|
| |
|
Главная
>
Гидроаккумулирование энергетических систем гидроаккумулирование энергетических систем Гидравлическое аккумулирование электрической энергии осуществляется гидроаккумулирующими электростанциями (ГАЭС), сооружение которых способствует комплексному решению ряда энергетических, топливно-энергетических и водохозяйственных проблем. Планомерно увеличивающиеся масштабы промышленного и сельскохозяйственного производства в СССР обусловливают значительные приросты электропотребления. За пятилетие (1971 - 1975 гг.) только прирост годового электропотребления в целом по стране составил почти 300 млрд. кВт-ч, т. е. столько, сколько вырабатывали все электростанции страны в 1960 г. Удовлетворение этого прироста электропотребления энергетическими мощностями невозможно без концентрации мощностей на электростанциях и отдельных агрегатах. Если в 1966 г. энергоблоки единичной мощностью 300 МВт и более составляли лишь 11,3% мощности всех электростанций в СССР, то в 1975 г. их доля увеличилась до 30,5% [30]. В ближайшей перспективе в основном будут строиться тепловые электростанции мощностью 3600-4800 МВт с агрегатами 500, 800 и 1200 МВт. Атомные электростанции будут строиться мощностью 4000, 6000 и 8000 МВт с реакторами до 2000 МВт. Концентрация мощностей агрегатов и электростанций обеспечивает более быстрый ввод мощностей в энергосистемах, повышение экономичности электростанций, уменьшение потребности в трудовых ресурсах при строительстве и эксплуатации, снижение металлоемкости. При ограниченных трудовых и материальных ресурсах и напряженном топливно-энергетическом балансе в стране такой путь развития электроэнергетики является закономерным и наиболее правильным. Наряду с положительными сторонами насыщение энергетических систем тепловыми и атомными электростанциями огромной мощности усугубляет трудности с покрытием минимальных и максимальных нагрузок. Ограниченный диапазон регулирования мощности крупноблочных агрегатов и невозможность частых ПУСКОВ и остановок без резкого снижения надежности и экономичности работы энергосилового оборудования тепловых и атомных электростанций затрудняют покрытие неравномерной части графиков электрической нагрузки. Современные суточные графики электрической нагрузки в основных энергообъединениях европейской части страны характеризуются значительной неравномерностью (рис. 1-1). Коэффициент неравномерности нагрузки, равный отношению минимальной за сутки нагрузки к макси- МаЛЬНОЙ (амин = Рыан/Рмакс) v составляет для отдельных энергосистем 0,56-0,60, т. е.-размах колебаний нагрузки в пределах суток достигает 0,40-0,44 максимума энергосистемы. Неравномерность режима электропотребления наблюдается не только в течение суток (внутрисуточная неравномерность), но и по дням недели (внутринедельная неравномерность), и сезонам года (внут-ригодовая неравномерность).. Так, для энергосистем европейской части СССР в выходные дни максимальная нагрузка снижается на 20-30% максимума рабочих дней недели, а летний максимум рабочего дня на 25- 35% меньше зимнего. Анализ динамики изменения режимов электропотребления в основных энергетических системах европейской части СССР [4] показывает, что в перспективе следует ожидать дальнейшего увеличения неравномерности графиков электрической нагрузки. В момент прохождения максимума в отдельных энергообъединениях нагрузка будет возрастать практически в 2 раза по> сравнению с ночным минимумом.  О Z ч 6 8 10 12141618 гогг гч Время, ч Рис. 1-1. С5точные графики элект-рически.х нагрузок энергосистем европейской части СССР (зима 1974/75 г.). / - ОЭС Центра; г - ОЭС Юга; 3 - ОЭС Северо-Запада. В этих условиях неразрывность процесса производства и потребления электроэнергии требует от энергосистем значительного маневрирования мощностями электростанций и агрегатов. Регулирование мощности достигается либо изменением нагрузки агрегатов в пределах их технического минимума, либо пуском и остановкой отдельных агрегатов. Использование крупноблочного оборудования ТЭС в неравномерных режимах за последние годы значительно возросло. Материалы эксплуатации ряда ГРЭС свидетельствуют о том, что за 1971 -1975 гг. число изменений нагрузки блоков за год увеличилось на 20-25%- За этот же период число остановок, приходящееся в среднем - на один блок, увеличилось по объединенной энергосистеме Центра с 12 до 22, в ОЭС Северо-Запада с 18 до 34, а в ОЭС Юга с 15 до 45. На отдельных ГРЭС число остановок блока за год достигает 60-67. Однако современное оборудование ТЭС и АЭС не приспособлено к резкопеременному режиму работы. Тратятся огромные средства на различного рода усовершенствования, реконструкцию отдельных узлов агрегатов и на устранение неполадок. В этих условиях оптимальным вариантом развития энергосистем мог бы явиться ввод необходимых мощностей на гидроэлектростанциях. Однако наиболее эффективные гидроэнергетические ресурсы в европейской части страны в настоящее время уже использованы. Широкое строительство речных ГЭС сталкивается также с дополнительными трудностями в связи с непрерывно возрастающими требованиями по компенсационным мероприятиям прн организации водохранилищ. В мировой практике энергоснабжения решение проблемы несоответствия маневренных возможностей крупноблочного оборудования требуемым режимам электропотребления в условиях ограниченных гидроэнергетических ресурсов достигается либо созданием специального маневренного энергоснлового оборудования (пиковые ТЭС, газотурбинные электростанции, гидроаккумулирующие электростанции), либо использованием потребителей-регуляторов, потребляющих электроэнергию лишь в периоды общего снижения нагрузки в энергосистеме. При решении указанной проблемы гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) занимают особое место, так как они одновременно являются высокоманевренным источником пиковой мощности и потребителем-регулятором. В отличие от гидроэлектростанций обычного типа пиковая энергоотдача ГАЭС не зависит от водности года. Суммарная мощность эксплуатируемых ГАЭС в 26 странах мира в 1975 г. составляла свыше 30 млн. кВт. В последние годы темпы ввода ГАЭС продолжали нарастать. В США был введен ряд крупных ГАЭС, в том числе крупнейшая в мире ГАЭС Ла-дингтон мощностью 1872 МВт, ГАЭС Бленхейм Джилбоа мощностью 1200 МВт и ГАЭС РэккуиМаунтин мощностью 1560 МВт. По имеющимся материалам к 1980 г. мощность ГАЭС в США достигнет 14,2 млн. кВт, или 2,5% общей установленной мощности электростанций. В дальнейшем предполагается увеличить ежегодный ввод мощности на ГАЭС до 4 млн. кВт и довести долю этих электростанций в общей установленной мощности до 4,5% *. Большую роль играют ГАЭС в энергетике Японии, где их доля составляет уже более 6% мощности всех электростанций. Растет строительство ГАЭС в странах Западной Европы и в странах - членах СЭВ. Другой, не менее важной проблемой в энергетике является поддержание частоты в энергообъединениях. Внезапные незапланированные набросы нагрузки, вызванные метеорологическими, бытовыми и другими условиями, аварийные выходы из строя энергосилового оборудования и линий электропередачи при огромных абсолютных размерах электропотребления и единичных мощностей требуют оперативного маневрирования мощностями в энергообъединении. Для поддержания частоты в энергосистемах выделяются специальные регулирующие электростанции, режим использования которых частично или полностью подчинен быстро изменяющи.мся требованиям потребителей энергии энергосистемы. Недостаток маневренных регулирующих мощностей приводит к отклонениям частоты в энергосистеме от нормированной величины н в результате к снижению качества промышленной продукции. Из регулирующих типов электростанций ГАЭС наиболее полно отвечают задачам поддержания частоты в энергосистеме. Высокие маневренные качества оборудования ГАЭС характеризуются возможностью быстрого набора и сброса нагрузки, большим диапазоном регулирования, равным сумме насосной и турбинной мощности, сравнительно несложной автоматизацией процессов регулирования мощности при небольших потерях энергии и незначительным влиянием на долговечность работы оборудования (табл. 1-1). Анализ зарубежных материалов показывает, что в последнее время все большее значение гидроаккумулирующие электростанции приобретают именно как высокоманевренные источники мощности. В частности, в Великобритании основная задача строящейся ГАЭС Динорвик мощностью 1800 МВт заключается в выполнении функций оперативного резерва быстрого ввода. В Швейцарии проектируется ГАЭС Хербествиль мощностью 1090 МВт (500 МВт предполагается использовать в качестве аварийного резерва, для чего в верхнем бассейне предусматривается резервный объем на 1 ч работы с этой мощностью). В таких экономически развитых странах, как США, Япония,. ФРГ, наряду с вводом АЭС и крупных ГРЭС на органических видах топлива предусматривается значительный ввод маневрен- Таблица 1-1 Характеристика маневренных качеств различных энергоисточников
* Electrical World , 1974, vol. 182, N 6, p. 56-57. * Режим вращения на холостых оборотах. ных мощностей - ГЭС, ГАЭС, газотурбинных и специальных пиковых паротурбинных электростанций. Около 20% всех вводимых мощностей в этих странах составляют маневренные электростанции, что создает благоприятные условия для надежного и экономического развития энергосистем [22]. В докладе Японии на Международном симпозиуме ЕЭК ООН по ГАЭС (Афины, 1972 г.) указывалось, что мощность ГАЭС должна составлять 15-20% пиковой мощности энергосистемы, из которой около половины следует использовать для покрытия пиков нагрузки, а остальную - для регулирования частоты, мощности и создания аварийного резерва. Гидроаккумулирующие электростанции играют также положительную роль при решении проблемы оптимизации топливно-энергетического баланса. По сравнению с газотурбинными электростанциями они экономят газомазутное топливо в размере около 0,5 кг условного топлива на 1 кВт-ч выработки электроэнергии. Ночью в режиме зарядки ГАЭС потребляет, как правило, твердое топливо в количестве всего 0,27-0,3 кг условного топлива на 1 кВт-ч или ядерную энергию. Таким образом ГАЭС обеспечивает значительную экономию наиболее дефицитного газомазутного топлива при существенно меньшем потреблении твердого топлива или ядерной энергии. С учетом общего к. п. д. ГАЭС (около 0,7) станция типа Загорской ГАЭС мощностью 1,2 млн. кВт экономит около 450 тыс. т мазута в год. Использование газа и мазута в энергетике значительно менее эффективно по сравнению с их использованием в химическом производстве и металлургии. Экономия расчетных затрат при замене твердого топлива газом или мазутом в энергетике оценивается в -5 руб. на 1 т условного топлива, в то время
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
