Даёшь 600 оборотов в минуту!

Итак, что осталось от Зеленчукской ГЭС. В машинном зале установлены 2 гидроагрегата с радиально-осевыми турбинами (электрическая мощность 80 МВт), которые работают при расчетном напоре в 234 метра. 23 декабря 2016 года запустили ещё два обратимых гидроагрегата Зеленчукской ГАЭС (их мощность — 160 МВт в насосном режиме и 140 МВт — в турбинном). Среднегодовая выработка электроэнергии составит 162 млн кВт*ч.

Инвестиции ПАО «РусГидро» в этот проект составили 11,8 миллиардов рублей.

Кроме, собственно, количественных показателей, запуск этой станции принесёт ещё и почти 140 миллионов рублей дополнительных налоговых поступлений в бюджет республики.

Чтобы оценить масштаб и получить нужные эмоции забираемся высоко-высоко, где красуются две красные башенки, представляющие собой Уравнительный резервуар.

20. Уравнительные резервуары, они служат для уменьшения давления, возникающего вследствие гидравлического удара, в напорных водоводах ГЭС.

24. Общий вид на Зеленчукскую ГЭС-ГАЭС

27. Вот в такой красоте и будет работать эта уникальная станция.

28. Большое спасибо всей пресс-службе ПАО «РусГидро» за возможность побывать на таком историческом событии!

Сегодня познакомлю вас с не совсем обычной электростанцией. Помимо того, что ГЭС построена по деривационной схеме, с большим количеством каналов и туннелей, через очень короткое время она еще станет гидроаккумулирующей.

Строительство станции в Карачаево-Черкесии, между городами Карачаевск и Усть-Джегута началось в 1976 и закончилось в 2006.

1. По первоначальному проекту, на станции должно было быть установлено 4 радиально-осевых гидроагрегата мощностью по 80 МВт. Но в результате протестов экологов, так и из-за недостатка средств в 1993 году первоначальный проект был скорректирован в сторону уменьшения отбора стока, что привело к уменьшению мощности и выработки ГЭС.

В 2006 году было принято решение о строительстве ГАЭС с изпользованием заделов под неустановленные 2 гидроагрегата.

2. Начнем с уже работающей ГЭС. Как видно из схемы сооружения Зеленчукской ГЭС расположены на огромной территории, поэтому хочу начать с самого начала.

3. Первый гидроузел станции расположен в 33 км на реке Большой Зеленчук. До него мы не доехали, а побывали на похожем водозаборе на реке Аксаут, введенном в эксплуатацию в 1999 году.

4. Он включает в себя: насыпную плотину высотой 12 м,

5. Водозаборное сооружение, рыбоход

6. паводковый водосброс.

9. Для прохождения воды через ущелье было построено еще одно необычное гидросооружение - Кардоникский дюкер длиной 3,7 км.

11. Вот такой сложный путь проделывает вода для того, чтобы попасть в уравнительный резервуар, а потом в станционные водоводы длиной 525 м;

12. От уравнительного резервуара открывается красивейший вид на станцию и строящийся нижний бассейн площадью 15 га и полезным объёмом 0,9 млн м³.

13. Если посмотреть в другую сторону, то открывается вид на поселок Кумыш.

14. А на склонах гор пасется шашлык. Кстати, говорят, что из черных барашков шашлык вкуснее.

15. Ладно, вернемся к Зеленчукской ГЭС.

16. Мощность ГЭС — 160 МВт, среднегодовая выработка 501 млн.кВт·ч. В здании ГЭС установлено 2 радиально-осевых гидроагрегата мощностью по 80 МВт, работающих при расчетном напоре 234 м.

17. Система управления гидроагрегатами.

19. Гидроагрегат № 1.

20. Помещение этажом ниже. Здесь находятся рабочие колеса гидроагрегатов станции.

21. Подобные шаровые затворы диаметром 2240 мм установлены всего на трех станциях в России.

22. Масштабно!

23. Теперь наверх.

24. ОРУ действующих гидроагрегатов.

25. Устройство ГЭС мы посмотрели, теперь про строющуюся ГАЭС. ГАЭС - гидроэлектростанция, используемая для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки. Во время ночного провала энергопотребления ГАЭС получает из энергосети дешёвую электроэнергию и расходует её на перекачку воды в верхний бьеф (насосный режим). Во время утреннего и вечернего пиков энергопотребления ГАЭС сбрасывает воду из верхнего бьефа в нижний, вырабатывает при этом дорогую пиковую электроэнергию, которую отдаёт в энергосеть (генераторный режим).

26. Для этого на станции были построены водоприёмник нижнего бассейна

27. и нижний бассейн площадью 15 га и полезным объёмом 0,9 млн м³, расположен на правой террасе р. Кубань.

28. Уже в августе 2015 года нижний бассейн должен наполниться водой.

29. Строительство находится в завершающей фазе.

30. Монтаж козлового крана, который будет поднимать сороудерживающие решетки нижнего бассейна.

32. В здании ГАЭС установлены 2 обратимых радиально-осевых гидроагрегата мощностью по 80/70 МВт, работающих при расчетном напоре 234 м. При строительстве ГАЭС были широкое использованы частично построенные сооружения Зеленчукской ГЭС, оставшиеся без назначения после корректировки проекта.

33. Наладчики гидроагрегатов.

34. Обратимый радиально-осевой гидроагрегат мощностью по 80/70 МВт

35. Так он выглядит снизу.

36. Монтаж систем управления гидроагрегатов ГАЭС.

37. Управление ГЭС и ГАЭС будет осуществляться из единого Центра управления.

38. Для гидроагрегатов ГАЭС смонтированы новые трансформаторы компании Siemens.

39. Компактное КРУЭ швейцарской компании ABB

40. Обжим медного кабеля.

42. Для увеличевшегося штата сотрудников строится новая столовая.

43. Вот такой подробный репортаж получился после посещения Зеленчукской ГЭС-ГАЭС.

Спасибо компании

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС): эскиз сооружения, порядок работы. Генераторы электроэнергии ГАЭС, КПД. Сравнение с гидроэлектростанциями (ГЭС)

2.3 Классификация гидроаккумулирующих электростанций

гидроаккумулирующий электрический станция генератор

Гидроаккумулирующие электростанции в отличие от обычных ГЭС представляют собой комплекс сооружений и оборудования, предназначенный не только для генерирования электроэнергии, но и для ее аккумулирования. Поэтому, во многом сохраняя конструктивное и компоновочное сходство с обычными ГЭС, ГАЭС имеют и свои особенности. Независимо от индивидуальных особенностей каждой ГАЭС, все они имеют в том или ином конструктивном виде основной набор компоновочных элементов: верхний аккумулирующий и нижний бассейны, здание ГАЭС, водоприемник (один или два), напорные водоводы.

Широкий диапазон напоров и разнообразие применяемых схем ГАЭС обусловливают большое количество возможных компоновочных решений, которые в первую очередь зависят от рельефа местности и геологических условий.

Классификация ГАЭС может быть выполнена по ряду признаков:

по совмещению ГАЭС с обычными ГЭС - совмещенные и несовмещенные;

по схеме концентрации напора - приплотинные и деривационные;

по величине действующего напора - низконапорные (40-60 м), средненапорные (120-150 м) и высоконапорные (свыше 200 м);

по компоновке элементов гидроузла - с наземными, подземными или полуподземными машинными зданиями;

по конструкции напорных водоводов - с открытым или подземным расположением;

по конструкции верхнего и нижнего бассейнов - с искусственно сооружаемыми или естественными бассейнами (в том числе могут быть использованы бассейны ГЭС, ТЭС или АЭС);

по наличию естественной приточности - с приточностью в верхний бассейн, с приточностью в нижний бассейн;

по типу (компоновке) основного гидроэнергетического оборудования - с двухмашинными, трехмашинными или четырехмашинными гидроагрегатами;

по длительности цикла насосного аккумулирования - с суточным, недельным и сезонным (годичным) циклом работы.

По первому признаку ГАЭС различаются в зависимости от их совмещения с обычными ГЭС. Если источником электроэнергии, вырабатываемой ГАЭС при разряде, является только аккумулированная электроэнергия, получаемая ими от энергосистемы во время заряда, то такие станции являются несовмещенными с ГЭС. Естественная приточность воды в верхний аккумулирующий бассейн таких станций практически отсутствует, а полезные (оборотные) объемы верхнего и нижнего бассейнов одинаковы.

Несовмещенные гидроаккумулирующие электростанции называются ГАЭС «чистого», а иногда «полного» аккумулирования. К несовмещенному типу относится Загорская ГАЭС.

Совмещенное гидроаккумулирование по напору осуществляется в схемах с переработкой стока, когда высота насосного подъема воды на водораздел меньше напора, подводимого к гидротурбинам. При этом насосное и турбинное оборудование расположено в разных местах и на разных станциях: насосной и гидроэлектрической.

Совмещенное гидроаккумулирование по расходу применяется на станциях, использующих естественный сток рек и озер, который служит для дополнительной выработки электроэнергии наряду с выработкой при разряде ГАЭС. Аккумулирующей емкостью верхнего бьефа является водохранилище, которое также регулирует сток, а емкость нижнего бьефа-резервуара создается подпором нижележащей ступени ГЭС или специально созданной низконапорной плотины. Такие станции называются сокращенно ГЭС-ГАЭС. По такой схеме создается Зеленчукская ГЭС-ГАЭС, имеющая два обратимых гидроагрегата ГАЭС и два обычных гидроагрегата ГЭС по 70 МВт каждый. Верхнее водохранилище Зеленчукской ГЭС-ГАЭС искусственное с приточностью за счет отбора части стока рек Большой Зеленчук и Малый Зеленчук. Перебрасываемый в р. Кубань сток будет использоваться на нижележащих Кубанских ГЭС, расположенных на Большом Ставропольском канале, и на проектируемых Красногорских ГЭС на р. Кубань. Предполагалось, что Верхне-Красногор-ская ГЭС в своем верхнем бьефе создаст подпор для нижнего бьефа Зеленчукской ГЭС-ГАЭС и таким образом образует нижнее водохранилище ГАЭС. Однако при рабочем проектировании по техническим и организационным соображениям было принято решение о создании самостоятельного нижнего бассейна этой станции.

В районах, бедных гидроресурсами, получили преимущественное распространение ГАЭС несовмещенного гидроаккумулирования. Такие станции строятся при наличии соответствующих естественных условий: возможности концентрации наибольшего напора с расположением верхнего и нижнего бассейнов на наименьшем расстоянии один от другого. Для верхних бассейнов могут использоваться как существующие водоемы - озера и водохранилища, так и специально создаваемые искусственные бассейны. В качестве нижних, помимо рек и озер, может использоваться акватория морских заливов.

Наибольшее распространение в практике зарубежного строительства ГАЭС получили высоконапорные деривационные схемы с подземными компоновками основных элементов гидроузлов. Для равнинных ГАЭС России, Прибалтики и Украины с напором около 100 м более характерны деривационные схемы с открытым расположением напорных трубопроводов. Во всех деривационных схемах ГАЭС применяется напорная деривация. В соответствии с этой схемой созданы Загорская ГАЭС в России, Круонисская в Литве, Ташлыкская на Украине и др.

Величина напора на проектируемых ГАЭС, особенно ГАЭС наземного и полуподземного типа, зависит от топографических условий в районе площадки, выбранной для строительства. При выборе площадок при равенстве вариантов по прочим условиям выбирают вариант с большим напором.

Теоретическая мощность водотока (без учета потерь стока и водной энергии при ее преобразовании в электрическую в турбинном режиме) определяется следующим образом:

где N - мощность водотока, кВт;

Q - расход воды, м3/с;

H - напор, м.

Силой, осуществляющей работу водяного потока, является вес воды. Работа потока определяется напором (Н) водотока, т.е. разностью уровней воды в начале и конце рассматриваемого участка, и величиной расхода (Q) протекающей воды.

Из приведенной формулы видно, что при увеличении напора при неизменной мощности пропорционально уменьшается необходимый расход воды. Это означает, что чем больше напор, тем меньше расход воды, меньше диаметр напорных трубопроводов, меньше габариты рабочего колеса насосотурбины и, следовательно, меньше габариты машинного здания и стоимость всего сооружения.

Стремление к увеличению напора ГАЭС не совмещённого гидроаккумулирования и минимизации воздействия на природную среду привело к разработке схем шахтного типа с подземным расположением не только машинного зала, но и нижнего бассейна, создаваемого в скальных породах на глубине 500 и более метров. При этом в качестве нижнего бассейна могут использоваться отработанные рудничные выработки, карстовые полости или специально сооружаемые системы галерей. В качестве верхнего резервуара может использоваться существующий водоем, который является одновременно прудом-охладителем ТЭС или АЭС, а также естественный водоем в виде речной акватории или морского залива.

Использование компоновки гидроузла ГАЭС с подземным нижним водохранилищем отличается высокой экономичностью и возможностью применения во многих равнинных регионах, не имеющих естественных перепадов высот. Предварительные проектные проработки показывают, что применением подземных компоновок с высоким напором можно добиться уменьшения удельной стоимости ГАЭС на 25-30 % по сравнению с наземными или полуподземными компоновками.

Машинные здания полуподземного (заглубленного) типа применяются в случае заглубления напорных трубопроводов относительно земной поверхности и при необходимости обеспечения превышения уровня воды в нижнем бьефе над рабочим колесом насосотурбины для ослабления кавитационных процессов.

Ветровые электростанции

Существуют два вида ветровых электростанций: с горизонтальной осью - привычный всем пропеллер, и станции с вертикальной осью вращения. Вторые, несмотря на то, что генератор у них находится под мачтой...

Виды и расчет волновой электростанции

Все существующие виды топливной энергии в природе подразделяются на твердые, жидкие и газообразные. Некоторые группы топлива, в свою очередь, подразделяются на две подгруппы, из которых одна подгруппа представляет собой топливо в том виде...

Виды электростанций

Энерговооруженность является основой технического прогресса. Энергетический кризис 1970-х годов существенно обострил проблему энергообеспечения общества. Стало ясно, что период дешевых и легкодоступных источников энергии окончился...

Использование ветряной энергии

Плюсы: · Экологическая чистота работы (отсутствие выбросов каких-либо видов газов); · Возобновляемая неисчерпаемая энергия (в отличие от ископаемых видов горючего); · Эргономика (компактность и сочетание с любым родом ландшафта); · Отсутствие...

Планирование производственной программы энергосистемы

Для распределения электрической нагрузки по энергосистеме в целом в первую очередь необходимо распределить электрическую и тепловую нагрузки на ТЭЦ № 3. Тепловая нагрузка в горячей воде (1...

Солнечные электростанции

Все солнечные электростанции (сэс) подразделяют на несколько типов: - СЭС башенного...

солнечная электростанция батарея На сегодняшний день всем известна проблема энергосбережения, множество учёных мира борются с ней, разрабатывая новые технологии в энергетике...

Солнечные электростанции: усовершенствование технологий

По данным аналитиков текущий объем рынка солнечных батарей составляет около 24 миллиардов долларов. На солнечную энергетику приходится менее 0,04% мирового производства энергии, но если покрыть солнечными панелями всего лишь 4% пустынь Земли...

Состав, свойства и классификация природных газов, методы определения их состава

Существует классификация и индексация природных газов по содержанию полезных компонентов В.И. Старосельского, которая основана на требованиях промышленности по минимальной концентрации компонентов, являющихся ценным химическим сырьем...

Что такое электричество

В зависимости от источника энергии различают: Тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо. Атомные электростанции (АЭС), использующие ядерную энергию. Гидроэлектростанции (ГЭС), использующие энергию падающей воды рек...

Наряду с централизованным способом электроснабжения потребителей от сетей энергосистем в ряде случаев необходимо предусматривать местные источники электроснабжения. К ним относятся дизельные электростанции...

Эксплуатация дизельных электростанций

Перед пуском электроагрегат ДЭС должен быть тщательно проверен и подготовлен к работе. Необходимо осмотреть дизель, генератор, вспомогательные агрегаты, панели и щиты и устранить обнаруженные неисправности...

Эксплуатация дизельных электростанций

Пуск и остановка ДЭС могут быть ручными -- с местного щитка управления дизелем...

Энергетические установки с низкокипящими рабочими телами

Размещено на http://www.allbest.ru/ Размещено на http://www.allbest.ru/ Электрические станции на НРТ (т.е. станции...

Энергосбережение в доме

Тип электростанций Строительство и эксплуатация Работа в энергосистеме Воздействие на окружающую среду Тепловые (ТЭС) Строятся быстро и дешево, но потребляют большое количество топлива, следовательно...