Гидроэлектростанция

Поделись знанием:
Это текущая версия страницы, сохранённая 213.87.120.214 (обсуждение) в 09:52, 22 октября 2016. Вы просматриваете постоянную ссылку на эту версию.

(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)
Перейти к: навигация, поиск
Запрос «ГЭС» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

Гидроэлектроста́нция (ГЭС) — электростанция, использующая в качестве источника энергии энергию водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.

Принцип работы

Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривацией — естественным потоком воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет своё определённое деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию потока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Особенности

  • Cтоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.[1]
  • Турбины ГЭС допускают работу во всех режимах от нулевой до максимальной мощности и позволяют плавно изменять мощность при необходимости, выступая в качестве регулятора выработки электроэнергии.
  • Сток реки является возобновляемым источником энергии.
  • Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое, чем тепловых станций.
  • Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей, чем тепловые станции.
  • Водохранилища часто занимают значительные территории, но примерно с 1963 г. начали использоваться защитные сооружения (Киевская ГЭС), которые ограничивали площадь водохранилища, и, как следствие, ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга, поселки).
  • Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.
  • Водохранилища ГЭС, с одной стороны, улучшают судоходство, но с другой — требуют применения шлюзов для перевода судов с одного бьефа на другой.
  • Водохранилища делают климат более умеренным.

Классификация

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:

  • высоконапорные — более 60 м;
  • средненапорные — от 25 м;
  • низконапорные — от 3 до 25 м.

В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах.

Принцип работы всех видов турбин схож — вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:

  • плотинные ГЭС. Это наиболее распространённые виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
  • приплотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.
  • деривационные ГЭС. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище — такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.
  • гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные периоды (не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины.

В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъёмники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации, и многое другое.

Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций[2].

Преимущества и недостатки

<imagemap>: неверное или отсутствующее изображение

 В этом разделе не хватает ссылок на источники информации.
Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 22 февраля 2012 года.
К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)
Преимущества
  • использование возобновляемой энергии;
  • очень дешевая электроэнергия;
  • работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу;
  • быстрый (относительно ТЭЦ/ТЭС) выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции.
Недостатки

История

Гидроэнергия использовалась с древних времен, для молки муки и других нужд. При этом приводом служил колесный механизм, вращаемый потоком воды. В середине 1770-х годах французский инженер Бернар Форест де Bélidor в опубликованной им работе Architecture Hydraulique, привел описание гидромашин с вертикальной и горизонтальной осью вращения. К концу 19-го века появились электрические генераторы, которые могли работать в сочетании с гидроприводом. Растущий спрос на электроэнергию вследствие Промышленной революции дал толчок в их развитии. В 1878 году заработала «первая в мире ГЭС», разработанная английским изобретателем Уильямом Джорджем Армстронгом в Нортумберленде, Англия. Она представляла собой агрегат, предназначенный для питания одной единственной дуговой лампы в его картинной галерее. Старая электростанция № 1 Schoelkopf возле Ниагарского водопада в США начала производить электричество в 1881 году. Первая гидроэлектростанция Эдисона, Vulcan Street начала работать 30 сентября 1882 года, в г. Аплтон, штат Висконсин, США, и выдавала мощность около 12,5 киловатт. К 1886 году в США и Канаде было уже 45 гидроэлектростанций. К 1889 году только в США их было 200.

В начале 20-го века коммерческими компаниями строится много небольших ГЭС в горах недалеко от городских районов. К 1920 году до 40 % электроэнергии, производимой в Соединенных Штатах вырабатывалось на ГЭС. В 1925 году в Гренобле (Франция) состоялась Международная выставка гидроэнергетики и туризма, которую посетили более одного миллиона человек. Одной из вех в освоении гидроэнергетики как США, так и в мире в целом стало строительство в 1930-х Плотины Гувера.

В России

Наиболее достоверным считается, что первой гидроэлектростанцией в России была Берёзовская (Зыряновская) ГЭС, построенная в Рудном Алтае на реке Берёзовка (приток р. Бухтармы) в 1892 году. Она была четырёхтурбинная общей мощностью 200 кВт и предназначалась для обеспечения электричеством шахтного водоотлива из Зыряновского рудника.[3]

На роль первой также претендует Ныгринская ГЭС, которая появилась в Иркутской губернии на реке Ныгри (приток р. Вачи) в 1896 году. Энергетическое оборудование станции состояло из двух турбин с общим горизонтальным валом, вращавшим три динамо-машины мощностью по 100 кВт. Первичное напряжение преобразовывалось четырьмя трансформаторами трехфазного тока до 10 кВ и передавалось по двум высоковольтным линиям на соседние прииски. Это были первые в России высоковольтные ЛЭП. Одну линию (длиной 9 км) проложили через гольцы к прииску Негаданному, другую (14 км) — вверх по долине Ныгри до устья ключа Сухой Лог, где в те годы действовал прииск Ивановский. На приисках напряжение трансформировалось до 220 В. Благодаря электроэнергии Ныгринской ГЭС в шахтах установили электрические подъемники. Кроме того, электрифицировали приисковую железную дорогу, служившую для вывоза отработанной породы, которая стала первой в России электрифицированной железной дорогой.[4]

Россия имела достаточно богатый опыт промышленного гидростроительства, в основном, частными компаниями и концессиями. Информация об этих ГЭС, построенных в России за последнее десятилетие XIX века и первые 20 лет XX столетия достаточно разрознена, противоречива и требует специальных исторических исследований.

Первая очередь строительства ГЭС:[5]
Район Название Мощность,
тыс. кВт
Северный Волховская 30
  Нижнесвирская 110
  Верхнесвирская 140
Южный Александровская 200
Уральский Чусовая 25
Кавказский Кубанская 40
  Краснодарская 20
  Терская 40
Сибирь Алтайская 40
Туркестан Туркестанская 40

В советский период развития энергетики упор делался на особую роль единого народнохозяйственного плана электрификации страны — ГОЭЛРО, который был утвержден 22 декабря 1920 года. Этот день был объявлен в СССР профессиональным праздником — Днём энергетика. Глава плана, посвященная гидроэнергетике — называлась «Электрификация и водная энергия». В ней указывалось, что гидроэлектростанции могут быть экономически выгодными, главным образом, в случае комплексного использования: для выработки электроэнергии, улучшения условий судоходства или мелиорации. Предполагалось, что в течение 10-15 лет в стране можно соорудить ГЭС общей мощностью 21 254 тыс. лошадиных сил (около 15 млн кВт), в том числе в европейской части России — мощностью 7394, в Туркестане — 3020, в Сибири — 10 840 тыс. л.с. На ближайшие 10 лет намечалось сооружение ГЭС мощностью 950 тыс. кВт, однако в последующем было запланировано сооружение десяти ГЭС общей рабочей мощностью первых очередей 535 тыс. кВт.

Хотя уже за год до этого, в 1919 году, Совет Рабочей и Крестьянской Обороны признал строительства Волховской и Свирской гидростанций объектами, имеющими оборонное значение. В том же году началась подготовка к возведению Волховской ГЭС, первой из гидроэлектростанций, возведённых по плану ГОЭЛРО.[6]

Гидроэлектростанции в мире

 Этот раздел не завершён.
Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Крупнейшие ГЭС

Основная статья: Крупнейшие ГЭС в мире
Наименование Мощность,
ГВт		 Среднегодовая
выработка, млрд кВт·ч		 Собственник География
Три ущелья 22,50 98,00 р. Янцзы, г. Сандоупин, Китай
Итайпу 14,00 92,00 Итайпу-Бинасионал р. Парана, г. Фос-ду-Игуасу, Бразилия/Парагвай
Силоду 13,90 64,80 р. Янцзы, Китай
Гури 10,30 40,00 р. Карони, Венесуэла
Черчилл-Фолс 5,43 35,00 Newfoundland and Labrador Hydro р. Черчилл, Канада
Тукуруи 8,30 21,00 Eletrobrás р. Токантинс, Бразилия

Крупнейшие гидроэлектростанции России

По состоянию на 2016 год в России имеется 15 действующих гидроэлектростанций свыше 1000 МВт, и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности.

Наименование Мощность,
ГВт		 Среднегодовая
выработка, млрд кВт·ч		 Собственник География
Саяно-Шушенская ГЭС 6,40 23,50 ОАО РусГидро р. Енисей, г. Саяногорск
Красноярская ГЭС 6,00 20,40 ОАО «Красноярская ГЭС» р. Енисей, г. Дивногорск
Братская ГЭС 4,52 22,60 ОАО Иркутскэнерго, РФФИ р. Ангара, г. Братск
Усть-Илимская ГЭС 3,84 21,70 ОАО Иркутскэнерго, РФФИ р. Ангара, г. Усть-Илимск
Богучанская ГЭС 3,00 17,60 ОАО «Богучанская ГЭС», ОАО РусГидро р. Ангара, г. Кодинск
Волжская ГЭС 2,65 11,63 ОАО РусГидро р. Волга, г. Волгоград и г. Волжский (плотина ГЭС находится между городами)
Жигулёвская ГЭС 2,4 10,34 ОАО РусГидро р. Волга, г. Жигулевск
Бурейская ГЭС 2,01 7,10 ОАО РусГидро р. Бурея, пос. Талакан
Чебоксарская ГЭС 1,40 (0,8)[сн 1] 3,50 (2,2)[сн 1] ОАО РусГидро р. Волга, г. Новочебоксарск
Саратовская ГЭС 1,38 5,7 ОАО РусГидро р. Волга, г. Балаково
Зейская ГЭС 1,33 4,91 ОАО РусГидро р. Зея, г. Зея
Нижнекамская ГЭС 1,25 (0,45)[сн 1] 2,67 (1,8)[сн 1] ОАО «Генерирующая компания», ОАО «Татэнерго» р. Кама, г. Набережные Челны
Загорская ГАЭС 1,20 1,95 ОАО РусГидро р. Кунья, пос. Богородское
Воткинская ГЭС 1,02 2,28 ОАО РусГидро р. Кама, г. Чайковский
Чиркейская ГЭС 1,00 1,74 ОАО РусГидро р. Сулак, п. Дубки

Примечания:

  1. ↑ 1 2 3 4 Мощность и выработка при проектном уровне водохранилища; в настоящее время фактическая мощность и выработка значительно ниже, указаны в скобках.
Другие гидроэлектростанции России
Основная статья: Список гидроэлектростанций России

Крупнейшие аварии и происшествия

См. также

Гидроэлектростанция в Викисловаре?

Ссылки

  Крупнейшие ГЭС мира [maps.google.com/?q=googis.info/load/0-0-0-564-20 Google Maps]  [googis.info/load/0-0-0-564-20 KMZ] (файл меток KMZ для Google Earth)

  • [geo.1september.ru/2005/09/24-1.gif Карта крупнейших ГЭС России] (GIF, данные 2003 года)

Примечания

  1. ↑ [www.youtube.com/watch?v=y6Vw0wTt1Iw Интервью профессора Дмитрия Селютина] // «ВЕСТИ», 22.08.2009
  2. ↑ Гидроэлектрическая станция (ГЭС)
  3. ↑ [syrjanowsk.narod.ru/html/beresowskajages.html Березовская ГЭС]
  4. ↑ [www-sbras.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?26+170+1 Электроэнергетика Иркутской области. Газета «Наука в Сибири» № 3-4 (2139—2140) 23 января 1998 г.]
  5. ↑ По материалам Комиссии ГОЭЛРО
  6. ↑ «Электроэнергетика. Строители России. XX век.» М.: Мастер, 2003. С.193. ISBN 5-9207-0002-5
  7. ↑ [www.infox.ru/hi-tech/tech/2009/08/21/Krupnyeyshiye_GES.phtml ГЭС как оружие] // infox.ru

<imagemap>: неверное или отсутствующее изображение

 Для улучшения этой статьи желательно?:


Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=Гидроэлектростанция&oldid=81460239»