Типы гидроэнергетических установок

Гидроэнергетическая установка (ГЭУ) является предприятием, на котором происходит преобразование механической ¹ энергии водного потока в электрическую или, наоборот, электрическая энергия превращается в механическую энергию воды.

ГЭУ представляет собой совокупность гидротехнических сооруже­ний, энергетического и механического оборудования.

На ГЭУ различают верхний и нижний бьефы. Водное пространство перед подпорными сооружениями, например перед плотиной, имеет более высокую отметку уровня и называется верхним бьефом (ВБ). Водное пространство за плотиной, за зданием станции и т. д. имеет низкие отметки уровней и называется нижним бьефом (НБ).

Отметка уровня воды обозначается V или V с соответствующим числом, которое показывает высоту над уровнем моря (абсолютная отметка) или над какой-либо другой плоскостью сравнения (условная отметка).

На ПЭС бьефы имеют попеременное значение. Во время прилива море является верхним бьефом, опорожненный бассейн — нижним бьефом. В период отлива отметки уровня в бассейне более высокие (ВБ), а в море более низкие (НБ).

Гидроэлектрические станции.

На ГЭС гидравлическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Для ГЭС необходимы расход Q, м³/с и сосредоточенный пере­пад уровней Н₀ (рис. 2-1), т. е. напор, м.

Основные сооружения ГЭС, расположенной на равнинной реке-плоти на, перегораживающая реку и создающая подъем уровня воды, т. е. сосредоточенный перепад уровней, п здание станции, в котором размещаются гидравлические турбины, генераторы электри­ческого тока и другое меха­ническое и электрическое оборудование. При необхо­димости строятся судоход­ные шлюзы, водозаборные сооружения для орошения, водоснабжения, рыбопро­пускные сооружения и др. На ГЭС вода под дей­ствием силы тяжести дви­жется из верхнего бьефа в нижний и вращает рабочее колесо турбины, на одном валу с которым находится ротор генератора электрического тока. Иногда при сравни­тельно небольшой мощности генератора применяютпромежуточнуюпере­дачу (редуктор или мультипликатор)-для увеличения частоты вращения и уменьшения массы генератора. Турбина и генератор вместе образуют гидроагрегат. В турбине гидравлическая энергия воды превращается в механическую энергию вращения рабочего колеса турбины вместе с ро­тором генератора, где происходит преобразование механической энергии в электрическую. Среди крупных ГЭУ всех видов наиболее распростра­ненными и наиболее мощными являются ГЭС. В 1978 г. крупнейшей гидроэлектростанцией мира была Красноярская ГЭС (на р. Енисей), мощностью 6 млн. кВт. Вводимая в эксплуатацию с 1978 г. Саяно-Шу-шенская ГЭС (на р. Енисей) при полном развитии будет иметь мощ­ность более 7 млн. кВт.

Б. НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ

Гидроэнергетическая установка, предназначенная для перекачки воды с низких отметок на высокие и для перемещения воды в удален­ные пункты, называется насосной станцией (НС). На НС уста­навливаются насосные агрегаты, у которых на одном валу находится насос и электрический двигатель. НС является потребителем электри­ческой энергии.

НС имеют большое распространение. Они применяются для комму­нально-бытового и промышленного водоснабжения, для водоснабжения ТЭС, в ирригационных системах для подачи воды на поля, располо­женные на высоких отметках или в удаленных районах, на судоход­ных каналах, пересекающих высокие водоразделы, и т. д.

Крупнейшая насосная станция — Каховская с суммарной подачей воды 530 м³/с, расчетным напором 25 м и суммарной мощностью элек­тродвигателей 168 МВт.

Насосные станции канала Иртыш — Караганда рассчитаны на подъем воды на 418 м и суммарную подачу 76 м³/с на расстояние 458 км. Их суммарная мощность 350 МВт.

В. ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

ГАЭС выполняет функции НС и ГЭС. В часы пониженных нагру­зок энергосистемы, например ночью, ГАЭС работает как НС, потреб­ляет электрическую энергию и перекачивает воду из нижнего бассейна в верхний, расположенный на какой-либо возвышенности. Днем и, осо­бенно, вечером, когда электропотребление в системе увеличивается, вода из верхнего бассейна пропускается через турбины в нижний бас­сейн; в это время ГАЭС работает как ГЭС — вырабатывает и отдает электрическую энергию в систему. Имеются ГАЭС не только с суточ­ным, но и с недельным и даже с .сезонным аккумулированием энергии.

Вследствие потерь ГАЭС отдает в систему около 70—75 % элек­трической энергии, получаемой ею из системы. Тем не менее эти стан­ции выгодны, так как они потребляют более дешевую, а иногда и «бро­совую» электроэнергию в ночные часы, в период малой нагрузки си­стемы, а отдают более дорогую энергию в часы -пик нагрузки. Запол­няя ночные провалы и снимая утренние и вечерние пики электрической нагрузки системы, ГАЭС существенно улучшают технические условия работы ТЭС, позволяют уменьшить их удельный расход топлива на 1 кВт-ч выработки электрической энергии и в конечном итоге дают экономию топлива в системе.

В СССР построена Киевская ГАЭС мощностью 225 МВт и строит­ся Загорская ГАЭС мощностью 1200 МВт. Составлен проект крупней­шей гидроаккумулирующей электростанции Холейпи (США) мощно­стью 2500 МВт.

Г. ПРИЛИВНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Морские приливные электростанции (ПЭС) используют приливные колебания уровня моря, которые обычно происходят два раза в сутки. В некоторых пунктах обжитых морских побережий приливные колебания достигают 8—10 м. Наибольшая величина прилива 19,6 м наблюдается в заливе Фаиди (Канада).

Во Франции: построена ПЭС Раис мощностью 240 МВт. В СССР около Мурманска построена оригинальная опытная Кислогубская ПЭС небольшой мощности.