Гидравлические и гидроаккумулирующие электростанции
На гидроэлектростанциях (ГЭС) электрическая энергия получается в результате преобразований кинетической энергии водного потока. Каждая ГЭС состоит из:
- гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора,
- энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в электрическую. Такое преобразование осуществляется с помощью гидравлической турбины, основным элементом которой является рабочее колесо.
Вода, попадая из водохранилища по напорному водоводу на лопасти рабочего колеса, вращает его, а вместе с ним и ротор электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию.
По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные, смешанные, гидроаккумулирующие и приливные.
Существуют две основные схемы концентрации напора гидротехническими сооружениями — плотинная и деривационная.
В плотинной схеме предусмотрено сооружение плотины, перегораживающей русло реки (рисунок 5.12), в результате чего образуется разность уровней воды в верховой и низовой по течению сторонах плотины. Создающееся при этом водохранилище позволяет регулировать постоянный напор и расход воды
В практике, где это, возможно, получают широкое распространение гидроаккумулирующими электростанциями (ГАЭС).
Процесс гидравлического аккумулирования энергии сводится к следующему. В ночное время, когда нагрузка энергосистемы сильно снижается, включаются электродвигатели насосов ГАЭС, накачивающие воду из нижнего бассейна в верхний (рисунок 5.14).
В периоды пиков нагрузки энергосистемы запасенная в верхнем бассейне вода пропускается через турбины ГАЭС и находящиеся на одном валу с ними генераторы вырабатывают электроэнергию.
Республика Беларусь — преимущественно равнинная страна, тем не менее, ее гидроэнергетические ресурсы достаточно существенны. Энергетическая программа Республики Беларусь до 2010 г. в качестве основных направлений развития малой гидроэнергетики в республике предусматривает:
• восстановление ранее существовавших малых гидроэлектростанций на существующих водохранилищах путем капитального ремонта и частичной замены оборудования;
• сооружение новых малых ГЭС на водохранилищах неэнергетического назначения без затопления;
• сооружение малых ГЭС на промышленных водосбросах;
• сооружение бесплотинных (русловых) ГЭС на реках со значительными расходами воды.
Как правило, все восстанавливаемые и вновь сооружаемые малые ГЭС будут работать параллельно с энергосистемой, что позволит значительно упростить схемные и конструктивные решения.
Общую мощность малых ГЭС в республике предполагается довести к 2010г. до 100 МВт установленной мощности, что обеспечит экономию 120 тыс. т У.Т. в год.
Одним из высокоприоритетных белорусских национальных проектов является создание каскада из четырех ГЭС общей мощностью 132 МВт на реке Западная Двина с обеспечением специальных мер по минимизации затопления. Бассейны рек Западная Двина и Неман, протекающих по территории Беларуси, относятся к зонам высокого гидроэнергетического потенциала. Использование этого гидроэнергетического ресурса намечалось еще в 40 годах путем строительства многоступенчатых каскадов ГЭС. В настоящее время разработан проект создания каскада 4 ГЭС на р. Западная Двина со строительством ГЭС в районе Витебска, Бешенковичей и Полоцка и еще одной ниже по течению с общей установленной мощностью 132 МВт и ежегодной выработкой электроэнергии 530 млн. кВт∙ч. Требуемые капитальные вложения для реализации этого проекта составляют около 120 млн. долларов США. Аналогичный проект разработан идля р. Неман со строительством ГЭС в районе г. Гродно и д. Немново с общей установленной мощностью каскада 45 МВт и ежегодной выработкой электроэнергии 180 млн. кВт∙ч. Этот проект требует около 40 млн. долларов США капитальных вложений.
В 2008г. принято решение о строительстве в Минске двух малых ГЭС. Одна из них будет на водосбросе Чижовского водохранилища, а вторая – на водосборнике ТЭЦ – 3.