WikiZero - Гідроелектростанція

1. Особливості [ правити | правити код ]
2. В Росії [ правити | правити код ]
3. Найбільші ГЕС [ правити | правити код ]
4. Найбільші гідроелектростанції Росії [ правити | правити код ]

open wikipedia design.

Гідроелектростанція (ГЕС) - електростанція , Що використовує в якості джерела енергії енергію водних мас в руслових видатках і приливних рухах . Гідроелектростанції зазвичай будують на річках , споруджуючи греблі і водосховища . для ефективного виробництва електроенергії на ГЕС необхідні два основних фактори: гарантована забезпеченість водою круглий рік і можливо великі ухили річки, сприяють гідробудівництва каньйоноподібні види рельєфу.

Принцип роботи ГЕС досить простий. Ланцюг гідротехнічних споруд забезпечує необхідний напір води, що надходить на лопаті гідротурбіни, яка приводить в дію генератори, що виробляють електроенергію.

необхідний натиск води утворюється за допомогою будівництва греблі , І, як наслідок, концентрації річки в певному місці, або деривацией - природним потоком води. У деяких випадках для отримання необхідного напору води використовують спільно і греблю, і деривації.

Безпосередньо в самій будівлі гідроелектростанції розташовується все енергетичне обладнання. Залежно від призначення, воно має своє певне поділ. У машинному залі розташовані гідроагрегати , Безпосередньо перетворюють енергію потоку води в електричну енергію. Є ще всіляке додаткове обладнання, пристрої управління та контролю роботи ГЕС, трансформаторна станція , Розподільні пристрої й багато іншого.

Особливості [ правити | правити код ]

• вартість електроенергії на російських ГЕС більше ніж в два рази нижче, ніж на теплових електростанціях. [1]
• Турбіни ГЕС допускають роботу у всіх режимах від першої до максимальної потужності і дозволяють плавно змінювати потужність при необхідності, виступаючи в якості регулятора вироблення електроенергії.
• Гідроагрегат дуже швидко набирає потужність після подачі води (від нуля до повної потужності - від 30 секунд до 2 хвилин), що дозволяє використовувати ГЕС в маневреному режимі.
• Сток річки є поновлюваним джерелом енергії .
• Будівництво ГЕС зазвичай більш капіталомістке , Ніж теплових станцій.
• Часто ефективні ГЕС більш віддалені від споживачів, ніж теплові станції.
• Водосховища часто займають значні території, але приблизно з 1963 р почали використовуватися захисні споруди ( Київська ГЕС ), Які обмежували площа водосховища, і, як наслідок, обмежували площа затоплюваної поверхні (поля, луки, селища).
• Греблі часто змінюють характер рибного господарства , Оскільки перекривають шлях до нерестовищ прохідним рибам, проте часто сприяють збільшенню запасів риби в самому водосховищі та здійснення рибництва.
• Водосховища ГЕС, з одного боку, покращують судноплавство , Але з іншого - вимагають застосування шлюзів для перекладу судів з одного б'єфу на іншій.
• Водосховища роблять клімат більш помірним .

Гідроелектричним станції поділяються в залежності від вироблюваної потужності:

Потужність ГЕС залежить від напору і витрати води, а також від ККД використовуваних турбін і генераторів. Через те, що за природними законами рівень води постійно змінюється, в залежності від сезону, а також ще по ряду причин, в якості вираження потужності гідроелектричної станції прийнято брати циклічну потужність. Наприклад, розрізняють річний, місячний, тижневий або добовий цикли роботи гідроелектростанції.

Гідроелектростанції також діляться в залежності від максимального використання напору води:

• високонапорние - понад 60 м;
• середньонапірні - від 25 м;
• низьконапірні - від 3 до 25 м.

Залежно від напору води, в гідроелектростанціях застосовуються різні види турбін . Для високонапірних - ковшові і радіально-осьові турбіни з металевими спіральними камерами. На середньонапірних ГЕС встановлюються поворотнолопастниє і радіально-осьові турбіни, на низьконапірних - поворотнолопастниє турбіни в залізобетонних камерах.

Принцип роботи всіх видів турбін схожий - потік води надходить на лопаті турбіни, які починають обертатися. Механічна енергія, таким чином, передається на гідрогенератор, який і виробляє електроенергію. Турбіни відрізняються деякими технічними характеристиками, а також камерами - сталевими або залізобетонними, і розраховані на різний натиск води.

Гідроелектричним станції також розділяються в залежності від принципу використання природних ресурсів, і, відповідно, утворюється напору води. Тут можна виділити наступні ГЕС:

• греблі ГЕС. Це найбільш поширені види гідроелектричних станцій. Напір води в них створюється за допомогою установки мостом, повністю перегороджує річку, або піднімає рівень води в ній на необхідну позначку. Такі гідроелектростанції будують на багатоводних рівнинних річках, а також на гірських річках, в місцях, де русло річки вужче, стислий.
• пріплотінние ГЕС. Будуються при більш високих напору води. В цьому випадку річка повністю перегороджується греблею, а сама будівля ГЕС розташовується за греблею, у нижній її частині. Вода, в цьому випадку, підводиться до турбін через спеціальні напірні тунелі, а не безпосередньо, як в руслових ГЕС .
• дериваційні ГЕС. Такі електростанції будують в тих місцях, де великий ухил річки. Необхідний напір води в ГЕС такого типу створюється за допомогою деривації . Вода відводиться з річкового русла через спеціальні водовідведення. Останні - випрямлені, і їх ухил значно менший, ніж середній ухил річки. В результаті вода підводиться безпосередньо до будівлі ГЕС. Дериваційні ГЕС можуть бути різного виду - безнапірні або з напірної деривації. У випадку з напірної деривації, прокладається водовід з великим поздовжнім ухилом. В іншому випадку на початку деривації на річці створюється вища гребля, і створюється водосховище - така схема ще називається змішаної деривації, так як використовуються обидва методи створення необхідного напору води.
• гідроакумулюючі електростанції . Такі ГАЕС здатні акумулювати вироблювану електроенергію і пускати її в хід в моменти пікових навантажень. Принцип роботи таких електростанцій наступний: в певні періоди (НЕ пікового навантаження), агрегати ГАЕС працюють як насоси від зовнішніх джерел енергії і закачують воду в спеціально обладнані верхні басейни. Коли виникає потреба, вода з них поступає в напірний трубопровід і пускає в хід турбіни.

До складу гідроелектричних станцій, в залежності від їх призначення, також можуть входити додаткові споруди, такі як шлюзи або суднопідіймачі , Що сприяють навігації по водоймі, рибопропускні , Водозабірні споруди, що використовуються для іригації , і багато іншого.

Цінність гідроелектричної станції полягає в тому, що для виробництва електричної енергії вони використовують поновлювані природні ресурси . З причини того, що потреби в додатковому паливі для ГЕС немає, кінцева вартість одержуваної електроенергії значно нижче, ніж при використанні інших видів електростанцій [2] .

переваги

• використання відновлюваної енергії ;
• дуже дешева електроенергія;
• робота не супроводжується шкідливими викидами в атмосферу;
• швидкий (щодо ТЕЦ / ТЕС) вихід на режим видачі робочої потужності після включення станції.

недоліки

• затоплення орних земель ;
• будівництво ведеться тільки там, де є великі запаси енергії води;
• гірські річки небезпечні через високу сейсмічності районів;
• екологічні проблеми: скорочені і нерегульовані попуски води з водосховищ по 10-15 днів (аж до їх відсутності), призводять до перебудови унікальних заплавних екосистем по всьому руслу річок, як наслідок, забруднення річок , скорочення трофічних ланцюгів , Зниження чисельності риб , елімінація безхребетних водних тварин, підвищення агресивності компонентів гнусу (Мошки) через недоїдання на личинкових стадіях, зникнення місць гніздування багатьох видів перелітних птахів , Недостатнє зволоження заплавній грунту, негативні рослинні сукцессии (збіднення фітомаси ), Скорочення потоку біогенних речовин в океани.

Гідроенергія використовувалася з давніх часів, для Молко борошна та інших потреб. При цьому приводом служив колісний механізм, що обертається потоком води. В середині 1770-х років французький інженер Бернар Форест де Bélidor в опублікованій ним роботі Architecture Hydraulique, привів опис гідромашин з вертикальної і горизонтальної віссю обертання. До кінця 19-го століття з'явилися електричні генератори , Які могли працювати в поєднанні з гідроприводом. Зростаючий попит на електроенергію внаслідок промислової революції дав поштовх у розвитку. У 1878 році почала працювати "перша в світі ГЕС», розроблена англійським винахідником Вільямом Джорджем Армстронгом в Нортумберленд , Англія. Вона представляла собою агрегат, призначений для харчування однієї єдиної дугового лампи в його картинної галереї. Стара електростанція № 1 Schoelkopf біля Ніагарського водоспаду в США почала виробляти електрику в 1881 році. перша гідроелектростанція Едісона для цілей освітлення, Vulcan Street початку працювати 30 вересня 1882 року, в м Аплтон , штат Вісконсін , США, і видавала потужність близько 12,5 кіловат. До 1886 року у США і Канаді було вже 45 гідроелектростанцій. До 1889 року тільки в США їх було 200.

Але коли постало питання промислового використання електрики, то виявилося, що під постійний струм потрібно дуже товста мідна проводка [3] . Тому при обладнанні однієї з шахт (Gold King Mine, див., Наприклад, статтю про розлив стоків на шахті [4] ) В Колорадо віддали перевагу проекту компанії Вестінгауз, заснованому на патенти Ніколи Тесли. Тобто, система змінного струму двох фаз. По сьогодні ГЕС Еймса [5] в Колорадо вважається першим комерційно значущим і успішним промисловим використанням електричного струму. До цього моменту всі застосування зводилося переважно до побутових і міським потребам освітлення будинків і вулиць постійним струмом. А ГЕС в Еймсі увійшла до "Переліку значущих об'єктів і подій IEEE" [6] . сам Тесла писав в автобіографії, що в проекті брати участь відмовився, оскільки вважав, що частота змінного струму повинна скласти 60 Гц, а не 133, як це було задумано інженерами компанії Вестінгауз [7] . Думка Тесли було враховано при обладнанні ГЕС на Ніагарському водоспаді двома роками пізніше, частота 60 Гц понині є стандартною на території США. Змінний струм, таким чином, став де-факто стандартом для побудови ГЕС. Що стало важливою віхою в ході " війни струмів ". Використовувалися як дві фази (під двигуни Ніколи Тесли), так і три фази (під проекти Доливо-Добровольського ) З трансформаторами на відповідне число фаз. Нині саме три фази використовуються повсюдно. Хоча доказів будь-яких переваг такого технічного рішення в літературі не наводиться.

На початку 20-го століття комерційними компаніями будується багато невеликих ГЕС в горах недалеко від міських районів. До 1920 року до 40% електроенергії, виробленої в Сполучених Штатах вироблялося на ГЕС. У 1925 році в Греноблі (Франція) відбулася Міжнародна виставка гідроенергетики і туризму , Яку відвідали понад один мільйон чоловік. Однією з віх в освоєнні гідроенергетики як США , Так і в світі в цілому стало будівництво в 1930-х греблі Гувера .

В Росії [ правити | правити код ]

Найбільш достовірним вважається, що першою гідроелектростанцією в Росії була Березовського (Зиряновська) ГЕС (нині територія Республіки Казахстан), побудована в рудному Алтаї на річці Березівці (притока р. Бухтарми ) в 1892 році . Вона була четирёхтурбінной, загальною потужністю 200 кВт і призначалася для забезпечення електрикою шахтного водовідливу з Зиряновська рудника. [8]

На роль першої також претендує Нигрінская ГЕС , Яка з'явилася в Іркутської губернії на річці Нигрі (Притока р. Вачі ) в 1896 році . Енергетичне обладнання станції складався з двох турбін із загальним горизонтальним валом, що обертається три динамо-машини потужністю по 100 кВт. Первинне напруга перетворювалося чотирма трансформаторами трифазного струму до 10 кВ і передавалося по двом високовольтних лініях на сусідні копальні . Це були перші в Росії високовольтні ЛЕП . Одну лінію (довжиною 9 км) проклали через Лису гору до копальні негадано, іншу (14 км) - вгору по долині Нигрі до гирла ключа Суха Балка, де в ті роки діяв копальня Івановський. На копальнях напруга трансформувалося до 220 В. Завдяки електроенергії Нигрінской ГЕС в шахтах встановили електричні підйомники. Крім того, електрифікували Прііскова залізницю, що служила для вивезення відпрацьованої породи, яка стала першою в Росії електрифікованої залізницею. [9]

Росія мала досить багатий досвід промислового гидростроительства, в основному, приватними компаніями і концессиями . Інформація про ці ГЕС, побудованих в Росії за останнє десятиліття XIX століття і перші 20 років XX століття, досить розрізнена, суперечлива і вимагає спеціальних історичних досліджень.

Перша черга будівництва ГЕС: [10] Район Назва Потужність,
тис. кВт Північний Волховська 30 Ніжнесвірськая 110 Верхнесвірськоє 140 Південний Олександрівська 200 Уральський Чусовая 25 Кавказький Кубанська 40 Краснодарська 20 Терская 40 Сибір Алтайська 40 Туркестан Туркестанская 40

В радянський період розвитку енергетики упор робився на особливу роль єдиного народногосподарського плану електрифікації країни - ГОЕЛРО , Який був затверджений 22 грудня 1920 року . Цей день був оголошений в СРСР професійним святом - вдень енергетика . Глава плану, присвячена гідроенергетиці, називалася «Електрифікація і водна енергія». У ній зазначалося, що гідроелектростанції можуть бути економічно вигідними, головним чином, в разі комплексного використання: для вироблення електроенергії, поліпшення умов судноплавства або меліорації . Передбачалося, що протягом 10-15 років в країні можна спорудити ГЕС загальною потужністю 21 254 тис. кінських сил (Близько 15 млн кВт), в тому числі в європейській частині Росії - потужністю 7394, в Туркестані - 3020, в Сибіру - 10 840 тис. К.с. На найближчі 10 років намічалося спорудження ГЕС потужністю 950 тис. КВт, проте в подальшому було заплановано спорудження десяти ГЕС загальною робочою потужністю перших черг 535 тис. КВт.

Хоча вже за рік до цього, в 1919 році , Рада Робочої і Селянської Оборони визнав будівництва Волховской і Свирской гідростанцій об'єктами, що мають оборонне значення. У тому ж році почалася підготовка до зведення Волховської ГЕС, першою з гідроелектростанцій, зведених за планом ГОЕЛРО. [11]

Найбільші ГЕС [ правити | правити код ]

Найменування Потужність,
ГВт середньорічна
вироблення, млрд кВт · год власник Географія три ущелини 22,50 98,00 р. Янцзи , М Сандоупін , Китай Ітайпу 14,00 92,00 Ітайпу-Бінасіонал р. Парана , М Фос-ду-Ігуасу , Бразилія / Парагвай Сілоду 13,90 64,80 р. Янцзи , Китай Гурі 10,30 40,00 р. кароні , Венесуела Черчилл-Фолс 5,43 35,00 Newfoundland and Labrador Hydro р. Черчилл , Канада Тукуруи 8,30 21,00 Eletrobrás р. Токантінс , Бразилія

Найбільші гідроелектростанції Росії [ правити | правити код ]

Станом на 2017 рік в Росії є 15 діючих гідроелектростанцій понад 1000 МВт, і більше сотні гідроелектростанцій меншої потужності.

Найменування Потужність,
ГВт середньорічна
вироблення, млрд кВт · год власник Географія Саяно-Шушенська ГЕС 6,40 23,50 РусГідро р. Єнісей , М Саяногорск Красноярська ГЕС 6,00 20,40 Євросибенерго р. Єнісей , М Дивногорск Братська ГЕС 4,52 22,60 Євросибенерго р. ангара , М Братськ Усть-Ілімськ ГЕС 3,84 21,70 Євросибенерго р. ангара , М Усть-Ілімськ Богучанська ГЕС 3,00 17,60 РусГідро , російський алюміній р. ангара , М Кодинск Волзька ГЕС 2,66 11,63 РусГідро р. Волга , М Волгоград і м Волзький (Гребля ГЕС знаходиться між містами) Жигульовська ГЕС 2,46 10,34 РусГідро р. Волга , М Жигульовськ Бурейская ГЕС 2,01 7,10 РусГідро р. Бурея , Сел. Талакан Чебоксарська ГЕС 1,40 (0,8) [Сн 1] 3,50 (2,2) [Сн 1] РусГідро р. Волга , М новочебоксарск Саратовська ГЕС 1,40 5,7 РусГідро р. Волга , М Балаково Зейская ГЕС 1,33 4,91 РусГідро р. Зея , М Зея Нижнєкамська ГЕС 1,25 (0,45) [Сн 1] 2,67 (1,8) [Сн 1] Татенерго р. Кама , М Набережні Челни Загорська ГАЕС 1,20 1,95 РусГідро р. Кунья , Сел. Богородское Воткинская ГЕС 1,04 2,28 РусГідро р. Кама , М Чайковський Чіркейская ГЕС 1,00 1,74 РусГідро р. Сулак , П. Дубки

Примітки:

1. ↑ 1 2 3 4 Потужність і вироблення при проектному рівні водосховища; в даний час фактична потужність і вироблення значно нижче, вказані в дужках.

Інші гідроелектростанції Росії

Найбільші ГЕС світу Google Maps KMZ (Файл міток KMZ для Google Earth )