» »

Как вырабатывается электроэнергия на гэс. Принцип работы и классификация гидроэлектростанций

Практически каждый представляет себе предназначение гидроэлектростанций, однако лишь немногие достоверно понимают принцип работы ГЭС. Основная загадка для людей - каким образом вся эта огромная плотина без какого-либо топлива генерирует электрическую энергию. Об этом и поговорим.

Что такое ГЭС?

Гидроэлектростанция - это сложный комплекс, состоящий из разных сооружений и специального оборудования. Возводятся гидроэлектростанции на реках, где есть постоянный приток воды для наполнения плотины и водохранилища. Подобные сооружения (плотины), создаваемые при постройке гидроэлектростанции, необходимы для концентрации постоянного потока воды, который при помощи специального оборудования для ГЭС преобразовывается в электрическую энергию.

Отметим, что важную роль в плане эффективности работы ГЭС играет выбор места для строительства. Необходимо наличие двух условий: гарантированная неиссякаемая обеспеченность водой и высокий угол

Принцип работы ГЭС

Работа гидроэлектростанции достаточно проста. Возведенные гидротехнические сооружения обеспечивают стабильный напор воды, который поступает на лопасти турбины. Напор приводит турбину в движение, в результате чего она вращает генераторы. Последние и вырабатывают электроэнергию, которую затем по линиям высоковольтных передач доставляют потребителю.

Основная сложность подобного сооружения - обеспечение постоянного напора воды, что достигается путем возведения плотины. Благодаря ей большой объем воды концентрируется в одном месте. В некоторых случаях используют естественный ток воды, а иногда плотину и деривацию (естественное течение) применяют совместно.

В самом здании находится оборудование для ГЭС, основная задача которого заключается в преобразование механической энергии движения воды в электрическую. Эта задача возложена на генератор. Также используется и дополнительное оборудование для контроля работы станции, распределяющие устройства и трансформаторные станции.

Ниже на картинке показана принципиальная схема ГЭС.

Как видите, поток воды вращает турбину генератора, тот вырабатывает энергию, подает ее на трансформатор для преобразования, после чего она транспортируется по ЛЭП к поставщику.

Мощности

Есть разные гидроэлектростанции, которые можно поделить по вырабатываемой мощности:

  1. Очень мощные - с выработкой более 25 МВт.
  2. Средние - с выработкой до 25 МВт.
  3. Малые - с выработкой до 5 МВт.

Технологии

Как мы уже знаем, принцип работы ГЭС основан на использовании механический энергии падающей воды, которая в дальнейшем с помощью турбины и генератора преобразуется в электрическую. Сами турбины могут быть установлены либо в дамбе, либо возле нее. В некоторых случаях применяют трубопровод, через который вода, находящаяся ниже уровня дамбы, проходит под высоким давлением.

Индикаторов мощности любой ГЭС несколько: расход воды и гидростатический напор. Последний показатель определяется разницей высот между начальной и конечной точкой свободного падения воды. При создании проекта станции на одном из этих показателей основывают всю конструкцию.

Известные сегодня технологии производства электричества позволяют получать высокий КПД при преобразовании механической энергии в электрическую. Иногда он в несколько раз превышает аналогичные показатели тепловых электростанций. Столь высокая эффективность достигается за счет применяемого на гидроэлектростанции оборудования. Оно надежное и относительно простое в использовании. К тому же за счет отсутствия топлива и выделения большого количества тепловой энергии срок службы подобного оборудования достаточно большой. Поломки здесь случаются крайне редко. Считается, что минимальный срок службы генераторных установок и вообще сооружений - около 50 лет. Хотя на самом деле даже сегодня вполне успешно функционируют гидроэлектростанции, которые были построены в тридцатых годах прошлого века.

Гидроэлектростанции России

На сегодняшний день на территории России действует около 100 гидроэлектростанций. Конечно, их мощность разная, и большая часть - это станции с установленной мощностью до 10 МВт. Есть также такие станции, как Пироговская или Акуловская, которые были введены в эксплуатацию еще в 1937 году, а их мощность составляет всего 0.28 МВт.

Самыми крупными являются Саяно-Шушенская и Красноярская ГЭС с мощностью 6400 и 6000 МВт соответственно. За ними следуют станции:

  1. Братская (4500 МВт).
  2. Усть-Илимская ГЭС (3840).
  3. Бочуганская (2997 МВт).
  4. Волжская (2660 МВт).
  5. Жигулевская (2450 МВт).

Несмотря на огромное количество подобных станций, они вырабатывают всего 47700 МВт, что равно 20% от суммарного объема всей производимой энергии в России.

В заключение

Теперь вы понимаете принцип работы ГЭС, преобразовывающих механическую воды в электрическую. Несмотря на достаточно простую идею получения энергии, комплекс оборудования и новые технологии делают подобные сооружения сложными. Впрочем, по сравнению с они действительно являются примитивными.



План:

    Введение
  • 1 Особенности
  • 2 Принцип работы
  • 3 Гидроэнергетика в мире
    • 3.1 Крупнейшие ГЭС в мире
  • 4 Гидроэлектростанции России
    • 4.1 Крупнейшие гидроэлектростанции России
    • 4.2 Другие гидроэлектростанции России
    • 4.3 Предыстория развития гидростроения в России
  • 5 Преимущества
  • 6 Недостатки
  • 7 Крупнейшие аварии и происшествия
    • Примечания

Введение

Одна из самых крупных по выработке российская ГЭС - Братская

Плотина Серрон Гранде в Сальвадоре, вогнутая для увеличения прочности тела плотины

Гидроэлектроста́нция (ГЭС) - электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. 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.


1. Особенности

  • Себестоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.
  • Турбины ГЭС допускают работу во всех режимах от нулевой до максимальной мощности и позволяют быстро изменять мощность при необходимости, выступая в качестве регулятора выработки электроэнергии.
  • Сток реки является возобновляемым источником энергии.
  • ГЭС не оказывает вредного влияния на экологию.
  • 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.

2. Принцип работы

Схема плотины гидроэлектростанции

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 током 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 свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности :

  • мощные - вырабатывают от 25 МВт и выше;
  • средние - до 25 МВт;
  • малые гидроэлектростанции - до 5 МВт.

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.

Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу

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:

  • русловые и приплотинные ГЭС. Это наиболее распространенные 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.
  • плотинные 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 гидроэлектростанции. 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 судоподъемники, 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.


3. Гидроэнергетика в мире

На 2006 год гидроэнергетика обеспечивает производство до 88 % возобновляемой и до 20 % всей электроэнергии в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигает 777 ГВт.

Абсолютным лидером по выработке гидроэнергии на душу населения является Исландия. Кроме неё этот показатель наиболее высок в Норвегии (доля ГЭС в суммарной выработке - 98 %), Канаде и Швеции. В Парагвае 100 % производимой энергии вырабатывается на гидроэлектростанциях.

Наиболее активное гидростроительство на начало 2000-х ведёт Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии. В этой стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира, а также крупнейшая ГЭС мира «Три ущелья» на реке Янцзы и строящийся крупнейший по мощности каскад ГЭС. Ещё более крупная ГЭС «Гранд Инга» мощностью 39 ГВт планируется к сооружению международным консорциумом на реке Конго в Демократической Республике Конго (бывший Заир).

На 2008 год крупнейшими производителями гидроэнергии (включая переработку на ГАЭС) в абсолютных значениях являются следующие страны :


3.1. Крупнейшие ГЭС в мире


4. Гидроэлектростанции России

По состоянию на 2009 год в России имеется 15 гидроэлектростанций свыше 1000 МВт (действующих, достраиваемых или находящихся в замороженном строительстве), и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности.

4.1. Крупнейшие гидроэлектростанции России

Наименование Мощность,
ГВт 		Среднегодовая
выработка, млрд кВт·ч 		Собственник География
Саяно-Шушенская ГЭС 2,56 (6,40) [сн 1] 23,50 [сн 1] 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 [сн 2] 3,00 17,60 ОАО «Богучанская ГЭС», ОАО РусГидро р. Ангара, г. Кодинск
Волжская ГЭС 2,58 12,30 ОАО РусГидро р. Волга, г. Волжский
Жигулёвская ГЭС 2,32 10,50 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 3] 3,31 (2,2) [сн 3] ОАО РусГидро р. Волга, г. Новочебоксарск
Саратовская ГЭС 1,36 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 3] 2,67 (1,8) [сн 3] 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 2,60 ОАО РусГидро р. Кама, г. Чайковский
Чиркейская ГЭС 1,00 2,47 ОАО РусГидро р. Сулак, п. Дубки

Примечания:

  1. 1 2 Восстанавливается после аварии (2009 год), в скобках указано доаварийное значение.
  2. Строящиеся объекты.
  3. 1 2 3 4 Мощность и выработка при проектном уровне водохранилища; в настоящее время фактическая мощность и выработка значительно ниже, указаны в скобках.

4.2. Другие гидроэлектростанции России

4.3. Предыстория развития гидростроения в России

Первая очередь строительства ГЭС:

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 труда и обороны признал строительства Волховской и Свирской гидростанций объектами, имеющими оборонное значение. В том же году началась подготовка к возведению Волховской ГЭС, первой из гидроэлектростанций возведенных по плану ГОЭЛРО.

Однако и до начала строительства Волховской ГЭС Россия имела достаточно богатый опыт промышленного гидростроительства, в основном, частными компаниями и концессиями. Информация об этих ГЭС, построенных в России за последнее десятилетие 19-го века и первые 20 лет двадцатого столетия достаточно разрознена, противоречива и требует специальных исторических исследований.

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

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.


5. 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.

6. Недостатки

  • затопление пахотных земель.
  • строительство ведется там, где есть большие запасы энергии воды.
  • на горных реках опасны из-за высокой сейсмичности районов.

7. Крупнейшие аварии и происшествия

  • Крупнейшей аварией за всю историю ГЭС является прорыв плотины китайского водохранилища Банкяо в 1975 году.Число погибших более 170 000 человек,пострадало 11 млн.
  • 17 мая 1943 года - подрыв британскими войсками по операции Chastise плотин на реках Мёне (водохранилище Мёнезее) и Эдер (водохранилище Эдерзее), повлекшие за собой гибель 1268 человек, в том числе около 700 советских военнопленных.
  • 9 октября 1963 года - одна из крупнейших гидротехнических аварий на плотине Вайонт в северной Италии.
  • В ночь на 11 февраля 2005 года в провинции Белуджистан на юго-западе Пакистана из-за мощных ливней произошел прорыв 150-метровой плотины ГЭС у города Пасни. В результате было затоплено несколько деревень, более 135 человек погибли.
  • 5 октября 2007 года на реке Чу во вьетнамской провинции Тханьхоа после резкого подъема уровня воды прорвало плотину строящейся ГЭС Кыадат. В зоне затопления оказалось около 5 тысяч домов, 35 человек погибли.
  • 17 августа 2009 года - крупная авария на Саяно-Шушенской ГЭС (Саяно-Шушенская ГЭС - самая мощная электростанция России). В результате аварии погибло 75 человек, оборудованию и помещениям станции был нанесён серьёзный ущерб.

Примечания

  1. Интервью профессора Дмитрия Селютина.22.08.2009, «ВЕСТИ» - www.youtube.com/watch?v=y6Vw0wTt1Iw
  2. Гидроэлектрическая станция (ГЭС)
  3. T.M. L"état paufine l"ouverture des barrages à la concurrence - www.lesechos.fr/info/energie/020239999544.htm // Les échos . - Paris: 27/11/2009. - № 20561. - С. 21.
  4. «Электроэнергетика. Строители России. XX век.» М.: Мастер, 2003. С.193. ISBN 5-9207-0002-5
  5. По материалам Комиссии ГОЭЛРО
  6. Березовская ГЭС - syrjanowsk.narod.ru/html/beresowskajages.html
  7. Электроэнергетика Иркутской области. Газета «Наука в Сибири» № 3-4 (2139-2140) 23 января 1998 г. - www-sbras.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?26 170 1
  8. ГЭС как оружие - Технологии: Hi-Tech / infox.ru - www.infox.ru/hi-tech/tech/2009/08/21/Krupnyeyshiye_GES.phtml
скачать
Данный реферат составлен на основе статьи из русской Википедии . Синхронизация выполнена 09.07.11 16:21:30
Похожие рефераты: Малая гидроэлектростанция.

Гидроэлектростанция

Гидроэлектроста́нция (ГЭС) - электростанция , в качестве источника энергии использующая энергию водного потока . 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 каньонобразные виды рельефа.

Особенности

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.

Крупнейшие ГЭС в мире

Наименование Мощность,
ГВт 		Среднегодовая
выработка, млрд кВт·ч 		Собственник География
Три ущелья 22,40 100,00 р. Янцзы , г. Сандоупин, Китай
Итайпу 14,00 100,00 Итайпу-Бинасионал р. Парана , г. Фос-ду-Игуасу , Бразилия /Парагвай
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

Гидроэлектростанции России

По состоянию на 2009 год в России имеется 15 гидроэлектростанций свыше 1000 МВт (действующих, достраиваемых или находящихся в замороженном строительстве), и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности.

Крупнейшие гидроэлектростанции России

Наименование Мощность,
ГВт 		Среднегодовая
выработка, млрд кВт·ч 		Собственник География
Саяно-Шушенская ГЭС 2,56 (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 2,58 12,30 ОАО РусГидро р. Волга , г. Волжский
Жигулёвская ГЭС 2,32 10,50 ОАО РусГидро р. Волга , г. Жигулевск
Бурейская ГЭС 2,01 7,10 ОАО РусГидро р. Бурея , пос. Талакан
Чебоксарская ГЭС 1,40 (0,8) 3,31 (2,2) ОАО РусГидро р. Волга , г. Новочебоксарск
Саратовская ГЭС 1,36 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) 2,67 (1,8) 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 2,60 ОАО РусГидро р. Кама , г. Чайковский
Чиркейская ГЭС 1,00 2,47 ОАО РусГидро р. Сулак , п. Дубки

Примечания:

Другие гидроэлектростанции России

Предыстория развития гидростроения в России

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 труда и обороны признал строительства Волховской и Свирской гидростанций объектами, имеющими оборонное значение. В том же году началась подготовка к возведению Волховской ГЭС, первой из гидроэлектростанций возведенных по плану ГОЭЛРО.

Однако и до начала строительства Волховской ГЭС Россия имела достаточно богатый опыт промышленного гидростроительства, в основном, частными компаниями и концессиями . Информация об этих ГЭС, построенных в России за последнее десятилетие 19-го века и первые 20 лет двадцатого столетия достаточно разрознена, противоречива и требует специальных исторических исследований.

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

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.

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

  • затопление пахотных земель
  • строительство ведется только там, где есть большие запасы энергии воды
  • на горных реках опасны из-за высокой сейсмичности районов
  • сокращенные и нерегулируемые попуски воды из водохранилищ по 10-15 дней (вплоть до их отсутствия), приводят к перестройке уникальных пойменных экосистем по всему руслу рек, как следствие, загрязнение рек, сокращение трофических цепей, снижение численности рыб, элиминация беспозвоночных водных животных, повышение агрессивности компонентов гнуса (мошки) из-за недоедания на личиночных стадиях, исчезновение мест гнездования многих видов перелетных птиц, недостаточное увлажнение пойменной почвы, негативные растительные сукцессии (обеднение фитомассы), сокращение потока биогенных веществ в океаны.

Крупнейшие аварии и происшествия

Примечания

См. также

Гидроэлектростанция в Викисловаре
Гидроэлектростанция на Викискладе

Ссылки

  • Карта крупнейших ГЭС России (GIF, данные 2003 года)

Застройщики сейчас активно популяризируют малые ГЭС, для того, чтобы получить разрешения у местных общин на их постройку. Но экологический вред плотин настолько велик, а производительность гидроэнергетики настолько низкая, что все это похоже скорее на бизнес девяностых. Давайте рассмотрим несколько мифов связанных с малыми гидроэлектростанциями.



Миф 1. Малые ГЭС - помогут достичь энергонезависимости.

Этот миф сформировался на основании изучений гидроэнергетического потенциала малых рек, без учета экологических, социально-экономических, законодательных и других ограничений и рисков, которые влияют на то, какую часть этого потенциала можно использовать без вреда для природы, местных хозяйств, без нарушения законов и международных правовых актов, без учета рисков связанных с гидроэнергетикой в целом.
На самом деле все значительно сложнее.

Если говорить об энергонезависимости целой страны. То в Украине, например, большие и средние ГЭС составляют только 7,88% (9 обьектов) от общего обьема поставляемой энергии. Малые ГЭС составляют всего - 0,16% (80 обьектов).

При чем обьемы производства электроэнергии в Украине намного превышает потребности населения и активно экспортируется. И наращивать эти обьемы в масштабах страны перекрывая все реки малыми греблями и плотинами это по сути вредительство, с целью обогащения.

Миф 2. Малые ГЭС дают дешевую экологически чистую энергию, которая поможет улучшить энергообеспеченность отдаленных общин.

Стоимость электроэнергии малых ГЭС абсолютно неконкурентноспособна по сравнению с другими видами производимой энергии. Даже с учетом «зеленых тарифов», прибыль от малых ГЭС обеспечивается только наличием схем обязательного выкупа производимой энергии.

Это не говоря уже об экологичности самой постройки малых ГЭС, которые, как правило, сопровождаются грубыми нарушения всех экологических норм, игнорированием законов и давлением на местные общины.

Миф 3. Малых ГЭС планируется немного и решения об их постройке касается только некоторых общин.

От инвесторов малых ГЭС очень часто можно услышать, что ни о каких сотнях малых ГЭС речь не идет, ведь нет столько мест для их постройки и все это только планы, которые вряд ли будут когда-то воплощены в жизнь.

На самом деле таких проектов тысячи. И каждый раз местные активисты сталкиваются со случаями, когда органы местного самоуправления тайком от общин выдают разрешения на постройки малых ГЭС застройщикам. И местная община узнает о постройке плотины только когда тяжелая техника заходит в русло реки и начинает разрушать водоемы.

Практически каждая речка с более-менее значительным перепадом высот и минимальным наполнением воды становится жертвой горе-бизнесменов. Преимущество отдается горным частям рек, а также малым рекам.

Причина неочевидна, она определяется кинетической энергией воды. Просто большим перепадом воды можно достигнуть нужного преобразования механической энергии в электрическую, а расходы в постройке малых ГЭС в верховьях рек значительно ниже чем в низовье, где русло всегда шире.

Миф 4. ГЭС не несет угрозы окружающей среде, не будет иметь негативного влияния для населения и общин.

На самом деле ГЭС наносит огромный вред окружающий среде на всех этапах ее существования. Особо опасным является постройка одновременно сотен малых ГЭС без учета их кумулятивного эффекта.

Миф 5. Малая гидроэнергетика - это передовой мировой опыт. Она соответствует самым безопасным для природы мировым образцам.

На самом деле, основным технологиям, которые используются в малых ГЭС уже боле ста лет. А большинство ГЭС построено там, где их вообще не должно быть через экологические ограничения.
Миф 6. Малые ГЭС всегда лучше для окружающей среды, чем большие.

Долгое время считалось, что малые ГЭС намного безопасней чем крупные. Но когда исследователи сравнили потери суходола и прибрежных поселений в расчете на 1МВт произведенной электроэнергии, то оказалось, что потери территорий экосистем от малых ГЭС могут в сотни раз превышать потери от больших ГЭС в расчете на 1МВт.

Также малые ГЭС вызывают большую фрагменитацию экосистем, ухудшают качество воды и влияют на гидрологию рек и их бассейнов.

Миф 7. Малые ГЭС будут защищать от паводков и наводнений.

На самом деле, нормальный режим работы малых ГЭС несовместимый с противопаводковой защитой.

Последние исследования показывают, что лучшей защитой от наводнений и паводков являются не дорогостоящие инженерные сооружения, а естественные речные поймы и снесение всех инженерных сооружений (плотин, дамб и т.д.), которые перекрывают русло реки и сужают пойму, создают помехи свободному ходу водных потоков.

Миф 8. Малые ГЭС не опаснее водяных мельниц

Часто этот факт, преподают как аксиому. Но это далеко не так. Малые ГЭС намного опаснее, чем водяные мельницы. Основные отличия кроются в специфике работы этих сооружений.

Водяные мельницы работают нерегулярно и часто для их запуска достаточно погрузить колесо в воду, без перекрытия реки плотиной. Кроме этого эти плотины были значительно меньше, чем плотины малых ГЭС и при паводках они полностью затапливались не создавая препятствий для миграции рыбы. Кстати, особенности конструкции этих плотин не создавали препятствий для миграции мальков вниз по течению.

Малые ГЭС - капитальные сооружения, которые работают максимальное количество дней в году. Постоянная работа таких дамб приводит к тому, что в период нереста и миграции риб, молодая рыба не способна преодолеть плотину и гибнет в турбинах. А часто в результате работы турбин происходит высушивание русла реки, что приводит к разрушению местной экосистемы.

Миф 9. Малые ГЭС принесут благополучие общинам, сопутствуют развитию туризму и рекреации

На самом деле, малые ГЭС делают невозможным некоторые виды туризма и рекреации, в частности сплавный и зеленый туризм.

Кроме того, все поступления в местный бюджет и выплаты, которые инвесторы обещают местным общинам, это просто подкуп обещаниями. Малые ГЭС создаются только с одной целью, выкачивание компенсаций из госбюджета в частные карманы.

Миф 10. Малые ГЭС уменьшают парниковых газов и препятствуют изменению климата.

Еще одно утверждение, которые построено на неполноте всех собранных аргументов.
Дело в том, что при строительстве ГЭС, как правило создается водохранилище, а в момент его наполнения увеличиваются выбросы другого газа - метана, который имеет парниковый потенциал в 20 раз выше, чем СО2. Это обусловлено процессами разложения органических веществ, например растений, в условиях затопления водохранилища.

Тем более для запуска ГЭС нужна электроэнергия с ТЭС, которая работает на ископаемом топливе. А электроэнергия, вырабатываемая малыми ГЭС выкупается вынуждено и по завышенным тарифам.

Миф 11. Экологи критикуют не предлагая альтернативы.

На самом деле экологи предлагают целый ряд альтернатив, которые позволяют повышать энергетическую безопасность, благополучие местных жителей и сохранять природу.

Одним из самых перспективных направлений является энергосбережение, которое может уменьшить энергии страны в 2 раза уже к 2030 году.

Возможным является развитие бесплотинных ГЭС, которые не забирают русло в трубы, а устанавливаются в потоке. Но для бизнеса они не интересны, так как вырабатывают слишком мало энергии, достаточной только для обеспечения частного домохозяйства.
Их можно устанавливать достаточно много, без вреда для окружающей среды и такие ГЭС способны обеспечивать энергонезависимость небольших отдаленных общин.

Как можно остановить развития гидроэнергетики и прекратить уничтожение окружающей среды

Единственный путь - это просвещение местных общин и защита местных рек во имя нашего общего будущего. От делков из 90-х можно защитится только реальными уверенными действиями на месте.

Кстати эта борьба идет не только у нас. В США (штат Вашингтон) на реке Евла недавно были снесены две плотины высотой 33 и 64 метра, которые 102 года перекрывали реку и миграционные пути рыбы. Это снос, который является крупнейшим сносом плотины по экологическим причинам в истории, произошел благодаря борьбе местных жителей и экологов - защитников рек. реки и рыбы оказались, в конце концов, важнее и для местной общины, и для государства.

Общий принцип работы гидроэлектростанции известен, наверное, всем. Вода, переходя из верхнего бьефа в нижний, вращает колесо турбины. От турбины приводится в движение генератор, который собственно и производит электричество. Но все самое интересное – в подробностях.

Кстати, для того чтобы получить 1 квт-ч электрической энергии, требуется спуск 14 тонн воды с высоты 27 м.

В отличие, например, от тепловых станций, устроенных совершенно однотипно, каждая гидроэлектростанция устроена со своими особенностями. То есть, не существует некоей однотипной ГЭС. Они отличаются по расходу и напору воды, обьему водохранилища, по географическим критериям местности: климат, грунт, рельеф, близость моря.

Вот машинный за, вполне обычный, разве что окна искусственные (с подсветкой): зал находится на глубине 76 м внутри скалы.

Это машинный зал первой в СССР подземной гидроэлектростанции, к ней с поверхности земли подведены четыре водовода, имеющие диаметр 6 м.

Для извлечения из зала оборудования при необходимости его замены или ремонта в скале вырублена шахта:

Сбросные сооружения и затворы

Не всегда и не вся вода может использоваться для выработки энергии: часть ее сбрасывается мимо ГЭС. Это бывает необходимо при паводке весной (если отсутствует водохранилище многолетнего регулирования), при ремонте агрегатов, при необходимости холостого сброса воды для пропуска мальков рыб по течению и по другим причинам. На Беломорской ГЭС холостой водосброс – это три затвора.

Вопрос резервирования очень важен, ведь если вовремя не понизить в водохранилище уровень воды, это будет иметь серьезные последствия. Для поднятия и опускания затворов предусмотрены козловые краны и электрические лебедки, есть и ручной привод.

Когда затвор поднят, происходит холостой сброс воды для Беломорского водозабора, который расположен ниже по течению.

При обледенении затвора используется индукционный подогрев: обогрев одного затвора требует 150кВт.

Для этой же цели возможно применение барботажа – пропускание воздуха вдоль затвора из глубины, с помощью шлангов системы сжатого воздуха.

Для гашения кинетической энергии воды при сбросе используются различные способы: столкновение потоков, ступени, водобойные колодцы. Например, на Волховской ГЭС – водобойная плита с гасителями.

О рыбе

Нижнетуломская ГЭС для того, чтобы семга могла подняться вверх по течению на нерест, имеет специальный рыбоход, имитирующий горный ручей. В его конструкции предусмотрены и камни на дне, и зигзагообразные проходы, и места для отдыха рыбы.

В период нереста ближайший к рыбоходу гидроагрегат отключают, чтобы его шум не мешал рыбе найти ручей и плыть в правильном направлении.

Безопасность

В результате аварийного прорыва воды ГЭС может остаться без электричества даже для собственных нужд, поэтому предусматриваются резервные источники: аккумуляторы, аварийные дизель-генераторы.

Еще один компонент системы обеспечения безопасности – аэрационные трубы, которые есть к примеру в верхней части водоводных труб Кондопожской ГЭС.

Аэрационные трубы монтируются для защиты водоводов при образовании в них глубокого вакуума, от которого их стальные стенки могут разорваться. Этот вакуум возникает в ситуации резкого опорожнения водовода после закрытия верхних затворов. По аэрационным же трубам они заполняются воздухом, что предотвращает деформацию.

Остатки водовода 1930-х годов из дерева.

Защитная стенка (в центре кадра) предусмотрена для той ситуации, если водовод все-таки прорвется.

Стенка перенаправит водный поток так, что он обойдет станцию с левой стороны, а не через здание администрации и уйдет в нижний бьеф по выемке.

Контроль и управление

На следующем фото видны турбина, генератор и вал, который их соединяет. Слева виднеется схема гидроагрегата, на которую выведены гидроманометры, которые показывают давление в системе смазки.

Внизу – гидравлические приводы направляющего аппарата.

В машинном зале можно проследить за другими параметрами: уровни воды в бьефах, температура воздуха и воды.

Мнемосхема

Данный гидроагрегат не работает. Мощность и частота вращения ротора равны нулю, закрыт направляющий аппарат.

Вода из спиральной камеры турбины снизу забирается и подается на охладители генератора (охладитель – в центре схемы, он красного цвета, охладители А и Б), а также на смазку подпятника, верхнего (ВГП) и нижнего (НГП) генераторных подшипников. Подшипники смазываются водой, нагреваемая вода отправляется на рыбзавод. Справа – красный бак с маслом – относится к гидравлической системе управления направляющим аппаратом. Также здесь можно видеть уровни и расходы и давления всех жидкостей.

Вибрация

Вибрация очень опасна: к примеру, на Саяно-Шушенской станции гидроагрегат был разрушен именно из-за нее. Точнее, из-за усталостного разрушения шпилек крепления крышки турбины по причине вибраций, которые возникли при переходе гидроагрегата через диапазон «запрещенной зоны».

На центральном пульте управления ГЭС можно увидеть, где эта «запрещенная зона» расположена.

Гидроагрегаты Г1, Г3, Г4 работают. Г2 – остановлен. На черном фоне отображается мощность, вырабатываемая генераторами 38,1/38/38 МВт соответственно. Красные столбики Г3 и Г4 свидетельствуют о работе на полную мощность, в Г1 еще имеется резерв. Красная зона за столбиками – диапазон мощности, при которой нежелательна работа гидроагрегата, при пуске и остановке ее необходимо быстро миновать.

Узнать, какой гидроагрегат не работает можно еще до входа в здание.

Когда противовесы подняты – значит, затворы на соответствующих турбинных водоводах опущены. Активно внедряется удаленное управление. При этом диспетчер должен держать под контролем и учитывать взаимное влияние ГЭС в каскаде, значения уровней воды в водохранилищах, потребности потребителей по электричеству и воде. На основании этих сведений происходит распределение выработки электроэнергии между станциями.