Что такое гидроаккумулирующая электростанция

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС)

В работе энергетических систем нет определенной стабильности в обеспечении потребителей электричеством. В дневное время часто возникают пиковые нагрузки, а ночью потребление снижается и себестоимость электроэнергии возрастает. В такие периоды требуется быстрый переход из одного рабочего режима в другой. Однако, имеющиеся виды тепловых и атомных установок не способны в короткий срок снизить свою мощность при резком спаде потребления. Разрешить эту проблему может гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС), накапливающая энергию в период низкого потребления и возвращающая ее при пиковых нагрузках. Подобная схема способствует повышению поставок электричества, позволяет избежать резких скачков энергоснабжения в разное время суток.

Устройство и основные компоненты

Типовая гидравлическая аккумулирующая электростанция включает в общий комплекс следующие составляющие:

Внутри здания электростанции располагается оборудование гидромеханического и электротехнического назначения. Схема размещения представляет собой трехмашинную компоновку, состоящую из насоса, турбины и генератора-электродвигателя. Более современным считается двухмашинный вариант, включающий в себя генератор-электродвигатель и турбину-насос или обратимую турбину.

При отсутствии в верхнем бассейне естественного притока воды, станция будет работать лишь на аккумулированной жидкости. Такие установки относятся к категории чистых. Смешанные электростанции оборудуются бассейнами с естественным притоком, позволяющим получать дополнительные объемы воды. В данном случае используется и аккумулированная и приточная жидкость.

Примерно такой же вариант используется гидроэлектростанциями, расположенными каскадом. Здесь кроме основных турбинных агрегатов, устанавливаются обратимые насосы или турбины, качающие воду из нижнего водохранилища в верхнее.

Как работает двойная система

Время действия гидроаккумулирующих электростанций разделяется на два основных периода или режима. По такому же принципу работает ГЭС электростанция. При использовании первого рабочего режима установка потребляет электроэнергию, производимую тепловой электростанцией. Подача электричества осуществляется при минимальной нагрузке на ТЭС, при этом вся избыточная энергия используется насосами.

Такой период может продолжаться от 7 до 12 часов. За это время на ГАЭС осуществляется перекачивание воды из нижнего водохранилища в верхнее, создавая таким образом определенный запас энергии.

Когда возникает максимальная нагрузка, водяная электростанция переходит в турбинный режим, при котором вся накопленная энергия отдается обратно в сеть за счет сделанного запаса воды, вращающей генераторную турбину. Период нагрузки продолжается в среднем 2-6 часов в течение суток. Подобная схема обеспечивает электроэнергией какой-либо населенный пункт или объект промышленного назначения и поддерживает требуемую мощность в периоды пиковых нагрузок.

Гидроаккумулирующая электростанция размещается неподалеку от мощных потребителей, рядом с тепловыми станциями или АЭС. Подобное размещение выполняется с учетом гидрологических, топографических, геологических условий и других внешних факторов. Должна присутствовать обязательная возможность устройства нижнего и верхнего водохранилищ на максимально близком расстоянии друг от друга. При соблюдении всех необходимых условий, коэффициент полезного действия ГАЭС можно довести до 0,6-0,7.

В большинстве случаев осуществляется привязка к имеющимся озерам, другим водохранилищам или на реке. Количество электроэнергии, аккумулированной в системе, напрямую зависит от объема бассейнов и напора турбинных насосов.

Использование ГАЭС в мире и в Российской Федерации

Широкое распространение и развитие гидроаккумулирующие электростанции получили в Европе. Основной причиной послужило регулярное повышение стоимости потребленной электроэнергии. Поэтому в настоящее время производится их повсеместная установка, часто выполняемая в городской черте.

Первая такая станция была сооружена итальянцами в 1908 году. Ее мощность составляла 1 мегаватт. В середине 20-го века во всех странах подобных сооружение насчитывалось уже 40. В дальнейшем их количество продолжало расти. В 1965 году – 110, в 2000 году – примерно 300, общей производительностью 100 ГВт.

Источник

Гидроаккумулирующие электростанции, принцип действия ГАЭС, устройство

ГАЭС (гидроаккумулирующие электростанции) служат для накопления электроэнергии во время низкого потребления сетями электричества (в ночной период) и отдачи её во время пиковых нагрузок, уменьшая тем самым необходимость изменения мощности в течение суток основных электростанций (атомных, тепловых). Тепловые и атомные станции не способны быстро снижать свою мощность во время значительного спада потребления, поэтому ночью себестоимость электроэнергии существенно возрастает и электростанции работают в значительной степени вхолостую.

История использования гидроаккумулирующих электростанций

Чтобы улучшить качество энергоснабжения и увеличить эффективность всей системы, были разработаны ГАЭС. Первые подобные станции были построены в конце 19 века в Западной Европе, в частности в 1882 г. в Швейцарии была запущена установка Леттем мощностью 103 кВт. Аналогичное сооружение через 12 лет было запущено на одной из прядильных фабрик Италии. До 20 столетия функционировало всего 4 ГАЭС, к 60-м гг. 20 века насчитывалось уже 72 работающие установки, к 2010 г. их число достигло 460.

У гидроаккумулирующих электростанций есть два периода работы — насосный и турбинный. Во время первого режима ГАЭС является потребителем электроэнергии, которая подаётся от тепловых электростанций во время минимальной нагрузки на последние (обычно примерно 7-12 часов в сутки). При этом на ГАЭС происходит перекачка воды в верхний аккумулирующий бассейн из нижнего питающего водохранилища (станция запасает энергию). В турбинном режиме ГАЭС отдаёт накопленную энергию обратно в сеть во время максимальной нагрузки на неё (2-6 часов в сутки). Вода в этот период из верхнего бассейна направляется обратно в питающее водохранилище, вращая при этом турбину генератора.

Верхний бассейн может не иметь естественной приточности, работая исключительно на запасённой в наносный период воде. Такие ГАЭС принято называть «чистыми». Также функционируют «смешанные» гидроаккумулирующие станции, верхний бассейн которых имеет дополнительную естественную приточность. При этом в турбинном режиме используется и аккумулированная, и поступающая естественным образом вода.

Принцип действия насосно-аккумулирующих электростанций заключается в преобразовании энергии воды. В таких инженерных сооружениях есть два периода работы: насосный и турбинный. В первый период электростанция является потребителем энергии от других видов, например, тепловых электростанций. В это время с помощью насосов вода перекачивается в верхний бассейн (происходит зарядка). Во время турбинного режима работы вода вращает турбины, попадая в нижнее хранилище, с помощью чего запасённая энергия отдаётся потребителю (разрядка).

Делается это для того, чтобы обеспечить города, промышленность необходимой мощностью во время пикового энергопотребления.

Кроме верхнего бассейна и питающего водохранилища в состав ГАЭС входит здание электростанции, железобетонный или металлический напорный водопровод, водоприёмник, который служит для подачи воды в верхний бассейн во время работы станции в насосный период и для забора воды из него в турбинный период. В самом здании электростанции устанавливается турбина, генератор-электродвигатель и насос либо только генератор-электродвигатель и обратимая турбина (турбина-насос).

Чаще всего ГАЭС устанавливаются рядом с мощными потребителями энергии недалеко от мощных тепловых или атомных электростанций там, где этому способствуют топографические, гидрологические и геологические условия. Необходимо, чтобы на местности имелась возможность устроить верхний бассейн и нижнее водохранилища рядом друг с другом. КПД гидроаккумулирующих станций колеблется в диапазоне 0,6 — 0,7. Обычно для работы используются уже существующие водохранилища и озёра или те места, где верхний бассейн имеет естественную приточность.

Разделяют «чистые» гидроаккумулирующие станции и «смешанные». В первом случае верхний бассейн не обладает естественной приточностью, таким образом энергия вырабатывается только за счёт запасённой заранее воды. В смешанных электростанция используется кроме аккумулированного объёма ещё и приточный сток. КПД подобных сооружений составляет 60-70%. Обычно устанавливаются вблизи мощных электростанций, там где возможно организовать нижнее водохранилище и верхнее хранилище близко друг к другу.

Другой вид аккумулирующих электростанций — ветряные. В них используется простой принцип, когда ветер вращает ветряное колесо, а энергия запасается в аккумуляторной батарее. Они намного меньше гидроаккумулирующих электростанций по размеру. Сейчас активно развиваются конструкции малой мощности, направленные на обеспечение энергией отдельных домов и фермерских хозяйств. Мощность их составляет 300 Вт — 20 кВт. Ветрогенераторы средней мощности могут снабжать электричеством небольшие удалённые населённые пункты с общим потреблением 20 — 600 кВт. Мощные аккумулирующие станции выдают более мегаватта.

В связи с постоянным повышением тарифов на электроэнергию подобные сооружения получили большое распространение в Европе. Сейчас они устанавливаются повсеместно, в том числе и в черте города. К недостаткам можно отнести создаваемый шум на уровне 45 дБ и выше. Также во многих странах запрещается их использование в сезон миграции птиц.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Я уже вам подробно рассказывал на примере «сердечка» ЧТО ТАКОЕ ГАЭС.

Вы уже знаете, что такая гидроаккумулирующая электростанция состоит из двух отстоящих на расстоянии друг от друга частей и работает только в пиковые моменты нагрузок в электросети. Резервуар с водой открывается, и вода течет вниз к турбинам. Как только нагрузка в сети падает, вода, при помощи остаточной электроэнергии, возвращается обратно в резервуар. Таким образом, получается, что ГЭС можно считать самодостаточным аккумулятором (ГАЭС).

Посмотрите на швейцарскую ГАЭС Hornbergbecken …

Строительство гидроаккумулирующей электростанции связано с необходимостью решать энергетич. задачи системы: покрытие суточных пиков графика нагрузки; создание резерва мгновенного ввдда и реактивной мощности (при работегидроаккумулирующей электростанции в режиме синхронного компенсатора); регулирование, частоты и режима работы тепловых электростанций.

Гидроаккумулирующие электростанции работают в двух режимах — насосном и турбинном. В первом случав гидроаккумулирующая электростанция, потребляя избыточную энергию от тепловых электростанций в часы наименьших нагрузок в системе (обычно 7—-12 час. в сутки), перекачивает воду из нижнего питающего водохранилища в верхний аккумулирующий бассейн (зарядка станции). Во втором случае гидроаккумулирующая электростанция работает в часы максимального потребления энергии в системе (2—6 час. в сутки). Расходуя воду из верхнего бассейна, она вырабатывает электроэнергию в систему (разрядка станции).

В состав гидроаккумулирующей электростанции входят: нижн. питающее водохранилище (естеств. озеро, водохранилище гидроузла, существующее или специально создаваемое); верхний аккумулирующий бассейн (естественные высокогорные приточные или бесприточные озера, расположенные вблизи от нижнего водохранилища, или искусственно созданный водоем); здание стапции; напорный водовод, обычно металлич. или железобетонный; водоприемник, предназначенный для приема воды в верхний бассейн при работе станции в насосном режиме и забора воды из бассейна при работе станции в турбинном режиме.

Гидромеханич. и электротехнич. оборудование в здании гидроаккумулирующей электростанции располагается обычно по схеме трехмашинной компоновки, при к-рой в агрегат входят насос, генератор- электродвигатель и турбина. Наиболее современная и совершенная двухмашинная компоновка состоит из обратимой турбины (турбина-насос) и генератора-электродвигателя.

Если верхний бассейн не имеет естественной приточности, Г. э. работает только на аккумулированной воде («чистая» гидроаккумулирующая электростанция). В отличив от нее, «смешанная» гидроаккумулирующая электростанция имеет дополнительную естеств. приточность и, т. о., работает на приточном стоке и аккумулированном объеме или в каскаде гидроэлектростанций. В последнем случае. в здании станции устанавливают дополнительно к основным турбинным агрегатам обратимые турбины или насосы для подкачивания воды в верхний бьеф водохранилища из нижнего.

Гидроаккумулирующие электростанции обычно располагают вблизи крупных потребителей энергии и в районе мощных электростанций с благоприятными топография., геологич. и гидрологич. условиями, допускающими устройство верхнего бассейна и нижнего водохранилища в непосредственной близости друг к другу. Кпд от 0,6 до 0,7. Наиболее благоприятные гидрологич. условия для строительства Г. э.— наличие верхнего бассейна с естественной приточностью или использование существующих водохранилищ и озер.

К сожалению не нашел информации именно про эту электростанцию, все только на немецком:

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Очень необычная гидроэлектростанция находится неподалеку от городка Лестервилль, штат Миссури. До ближайшего источника воды – порядка 80 километров. Как же тогда она работает и нужно ли это вообще?

Данная электростанция состоит из двух отстоящих на расстоянии друг от друга частей и работает только в пиковые моменты нагрузок в электросети. Резервуар с водой открывается, и вода течет вниз к турбинам. Как только нагрузка в сети падает, вода, при помощи остаточной электроэнергии, возвращается обратно в резервуар. Таким образом, получается, что ГЭС можно считать самодостаточным аккумулятором (ГАЭС). Стоимость проекта на момент запуска в 2010-м году составила около полумиллиарда долларов. Резервуар вмещает порядка 5 миллиардов кубометров воды.

ГАЭС использует в своей работе либо комплекс генераторов и насосов, либо обратимые гидроэлектроагрегаты, которые способны работать как в режиме генераторов, так и в режиме насосов. Во время ночного провала энергопотребления ГАЭС получает из энергосети дешёвую электроэнергию и расходует её на перекачку воды в верхний бьеф (насосный режим). Во время утреннего и вечернего пиков энергопотребления ГАЭС сбрасывает воду из верхнего бьефа в нижний, вырабатывает при этом дорогую пиковую электроэнергию, которую отдаёт в энергосеть (генераторный режим).

Она разработана, чтобы помочь удовлетворить пиковое потребление электроэнергии в течение дня. Во время периодов высокого потребления вода, сохраненная в резервуаре оригинальной формы на горе Проффит, выпускается через турбины в более низкий резервуар, на расстоянии в два километра, на Восточном берегу Черной Реки. Ночью, когда электрическое потребление низко, лишнее электричество, доступное в энергосистеме, используется, чтобы накачать воду назад к горной вершине. В основном, электростанция функционирует, как огромная батарея, храня лишнюю энергию, пока это не необходимо.

В крупных энергосистемах большую долю могут составлять мощности тепловых и атомных электростанц ий, которые не могут быстро снижать выработку электроэнергии при ночном снижении энергопотребления или же делают это с большими потерями. Этот факт приводит к установлению существенно большей коммерческой стоимости пиковой электроэнергии в энергосистеме, по сравнению со стоимостью электроэнергии, вырабатываемой в ночной период. В таких условиях использование ГАЭС экономически эффективно и повышает как эффективность использования других мощностей (в том числе и транспортных), так и надёжность энергоснабжения.

Опыт использования ГАЭС в целях регулирования электрических режимов показал, что они являются не только генерирующим источником, но и источником оказания системных услуг, способствующих как оптимизации суточного графика нагрузок, так и повышению надёжности и качества электроснабжения.

Строительство станции Таум Саук началось в 1960, а работать она начала в 1963. Два турбинных насоса способны к производству 175 мегаватт энергии. Они были модернизированы в 1999 году до 225 мегаватт каждый.

Первые ГАЭС появились в Западной Европе в конце XIX века. Так, в 1882 году в Швейцарии, в окрестностях Цюриха, была построена установка Леттем с двумя насосами общей мощностью в 103 кВт. Спустя 12 лет, подобная установка заработала на одной из итальянских прядильных фабрик. Если к началу XX века общее число ГАЭС в мире не превышало четырёх, то уже к началу 1960-х оно достигло 72, а к 2010 году — 460.

Taum Sauk Hydroelectric Power Station находится в горной области Миссури Озаркс примерно в 140 км к югу от Санкт- Луи вблизи Лестервилл, штат Миссури.

Гидроаккумулирующая электростанция по внешнему виду может быть неотличима от обычной ГЭС, стоящей на реке, а может представлять собой такой вот необычный резервуар, как станция Taum Sauk в Миссури. В любом случае – это большая территория и большие объёмы строительства.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Я уже вам подробно рассказывал на примере «сердечка» ЧТО ТАКОЕ ГАЭС. Давайте продолжим эту тему.

Вы уже знаете, что такая гидроаккумулирующая электростанция состоит из двух отстоящих на расстоянии друг от друга частей и работает только в пиковые моменты нагрузок в электросети. Резервуар с водой открывается, и вода течет вниз к турбинам. Как только нагрузка в сети падает, вода, при помощи остаточной электроэнергии, возвращается обратно в резервуар. Таким образом, получается, что ГЭС можно считать самодостаточным аккумулятором (ГАЭС).

Посмотрите на швейцарскую ГАЭС Hornbergbecken …

Строительство гидроаккумулирующей электростанции связано с необходимостью решать энергетич. задачи системы: покрытие суточных пиков графика нагрузки; создание резерва мгновенного ввдда и реактивной мощности (при работегидроаккумулирующей электростанции в режиме синхронного компенсатора); регулирование, частоты и режима работы тепловых электростанций.

Гидроаккумулирующие электростанции работают в двух режимах — насосном и турбинном. В первом случав гидроаккумулирующая электростанция, потребляя избыточную энергию от тепловых электростанций в часы наименьших нагрузок в системе (обычно 7—-12 час. в сутки), перекачивает воду из нижнего питающего водохранилища в верхний аккумулирующий бассейн (зарядка станции). Во втором случае гидроаккумулирующая электростанция работает в часы максимального потребления энергии в системе (2—6 час. в сутки). Расходуя воду из верхнего бассейна, она вырабатывает электроэнергию в систему (разрядка станции).

В состав гидроаккумулирующей электростанции входят: нижн. питающее водохранилище (естеств. озеро, водохранилище гидроузла, существующее или специально создаваемое); верхний аккумулирующий бассейн (естественные высокогорные приточные или бесприточные озера, расположенные вблизи от нижнего водохранилища, или искусственно созданный водоем); здание стапции; напорный водовод, обычно металлич. или железобетонный; водоприемник, предназначенный для приема воды в верхний бассейн при работе станции в насосном режиме и забора воды из бассейна при работе станции в турбинном режиме.

Гидромеханич. и электротехнич. оборудование в здании гидроаккумулирующей электростанции располагается обычно по схеме трехмашинной компоновки, при к-рой в агрегат входят насос, генератор- электродвигатель и турбина. Наиболее современная и совершенная двухмашинная компоновка состоит из обратимой турбины (турбина-насос) и генератора-электродвигателя.

Если верхний бассейн не имеет естественной приточности, Г. э. работает только на аккумулированной воде («чистая» гидроаккумулирующая электростанция). В отличив от нее, «смешанная» гидроаккумулирующая электростанция имеет дополнительную естеств. приточность и, т. о., работает на приточном стоке и аккумулированном объеме или в каскаде гидроэлектростанций. В последнем случае. в здании станции устанавливают дополнительно к основным турбинным агрегатам обратимые турбины или насосы для подкачивания воды в верхний бьеф водохранилища из нижнего.

Гидроаккумулирующие электростанции обычно располагают вблизи крупных потребителей энергии и в районе мощных электростанций с благоприятными топография., геологич. и гидрологич. условиями, допускающими устройство верхнего бассейна и нижнего водохранилища в непосредственной близости друг к другу. Кпд от 0,6 до 0,7. Наиболее благоприятные гидрологич. условия для строительства Г. э.— наличие верхнего бассейна с естественной приточностью или использование существующих водохранилищ и озер.

К сожалению не нашел информации именно про эту электростанцию, все только на немецком:

Источник