Виды  электростанций

Виды электростанций. 
 
1. Тепловые электростанции. Более 50 % всей электроэнергии России производится на тепловых электростанциях. Это основной тип электростанций в России. Среди них главную роль играют ГРЭС – государственные районные электростанции, которые обеспечивают потребности экономического района, работающие в энергосистемах. Большинство городов России снабжаются ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. На размещение тепловых электростанций оказывает основное влияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные ТЭС расположены в местах добычи топлива. Тепловые электростанции, использующие местные виды топлив ориентируются на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов.

2. Гидроэлектростанции. ГЭС производят наиболее дешевую электроэнергию, но имеют довольнотаки большую себестоимость постройки. Именно ГЭС позволили советскому правительству в первые десятилетия советской власти совершить такой прорыв промышленности. ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Равнинные водохранилища обычно велики по площади и изменяют природные условия на значительных территориях. Более перспективным является строительство гидроаккумулирующих электростанций — ГАЭС. Их действие основано на цикличном перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами: верхним и нижним. В ночные часы, когда потребность электроэнергии мала, вода перекачивается из нижнего водохранилища в верхний бассейн, потребляя при этом излишки энергии, производимой электростанциями ночью. Днем, когда резко возрастает потребление электричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз через турбины, вырабатывая при этом энергию. Это выгодно, так как остановки ТЭС в ночное время невозможны. Таким образом, ГАЭС позволяет решать проблемы пиковых нагрузок. Важным недостатком ГЭС является сезонность их работы, столь неудобная для промышленности.

3. Атомные электростанции. Первая в мире АЭС - Обнинская была пущена в 1954 году в России. АЭС являются наиболее современным видом электростанций и имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций:

• При нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду;
• Не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде.

Однако работа АЭС сопровождается рядом негативных последствий:

• Существующие трудности в использовании атомной энергии – захоронение радиоактивных отходов. Для вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. Захоронение производится в  земле, на больших глубинах в геологических стабильных пластах.
• Катастрофические последствия аварий на наших АЭС –  следствие несовершенной защиты системы.
• Тепловое загрязнение используемых АЭС водоёмов.

4. Сегодня в  качестве относительно надежной  защиты от обесточивания широко  применяются бензиновые или дизельные генераторные установки, или мини электростанции. Часто таким оборудованием обзаводятся уже во время строительства, если на стройплощадку еще не проведена линия постоянного электроснабжения. Одно и то же автономное устройство, вырабатывающее электрический ток, часто именуют по-разному. Так что в магазине вы можете услышать слова "электрогенераторная система", "электроагрегат", "генераторная установка", "электростанция" и др. В принципе все эти названия уместны. Мы же условимся называть такое оборудование мини-электростанциями. Имеется в виду устройство, в котором двумя главными элементами являются двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор.

Pkresurs.ru 
 
 
 

При этом необходимо учитывать следующие факторы: 
* расположение для обеспечения доступа и обслуживания; 
* нагрузку на пол; 
* вибрацию, передаваемую зданию и на пол; 
* вентиляцию помещения; 
* расположение трубопровода для выхлопных газов двигателя и его изоляцию; 
* шум; 
* способ охлаждения двигателя; 
* размер и место расположения топливного бака; 
* параметры дымности и излучений.

Электроустановки  можно располагать в подвале, на любом этаже здания, балконе, пристройке, на крыше.

Обычно для  экономии и удобства обслуживания электроустановку располагают в подвальном помещении. Помещение генераторной должно быть достаточно большим для обеспечения необходимой циркуляции воздуха и прохода вокруг установки для ее обслуживания.

При необходимости  расположения электроустановки снаружи  здания необходимо поместить ее в  защитный кожух (контейнер). Кожух, как правило, служит не только для защиты электроустановки от атмосферного воздействия, но и выполняет функцию защиты от несанкционированного доступа. Соответствующие кожуха могут использоваться для уменьшения акустического шума и вибрации, неизбежных при работе электроустановки.

Не следует  забывать, что воздушный поток  в основном направлен через радиатор из установки, и поэтому не следует  располагать перед радиатором предметы, создающие преграду воздушному потоку. По этой же причине не следует контейнер с электроустановкой ставить радиатором к стене. Если это технически трудновыполнимо, следует устроить выносной радиатор или организовать тоннель для отвода воздуха, применив лопатки для направления воздушного потока. После прочтения данного материала может создаться впечатление, что резервная электроустановка является сложным механизмом требующим к себе постоянного и неотрывного внимания, сложна в установке и эксплуатации. Однако это далеко не так. Как правило, грамотно выбранная и квалифицированно установленная электроустановка, эксплуатируемая подготовленным персоналом, никаких сложностей в эксплуатации не вызывает и благодаря малой наработке очень долго служит без ремонта.

 
 
www.news.elteh.ru 
 
 
 

Типы  электростанций.

Выводы к таблице:

Таким образом, электроэнергетика как отрасль  хозяйства объединяет процессы генерирования, передачи, трансформации и потребления  электроэнергии. Одна из главных специфических особенностей отросли в том, что её продукция не может накапливаться для последующего потребления, использования: производство энергии в каждый момент времени должно соответствовать размерам потребления.

Вторая особенность  – универсальность энергии, т.е. она обладает одинаковыми свойствами независимо от того, каким образом она произведена – на тепловых, атомных или гидравлических.

Передача энергии  осуществляется мгновенно.

Средняя себестоимость  производства электроэнергии: 

                                 копеек за кВт · ч           2004 г.                    

АЭС (в Европейской  части)                               19,2

ТЭС на газе                                                           23,6

ТЭС на мазуте                                                        72,7

ТЭС на угле                                                           44,5 
 
 
 
 

3. Развитие и размещение основных типов электростанций в России

Факторы размещения предприятий электроэнергетики, ведущие  факторы: сырьевой и потребительский

ТЭК – ведущий  фактор потребительский

КЭС (конденсационные) – ориентированы на источники сырья и потребителя

АЭС – на потребителя (уран – дешевое сырье)

ГЭС – ориентация на крупные реки (Волга, Енисей)

Геотермальные ЭС – на сырьё

Гелио ЭС – солнечная  энергия

Ветровые ЭС – наличие ветра

Принципы развития электроэнергетики в России:

Концентрация  производства электроэнергии путём  строительства крупных ЭС использующих дешёвое топливо и гидра энергоресурсы

Комбинированное производство эл. Энергиии тепла.

Широкое освоение гидро энергоресурсов с учётом комплексного решения задач.

Развитие атомной  энергетики.

Учёт экологических  требований при создании объектов электроэнергетики

Создание энергосистем формирующих единую высоковольтную сеть страны.

Цели создания эн. системы:

Перераспределение нагрузки, обеспечение экономического режима использования эл. Энергии. Эн. система – это взаимообусловленное в пределах определенной территории сочетание ЭС разных типов работающих на общую нагрузку.

В России 70 районов  эн. Систем, они образуют районные энергосистемы (Центральная, Уральская, Сибирская) 
 
 
 
 
 
 
 

Развитие  и размещение основных типов электростанций в России

В последующие  годы электроэнергетика развивалась  быстрыми темпами, строились линии  электропередач (ЛЭП). Одновременно с  гидравлическими и тепловыми  электростанциями стала развиваться атомная энергетика.

Тепловые электростанции (ТЭС). Основной тип электростанций в России - тепловые, работающие на органическом топливе (уголь, мазут, газ, сланцы, торф). Среди них главную роль играют мощные (более 2 млн кВт) ГРЭС - государственные районные электростанции, обеспечивающие потребности экономического района, работающие в энергосистемах.

На размещение тепловых электростанция оказывает  основное влияние топливный и  потребительский факторы. Наиболее мощные ТЭС расположены, как правило, в местах добычи топлива. Тепловые электростанции, использующие местные виды топлива (торф, сланцы, низкокалорийные и многозольные угли), ориентируются на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов. Потребительскую ориентацию имеют электростанции, использующие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать. Что же касается тепловых электростанций, работающих на мазуте, то они располагаются преимущественно в центрах нефтеперерабатывающей промышленности.

Крупными тепловыми электростанциями являются ГРЭС на углях Канско-Ачинского бассейна, Березовская ГРЭС-1 и ГРЭС-2. Сургутская ГРЭС-2, Уренгойская ГРЭС (работает на газе).

На базе Канско-Ачинского  бассейна создается мощный территориально-производственный комплекс. Проект ТПК предполагал создание на территории около 10 тыс. км² вокруг Красноярска 10 уникальных сверхмощных ГРЭС по 6,4 млн кВт. В настоящее время число запланированных ГРЭС уменьшено пока до 8 (по экологическим соображениям - выбросы в атмосферу, скопления золы в огромных количествах).

На данный момент начато сооружение только 1-й очереди  ТПК. В 1989 г. был введен в эксплуатацию 1-й агрегат Березовской ГРЭС-1 мощностью 800 тыс. кВт и уже решен  вопрос о строительстве ГРЭС-2 и  ГРЭС-3 такой же мощности (на расстоянии всего 9 км друг от друга).

Преимущества  тепловых электростанций по сравнению  с другими типами электростанций заключаются в следующем: относительно свободное размещение, связанное  с широким распространением топливных  ресурсов в России; способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГРЭС).

К недостаткам  относятся: использование невозобновимых топливных ресурсов; низкий КПД, крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

Тепловые электростанции всего мира выбрасывают в атмосферу ежегодно 200-250 млн т золы и около 60 млн т сернистого ангидрида; они поглощают огромное количество кислорода воздуха. К настоящему времени установлено, что и радиоактивная обстановка вокруг тепловых электростанций, работающих на угле, в среднем (в мире) в 100 раз выше, чем вблизи АЭС такой же мощности (так как обычный уголь в качестве микропримесей почти всегда содержит уран-238, торий-232 и радиоактивный изотоп углерода).

ТЭС нашей страны в отличие от зарубежных до сих  пор не оснащены сколь-либо эффективными системами очистки уходящих газов от оксидов серы и азота. Правда, ТЭС на природном газе существенно экологически чище угольных, мазутных и сланцевых, но огромный экологический вред наносит природе прокладка газопроводов, особенно в северных районах.

Несмотря на отмеченные недостатки, в ближайшей  перспективе (до 2000 года) доля ТЭС в  приросте производства электроэнергии должна составить 78-88% (так как прирост  производства на АЭС в связи с  повышением требований и их безопасности в лучшем случае будет весьма незначительным, сооружение ГЭС будет ограничиваться возведением плотин главным образом в условиях с минимальными площадями затопления).

Топливный баланс тепловых электростанций России характеризуется  преобладанием газа и мазута. В ближайшей перспективе планируется увеличение доли газа в топливном балансе электростанций западных районов, в регионах со сложной экологической обстановкой, особенно в крупных городах. Тепловые электростанции восточных районов будут базироваться в основном на угле, прежде всего дешевом угле открытой добычи Канско-Ачинского бассейна.

Гидравлические  электростанции (ГЭС). На втором месте  по количеству вырабатываемой электроэнергии находится ГЭС (в 1991 г. - 16,5%). Гидроэлектростанции  являются весьма эффективным источником энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, обладают простотой управления (количество персонала на ГЭС в 15-20 раз меньше, чем на ГРЭС) и имеют высокий КПД (более 80%). В результате производимая на ГЭС энергия самая дешевая.

Огромное достоинство  ГЭС - высокая маневренность, т. е. возможность  практически мгновенного автоматического  запуска и отключения любого требуемого количества агрегатов. Это позволяет  использовать мощные ГЭС либо в качестве максимально маневренных "пиковых" электростанций, обеспечивающих устойчивую работу крупных энергосистем, либо в период суточных пиков нагрузки электросистемы, когда имеющихся в наличии мощностей ТЭС не хватает. Естественно, это под силу только мощным ГЭС.

Но строительство  ГЭС требует больших сроков и больших удельных капиталовложений, ведет к потерям равнинных земель, наносит ущерб рыбному хозяйству. Доля участия ГЭС в выработке электроэнергии существенно меньше их доли в установленной мощности, что объясняется тем, что их полная мощность реализуется лишь в короткий период времени, причем только в многоводные годы. Поэтому несмотря на обеспеченность России гидроэнергетическими ресурсами гидроэнергетика не может служит основой выработки электроэнергии в стране.

Наиболее мощные ГЭС построены в Сибири, где осваиваются гидроресурсы наиболее эффективно: удельные капиталовложения в 2-3 раза ниже и себестоимость электроэнергии в 4-5 раз меньше, чем в европейской части страны.

Для гидростроительства в нашей стране было характерно сооружение на реках каскадов гидроэлектростанций. Каскад - это группа ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока с целью последовательного использования его энергии. При этом помимо получения электроэнергии решаются проблемы снабжения населения и производства водой, устранения паводков, улучшения транспортных условий. К сожалению, создание каскадов в стране привело к крайне негативным последствиям: потере ценных сельскохозяйственных земель, особенно пойменных, нарушению экологического равновесия.

ГЭС можно разделить на две основные группы; ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Равнинные водохранилища обычно велики по площади и изменяют природные условия на значительных территориях. Ухудшается санитарное состояние водоемов. Нечистоты, которые раньше выносились реками, накапливаются в водохранилищах, приходится применять специальные меры для промывки русел рек и водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее рентабельно, чем на горных. Но иногда для создания нормального судоходства и орошения это необходимо.

Самые крупные  ГЭС в стране входят в состав Ангаро-Енисейского  каскада: Саяно-Шушенская, Красноярская на Енисее, Иркутская, Братская, Усть-Илимская на Ангаре, строится Богучанская ГЭС (4 млн кВт).

В европейской  части страны создан крупный каскад ГЭС на Волге: Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Горьковская, Чебоксарская, Волжская им. В.И. Ленина, Саратовская, Волжская.

Весьма перспективным  является строительство гидроаккумулирующих электростанций - ГАЭС. Их действие основано на цикличном перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами: верхним и нижним. В ночные часы, когда потребность в электроэнергии, мала вода перекачивается из нижнего водохранилища в верхний бассейн, потребляя при этом излишки энергии, производимой ночью электростанциями.

Днем, когда резко  возрастает потребление электричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз через турбины, вырабатывая  при этом энергию. Это выгодно, так  как остановки ГЭС в ночное время невозможны. Таким образом, ГАЭС позволяет решать проблемы пиковых нагрузок, маневренности использования мощностей энергосетей. В России, особенно в европейской части, остро стоит проблема создания маневренных электростанций, в том числе ГАЭС (а также ПГУ, ГТУ). Построены Загорская ГАЭС (1,2 млн кВт), строится Центральная ГАЭС (2,6 млн кВт).

Атомные электростанции. Доля АЭС в суммарной выработке  электроэнергии - около 12% (в США - 19,6%, в Великобритании - 18,9, в ФРГ - 34%, в  Бельгии - 65%, во Франции - свыше 76%). Планировалось, что удельный вес АЭС в производстве электроэнергии достигнет в СССР в 1990 г. 20%, фактически было достигнуто только 12,3%. Чернобыльская катастрофа вызвала сокращение программы атомного строительства, с 1986 г. в эксплуатацию были введены только 4 энергоблока.

В настоящее  время ситуация меняется, правительством было принято специальное постановление, фактически утвердившее программу  строительства новых АЭС до 2010 г. Первоначальный ее этап - модернизация действующих энергоблоков и ввод в эксплуатацию новых, которые должны заменить выбывающие после 2000 г. блоки Билибинской, Нововоронежской и Кольской АЭС.

Сейчас в России действуют 9 АЭС общей мощностью 20,2 млн кВт. Еще 14 АЭС и ACT (атомная  станция теплоснабжения) общей мощностью 17,2 млн кВт находятся в стадии проектирования, строительства или временно законсервированы.

В настоящее  время введена практика международной  экспертизы проектов и действующих  АЭС. В результате проведенной экспертизы были выведены из эксплуатации 2 блока Воронежской АС теплоснабжения, планируется вывод Белоярской АЭС, остановлен первый энергоблок Нововоронежской АЭС, законсервирована практически готовая Ростовская АЭС, пересматривается еще раз ряд проектов. Было установлено, что места расположения АЭС в ряде случаев выбраны неудачно, а качество их сооружения и оборудования не всегда отвечало нормативным требованиям.

Были пересмотрены принципы размещения АЭС. В первую очередь  учитывается: потребность района в  электроэнергии, природные условия (в частности, достаточное количество воды), плотность населения, возможность обеспечения защиты людей от недопустимого радиационного воздействия при тех или иных аварийных ситуациях.

При этом принимается  во внимание вероятность возникновения  на предполагаемой площадке землетрясений, наводнений, наличие близких грунтовых вод. АЭС должны размещаться не ближе 25 км от городов с численностью более 100 тыс. жителей, для ACT - не ближе 5 км. Ограничивается суммарная мощность электростанции: АЭС - 8 млн кВт, ACT - 2 млн кВт.

Новым в атомной  энергетике является создание АТЭЦ и ACT. На АТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится и электрическая, и  тепловая энергия, а на ACT (атомных  станциях теплоснабжения) - только тепловая. Строятся Воронежская и Нижегородская ACT. АТЭЦ действует в поселке Билибино на Чукотке. На отопительные нужды выдают низкопотенциальное тепло также Ленинградская и Белоярская АЭС. В Нижнем Новгороде решение о создании ACT вызвало резкие протесты населения, поэтому была проведена экспертиза специалистами МАГАТЭ, давшими заключение о высоком качестве проекта.

Преимущества  АЭС сводятся к следующему: можно  строить в любом районе независимо от его энергетических ресурсов; атомное  топливо отличается необыкновенно  большим содержанием энергии (в 1 кг основного ядерного топлива - урана - содержится энергии столько же, сколько в 25 000 т угля: АЭС не дают выбросов в атмосферу в условиях безаварийной работы (в отличие от ТЭС), не поглощают кислород из воздуха.

Работа АЭС  сопровождается рядом негативных последствий.

1. Существующие трудности в использовании атомной энергии - захоронение радиоактивных отходов. Для вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. Захоронение производится в земле на больших глубинах в геологически стабильных пластах.
2. Катастрофические последствия аварий на наших АЭС - вследствие несовершенной системы защиты.
3. Тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов. Функционирование АЭС как объектов повышенной опасности требует участия государственных органов власти и управления в формировании направлений развития, выделении необходимых средств.

Все большее  внимание в перспективе будет  уделяться использованию альтернативных источников энергии - солнца, ветра, внутреннего  тепла земли, морских приливов. Уже  построены опытные электростанции на этих нетрадиционных источниках энергии: на приливных волнах на Кольском полуострове Кислогубская и Мезенская, на термальных водах Камчатки - электростанции близ реки Паужетки и др. Ветровые энергоустановки в жилых поселках Крайнего Севера мощностью до 4 кВт используются для защиты от коррозии магистральных газо- и нефтепроводов, на морских промыслах. Ведутся работы по вовлечению в хозяйственный оборот такого источника энергии, как биомасса.

Для более экономичного, рационального и комплексного использования общего потенциала электростанции нашей страны создана Единая энергетическая система (ЕЭС), в которой работают свыше 700 крупных электростанций, имеющих общую мощность свыше 250 млн кВт (т. е. 84% мощности всех электростанций страны). Управление ЕЭС осуществляется из единого центра, оснащенного электронно-вычислительной техникой.

Экономические преимущества Единой энергосистемы  очевидны. Мощные линии электропередачи  значительно повышают надежность снабжения  электроэнергией народного хозяйства, выращивают суточные и годовые графики потребления электроэнергии, улучшают экономические показатели станций, создают условия для полной электрификации районов, еще испытывающих недостаток в электроэнергии.

В состав ЕЭС  на территории бывшего СССР входят многочисленные электростанции, которые работают параллельно в едином режиме, сосредоточивая 4/5 суммарной мощности электростанций страны. ЕЭС распространяет свое влияние на территорию свыше 10 млн км² с населением около 220 млн чел. Всего в стране насчитывается примерно 100 районных энергосистем. Они образуют 11 объединенных энергетических систем. Самые крупные из них - Южная, Центральная, Сибирская, Уральская.

ОЭС Северо-Запада, Центра, Поволжья, Юга, Северного Кавказа  и Урала входят в ЕЭС европейской части. Они объединены такими высоковольтными магистралями, как Самара - Москва (500 кВт), Самара - Челябинск, Волгоград - Москва (500 кВт), Волгоград - Донбасс (800 кВт), Москва - Санкт-Петербург (750 кВт) и др.

Сегодня в условиях перехода к рынку ознакомление с опытом координации деятельности и конкуренции различных собственников в электроэнергетическом секторе западных стран может быть полезным для выбора наиболее рациональных принципов совместной работы собственников элекгроэнергетических объектов, функционирующих в составе Единой энергосистемы.

Создан координационный  орган - Электроэнергетический совет  стран СНГ. Разработаны и согласованы  принципы совместной работы объединенных энергосистем СНГ.

Развитие электроэнергетического хозяйства в современных условиях должно учитывать следующие принципы:

• вести строительство экологически чистых электростанций и переводить ТЭС на более чистое топливо - природный газ;
• создавать ТЭЦ для теплофикации отраслей промышленности, сельского хозяйства и коммунального хозяйства, что обеспечивает экономию топлива и вдвое увеличивает КПД электростанций;
• строить небольшие по мощности электростанции с учетом потребностей в электроэнергии крупных регионов;
• объединять различные типы электростанций в единую энергосистему;
• сооружать гидроаккумулирующие станции на малых реках, особенно в остродефицитных по энергии районах России;
• использовать в получении электрической энергии нетрадиционные виды топлива, энергии ветра, солнца, морских приливов, геотермальных вод и т.д.