Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Роль гідроакумулюючих електричних станцій в електроенергетичних системах

Скачати 481.27 Kb.

Роль гідроакумулюючих електричних станцій в електроенергетичних системах




Скачати 481.27 Kb.
Сторінка1/4
Дата конвертації28.05.2017
Розмір481.27 Kb.
  1   2   3   4


АНОТАЦІЯ
В бакалаврській роботі на тему "Роль гідроакумулюючих електричних станцій в електроенергетичних системах" розглядаються такі розділи, як системне значення ГАЕС, загальна характеристика станцій, місце Дністровської гідроакумулюючої електростанції в енергетичній системі, охорона праці.
Електроста́нція (електрична станція) - промислове підприємство або комплект обладнання для вироблення електроенергії з різних форм первісної енергії.
Охорóна прáці (рос. охрана труда; англ. labour protection; нім. Arbeitsschutz m) - це: система правових, соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів та засобів, спрямованих на збереження життя, здоров'я і працездатності людини в процесі трудової діяльності; діюча на підставі відповідних законодавчих та інших нормативних актів система соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів та засобів, що забезпечують збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці. дозвіл на початок робіт підвищеної небезпеки, який необхідний організації чи підприємству, хто працює в будівництві.

В загальній характеристиці станцій представлено класифікацію станцій, компонувальні схеми агрегатів та трубопроводів.

В розділі системного значення ГАЕС розглядається режими роботи станції в енергосистемах, доцільне розташування станцій, економічну ефективність та вплив станцій на навколишнє середовище.

Розділ "місце Дністровської ГАЕС в енергетичній системі України" показує як введення в експлуатацію Дністровської ГАЕС вплине на покриття існуючого попиту на пікову потужність в ОЕС України.

В розділі охорони праці розглядаються такі питання, як аналіз потенційно небезпечних і шкідливих виробничих факторів, гігієна праці, виробнича санітарія та пожежна безпека станції.

Економі́чна ефекти́вність - це вид ефективності, що характеризує результативність діяльності економічних систем (підприємств, територій, національної економіки). Основною особливістю таких систем є вартісний характер засобів (видатків, витрат) досягнення цілей (результатів), а в деяких випадках і самих цілей (зокрема, одержання прибутку).
Поже́жна безпе́ка - стан об'єкта, при якому з регламентованою ймовірністю відкидається можливість виникнення та розвиток пожежі, і впливу на людей її небезпечних факторів, а також забезпечується захист матеріальних цінностей.
Довкілля, або бюрократично навко́лишнє приро́дне середо́вище - всі живі та неживі об'єкти, що природно існують на Землі або в деякій її частині (наприклад, навколишнє середовище країни). Сукупність абіотичних та біотичних факторів, природних та змінених у результаті діяльності людини, які впливають на живий світ планети.
Гігіє́на пра́ці (рос.гигиена труда, англ. labour hygiene, нім. Arbeitshygiene f) - галузь гігієни, що вивчає вплив на організм людини трудових процесів і навколишнього виробничого середовища.
Шкідливі виробничі фактори - фактори середовища і трудового процесу, які можуть викликати професійну патологію, тимчасове або стійке зниження працездатності, підвищити частоту соматичних та інфекційних захворювань, призвести до порушення здоров'я потомства.

Бакалаврська робота містить:



  • бібліографії - 17 джерел;

  • пояснювальна записка - 1 примірник;

  • рисунків - 24 шт. ;

  • таблиць - 9.

АННОТАЦИЯ


В бакалаврской работе на тему "Роль гидроаккумулирующих электрических станций в электроэнергетических системах" рассматриваются такие разделы, как системное значение ГАЭС, общая характеристика станций, место Днестровской гидроаккумулирующей электростанции в энергетической системе, охрана труда.

В общей характеристике станций представлена классификация станций, компоновочные схемы агрегатов и трубопроводов.

В разделе системного значения ГАЭС рассматривается режимы работы станции в энергосистемах, целесообразное расположение станций, экономическую эффективность и влияние станций на окружающую среду.

Раздел "место Днестровской ГАЭС в энергетической системе Украины" показывает, как введение в эксплуатацию Днестровской ГАЭС повлияет на покрытие существующего спроса на пиковую мощность в ОЭС Украины.

В разделе охраны труда рассматриваются такие вопросы, как анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов, гигиена труда, производственная санитария и пожарная безопасность станции.

Бакалаврская работа содержит:

- библиографии - 17 источников;

- пояснительная записка - 1 экземпляр;

- рисунков - 24 шт.;

- таблиц - 9.


ВСТУП
З усіх видів споживаної у сучасному світі енергії найбільше поширення сягає електроенергія. Це пояснюється наступними причинами:

  • електроенергія легко перетворюється у будь-яких кількостях у багато інших використовуваних форм енергії;

  • електроенергія з прийнятними втратами практично миттєво може бути передана на будь-яку відстань;

  • виробництво електроенергії можна легко концентрувати на електростанціях будь-якої потужності;

  • при розподілі електроенергію можна ділити на довільно великі або малі порції (від мегават в електрометалургії до мікроват в електроніці);

  • електроенергія має високу екологічну чистоту, процес її використання не супроводжується викидами в природне середовище.

В той же час процес виробництва електроенергії докорінно відрізняється від будь-якого іншого виробничого процесу.
Виробни́чий проце́с (англ. manufacturing_process) - систематичне та цілеспрямоване змінювання в часі та просторі кількісних та якісних характеристик засобів виробництва і робочої сили, для отримання готової продукції, з вихідної сировини, згідно із заданою програмою.
Електроенерге́тика (англ. power engineering) - провідна галузь енергетики, що охоплює виробництво, передачу та розподіл електроенергії.
Ця відмінність полягає в тому, що в електроенергетиці цикл виробництва, розподілу і споживання електроенергії здійснюється одночасно. Тому при плануванні виробництва (вироблення) електроенергії необхідно враховувати і режим споживання електроенергії в часі, тобто графік електричного навантаження.

Добова нерівномірність навантаження, наявність піків і різких знижень рівня електроспоживання створює технічні проблеми для енерговиробників, пов'язані з необхідністю забезпечення відповідності виробництва і споживання електроенергії.

Для узгодження цих процесів можливе використання наступних способів управління:


  • "підстроювання" процесу виробництва під процес споживання і навпаки;

  • накопичення надлишків енергії в період мінімального споживання (провал графіку навантажень) і її видача в період максимального споживання, тобто акумуляція енергії.

Перший спосіб загальноприйнятий, але пов'язаний з ускладненням процесу експлуатації енергетичних підприємств і погіршенням техніко-економічних показників виробників електроенергії;
Те́хніко-економі́чні пока́зники - величини, які характеризують матеріально-виробничу базу підприємств, використання знарядь і предметів праці, організацію виробництва, затрати на виробництво продукції.
при цьому також зачіпаються інтереси споживачів. Другий спосіб в цьому відношенні перспективніший і в останні десятиліття у світовій практиці знаходить усе більш широке застосування.

Акумуляція енергії є її накопиченням при виникненні в енергосистемі надлишків генеруючої потужності для перерозподілу в часі і використання відповідно до потреб енергосистеми. Потреба в акумуляції викликається не лише нерівномірністю електроспоживання, але технічною складністю і неекономічністю швидкої зміни робочої потужності великих теплових і атомних електростанцій відповідно до коливань добового і тижневого навантаження, а також необхідністю наявності високоманевреної потужності при аварійних і нештатних ситуаціях в енергосистемі.

Існує досить багато систем акумуляції, що реалізуються на практиці, які припускають збереження енергії у вигляді теплової, механічної або електричної енергії.

Енергоконсервація (або більш прийняте в Україні поняття - Енергозбереження) стосується зменшення споживання енергії за рахунок використання меншої кількості енергетичних послуг. Енергозбереження відрізняється від енергоефективності, яке стосується використання меншої кількості енергії за тої самої послуги.
А́томна електроста́нція (АЕС) - електростанція, в якій атомна (ядерна) енергія перетворюється в електричну. Генератором енергії на АЕС є атомний реактор. Тепло, яке виділяється в реакторі в результаті ланцюгової реакції поділу ядер деяких важких елементів, потім так само, як і на звичайних теплових електростанціях (ТЕС), перетвориться в електроенергію.
Електрична ене́ргія, або електроенергія - вид енергії, що існує у вигляді потенціальної енергії електричного й магнітного полів та енергії електричного струму. Завдяки зручній технології виробництва, розподілу й споживання, електрична енергія займає чільне місце серед інших видів енергії, що їх споживає людство.

Акумуляція енергії для цілей електропостачання найчастіше здійснюється системами з електрохімічними аккумуляторами і гідроакумуляція. Перші - частіше використовуються в невеликих автономних системах електропостачання (наприклад, електропостачання вузлів зв'язку, обчислювальних центрів і т. п.

Обчи́слювальний центр (ОЦ) - організація, підрозділ, або, в більш вузькому сенсі, комплекс приміщень, призначених для розміщення комп'ютерних систем і допоміжного обладнання.
), а другі - в енергооб'єднаннях за допомогою Гідроакумулюючих електростанцій (ГАЕС).

Практично у всьому світі в сучасних енергооб'єднаннях майже виняткове поширення отримало гідроакумулювання, що створюється завдяки сумісності потужності і кількості енергії ГАЕС, що перерозподіляється, з потребами енергосистем.

Проблема покриття пікових навантажень і проходження провалів електроспоживання в останні десятиліття у всьому світі стає усе більш актуальною у зв'язку з тим, що розущільнюється графік навантаження сучасних енергосистем, збільшується кількість турбоагрегатів підвищеної потужності ТЕС і АЕС, а також значною мірою освоєння економічно вигідних для використання гідроресурсів.



Одним з можливих і найбільш ефективних способів вирішення цієї проблеми є будівництво і використання потужних ГАЕС, які характеризуються унікальним поєднанням функцій пікової станції і споживача-регулятора, здатного в період нічного провалу добового графіку навантажень забезпечити споживання надмірної електричної потужності устаткування теплофікації ТЕС і АЕС.

1 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ГІДРОАКУМУЛЮЮЧИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ СТАНЦІЙ
Гідравлічне акумулювання електричної енергії здійснюється гідроакумулюючими електростанціями (ГАЕС), спорудження яких сприяє комплексному вирішенню низки енергетичних, паливно-енергетичних та водогосподарських проблем.
Еле́ктрика (від грец. ήλεκτρον - бурштин; раніше також громови́на ) - розділ фізики, що вивчає електричні явища: взаємодію між зарядженими тілами, явища поляризації та проходження електричного струму.


Планомірне збільшення масштабів промислового та сільськогосподарського виробництва зумовлюється значними приростами електроспоживання. Задоволення цього приросту електроспоживання енергетичними потужностями неможливе без концентрації потужностей на електростанціях і окремих агрегатах.

Концентрація потужностей агрегатів та електростанцій забезпечує більш швидке введення потужностей в енергосистемах, підвищення економічності електростанцій, зменшення потреби в трудових ресурсах при будівництві і експлуатації, зниження металоємності.
Сільськогоспо́дарське виробни́цтво - вид господарської діяльності з виробництва продукції, яка пов'язана з біологічними процесами її вирощування, призначеної для споживання в сирому і переробленому вигляді та для використання на нехарчові цілі.
Трудові́ ресу́рси (або також трудові резерви) - поняття «марксистсько-ленінської» (комуністичної, сталінської або так званої «лагерної») політичної економії.


Поряд з позитивними сторонами насичення енергетичних систем тепловими та атомними електростанціями величезної потужності посилює труднощі з покриттям мінімальних навантажень. Обмежений діапазон регулювання потужності великоблочних агрегатів і неможливість частих пусків і зупинок без різкого зниження надійності і економічності роботи енергосилового устаткування теплових і атомних електростанцій ускладнює покриття нерівномірною частини графіків електричного навантаження. Нерівномірність режиму електроспоживання спостерігається не тільки протягом доби (середньодобова нерівномірність), але й по днях тижня (середньотижнева нерівномірність), і сезонах року (середньорічна нерівномірність).

В цих умовах нерозривність процесу виробництва і споживання електроенергії вимагає від енергосистем значного маневрування потужностями електростанцій і агрегатів. Однак сучасне обладнання ТЕС і АЕС не пристосоване до різкої зміни режиму роботи. Витрачаються величезні кошти на різного роду вдосконалення, реконструкцію окремих вузлів агрегатів і усунення неполадок. При вирішенні зазначеної проблеми гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС) займають особливе місце, так як вони одночасно є високо маневреним джерелом пікової потужності і споживачем регулятором. На відміну від гідроелектростанцій звичайного типу пікова енерговіддача ГАЕС не залежить від повноводності року.
1.1 Класифікація і типи ГАЕС
Гідроакумулюючі електростанції на відміну від звичайних ГЕС являють собою комплекс споруд та обладнання, призначених не тільки для генерування електроенергії, а й для її акумулювання.
Генерува́ння електроене́ргії (англ. electricity generation) - процес перетворення різних видів енергії в електричну на індустріальних об'єктах, що називаються електричними станціями.
Тому, багато в чому зберігаючи конструктивну і компонуючу схожість зі звичайними ГЕС, ГАЕС мають і свої особливості. Незалежно від індивідуальних особливостей кожної ГАЕС, всі вони мають в тому чи іншому конструктивному вигляді основний набір компонувальних елементів: верхній акумулює і нижній басейни, будівлю ГАЕС, водоприймач (один або два), напірні водоводи.

Широкий діапазон напорів і різноманітність застосовуваних схем ГАЕС обумовлюють велику кількість можливих компонувальних рішень, які в першу чергу залежать від рельєфу місцевості і геологічних умов.

Класифікація ГАЕС може бути виконана за рядом ознак:


  • за суміщенням ГАЕС із звичайними ГЕС - сумісні і несумісні;

  • за схемою концентрації напору – приливні та дериваційні;

  • за величиною діючого напору – низьконапірні (40-60 м), середньонапірні (120-150 м) і високонапірні (понад 200 м);

  • щодо компонування елементів гідровузла – з наземними, підземними або напівпідземими машинними будівлями;

  • за конструкцією напірних водоводів – з відкритим або підземним розташуванням;

  • за конструкцією верхнього і нижнього басейнів – з штучно створеними або природними басейнами (у тому числі можуть бути використані басейни ГЕС, ТЕС чи АЕС);

  • за наявністю природного приливу – з приливом в верхній басейн, з приливом в нижній басейн;

  • по типу (компоновці) основного гідроенергетичного обладнання – з двухмашинними, трьохмашінними або чотирьохмашинними гідроагрегатами;

  • за тривалостю циклу насосного акумулювання – з добовим, тижневим і сезонним (річним) циклом роботи.

За першою ознакою ГАЕС розрізняються залежно від їх поєднання з звичайними ГЕС. Якщо джерелом електроенергії, що виробляється на ГАЕС при розряді, є тільки акумулююча електроенергія, одержана ними від енергосистеми під час заряду, то такі станції є несумісні з ГЕС. Природний прилив води в верхній акумулюючий басейн таких станцій практично відсутній, а корисні (обертові) обсяги верхнього і нижнього басейнів однакові.

Несумісні гідроакумулюючі електростанції називаються ГАЕС «чистого», а іноді «повного» акумулювання.

При сумісному гідроакумулювання до води, що перекачується з нижнього басейну в верхній, додається природний прилив в верхній басейн, який збільшує енергію розряду на величину вироблення звичайної ГЕС. Така схема суміщення називається суміщенням за витратою. У цьому випадку обертові гідроагрегати ГАЕС і необертові гідроагрегати ГЕС можуть розташовуватися в одному машинному приміщенні з боку нижнього б'єфу. Нижнього басейну в цьому випадку, як такого, може і не бути: в якості нижнього басейну може використовуватися водосховище нижнього б'єфу ГЕС. Крім того, збільшення енергії розряду може бути отримано за рахунок перевищення напору турбіни над висотою підйому води в насосному режимі (рис. 1.1). Ця схема носить назву суміщеного гідроакумулювання за напором. У гірських районах можливі схеми з подвійним суміщенням, тобто і за напором, і за витратою води.

Ви́трати води́ (стік) - кількість води, яка протікає за одиницю часу через поперечний переріз водотоку, наприклад, через живий переріз річки.

Суміщене гідроакумулювання за напором здійснюється в схемах з переробкою стоку, коли висота насосного підйому води на водорозподіл менша напору, що підводиться до гідротурбін. При цьому насосне та турбінне обладнання розташоване в різних місцях і на різних станціях: насосній та гідроелектричній.



Рисунок 1.1 – Схема ГЕС-ГАЕС з суміщеним гідроакумулюванням напору:

1 – верхній акумулюючий басейн; 2 – нижній басейн; 3 – напірні трубопроводи; 4 – будівля ГЕС; 5 – водоприймач; 6 – будівля насосної станції
Суміщене гідроакумулювання за витратою води застосовується на станціях, що використовують природний стік річок і озер, який служить для додаткового вироблення електроенергії поряд з виробленням при розряді ГАЕС. Акумулюючою ємністю верхнього б'єфу є водосховище, яке також регулює стік, а ємність нижнього б'єфу-резервуара створюється підпором нижче лежачих щаблів ГЕС або спеціально створеної низьконапірної греблі. Такі станції називаються скорочено ГЕС- ГАЕС.

У районах, бідних на гідроресурси, отримали переважне поширення ГАЕС несумісного гідроакумулювання. Такі станції будуються за наявності відповідних природних умов: можливості концентрації найбільшого напору з розташуванням верхнього і нижнього басейнів на найменшій відстані один від одного. Для верхніх басейнів можуть використовуватися як існуючі водойми – озера і водосховища, так і спеціально створені штучно басейни. В якості нижніх, крім річок і озер, може використовуватися акваторія морських заток.

За аналогією з ГЕС, конструктивно ГАЕС можуть бути розділені на приливні та дериваційні, в яких концентрація діючого напору, тобто перепаду між відмітками води у верхньому і нижньому водосховищах, здійснюється або греблею (наприклад, ГЕС- ГАЕС Вальдеканас, Іспанія, рис. 1.2), або наземними або підземними тунельними або шахтними напірними водоводами. Вибір схеми концентрації напору для конкретної ГАЕС залежить від топографічних і геологічних умов місця будівництва станції.

Рисунок 1.2 – Поперечний переріз по станційному гідровузлі ГЕС-ГАЕС Вальдеканас, Іспанія:

1 – сміттєстримуючі грати; 2 – пази ремонтного затвора; 3 – насосотурбіна; 4 – синхронна електромашина; 5 – мостовий кран машзали;

Диференціа́льний пере́різ розсі́яння - це відношення числа частинок, розсіяних в тілесний кут d Ω до потоку частинок, які падають на мішень та до величини тілесного кута, густина ймовірності розсіяння в даний тілесний кут.
Мостови́й кран - підіймальний кран, що пересувається рейками на нерухомих опорах. Кран мостовий має широку сферу застосування - він призначений для підйому і переміщення вантажу в приміщенні або під навісом.
6 – головний блоковий трансформатор; 7 – повітряна перекидка на ВРП-220 кВ; 8 – приміщення гусеничних затворів з боку верхнього б'єфу; 9 – верхня водозабірновипускна споруда; 10 – напірний трубопровід насосотурбіни; 11 – арочна гребля;
Напі́рни́й трубопро́від (рос. напорный трубопровод; англ. pressure pipeline; нім. Druckrohrleitung f) - комплекс споруд для транспортування газоподібних, рідких і твердих речовин або їх сумішей, а також штучних вантажів (контейнери) при внутрішньому абсолютному тиску в транспортованому середовищі понад 0,1 МПа.
А́ркова гре́бля або а́рочна гре́бля (англ. arch dam) - гребля, що в плані має форму арки.
СПР – стандартний підпірний рівень; ВБ – верхній б'єф; НБ – нижній б'єф
Найбільше поширення в практиці зарубіжного будівництва ГАЕС отримали високонапірні дериваційні схеми з підземним компонуванням основних елементів гідровузлів. Для рівнинних ГАЕС Росії, Прибалтики та України з напором близько 100 м більш характерні дериваційні схеми з відкритим розташуванням напірних трубопроводів. У всіх дериваційних схемах ГАЕС застосовується напірна деривація. Відповідно до цієї схеми створені Загорська ГАЕС у Росії, Круоніська в Литві, Ташлицька в Україні та інші.

Величина напору на проектованих ГАЕС, особливо ГАЕС наземного і напівпідземного типу, залежить від топографічних умов в районі майданчика, обраного для будівництва. При виборі майданчиків при рівності варіантів по іншим умовам вибирають варіант з великим напором.

Теоретична потужність водотоку (без урахування втрат стоку і водної енергії при її перетворенні в електричну в турбінному режимі) визначається наступним чином:

де N – потужність водотоку, кВт;

Q –витрата води, м3/с;

Н – напір, м.

З наведеної формули видно, що при збільшенні напору при незмінній потужності пропорційно зменшується необхідна витрата води. Це означає, що чим більший напір, тим менша витрата води, менший діаметр напірних трубопроводів, менші габарити робочого колеса насосотурбіни і, отже, менші габарити машинної будівлі і вартість всієї споруди.

Прагнення до збільшення напору ГАЕС несумісного гідроакумулювання та мінімізації впливу на природне середовище призвело до розробки схем шахтного типу з підземним розташуванням не тільки машинного залу, а й нижнього басейну, створюваного в скельних породах на глибині 500 метрів і більше.

Ске́льні поро́ди (рос. скальные породы, англ. rocks, нім. Felsgesteine n pl) – більша частина вивержених і метаморфічних гірських порід та деякі породи осадового походження, для яких характерні значні сили зчеплення між частинками. С. п.
При цьому в якості нижнього басейну можуть використовуватися відпрацьовані рудні вироблення, карстові порожнини або спеціально споруджуються системи галерей. В якості верхнього резервуара може використовуватися існуючий водойм, який є одночасно ставком- охолоджувачем ТЕС чи АЕС, а також природна водойма у вигляді річкової акваторії або морської затоки.

Так, наприклад, на ГАЕС Саміт (США) потужністю 1500 МВт верхнє водосховище створене на вільній території, а для нижнього використовується існуюча підземна вапнякова шахта. Напір між водосховищами становить 660 м. На цій станції встановлено шість оборотних насосотурбінних гідроагрегатів потужністю по 250 МВт.

Використання компонування гідровузла ГАЕС з підземним нижнім водоймищем відрізняється високою економічністю і можливістю застосування в багатьох рівнинних регіонах, які не мають природних перепадів висоти. Застосуванням підземних компоновок з високим напором можна досягти за допомогою зменшення питомої вартості ГАЕС на 25-30 % порівняно з наземним або напівпідземним компонуванням.

Майданчик ГАЕС Маунтін Хоуп (США) сумарною

  1   2   3   4


Скачати 481.27 Kb.