Початковий етап розвитку гідроенергетики (кінець ХІХ–початок ХХ ст.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

Для енергетики України характерна велика концентрація генеруючих потужностей і залежність, що росте, від експорту палива. Поліпшення техніко-економічних показників при концентрації енерговиробництва одночасно приводило до загострення екологічних проблем регіонів розташування генеруючих потужностей. Чорнобильська катастрофа і відставання у створенні екологічно прийнятних технологій генерування призвели до енергетичної кризи, наслідки якої ще до кінця не усвідомлені.

В умовах мораторію на АЕС, кінцевої екологічної ємності навколишнього середовища, дефіциту палива і технологічного відставання у вугільній промисловості необхідні нетрадиційні рішення в енергетичній політиці.

При цьому технології, що вважалися економічно малоефективними, стають конкурентноспроможними. Прикладом є нетрадиційні і поновлювані джерела енергії. До них відносяться і малі форми гідроенергетики, що мають визначені переваги гарантованої потужності при значному потенціалі ресурсів малих рік і водоймищ на Україні.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ 1. ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ГІДРОЕНЕРГЕТИКИ

1.1. Початковий етап  розвитку гідроенергетики (кінець  ХІХ–початок ХХ ст.)

З найдавніших часів використання енергії річок було важливим фактором, що визначав розвиток цивілізації. На цьому шляху довжиною більш ніж в три тисячі років вдосконалювався водяний двигун від найпростіших водяних коліс, що використовувались у стародавньому світі з метою подання води для зрошення, водопостачання, для водяних млинів і водяних двигунів, що забезпечували в епоху промислової революції зростаючі потреби в механічній енергії на заводах і рудниках, до гідроагрегатів сучасних ГЕС. 
Швидкий розвиток і успіхи електроенергетики наприкінці ХІХ століття стали основою для принципово нового етапу використання гідроенергетичних ресурсів шляхом перетворення енергії води в електроенергію на ГЕС [6].

На кінець ХІХ століття вже були створені ефективні гідравлічні турбіни, електрогенератори змінного струму, здійснено передавання електроенергії на значні відстані. Великий вклад у розвиток гідроенергетики зробив російський інженер М.О. Доліво-Добровольський, під керівництвом якого у 1891 році була споруджена перша промислова ГЕС потужністю 220 кВт з генератором трифазного струму (у містечку Лауфен на р. Неккар, Німеччина). Вперше від неї була здійснена передача електроенергії змінним струмом напругою 8,5 кВ на відстань 170 км у Франкфурті-на-Майні [2].

У Німеччині у Рейнфельді у 1898 р. була споруджена відносно велика ГЕС потужністю 16,8 тис. кВт з напором 3,2 м, а у 1911 р. ГЕС Аугуст Вілен потужністю 44 тис. к.с., у США у 1900 р. – Ніагарська ГЕС Адамс потужністю 500 тис. к.с. з напором 41,2 м, у 1912 р. – ГЕС Ксокук потужністю 180 тис. к.с. та інші, у Франції у 1901 р. – ГЕС Жонаж потужністю 11,2 тис. к.с. У Швейцарії у 1909 р. була спорудженя перша ГАЕС.

У Росії у 1892 р. під керівництвом інженера Кокшарова була побудована гідроенергетична установка потужністю 150 кВт на р. Березовка на Алтаї для електропостачання шахтного водовідливу на Зиряновському руднику. У 1896 році під керівництвом В.М.Чикальова та Р.Е.Классона була споруджена гідроелектрична установка на р. Охті потужністю біля 290 кВт для електропостачання Охтинського порохового заводу, у 1903 р. – ГЕС на Північному Кавказі на р. Подкумок потужністю 990 к.с., у 1909 р. – Гіндукушська ГЕС на р. Мургаб потужністю 1590 к.с.

На Україні в 1893 р. для електричного освітлення Іліннецького цукрового заводу на розміщеному недалеко від нього водяному млині була встановлена гідроелектроустановка потужністю 40 к.с.  [5].

На початку ХХ ст. в Росії споруджувались тільки невеликі ГЕС, хоч і були запропоновані проекти відносно крупних ГЕС. Ще в 1892 р. інженер М.М. Бенардос запропонував проект ГЕС потужністю до 15 МВт на р. Неві біля Іванівських порогів з передаванням електроенергії до Санкт-Петербургу, у 1894 році інженер В.Ф. Добротворський розробив проект ГЕС потужністю 24 МВт на р. Нарва біля Нарвських порогів, а у 1895–1899 рр. – потужністю 37 МВт на водоспаді Іматра і на порогах р. Волхов. Проекти використання енергії Дніпра в районі знаменитих Дніпровських порогів та створення судноплавного шляху через пороги розробляли інж. М.С. Лелявський (1893 р.), В.Є. Тімонов (1894 р.), С.П. Максимов та Г.О. Графтіо (1905 р.), А.М. Рундо та Д.І. Юскевич (1910 р.), інж. Шаппюї та проф. Гольє, проф. Б.О.Бахметєв (1913 р.), інж. Ф.П. Моргуненков (1913 р.), І.А. Розов (1915 р.) [1].

У Росії в цей період будувались в основному ТЕС, що забезпечували більш швидке отримання прибутків та потребували менших капіталовкладень у порівнянні з ГЕС. Так, у 1913 р. загальна потужність ГЕС складала біля 16 МВт з виробленням 35 млн. кВт·год, а сумарна потужність всіх електростанцій – біля 1100 МВт з виробленням 1945 млн. кВт·год. Потужність найбільшої ГЕС дорівнювала 1,3 МВт, а ТЕС – 40 МВт.

У цілому у світі на самому початку ХХ століття загальна потужність всіх ГЕС складала порядку 1000 МВт. На цих перших ГЕС якість гідросилового обладнання була невисока, ККД гідротурбін не перевищував 0,80–0,84. Умови роботи гідротехнічних споруд, їх конструкції були дуже недосконалими.

Спорудження та експлуатація перших ГЕС заклали фундамент майбутнього розвитку гідроенергетики, що пройшла довгий шлях від перших далеких від вдосконалення ГЕС потужністю в сотні кіловат до сучасних ГЕС, потужність яких складає мільйони кіловат [3].

На основі набутого досвіду вдосконалювались конструкції гідротехнічних споруд та технологічне обладнання, збільшувалась ефективність ГЕС. При цьому найважливіше значення мали такі переваги ГЕС, як використання відновлювальних природою гідроенергоресурсів, відсутність забруднення навколишнього середовища, простота експлуатації, забезпечення за рахунок комплексного використання водосховищ потреб водопостачання, потреб водного транспорту.

Проекти широкого використання гідроенергоресурсів розроблялись у США, країнах Європи, а будівництво ГЕС в країнах Європи розгорнулось в подальшому після першої світової війни, коли виникла необхідність відновлювати економіку. [6].

 

1.2. Розвиток гідроенергетики  з початку і до середини  ХХ століття

На даному етапі розпочинається освоєння гідроенергетичних ресурсів із спорудженням відносно великих ГЕС у США, Канаді, країнах Західної Європи, СРСР та інших країнах. Потужність ГЕС досягає сотень і тисяч мегават, вдосконалюються конструкції турбін, генераторів, різко збільшується місткість водосховищ, висота гребель на скельних основах досягає 100 м і більше  [4].

Особливо велике гідроенергетичне будівництво з початку і до середини ХХ ст. проводилось у США, де зводились крупні гідровузли з ГЕС та греблями різних типів. У 1936 р. була введена в експлуатацію найбільша в світі у той час ГЕС Hoover потужністю 1344 МВт з арково-гравітаційною греблею заввишки 222,5 м і з водосховищем об’ємом 35,2 км3.

Крупні гідровузли з високими греблями та ГЕС будуються також у Франції, де висота гребель досягає: бетонної гравітаційної Le Chambon (1934 р.) – 136 м, аркової Le Sautet (1934 р.) – 126 м, у Швейцарії гравітаційної Schrah (1924 р.) – 111 м, аркової Spitallamm (1932 р.) – 114 м, в Австралії гравітаційної Burrinjuck (1928 р.) – 91 м з водосховищем місткістю 1 км3 [2].

У даний період у зв’язку із різким збільшенням висоти гребель, об’ємів водосховищ, враховуючи відсутність необхідного досвіду, найважливішими стали питання забезпечення надійної роботи в першу чергу гребель. Аварії гребель, які мали місце, приводили до катастрофічних наслідків, що спостерігались, наприклад, при руйнуванні у 1923 р. багатоаркової греблі Глено (Італія) заввишки 75 м, у 1927 р. гравітаційної греблі СентФренсіс (США) заввишки 63 м та ін. Необхідність підвищення надійності та безпеки гребель привела до вдосконалення їх конструкцій та технологій спорудження, розвитку теорії греблебудування, механіки ґрунтів, гідравліки. Були створені передумови для подальшого будівництва великих гребель [9].

На даному етапі розвиток гідроенергетики Росії, а пізніше СРСР в основному не відрізнявся від світового. Найважливіше значення мало прийняття у 1920 році плану ДЕЕЛРО, який визначив стратегію в галузі енергетичної політики країни, сформулював завдання електрифікації як основи піднесення народного господарства, а також передбачував механізми його реалізації.

У плані відмічена необхідність спорудження ГЕС на річках Дніпро, Волхов, Свірь, а також у Середній Азії, на Кавказі, Алтаї. Загальна встановлена потужність всіх великих районних електростанцій (ГЕС і ТЕС) за планом ДЕЕЛРО дорівнювала 1750 МВт, у тому числі 10 ГЕС – 640 МВт і 20 ТЕС – 1110 МВт [5].

З перших років реалізації плану ДЕЕЛРО гідроенергетичне будівництво стало одним із головних напрямів розвитку електроенергетики, що було обумовлено наявністю потужного гідроенергетичного потенціалу.

Першою ГЕС, побудованою за планом ДЕЕЛРО під керівництвом проф. Г.О. Графтіо, стала Волховська ГЕС потужністю 58 МВт із водосховищем місткістю 10,2 км3, яка була введена в експлуатацію у 1926 р., забезпечивши електропостачання Ленінграда і створивши суцільний судноплавний шлях на р. Волхов. Були також побудовані Земо-Авчальська ГЕС у Грузії, Бозсуйська в Узбекистані, Єреванська у Вірменії та ряд інших невеликих ГЕС. На Україні у 1926–1929 рр. були введені в дію невеликі ГЕС: Вознесенська і Первомайська на р. Південний Буг та ряд інших загальною потужністю більше 8 МВт [12].

У 1927 році розпочалось будівництво найпотужнішої в Європі й найбільшої в той час у світі Дніпровської ГЕС потужністю 560 МВт нижче порожистої частини Дніпра біля острова Хортиця. У цьому ж році у Харкові було створене Бюро водяних досліджень, що заклало основи проектного інститута (у подальшому Укргідропроект), який з часом перетворився на найбільшу проектноконструкторську організацію України в галузі гідроенергетики та водогосподарського будівництва.

У період до 1940 р. були введені в дію такі великі ГЕС, як Дніпровська, Нижньосвірська, перші ГЕС на р. Волзі [17].

Проектування Дніпровської ГЕС очолював проф. І.Г. Александров. Проект передбачав комплексне використання водних ресурсів з виробництвом електроенергії та створенням водного шляху через знамениті Дніпровські пороги. Колективу Дніпробуду на чолі з О.В. Вінтером та Б.Є. Вєдєнєєвим було потрібно лише п’ять років на будівництво комплексу споруд ГЕС, перші агрегати якої стали до ладу уже в 1932 році (Рис.1.2.1).

Дніпрогес є характерним прикладом утворення на основі ГЕС потужного територіально-промислового комплексу [1].

В Україні у довоєнний період було побудовано 268 невеликих ГЕС, які стали основою електрифікації багатьох сільськогосподарських районів.

У 1933 р. було завершене спорудження Нижньосвірської ГЕС на р. Свірь потужністю 100 МВт. У цей же період введені у дію Кондопожська ГЕС у Карелії, Ріонська, Дзорагетська ГЕС у Закавказзі, Кадир’їнська у Середній Азії та ряд інших ГЕС.

У СРСР у 1935 р. загальна потужність всіх ГЕС склала біля 900 МВт. На Північному Кавказі на притоках річок Терек і Сулак були споруджені ГЕС: Гізельдонська – у 1934 р., Боксанська – у 1936 р., Гергебільська – у 1937 р. з першою в СРСР арково-гравітаційною греблею заввишки 70 м.

Рис 1.2.1 Будівництво Дніпрогесу. Лівобережна гребля, 1930 р.

У Середній Азії були споруджені ГЕС: Бурджарська в Узбекистані та Верхньоварзобська в Таджикистані у 1937 р., Комсомольська та Тавакська на р. Чирчик у 1940 р. [11].

У розвитку гідроенергетики важливе значення відіграв початок використання водних ресурсів найбільшої в Європі р. Волги. Була розроблена схема р. Волги з метою використання її водних ресурсів для гідроенергетики, водного транспорту, іригації, що відома під назвою «Схема Великої Волги».

У 1940 р. була пущена Угличська ГЕС потужністю 110 МВт, у 1941 р. – перша черга Рибінської ГЕС із водосховищем об’ємом 25,4 км3. На цих низьконапірних ГЕС були встановлені поворотно-лопатеві турбіни потужністю по 55 МВт при напорі 13,2 м з робочими колесами діаметром 9 м [7].

Виробництво гідросилового обладнання базувалось у Ленінграді на заводах «Електросила», ЛМЗ та у Харкові на заводах Турбінному і «Електротяжмаш».

У цей період створюється вітчизняна школа гідроенергетики, для якої характерне планомірне, технічно обґрунтоване, комплексне освоєння гідроенергетичних і водних ресурсів.

У 1940 р. загальна потужність ГЕС досягла 1537 МВт з виробленням 5,1 млрд. кВт·год, що склало 10,6% загального виробництва електроенергії.

Період воєнних років (1941–1945 рр.) характеризується переміщенням гідроенергетичного будівництва з європейської частини країни, де було припинене будівництво ГЕС загальною потужністю біля 1 млн. кВт, на Урал, Казахстан і в Середню Азію, куди була перебазована частина промисловості із тимчасово окупованих районів. На Уралі були споруджені Аргазинська, Верхньотурська, Широковська та ряд інших ГЕС, у Середній Азії – велика Фархадська ГЕС потужністю 126 МВт на р. Сирдар’ї, а також біля 40 малих ГЕС [6].

Важливу роль відігравали ГЕС у забезпеченні електропостачання прифронтових районів.

У роки війни було зруйновано більше 60 ГЕС, в тому числі такі великі, як Дніпровська, Нижньосвірська, було демонтоване обладнання на 7 ГЕС. Загальна потужність виведених із ладу ГЕС перевищила 1000 МВт.

У 1944 році розпочались роботи по відбудові Дніпровської ГЕС. Були побудовані нові ГЕС загальною потужністю 280 МВт та відновлені ГЕС загальною потужністю 250 МВт.

У 1945 р. загальна потужність ГЕС досягла 1300 МВт з виробленням 4,8 млрд. кВт·год, що склало 11,2% загального виробництва електроенергії [10].

 

1.3. Сучасний етап  розвитку гідроенергетики (із середини  ХХ ст.)

Прискорення соціально-економічного розвитку суспільства у другій половині ХХ століття вимагало швидкого збільшення як виробництва електроенергії, так і використання водних ресурсів. Енергетика, будучи основним рушійним фактором розвитку економіки та підвищення добробуту населення, характеризується найбільш високими темпами зростання. При цьому різко зросло значення гідроенергетики – найефективнішого із відновлювальних джерел енергії, – яка є також основою комплексного використання водних ресурсів [9].

Сучасний етап розвитку гідроенергетики характеризується широким будівництвом великих ГЕС із водосховищами комплексного призначення у багатьох країнах світу, значним збільшенням використання гідроенергетичних і водних ресурсів, що пов’язано з необхідністю задоволення різко зростаючих потреб в електроенергії та воді міст, промисловості та сільського господарства, що швидко розвиваються, а також захисту від паводків. Крім того, в умовах збільшення частки електроенергії, що виробляється великими базисними ТЕС та АЕС, гідроелектростанції служать їх оптимальним доповненням як маневрені потужності. Виробництво електроенергії у світі з 1950 по 2000 р. збільшилось у 14 разів, досягнувши 14100 млрд. кВт·год, у тому числі використання гідроенергетичних ресурсів збільшилось у 8 разів, досягнувши 2650 млрд. кВт·год, що складає біля 19% загального вироблення енергії. Загальне споживання водних ресурсів у світі в цей період зросло більш ніж у 5 разів, досягнувши 6000 км3 [16]

Високий рівень використання відновлювальних гідроенергетичних ресурсів у розвинутих країнах обумовлений перевагами ГЕС.

У зв’язку з введенням в об’єднаних енергосистемах великих базисних ТЕС та АЕС різко зросла роль у забезпеченні надійного енергопостачання високоманеврених ГЕС та ГАЕС, що покривають пікову частину графіка навантажень і виконують функції аварійного та навантажуючого резервів енергосистеми. Це спричинило також широке будівництво ГАЕС у світі, потужність яких до 2000 р. досягла 125 млн. кВт, у тому числі у Японії – 24 млн. кВт, у США – 18,9 млн. кВт, в Італії – 6,9 млн. кВт, у Франції – 5,9 млн. кВт, у Німеччині – 5,7 млн. кВт. Найбільші ГАЕС, що експлуатуються: у США Бас Каунтрі – потужністю 2.1 млн. кВт, Корнуол (I і II) – 2,2 млн. кВт, Ладингтон – 2,06 млн. кВт; в Англії Дінорвік – 1,8 млн. кВт, у Франції Гранд Мезон – 1,8 млн. кВт. Введені в експлуатацію перші агрегати на найбільших ГАЕС, що будуються: Kannagawa (2,82 млн. кВт) – в Японії, Huizhou (2,4 млн. кВт) – у Китаї, Дністровської (2,28 млн. кВт) – в Україні [12].

Великий набутий досвід, успіхи в методах проектування та розрахунків, вдосконалення конструкцій гребель та технологій їх спорудження, забезпечивши підвищення надійності та економічності гребель, відкрили нові можливості широкого використання гідроенергетичних ресурсів, дозволили споруджувати ГЕС з високими греблями та великими водосховищами у різноманітних природних умовах, включаючи складні інженерно-геологічні умови, високу сейсмічність.

У цей період у різних природних умовах споруджуються ГЕС з греблями різноманітних типів, висота яких збільшується, досягаючи 200–300 м. Серед світових «рекордсменів» гравітаційна гребля Гранд Діксанс (Швейцарія).

У багатьох країнах потужність ГЕС досягнула мільйонів кіловат, об’єм водосховищ – десятків км3.

В останні десятиріччя ХХ ст. проблеми впливу ГЕС та водосховищ на навколишнє середовище стали предметом глибокого вивчення, найважливішого значення набувають комплексні роботи по вивченню та прогнозуванню наслідків їх спорудження [17].

Практика тривалої експлуатації багатьох ГЕС з великими водосховищами комплексного призначення, де в повному обсязі були виконані природоохоронні та компенсаційні заходи, показала можливість мінімізації негативних наслідків та збереження екологічної рівноваги.

На 2000 р. у світі при виробленні ГЕС 2650 млрд. кВт·год. було освоєно біля третини економічно ефективного гідроенергетичного потенціалу, причому розвинуті країни використали його більш ніж на 70%, а багато які з країн Західної Європи (Франція, Швейцарія, Італія) використали економічно ефективний потенціал на 95–98%, Японія – на 90%, США – на 82%, Канада – на 65%, інтенсивне гідроенергетичне будівництво ведеться в Азії, особливо в Китаї, Індії, у Південній Америці та Африці. У 1992 р. у Китаї розпочались роботи зі спорудження найпотужнішої у світі ГЕС «Три ущелини» [4].

Величезний набутий досвід послужить подальшому розвитку гідроенергетики у ХХІ столітті.

На 2008 р. у світі потужність ГЕС досягла 887 млн. кВт, а вироблення – 3050 млрд. кВт·год, у Китаї потужність ГЕС склала 171 млн. кВт, вироблення – 684 млрд. кВт·год, і він вийшов на перше місце у світі, у США відповідно – 78,2 млн. кВт та 270 млрд. кВт·год, у Канаді – 72,7 млн. кВт та 350 млрд. кВт·год [1].

У СРСР, як і у всьому світі, цей етап характеризується широким гідроенергетичним будівництвом. У період 1946– 1958 рр. були завершені відбудова та реконструкція зруйнованих під час війни ГЕС і побудовано ряд великих ГЕС із водосховищами комплексного використання, переважно в європейській частині країни, на багатоводних рівнинних річках – Волзі, Дніпрі, Камі, Дону, Дністрі та ін.

Не дивлячись на величезні руйнування, колектив Дніпробуду у 1947 р. відбудував греблю Дніпрогесу та ввів в експлуатацію три гідроагрегати, а у 1950 р. ГЕС досягла потужності 650 МВт. Також були відбудовані й реконструйовані Нижньосвірська, Кегумська та інші ГЕС [19].

У 1952 р. був побудований водогосподарський комплекс у складі Цимлянського гідровузла з ГЕС на Дону, Волго-Донського судноплавного каналу завдовжки 101 км з 13 шлюзами.

Розгорнулись роботи з будівництва найбільших ГЕС Волзького каскаду – Куйбишевської (Волзької) ГЕС потужністю 2300 МВт, яка стала до ладу у 1958 р. (у той час найбільша у світі), Волгоградської ГЕС потужністю 2541 МВт, введеної в дію у 1961 р. [8].

У 1956 р. була введена в експлуатацію Каховська ГЕС – нижча ступінь Дніпровського каскаду потужністю 351 МВт з водосховищем комплексного призначення, що забезпечує зрошення земель півдня України.

Здійснюється будівництво ГЕС у Вірменії, Грузії, на Північному Кавказі. У північно-західному районі країни закінчено утворення каскадів на річках Свірь і Ніва.

У Середній Азії збудована Кайраккумська ГЕС потужністю 120 МВт на р. Сирдар’ї, що збільшило забезпечення водою зрошуваних земель Голодного степу, у Казахстані – Усть-Каменогірська потужністю 331 МВт на Іртиші, у Сибіру – Новосибірська (455 МВт) на р. Об та Іркутська (662 МВт) на Ангарі.

Період 1959–1980 рр. характеризується будівництвом великих ГЕС із зміщенням центру гідроенергетичного будівництва у райони Сибіру, Середньої Азії, де зосереджено 80% гідроенергоресурсів і сприятливі природні умови для спорудження високонапірних високоефективних ГЕС [6].

Найважливіше значення в освоєнні гідроенергетичних ресурсів найбільших річок Сибіру мало спорудження Братської ГЕС на Ангарі (1961 р.) потужністю 4500 МВт з одиничною потужністю гідроагрегатів 250 МВт.

У 1967 р. збудована Красноярська ГЕС на Єнісеї потужністю 6000 МВт при одиничній потужності агрегатів 500 МВт. До складу гідровузла ввійшла бетонна гребля заввишки 124 м і завдовжки 1100 м.

На Далекому Сході у 1978 р. введена в експлуатацію Зейська ГЕС на р. Зеї потужністю 1330 МВт з масивно-контрфорсною греблею висотою 123 м, водосховище якої зменшує також загрозу повеней у басейні р. Амур [9].

У Середній Азії на річках Амудар’ї, Сирдар’ї та їх притоках будуються ГЕС з великими водосховищами, що дозволяють зрошувати великі масиви родючих земель. На р. Сирдар’ї була споруджена Чардаринська ГЕС потужністю 100 МВт, на р. Вахш – Головна потужністю 210 МВт, Нурекська – 2700 МВт (1980 р.) із найвищою у світі кам’яно-земляною греблею висотою 300 м, на р. Чирчик – Чарвакська ГЕС потужністю 600 МВт [18].

У Киргизії у 1978 р. була введена в дію Токтогульська ГЕС на р. Нарин потужністю 1200 МВт з бетонною гравітаційною греблею заввишки 215 м, збудованою у вкрай складних природних умовах при надзвичайно високій сейсмічності (розрахункова сейсмічність більше 10 балів по 12-бальній шкалі).

На Волзькому каскаді вводиться в експлуатацію Саратовська ГЕС потужністю 1360 МВт, на Камі – Воткінська ГЕС (1020 МВт). На Дніпровському каскаді за проектами, розробленими інститутом «Укргідропроект», вводяться в дію Кременчуцька ГЕС потужністю 686 МВт, Дніпродзержинська – 352 МВт, Київська – 361 МВт, де вперше були застосовані горизонтальні капсульні агрегати, і перша в країні Київська ГАЕС потужністю 224 МВт, Канівська ГЕС потужністю 444 МВт, на Дніпровській ГЕС будується друге приміщення ГЕС – Дніпрогес-ІІ потужністю 888 МВт і другий судноплавний шлюз.

У Литві на р. Неман збудована Каунаська ГЕС потужністю 100 МВт, у Латвії на Даугавському каскаді – Плявинська ГЕС потужністю 825 МВт і Ризька ГЕС потужністю 384 МВт. На Кольському півострові та в Карелії збудовані Борисоглібська ГЕС на р. Паз, Верхньотуломська на р. Туломі потужністю 248 МВт та ін. [13].

У Вірменії було завершено спорудження Севано-Разданського каскаду ГЕС, що дозволило збільшити також площу зрошуваних земель, збудована високонапірна (напір 576 м) Татевська ГЕС на р. Воротан потужністю 157 МВт. У Грузії введені в експлуатацію Гуматські ГЕС на р. Ріоні, Храмська ГЕС 2 потужністю 110 МВт, Ланжанурська ГЕС – 112 МВт (1980), Інгурська ГЕС потужністю 1600 МВт з найвищою у світі арковою греблею заввишки 272 м. На Північному Кавказі у 1978 р. збудована Чиркейська ГЕС на р. Сулак потужністю 1000 МВт з арковою греблею заввишки 232,5 м.

У період до 1990 р. на Волзько-Камському каскаді стали до ладу Нижньокамська ГЕС потужністю 1205 МВт і Чебоксарська ГЕС потужністю 1370 МВт, а на Дністрі Дністровська ГЕС потужністю 702 МВт, збудована за проектом Укргідропроекту [2].

В Україні за проектами Укргідропроекту, який на даний час став однією із головних міжнародних фірм, що спеціалізуються в інжинірингових послугах з проектування гідроенергетичних і водогосподарських об’єктів, будується Ташликська ГАЕС на р. Південний Буг потужністю 900 МВт у складі Південно-Українського енергокомплексу, куди також входить Південно-Українська АЕС потужністю 3000 МВт, найбільша в Європі Дністровська ГАЕС на Дністрі потужністю 2268 МВт [20].

РОЗДІЛ 2. СУЧАСНИЙ СТАН ГІДРОЕНЕРГЕТИКИ УКРАЇНИ

2.1. Потенціал гідроенергетики України та стан його використання

Основою електроенергетики країни є ОЕС України, яка завдяки системоутворюючим й регіональним розподільчим лініям електропередач поєднує у єдиний технологічний комплекс виробників та споживачів електроенергії, централізовано постачає електроенергію внутрішнім споживачам, забезпечує експорт і транзит електроенергії [2].

Загальна встановлена потужність електрогенеруючих станцій України на кінець 2013 р. склала 54,5 ГВт, з яких 51 % припадає на теплові електростанції (ТЕС), 25 % на атомні електростанції (АЕС), 10 % на гідроелектростанції (ГЕС) і гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС), 12 %   на теплоелектроцентралі (ТЕЦ), блок-станції й інші об'єкти, біля 2 % на відновлювальну енергетику (СЕС, ВЕС). При цьому з урахуванням законсервованих блоків і блоків, які перебувають на реконструкції встановлена потужність готових до експлуатації блоків становить 50 ГВт). Загальна структура генеруючих потужностей ОЕС України наведена на рис. 1.

 

Рис. 2.1.1 Встановлена потужність генеруючого обладнання ОЕС України станом на 31 грудня 2013 року

Встановлена потужність ГЕС та ГАЕС в ОЕС України у 2013 році складає біля 5500 МВт. Більшість із яких понад 4922 МВт (101 гідроагрегат), належить ПАТ «Укргідроенерго», річний виробіток електроенергії якої перевищує 10 млрд кВт·год.

Оператором основних гідроенергетичних потужностей є ПАТ «Укргідроенерго» гідрогенеруюча компанія України, до складу якої входять дев’ять станцій на річках Дніпро та Дністер. Гідроенергетичні потужності розміщуються на ГЕС Дніпровського (3940 МВт), Дністровського (744 МВт) каскадів і на діючих малих ГЕС (до 100 МВт). Експлуатуються Київська ГАЕС (235 МВт), два агрегати Ташлицької ГАЕС (302 МВт) та перша черга Дністровської ГАЕС (302 МВт) [14].

Загальний гідроенергетичний потенціал України складає понад 44 млрд кВт·год. (в тому числі малих ГЕС приблизно 3,0 млрд кВт·год.). На сьогодні економічно ефективний потенціал становить близько 17,5 млрд кВт·год., з них вже використовується близько 11 млрд кВт·год. (більше 60 %). Таким чином, невикористаний ефективний потенціал становить близько 6,5 млрд. кВт·год. [3]

У той же час слід зазначити, що гідроенергетичний потенціал Дніпра переважно вичерпаний (рис.2).

 

Рис. 2.1.2 Каскад гідроелектростанцій на р. Дніпро.

Окрім того, інтенсивна експлуатація, протягом десятків років, Дніпровських ГЕС має свої наслідки. Фізично та морально застаріле обладнання має низький (у порівнянні із сучасним) коефіцієнт корисної дії (ККД), не забезпечує підтримку необхідних параметрів регулювання, здійснює значний вплив на довкілля. Відтак збільшення потенціалу Дніпровського каскаду ГЕС можливе і необхідне, за рахунок переважно реабілітації існуючого та встановлення нового із більшою продуктивністю гідро- та електроустаткування.

ПАТ «Укргідроенерго» з 1996 року активно співпрацює із міжнародними фінансовими організаціями (МФО) з метою залучення коштів для реконструкції гідроелектростанцій. Завдяки реалізації проектів передбачається подовження терміну експлуатації ГЕС на 30-40 років, а потужність ГЕС збільшиться на понад 250 МВт, на 3,7-4,5 % зросте коефіцієнт корисної дії гідроагрегатів, ефективність виробітку електроенергії та її якість, а також істотно підвищиться безпека експлуатації об’єктів [13].

Протягом 1995-2005 рр. здійснено 1-й етап реконструкції ГЕС Дніпровського каскаду (із залученням кредиту Світового банку та Гранту Уряду Швейцарії). Було  модернізовано  16  гідроагрегатів  за  кредитні  та 10 гідроагрегатів за кошти компанії. Реалізація першого етапу реконструкції ГЕС довела високу економічну ефективність. Збільшення потужностей становило 89,5 МВт.