Крупные гидроэлектростанции (вопрос 4)

Гидроэнергетический потенциал крупных и средних рек России оценивается в 2400 млрд. кВт∙ч/год, технически достижимый уровень этого потенциала – 1670 млрд. кВт∙ч/год. По экономическому гидроэнергетическому потенциалу (850 млрд. кВт∙ч/год, или, по топливному эквиваленту, 300 млрд. т. у. т./год). Россия занимает второе место в мире после Китая. На 2016 г. освоено около 20 % имеющегося гидроэнергетического потенциала России; а на Востоке России – 3,8 %. На ГЭС вырабатывается около 180 млрд. кВт∙ч электроэнергии. Установленную мощность один ГВт и более имеют 13 ГЭС, их суммарная установленная мощность более 34 ГВт. Шесть ГЭС имеют электрическую мощность более двух ГВт.

Таблица 4.1 – Крупнейшие ГЭС России, свыше 1000 МВт

На крупных ГЭС превращение энергии происходит в следующей последовательности: потенциальная энергия → механическая энергия →электрическая энергия. В соответствии с этим установившийся состав основных сооружений и технологического оборудования ГЭС следующий:

- гидротехнические сооружения;

- здание ГЭС;

- гидроагрегат или группа гидроагрегатов, как правило, в блоке с повышающими силовыми трансформаторами;

- распределительное устройство.

Различают два вида гидросооружений:

- плотинные (состоит из плотины, водосброса, водоводов гидроагреатов);

- деривационные.

Общий вид ГЭС плотинного типа представлен на рисунке 4.1

.

Рисунок 4.1 – Гидроэлектростанция плотинного типа

(Капчагайская ГЭС на реке Или, Казахстан):1 – плотина; 2 – водосброс; 3 – здание ГЭС приплотинного типа; 4 – распределительное устройство

Различают два вида деривационных ГЭС: с безнапорной деривацией и напорной деривацией.

Второй отличается от первого тем, что в начале отвода устанавливается плотина, которая по размерам меньше, чем в плотинном варианте ГЭС. На рисунке 4.2 изображён общий вид деривационных ГЭС.

Рисунок 4.2 – Принципиальная схема мини–ГЭС деривационного типа в п. Боярск

Отметим два видаисполнения крупных ГЭС:

- ГЭС с капсульными гидрогенераторами;

- гидроаккумулирующие станции.

ГЭС с капсульными гидроагрегатами используются редко и, как правило, при низких напорах.

В таких гидроагрегатах, имеющих горизонтальный вал, генератор конструктивно объединён с турбиной с помощью водонепроницаемой капсулы и в таком виде гидроагрегат располагается непосредственно в водоводе (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3– Капсульный агрегат 20000 кВА, cos = 1, 93,8 об/мин, U = 3150 В

Таблица 2.3 – Крупнейшие действующие, строящиеся и возможные ГЭС мира

Гидроэлектростанция (река)	Страна	Мощность, МВт	Выработка э/эн. гии, ТВт∙ч
установленная	агрегата
Guri – р. Карони	Венесуэла
Itaipu – р. Парана	Бразилия	12 600/14 000
Three Gorges – р. Янцзы	КНР	18200/25000		84,7/-
Grand Inga - p. Заир	Заир	–/40 000	-	-
Belo Monte - p. Шингу	Бразилия	11 000	-	-
Нижнеленская – p. Лена	Россия	20 000	-
Туруханская - p. Нижняя Тунгусска	-"-	12 000/20 300	-	46,5
ПЭС:
Мезенская	_-"-	11 400/19700		38,9/51,0
Пенжинская ПЭС	-"-	21 400/87000		71/190

Таблица 2.4 – Строящиеся и перспективные ГЭС России

ГЭС	Регион	Мощность, МВт	Выработка эл. энергии,ТВт ∙ч
I Начато строительство в 80-е годы XX в
Ирганайская	Дагестан		1,30
Аушигерская	Кабардино-Балкария		0,22
Советская	Кабардино-Балкария		0,23
Зеленчукская	Карачаево-Черкесия		0,12
Зарамагская	Северная Осетия		0,81
Богучанская	Красноярский край		17,60
Бурейская	Амурская область		7, 10
Усть-Среднеканская	Магаданская область		2,55
Вилюйская-3	Республика Саха (Якутия)		1,20
Толмачевская	Камчатская область		0,16
Тельчамская	Иркутская область		1,80
Гоцатлинская	Дагестан		0,311
Верхне-Красногорская	Карачаево-Черкесия		0,21
Белопорожская	Карелия		0,33
Загорская ГАЭС-1	Московская область		1,00
Всего по разделу I			36,64
II Намечаемое новое гидростроительство по [10]
Нижнезейская	Амурская область		2,12
Нижнеангарская	Красноярский край		17,70
Учурская	Республика Саха (Якутия)		17,20
Загорская ГАЭС-2	Московская область		1,70
Всего по разделу II			38,72

Гидроаккумулирующие станции (ГАЭС) имеют два водохранилища на разных уровнях, могущие быть вдали от реки, соединённые между собой водоводом через здание, где расположены один или несколько гидроагрегатов (рисунок 2.13).

Гидроагрегаты способны работать как в турбинном, так и в насосном режимах. Турбинный режим применяется во время пиковых перегрузок энергосистемы. При этом срабатывается верхнее водохранилище. Насосный режим обычно бывает в ночное время, когда энергосистема разгружена и на ГАЭС производится перекачка воды из нижнего водохранилища в верхнее[6].

Рисунок 2.13 – Схема гидроаккумулирующей станции