Принципът на работа на водноелектрическата централа е доста прост. Хидравличните конструкции на водноелектрическа централа осигуряват необходимия поток вода, влизаща в лопатките на хидравличната турбина, което води до генератор, който генерира електричество.
Фиг. 1. Диаграма на един от видовете хидравлични турбини
Необходимото водно налягане се генерира от язовир (в случай на водноелектрическа централа от язовирен тип) или отклонение - естествения воден поток (отклонни водноелектрически централи). В някои случаи, за да се получи необходимото водно налягане, се използват заедно язовир и отклонение:
- язовирни водноелектрически централи (фиг. 2). Това са най-често срещаните видове големи водноелектрически централи в Киргизстан. Водното налягане в тях се създава чрез инсталиране на язовир, който напълно блокира реката и повишава нивото на водата в нея до необходимата височина. В този случай самата сграда на водноелектрическата централа се намира зад язовира, в долната му част. Водата в този случай се подава към турбините през специални тунели под налягане.
- отклонителни водноелектрически централи (фиг. 3). Такива електроцентрали се изграждат на места, където има наклон на реката. Необходимото количество вода за създаване на натиск се отвежда от коритото на реката чрез специални дренажни системи (канали, клонове, канавки). Техният наклон е значително по-малък от средния наклон на реката. В резултат на това водата след известно разстояние се издига до необходимата височина и се събира в напорен басейн. Оттам по напорен тръбопровод водата постъпва в турбината и в крайна сметка отново се озовава в същата река. В някои случаи в началото на отклонителния канал се създава язовир и малък резервоар.
Ориз. 2. Язовирна водноелектрическа централа
Ориз. 3. Водноелектрическа централа от деривационен тип
Цялото енергийно оборудване се намира директно в самата сграда на водноелектрическата централа. В зависимост от предназначението си има свое специфично разделение. Хидрогенераторите са разположени в машинната зала, директно преобразувайки водната енергия в електрическа. Има и електрическо оборудване, което включва устройства за управление и наблюдение на работата на водноелектрически централи, трансформаторна станция, разпределителни уредби и много други.
Водноелектрическите централи се разделят в зависимост от генерираната мощност:
- мощни - произвеждат от 30 MW и повече;
- малки водноелектрически централи - от 1 MW до 30 MW;
- мини водноелектрическа централа - от 100 kW до 1 MW;
- микро ВЕЦ - от 5 kW до 100 kW;
- пико водноелектрическа централа - до 5 kW.
Мощността на водноелектрическата централа зависи от налягането и дебита на водата, както и от ефективността (коефициента на полезно действие) на използваните турбини и генератори. Поради факта, че по естествени причини водният поток постоянно се променя в зависимост от сезона, както и поради редица други причини, обичайно е цикличната мощност да се приема като израз на мощността на водноелектрическа централа. Например има годишни, месечни, седмични или дневни цикли на работа на водноелектрическа централа.
В зависимост от дебита и налягането на водата във водноелектрическите централи се използват различни видове турбини. За високонапорни - ковшови и радиално-аксиални турбини с метални спирални камери. Във водноелектрически централи със средно налягане се монтират въртящи се лопатки и радиално-аксиални турбини, във водноелектрически централи с ниско налягане турбини с въртящи се лопатки се монтират в стоманобетонни или стоманени камери. Принципът на работа на всички видове турбини е един и същ - вода под налягане (водно налягане) навлиза в лопатките на турбината, които започват да се въртят. По този начин механичната енергия се прехвърля към генератора, който генерира електричество. Турбините се различават по някои технически характеристики, както и по камери - стоманени или стоманобетонни, и са предназначени за различни водни налягания.
Водноелектрическите централи, в зависимост от тяхното предназначение, могат да включват и допълнителни структури, като шлюзове, рибни проходи, водовземни конструкции, използвани за напояване, и много други.
Стойността на водноелектрическите централи се крие във факта, че те използват възобновяеми природни ресурси за производство на електрическа енергия. Поради факта, че няма нужда от допълнително гориво за водноелектрическите централи, крайната цена на произведената електроенергия е значително по-ниска, отколкото при използване на други видове електроцентрали.
Характеристики на водноелектрическите централи (плюсове и минуси)
- (+) цената на електроенергията във водноелектрическите централи е повече от два пъти по-ниска от тази в топлоелектрическите централи.
- (+) водноелектрическите турбини позволяват работа във всички режими от нула до максимална мощност и ви позволяват бързо да промените мощността, ако е необходимо, действайки като регулатор на производството на електроенергия.
- (+) речният поток е възобновяем енергиен източник
- (+) значително по-малко въздействие върху въздуха и ледниците в сравнение с други видове електроцентрали.
- (-) често ефективните водноелектрически централи са по-отдалечени от потребителите и изискват изграждането на скъпи електропроводи (PTL).
- (-) Резервоарите често заемат големи площи.
- (-) язовирите често променят характера на риболова, тъй като блокират пътя към местата за хвърляне на хайвера на мигриращи риби, но често благоприятстват увеличаването на рибните запаси в самия резервоар и прилагането на рибовъдство.
Водноелектрическата централа е комплекс от различни конструкции и оборудване, чието използване позволява преобразуването на водната енергия в електричество. Хидравличните конструкции осигуряват необходимата концентрация на водния поток, а по-нататъшните процеси се извършват с помощта на подходящо оборудване.
Водноелектрическите централи се изграждат на реки чрез изграждане на язовири и резервоари. Изборът на местоположение е от голямо значение за ефективността на станцията. Необходими са два фактора: гарантирано водоснабдяване през цялата година и възможно най-голям наклон на реката. Водноелектрическите централи се делят на язовирни (чрез изграждането на язовир се осигурява необходимото ниво на реката) и деривационни (водата се отклонява от коритото на реката до място с голяма разлика в нивата).
Разположението на структурите на станцията също може да се различава. Например сградата на гара може да бъде част от структура за водно налягане (така наречените речни станции) или разположена зад язовир (станции отстрани на язовира).
Красноярска водноелектрическа централа
- Водноелектрическа централа (язовир Хувър в Невада)
Технологии
Работата на водноелектрическите централи се основава на използването на кинетичната енергия на падащата вода. За преобразуването на тази енергия се използват турбина и генератор. Първо, тези устройства генерират механична енергия, а след това и електричество. Турбините и генераторите могат да бъдат монтирани директно в или близо до язовира. В някои случаи се използва тръбопровод, през който се подава вода под налягане под нивото на язовира или към водоприемника на водноелектрическа централа.
Необходимото водно налягане се формира чрез изграждане на язовир и в резултат на концентрацията на реката на определено място или чрез отклонение - естествения воден поток. В някои случаи и язовир, и отклонение се използват заедно, за да се получи необходимото водно налягане.
Цялото енергийно оборудване се намира директно в самата сграда на водноелектрическата централа. В зависимост от предназначението си има свое специфично разделение. В машинното помещение има хидравлични агрегати, които директно преобразуват енергията на водния поток в електрическа енергия. Има и всякакъв вид допълнително оборудване, устройства за управление и наблюдение за работата на водноелектрически централи, трансформаторна станция, разпределителни уредби и много други.
Водноелектрическите централи се разделят в зависимост от генерираната мощност:
- мощни - произвеждат от 25 MW и повече;
- средна - до 25 MW;
- малки водноелектрически централи - до 5 MW.
Как такова устройство преобразува енергията на водата в електричество? В камерата възниква експлозия на определено количество вещество. Взривната вълна от течност преминава през цевта и навлиза в цилиндъра. В резултат на това лопатките на турбината се въртят, което от своя страна кара хидрогенератора да работи.
Според разработчиците на проекта най-важното условие за осигуряване на ефективността на изобретението е правилното изчисляване на теглото на взривната вълна, необходима за генериране на вълна, а не пръскане. Освен това честотата на експлозиите трябва да бъде точно изчислена, което ще избегне прекъсвания в работата на устройството и няма да намали скоростта на въртене на лопатките. Други варианти за подобни инсталации са на етап разработка.
Помпено-акумулиращи електроцентрали
Подпишете в Киевската PSPP
По време на периоди на ниско натоварване хидравличните агрегати на станцията са заети с изпомпване на вода от долния резервоар към горния резервоар. По време на повишено натоварване, съхраняваната вода се използва за генериране на пикова енергия. Реверсивните хидравлични агрегати осигуряват работа на турбинни и помпени режими и са комбинация от синхронна електрическа машина и хидравлична помпа-турбина.
Енергията, която се изразходва за изпомпване, се генерира от топлоелектрически централи при намалено натоварване, когато цената му не е твърде висока. Тоест евтината нощна електроенергия се превръща в скъпа енергия. Икономическата ефективност, както виждате, е доста висока. Безспорното предимство на този тип хидравлична станция е наличието на високо налягане. Това позволява да се инсталират по-ефективни батерии. Има и станции от смесен тип. Някои от монтираните там хидравлични агрегати могат да работят в два режима: турбинен и помпен. Другата част работи само в турбинен режим. Използването на такива станции ви позволява да натрупвате повече вода и в резултат на това да произвеждате повече електроенергия по време на периоди на повишено натоварване.
Приливни електроцентрали
приливна електроцентрала
За да се създаде икономична приливна станция, са необходими определени природни условия. По-специално, трябва да има голяма разлика в нивата по време на отлив и отлив (поне шест метра), характеристики на бреговата линия, които позволяват създаването на язовир и воден басейн с подходящ размер.
Не е толкова лесно да се намерят такива места на нашата планета. Това е крайбрежието на американския щат Мейн, канадската провинция Ню Брънзуик, Персийския залив, някои региони на Аржентина, Южна Англия, Северна Франция и северните райони на европейската част на Русия. Въпреки това, дори централи, построени в тези региони, не биха могли да се конкурират адекватно с вече действащите топлоелектрически централи по отношение на себестойността на произведената енергия.
Проектите за приливни електроцентрали обикновено включват два басейна. Това са резервоари нагоре и надолу по течението. Всеки от тях трябва да бъде допълнен с водостоци и клапи. По време на прилив горният басейн се пълни с вода и след това дава цялата вода на долния, който се изпразва при отлив.
История на хидроенергията
Човекът винаги е живял в близост до водни тела и не можеше да не обърне внимание на огромния потенциал на водата като източник на енергия. Следователно историята на хидроенергията датира от древни времена. Още тогава хората се научили да използват вода за смилане на зърно или за издухване на въздух при топене на метал.
Постепенно механизмите се подобряват и водните колела стават все по-ефективни. В края на деветнадесети век започва съвременният етап в развитието на хидроенергетиката. Но пълномащабното използване на водните ресурси започва едва през двадесети век, или по-точно през тридесетте години, когато водата започва да се използва от хората за производство на електричество. По това време в света започва изграждането на големи водноелектрически централи.
Хидроенергията е преминала през доста дълъг и интересен път на развитие и продължава да се развива, давайки на хората все повече и повече нови възможности. В този раздел ще преминем стъпка по стъпка през пътя, изминат от водноелектрическата енергия в продължение на много векове, ще разгледаме етапите и особеностите на нейното развитие, от водните колела, използвани в древността и Средновековието, до съвременните водноелектрически централи, появили се през ХХ век .
Антична и средновековна хидроенергия
Водна мелница
Трудно е да се каже кога човекът е започнал да използва водните ресурси за получаване на енергия. Най-ранното споменаване на подобни процеси датира от четвърти век пр.н.е. В същото време учените са склонни да вярват, че използването на вода е настъпило паралелно в много региони на планетата. Между другото, археолозите са открили доказателства, че водните ресурси са били използвани и на територията на бившия Съветски съюз: на територията на съвременна Армения и в басейна на река Амударя.
Древните гърци са използвали водно колело, за да облекчат тежкия физически труд. Например, това устройство се използва за смилане на зърно. Технологиите постепенно се подобряват и броят на водните колела в европейските страни непрекъснато нараства. Така през единадесети век в Англия и Франция е имало по една мелница на всеки двеста и петдесет души. Според историците около тринадесети век водните мелници се появяват в средновековна Рус, или по-точно в нейните югозападни и североизточни райони.
С течение на времето обхватът на приложение на устройствата също се увеличи. Водните мелници осигуряваха работата на фабрики за пълнене и помпени помпи, участваха в рязане на дървен материал, помагаха на хората да варят бира и бяха използвани в мелници за масло. До осемнадесети век са използвани само по-ниски колела. По-късно се появяват водни колела със среден и слаб удар.
Хидроенергетика през деветнадесети век
Водна турбина
Постиженията на предишните векове вече не могат да задоволят човешките нужди през деветнадесети век. Тласък за по-нататъшното развитие на хидроенергетиката дава изобретяването на водните турбини. Въпреки че опити за създаване на механизъм, по-напреднал от водното колело, са правени и преди. И така, през шестнадесети век в Урал са използвали високоскоростно колело с вертикален вал. В такива механизми водата пада върху извитите остриета на колелото от специален улей.
Впоследствие водните хидравлични турбини със свободен поток са конструирани по подобен начин. Но пълноценна водна турбина е създадена едва в началото на деветнадесети век. Създаването му е заслуга на няколко талантливи изобретатели. Един от тях е руският изследовател И. Сафонов, който през 1837 г. инсталира проектирана от него водна турбина на река Нейва. Две години по-късно Сафонов подобри собственото си изобретение, като инсталира леко модифицирана турбина в една от местните фабрики. Успоредно със Сафонов френският учен Фурнейрон работи върху създаването на водни турбини. Изобретеното от него устройство е представено през 1834г. Изобретенията, направени от двамата учени, бързо набират популярност и през следващите петдесет години се появява голямо разнообразие от турбини.
Още в края на деветнадесети век се случи събитие, което всъщност ще отвори съвременния етап в историята на световната хидроенергия. През 1891 г. руският инженер М.О. Доливо-Доброволски, който живее в Германия и напусна Русия поради политическата си неблагонадеждност, пристигна в град Франкфурт на Майн, за да участва в електрическо изложение. Там той трябваше да демонстрира изобретението си - двигател за променлив ток. По това време подобна атракция беше като цяло нова, но авторът реши да я допълни с друга структура.
Беше водноелектрическа централа. В малкото градче Лауфен Доливо-Доброволски инсталира генератор на трифазен ток, който се върти от малка водна турбина. Произведеното електричество се доставяше до изложбената площ чрез далекопровод. Дължината му беше 175 километра. Днес никой не е изненадан от линии, простиращи се на няколко хиляди километра, но в онези дни всичко това беше неоспорима сензация. Започна ерата на водноелектрическите централи.
Водноелектрическата енергия през ХХ век
Хидроелектрическа централа Хувър САЩ
Въпреки откриването на Доливо-Доброволски, по-нататъшното развитие на хидроенергетиката беше забавено от някои обективни фактори. Изграждането на големи водноелектрически централи, които са наистина ефективни, се оказа по-сложно начинание от експерименталната инсталация, показана на изложението. В края на краищата, за да се въртят големи турбини, е необходимо значително количество вода.
В началото на ХХ век такова строителство изглеждаше доста трудно. През първите две десетилетия на новия век са построени само няколко водноелектрически централи. Но това беше само началото. Още през тридесетте години са построени големи електроцентрали, например водноелектрическата централа Хувър в САЩ с мощност 1,3 гиговата.
Друго поразително събитие в историята на американската водноелектрическа енергия беше откриването на водноелектрическата централа Адамс, разположена на Ниагарския водопад. Мощността му достигна 37 MW. Пускането на такива мощни водноелектрически централи доведе до увеличаване на обема на потреблението на енергия в индустриализираните страни, което от своя страна даде тласък на програми за развитие на хидроенергийния потенциал.
Уст-Каменогорска ВЕЦ
До началото на ХХ век развитието на руската хидроенергетика беше много бавно. Така през 1913 г. на територията на Руската империя работят около петдесет хиляди хидравлични електроцентрали. Общата им мощност беше около милион конски сили. Освен това около седемнадесет хиляди инсталации бяха оборудвани с хидравлични турбини.
Общото годишно производство на електроенергия във всички водноелектрически централи не надвишава тридесет и пет милиона киловата на час с инсталирана мощност от около 16 MW. В същото време в много европейски страни общата мощност е приблизително 12 000 MW. Ситуацията се промени след Октомврийската революция. Новото правителство разбираше важността на развитието на индустрията.
Още на 13 юни 1918 г. е взето решение за започване на строителството на Волховската водноелектрическа централа, която става първият съветски водноелектрически проект с мощност 58 MW. Още в първите години на съветската власт е разработен план за електрификация на страната (ГОЕЛРО), който е одобрен на 22 декември 1920 г. Една от главите на плана беше наречена „Електрификация и водна енергия“. Той отбеляза, че използването на водноелектрическа енергия може да бъде полезно, ако се използва по интегриран начин.
Планът предвиждаше изграждането на водноелектрическа централа с обща мощност 21 254 хил. конски сили. В същото време в европейската част на Русия общата мощност на станциите ще бъде 7394, в Туркестан - 3020, в Сибир - 10840 хиляди конски сили. Предвижда се изграждането на десет водноелектрически централи, чиято обща мощност ще бъде 640 MW.
Първата съветска водноелектрическа централа беше Днепърската водноелектрическа централа на името на Ленин в Запорожие. Още през 1921 г. Ленин подписва решението за започване на строителството, а самото строителство започва през 1927 г. Първият блок е пуснат през 1932 г., а проектният капацитет е достигнат през 1939 г. Тя възлиза на 560 MW. По време на строителството на язовира известните бързеи на Днепър бяха наводнени, което направи реката напълно плавателна.
В продължение на няколко десетилетия Съветският съюз се превърна в един от лидерите в световната хидроенергийна индустрия. Например в началото на седемдесетте години съветската хидроенергия беше на второ място след американската хидроенергия по отношение на инсталирания капацитет. Изграждането на водноелектрически централи е извършено на Волга, Кама, Дон, Днепър, Свир и други големи реки.
Това направи възможно превръщането им във водни пътища на европейската част на страната, значително повишаване на нивото на водата в реките и в резултат на това да се получи интегрирана навигационна система, която свързва Каспийско, Черно, Азовско, Балтийско и Бяло море. До края на седемдесетте години на ХХ век са построени най-големите водноелектрически централи в света. Това са Саяно-Шушенская и Красноярск, разположени на река Енисей, Братск и Уст-Илимск (река Ангара), Нурек (река Вахш), Волжская.
Световната хидроенергия през 21 век
В началото на двадесет и първи век хидроенергията осигурява до шестдесет и три процента от възобновяемата енергия в света. Това е деветнадесет процента от световното електричество. Инсталираната водноелектрическа мощност е 715 GW.
Държави като Норвегия, Исландия и Канада са лидери по производство на водноелектрическа енергия на жител. Китай е най-активната страна в изграждането на водноелектрически централи. За тази държава хидроенергията е най-обещаващият източник на енергия и очевидно скоро ще стане основен. Освен това Китай е световен лидер по брой малки водноелектрически централи.
Най-големите водноелектрически централи се намират в Китай (Сансия на река Яндзъ, Бразилия (Итайпу на река Парана и Тукуруи на река Токантин), Венецуела (Гури на река Карони). Хидроенергийната индустрия се развива и в Русия. Днес в Руската федерация работят сто и две водноелектрически централи.
Общият капацитет на всички действащи руски хидравлични агрегати е четиридесет и пет милиона киловата (това е петият по големина в света). В същото време делът на водноелектрическите централи в общия обем на получената руска енергия е двадесет и един процента. И това не е толкова много, особено като се има предвид, че Русия е на второ място по отношение на икономическия потенциал на водните ресурси (около 852 милиарда киловата на час). Но само двадесет процента от тези ресурси са разработени.
Хидроенергийни перспективи
Без съмнение енергоснабдяването е един от най-належащите проблеми на човечеството. Световните запаси от петрол и газ бързо намаляват и не е далеч денят, когато те ще бъдат напълно изчерпани. Всеки разбира това и затова всяка година все по-голям брой специалисти изучават възможностите за тяхната еквивалентна замяна. Днес има няколко области на алтернативна енергия: използване на слънчева енергия и вятърна енергия, биоенергия, геотермална енергия.
Всяка от тези области има определени предимства и недостатъци. И затова е необходимо да се реши: кой алтернативен източник на енергия е най-подходящ за задоволяване на нуждите на човечеството и в същото време причинява минимални щети на природата.
Глобален хидроенергиен потенциал
Потенциалът на хидроенергията може да се определи чрез сумиране на всички речни потоци, съществуващи на планетата. Изчисленията показват, че глобалният потенциал е петдесет милиарда киловата годишно. Но тази много впечатляваща цифра е само една четвърт от количеството валежи, които падат годишно в целия свят.
Като се вземат предвид условията на всеки конкретен регион и състоянието на световните реки, действителният потенциал на водните ресурси варира от два до три милиарда киловата. Тези цифри съответстват на годишно производство на енергия от 10 000 - 20 000 милиарда киловата на час (данни на ООН).
За да се разбере потенциалът на хидроенергията, изразен с тези цифри, получените данни трябва да се сравнят с показателите на топлоелектрическите централи, работещи с течно гориво. За да генерират това количество електроенергия, петролните централи ще се нуждаят от около четиридесет милиона барела петрол всеки ден.
В същото време остава актуален въпросът какъв дял от това природно богатство може да си позволи да използва човечеството? За да се отговори на този въпрос, е необходимо да се разберат възможните последици от водноелектрическите централи за околната среда.
Основни предимства и недостатъци
Основните предимства на водната енергия са очевидни. Разбира се, основното предимство на водните ресурси е тяхната възобновяемост: запасите от вода са практически неизчерпаеми. В същото време водните ресурси са значително по-напред в развитието на други видове възобновяеми енергийни източници и са в състояние да осигурят енергия на големи градове и цели региони.
В допълнение, този източник на енергия може да се използва доста просто, както се вижда от дългата история на водната енергия. Например водноелектрическите генератори могат да се включват или изключват въз основа на консумацията на енергия. Разходите за изграждане на водноелектрически централи са доста ниски.
В същото време въпросът за въздействието на водната енергия върху околната среда е доста спорен. От една страна, работата на водноелектрическите централи не води до замърсяване на природата с вредни вещества.
Но в същото време образуването на резервоари изисква наводняване на големи площи, често плодородни, и това причинява негативни промени в природата. Например, язовирите често блокират пътя на рибата до местата за хвърляне на хайвера, но в същото време поради това обстоятелство броят на рибите в резервоарите значително се увеличава и риболовът се развива.
Екологични аспекти на използването на хидроенергия
Без съмнение хидроенергията в бъдеще не трябва да има отрицателно въздействие върху околната среда или да го намали до минимум. В същото време е необходимо да се постигне максимално използване на водните ресурси.
Много експерти разбират това и затова проблемът за опазване на околната среда по време на активно хидротехническо строителство е по-актуален от всякога. В момента е особено важна точната прогноза за възможните последици от изграждането на хидротехнически съоръжения. Тя трябва да отговори на много въпроси относно възможността за смекчаване и преодоляване на нежелани екологични ситуации, които могат да възникнат по време на строителството. Освен това е необходима сравнителна оценка на екологичната ефективност на бъдещите водноелектрически съоръжения. Вярно е, че подобни планове все още са далеч от реализирането.
. Можете да помогнете на проекта, като го коригирате и разширите.Хората отдавна са се научили да използват енергията на водата, за да въртят работните колела на мелници, машинни инструменти и дъскорезници. Но постепенно делът на хидроенергията в общото количество енергия, използвана от хората, намалява. Това се дължи на ограничената способност за пренос на водна енергия на големи разстояния. С появата на електрическата турбина, задвижвана от вода, водната енергия има нови перспективи.
Водноелектрическата централа е комплекс от различни конструкции и оборудване, чието използване прави възможно преобразуването на водната енергия в електричество. Хидравличните конструкции осигуряват необходимата концентрация на водния поток, а по-нататъшните процеси се извършват с помощта на подходящо оборудване.
Водноелектрическите централи се изграждат на реки чрез изграждане на язовири и резервоари. Изборът на местоположение е от голямо значение за ефективността на станцията. Необходими са два фактора: гарантирано водоснабдяване през цялата година и възможно най-голям наклон на реката. Водноелектрическите централи се делят на язовирни (чрез изграждането на язовир се осигурява необходимото ниво на реката) и деривационни (водата се отклонява от коритото на реката до място с голяма разлика в нивата).
Разположението на структурите на станцията също може да се различава. Например сградата на гара може да бъде част от структура за водно налягане (така наречените речни станции) или разположена зад язовир (станции отстрани на язовира).
Определение за водноелектрическа централа
Водноелектрическата централа (ВЕЦ) е електроцентрала, която използва енергията на водния поток като източник на енергия. Водноелектрическите централи обикновено се изграждат на реки чрез изграждане на язовири и резервоари.
За ефективното производство на електроенергия във водноелектрическа централа са необходими два основни фактора: гарантирано снабдяване с вода през цялата година и евентуално големи наклони на реката; типовете терени, подобни на каньони, са благоприятни за хидравлично строителство.
Технологии
Работата на водноелектрическите централи се основава на използването на кинетичната енергия на падащата вода. За преобразуването на тази енергия се използват турбина и генератор. Първо, тези устройства генерират механична енергия, а след това и електричество. Турбините и генераторите могат да бъдат монтирани директно в или близо до язовира. В някои случаи се използва тръбопровод, през който се подава вода под налягане под нивото на язовира или към водоприемника на водноелектрическа централа.
Индикаторите за мощността на водноелектрическите централи са две променливи: воден поток, който се измерва в кубични метри и хидростатичен напор. Последният индикатор е разликата във височината между началната и крайната точка на водопада. Проектът на инсталацията може да се основава на един или двата от тези показатели.
Съвременните технологии за производство на водноелектрическа енергия позволяват да се получи доста висока ефективност. Понякога тя е два пъти по-висока от тази на конвенционалните ТЕЦ. В много отношения тази ефективност се осигурява от характеристиките на оборудването на водноелектрическите централи. Той е много надежден и лесен за използване.
Освен това цялото използвано оборудване има още едно важно предимство. Има дълъг експлоатационен живот, което се дължи на липсата на топлина по време на производствения процес. И наистина, няма нужда да сменяте оборудването често; повредите са изключително редки. Минималният експлоатационен живот на електроцентралите е около петдесет години. И в огромните пространства на бившия Съветски съюз станциите, построени през двадесетте или тридесетте години на миналия век, работят успешно. Водноелектрическите централи се управляват чрез централен център и в резултат на това в повечето случаи имат малък персонал.
Разнообразието от възможности и уникалност на техническите решения, използвани при изграждането на водноелектрически централи, е невероятно. Всъщност не е толкова лесно да се намерят две еднакви станции. Но все още има класификация от тях, въз основа на определени характеристики - критерии.
Метод за създаване на натиск
Може би най-очевидният критерий е метод за създаване на натиск:
- водноелектрическа централа (ВЕЦ);
- отклонителна водноелектрическа централа;
- помпено-акумулираща електроцентрала (ПАЕЦ);
- приливна електроцентрала (ТЕЦ).
Между тези четири основни типа водноелектрически централи има характерни разлики. Речна водноелектрическа централа се намира на река, преграждайки течението й с язовир за създаване на налягане и резервоар. Деривативна водноелектрическа централа обикновено разположени на криволичещи планински реки, където е възможно да се свържат клоновете на реката с тръбопровод, за да се позволи на част от потока да тече по по-къс път. В този случай налягането се създава от естествената разлика в терена и резервоарът може напълно да отсъства. Помпено-акумулираща електроцентрала се състои от два басейна, разположени на различни нива. Басейните са свързани с тръбопроводи, през които водата може да тече в долния басейн от горния и да се изпомпва обратно. приливна електроцентрала разположен в залив, блокиран от язовир за създаване на резервоар. За разлика от помпено-акумулираща електроцентрала Работният цикъл на ТЕС зависи от приливното явление.
Стойност на налягането
Въз основа на размера на налягането, създадено от хидравличната конструкция (HTS), водноелектрическите централи се разделят на 4 групи:
- ниско налягане - до 20 m;
- средно налягане - от 20 до 70 m;
- високо налягане - от 70 до 200 m;
- свръхвисоко налягане - от 200 m.
Струва си да се отбележи, че класификацията по стойност на наляганетое относителна и варира от един източник до друг.
Инсталирана мощност
Според инсталираната мощност на станцията - сумата от номиналните мощности на инсталираното в нея генераторно оборудване. Тази класификация има 3 групи:
- микро-ВЕЦ - от 5 kW до 1 MW;
- малки водноелектрически централи - от 1 kW до 10 MW;
- големи водноелектрически централи - над 10 MW.
Класификация по инсталиран капацитеткакто и по отношение на натиска не е строг. Една и съща станция може да бъде класифицирана в различни групи в различни източници.
Проектиране на язовир
Има 4 основни групи водноелектрически язовири:
- гравитационен;
- контрафорс;
- сводест;
- дъговидно-гравитационен.
Гравитационен язовир Това е масивна конструкция, която задържа водата в резервоар поради теглото си. Подпорна язовирна стена използва малко по-различен механизъм - компенсира сравнително ниското си тегло с тежестта на водата, притискаща наклоненото лице на язовира от горната страна. Арка язовир , може би най-елегантният, има формата на арка, като основата лежи върху бреговете, а заоблената част е изпъкнала към резервоара. Водата се задържа в дъговия язовир поради преразпределението на налягането от предната част на язовира към бреговете на реката.
Местоположение на машинното помещение
По-точно според местоположение на турбинната зала спрямо язовира, да не се бърка с оформлението! Тази класификация е уместна само за отточни, отклонителни и приливни електроцентрали.
- тип канал;
- тип язовир.
При тип канал машинната зала е разположена директно в тялото на язовира, тип язовир - издига се отделно от тялото на язовира и обикновено се намира непосредствено зад него.
Оформление
Думата „оформление“ в този контекст означава местоположението на турбинното помещение спрямо коритото на реката. Бъдете внимателни, когато четете друга литература по тази тема, защото думата оформление има по-широко значение. Класификацията е валидна само за отточни и деривационни електроцентрали.
- канал;
- заливна низина;
- крайбрежен.
При оформление на канала сградата на машинната зала е разположена в коритото на реката, оформление на заливна низина - в заливната част на реката и когато крайбрежно оформление - на брега на реката.
Свръхрегулиране
А именно степента на регулиране на речния поток. Класификацията е приложима само за речни и деривационни водноелектрически централи.
- ежедневна регулация (работен цикъл - един ден);
- седмичен регламент (работен цикъл - една седмица);
- годишно регулиране (операционен цикъл - една година);
- дългосрочно регулиране (операционен цикъл - няколко години).
Класификацията отразява колко голям е резервоарът на водноелектрическия резервоар по отношение на обема на годишния поток на реката.
Всички горепосочени критерии не са взаимно изключващи се, т.е. една и съща водноелектрическа централа може да бъде от речен тип, високо налягане, средна мощност, проточно оформление с язовирно машинно помещение, дъгов язовир и резервоар за годишно регулиране.
Списък на използваните източници
- Бризгалов, В.И. Водноелектрически централи: учебник. надбавка / V.I. Бризгалов, Л.А. Гордън - Красноярск: IPC KSTU, 2002. - 541 с.
- Хидротехнически съоръжения: в 2 тома / M.M. Гришин [и други]. - Москва: Висше училище, 1979. - Т.2 - 336 с.
Зареждане...
