Друга лекція

Модуль 1. Елементи електроенергетичних систем

Тема 1.1Джерела живлення.

1.1.1 Електричні станції

1.2.1. Загальна характеристика

До джерел живлення в ЕЕС відносяться електростанції, які роблять електроенергію шляхом перетворення інших видів енергії при цьому можуть бути використані як непоновлюваною, акумульованою природою джерела енергії, так і комплекс ресурсів, відмінною рисою яких є їх відновлюваність. До непоновлюваних джерел відносяться горючі копалини (нафта, кам'яні й бурі вугілля, сланці, торф, підземні гази), а також термоядерна і ядерна енергія, до поновлюваних - водні потоки рік, морські хвилі й припливи, внутрішнє тепло Землі, сонячне випромінювання, вітер. Запаси акумульованої енергії в земних надрах обмежені, не акумульовані ресурси, що постійно відновляються - практично невичерпні.

Із всіх видів енергії в значних масштабах використовується тільки енергія органічних видів палива й енергія водних потоків. В умовах бурхливого росту потреби в електроенергії запаси органічного палива безупинно й швидкими темпами зменшуються. Підраховано, що навіть при сучасному рівні його споживання вже через 25 років значна частка всієї електроенергії повинна вироблятися джерелами принципово нового типу. Тому в сьогодення - час поряд з інтенсивним освоєнням ядерної енергії ведуться роботи з керованого синтезу ядер, а також дослідження з використанням поновлюваних джерел енергії. Поновлювані енергоресурси: при їхній практичній невичерпності, відсутності забруднення навколишнього середовища й необхідності транспортування через низьку концентрацію енергії й мінливості свого потенціалу в часі носять місцевий характер і можуть використовуватися при енергопостачанні віддалених і аграрних районів, для розвантаження перетікань потужності й економії органічного палива.

Залежно від використовуваних енергоресурсів електростанції, підрозділяються на: теплові с. органічним паливом. (ТЕС) і ядерним пальним (АЕС); гідравлічні (ГЕС) і гідроакумулюючі (ГАЕС); геотермальні (ГЕОТЕС); вітрові (ВЕС); приливні (ПЕС) і хвильові, сонячні (СЕС), з магнітогідродинамічними генераторами (МГДС). Найбільш широке поширення одержали ТЕС, ГЕС і АЕС./

В останні роки все більша увага приділяється питанням спорудження станцій, що використовують енергію Сонця й вітру, а також створенню установок прямого магнітогідродинамічного перетворення теплової енергії в електричну.

1.2.2 Теплові електростанції

Тепловими називаються електростанції, на яких теплову й електричну енергію одержують за рахунок спалювання в топленнях котлів або в самих двигунах твердого, рідкого або газоподібного палива (вугілля, торфу, сланцю, мазуту, газу), а також розподілу ядер (див. п. 1.3). Залежно від типу первинного двигуна ТЕС підрозділяються на: паротурбінні (ПТЕС); газотурбінні (ГТЕС); парогазові (ПГЕС) і дизельні (ДЕС). ,

(Паротурбінні електростанції по типі застосовуваних турбін у свою чергу діляться на конденсаційні (КЕС) і теплофікаційні (ТЕЦ). Перші призначені в основному для вироблення тільки електроенергії. На сучасних КЕС установлюють парові турбіни із глибоким вакуумом. (Потужні КЕС є державними районними електричними, станціями - ДРЕС). Споруджують їх найчастіше поблизу покладів палива, тому що передача електроенергії на далекі відстані до місця споживання більше вигідне; чим перевезення низькосортного палива. ГРЕС потужністю 2400 МВТ із блоками казан - турбіна одиничною потужністю 300 МВТ є основним типом діючих КЕС в ОЕС. У цей час споруджують надпотужні КЕС на газомазутному і твердому паливі потужністю 3600- 6400 МВТ із застосуванням блоків 500, 800 і 1200 Мвт.

Теплофікаційні електростанції призначаються для вироблення теплової й електричної енергії. Їх звичайно споруджують поблизу промислових підприємств або житлових масивів, де теплова енергія у вигляді пари й гарячої води використовується для теплофікації або йде на виробничі потреби. На ТЕЦ установлюють турбіни із протитиском або конденсаційні із проміжними відборами пари. При одному відборі пар від турбіни надходить на виробничі потреби або на теплофікацію. При двох регульованих відборах обидва відбори можуть бути теплофікаційними або один теплофікаційний і один виробничий. Існують установки з одним виробничим і двома теплофікаційними відборами.

Турбіни із проміжними відборами пари можуть працювати по тепловому або електричному графіку, і їхня повна потужність може бути досягнута при відключеному тепловому навантаженні. Потужність турбін із протитиском визначається їхнім тепловим навантаженням.

Для ТЕЦ характерні значно менші питомі витрати палива (г/(кВт o ч)), чим для КЕС, але більші питомі капіталовкладення (руб/кВт), які знижуються з підвищенням потужності ТЕЦ. Потужності ТЕЦ звичайно менше, ніж потужності ГРЕС, однак в останні роки концентрація одиничної потужності ТЕЦ збільшується. В 1970 р. максимальна потужність ТЕЦ становила 600 МВТ із агрегатами 50-100 МВТ, а в цей час працюють і споруджуються ТЕЦ потужністю 1250 МВТ із агрегатами по 250 Мвт.

Газотурбінною електростанцією називається ТЕС, у якій газ згоряє не в топках казанів, а в самих турбінах. При цьому відпадає необхідність у паро генерованих поверхнях нагрівання (казанів).

Одною з головних переваг ГТЕС є те, що їхня маневреність у багато разів вище маневреності звичайних ТЕС час пуску газотурбінних установок (ГТУ) з холодного стану становить усього 30- 40 хв. Вартість будівництва таких установок дешевше звичайних енергоблоків. Недоліком ГТУ є відносно висока питома витрата палива. Тому в цей час вони використовуються в основному при роботі в періоди найбільших навантажень і завдяки швидкому запровадженню в дію служать резервом у системі. ГТУ застосовуються і як пересувні електростанції потужністю до 70 Мвт.

Уважається доцільним спорудження ГТЕС потужністю 300- 600 МВТ із агрегатами по 100 МВТ прямо на території ПТЕС для роботи в годинники максимуму навантаження. У цей час на Сімферопольської ГРЕС працює така ГТУ із двома генераторами по 200 Мвт. У перспективі розглядається спорудження ГРЕС із підземними повітряними акумуляторами (ВАГТЕС), що дозволить при тому самому витраті палива підвищити потужність установки за рахунок використання в турбіні стисненого повітря.

Парогазовою електростанцією називається ТЕС, де в загальній тепловій схемі сполучаються газо- і паротурбінні установки. Коефіцієнт корисного дії (КПД) такої станції вище, ніж станцій, що використовують паро- і газотурбінні установки окремо .

Парогазові установки (ПГУ) споруджуються двох типів: зі скиданням вихідних газів газової турбіни в паровий казан і з високонапірним парогенератором, пар з якого надходить у парову турбіну, а вихідні гази - в газову турбіну. Вихідні гази можуть використовуватися для теплопостачання. ПГУ так само, як і ГТУ, забезпечують швидкий набір навантаження, достатньо економічну короткочасну роботу й застосовуються для роботи в години максимальних навантажень. У СРСР були установлені дві ПГУ, що працюють на рідкому й газоподібному паливі (Молдавська й Сургутськая ГРЕС). До складу кожної установки входять парова турбіна

К-210-130 і газова турбіна потужністю 40 Мвт.

Дизельні електростанції призначені для електропостачання окремих споживачів і енерговузлів, не приєднаних до енергосистем.