GESlarni qurishda qo'llaniladigan variantlarning xilma-xilligi va texnik echimlarning o'ziga xosligi hayratlanarli. Aslida, ikkita bir xil stantsiyani topish unchalik oson emas. Ammo ularning ma'lum xususiyatlarga asoslangan tasnifi hali ham mavjud - mezonlar.
Bosim yaratish usuli
Ehtimol, eng aniq mezondir bosim hosil qilish usuli:
- daryo suvi elektr stansiyasi (GES);
- aylanma gidroelektr stansiyasi;
- nasosli saqlash elektr stantsiyasi (PSPP);
- to'lqinli elektr stantsiyasi (TP).
Ushbu to'rtta asosiy turdagi gidroelektrostansiyalar o'rtasida xarakterli farqlar mavjud. Daryo gidroelektr stansiyasi daryo ustida joylashgan bo'lib, uning oqimini to'g'on bilan to'sib, bosim va suv omborini hosil qiladi. Hosil gidroelektr stansiyasi odatda oʻralgan togʻ daryolarida joylashgan boʻlib, bu yerda oqimning bir qismini qisqaroq yoʻl boʻylab oqishi uchun daryo shoxlarini oʻtkazgich bilan ulash mumkin. Bunday holda, bosim erning tabiiy farqi bilan yaratiladi va suv ombori butunlay yo'q bo'lishi mumkin. Nasosli saqlash elektr stantsiyasi turli darajalarda joylashgan ikkita hovuzdan iborat. Hovuzlar suv o'tkazgichlar bilan bog'langan bo'lib, ular orqali suv yuqoridan pastki hovuzga oqib, orqaga pompalanishi mumkin. to'lqinli elektr stantsiyasi suv omborini yaratish uchun to'g'on bilan to'sib qo'yilgan ko'rfazda joylashgan. Undan farqli o'laroq nasosli saqlash elektr stantsiyasi TES ning ishlash davri gelgit hodisasiga bog'liq.
Bosim qiymati
Gidrotexnika inshooti (HTS) tomonidan yaratilgan bosim miqdoriga qarab, gidroelektrostantsiyalar 4 guruhga bo'linadi:
- past bosimli - 20 m gacha;
- o'rtacha bosim - 20 dan 70 m gacha;
- yuqori bosimli - 70 dan 200 m gacha;
- o'ta yuqori bosim - 200 m dan.
Ta'kidlash joizki, bo'yicha tasniflash bosim qiymati nisbiy bo‘lib, bir manbadan boshqasiga o‘zgarib turadi.
O'rnatilgan quvvat
Stansiyaning o'rnatilgan quvvatiga ko'ra - unga o'rnatilgan ishlab chiqaruvchi uskunaning nominal quvvatlarining yig'indisi. Ushbu tasnif 3 guruhdan iborat:
- mikro-GES - 5 kVt dan 1 MVt gacha;
- kichik gidroelektrostantsiyalar - 1 kVt dan 10 MVt gacha;
- yirik gidroelektrostantsiyalar - 10 MVt dan ortiq.
Bo'yicha tasniflash o'rnatilgan quvvat shuningdek, bosim nuqtai nazaridan, u qat'iy emas. Xuddi shu stantsiya turli manbalarda turli guruhlarga bo'linishi mumkin.
Dam dizayni
Gidroelektrik to'g'onlarning 4 ta asosiy guruhi mavjud:
- tortishish;
- tayanch;
- kemerli;
- kamarli tortishish kuchi.
Gravitatsion to'g'on Bu o'zining og'irligi tufayli suv omborida suvni ushlab turadigan massiv tuzilma. To'g'on to'g'oni biroz boshqacha mexanizmdan foydalanadi - u o'zining nisbatan past og'irligini to'g'onning eğimli yuziga yuqori oqim tomonidan bosilgan suv og'irligi bilan qoplaydi. Ark to'g'oni , ehtimol, eng oqlangan, kamar shakliga ega, uning poydevori qirg'oqlarda joylashgan va uning yumaloq qismi suv omboriga qarab konveksdir. Suv to'g'onning old qismidan daryo qirg'oqlarigacha bo'lgan bosimning qayta taqsimlanishi tufayli ark to'g'onida saqlanadi.
Mashina xonasining joylashuvi
Aniqrog'i, shunga ko'ra turbina xonasining to'g'onga nisbatan joylashishi, tartib bilan adashtirmaslik kerak! Ushbu tasnif faqat daryo oqimi, suv oqimi va suv oqimi elektr stantsiyalari uchun tegishli.
- kanal turi;
- to'g'on turi.
Da kanal turi turbina xonasi to'g'ridan-to'g'ri to'g'on tanasida joylashgan; to'g'on turi - to'g'on tanasidan alohida o'rnatiladi va odatda uning orqasida joylashgan.
Tartib
Ushbu kontekstdagi "tartib" so'zi turbina xonasining daryo tubiga nisbatan joylashishini anglatadi. Ushbu mavzu bo'yicha boshqa adabiyotlarni o'qiyotganda ehtiyot bo'ling, chunki maket so'zi kengroq ma'noga ega. Tasniflash faqat daryo va oqim elektr stansiyalari uchun amal qiladi.
- kanal;
- suv toshqini;
- qirg'oq.
Da kanal tartibi turbina zali binosi daryo tubida joylashgan, suv toshqinining joylashuvi - daryoning tekisligida va qachon qirg'oq tartibi - daryo bo'yida.
Haddan tashqari tartibga solish
Ya'ni, daryo oqimini tartibga solish darajasi. Tasniflash faqat daryodan oqib chiqadigan va aylanma gidroelektrostansiyalarga tegishli.
- kundalik tartibga solish (operatsiya davri - bir kun);
- haftalik tartibga solish (ish davri - bir hafta);
- yillik tartibga solish (operatsiya davri - bir yil);
- uzoq muddatli tartibga solish (operatsiya davri - bir necha yil).
Tasniflash gidroelektr suv ombori suv omborining daryoning yillik oqimi hajmiga nisbatan qanchalik katta ekanligini aks ettiradi.
Yuqoridagi barcha mezonlar bir-birini istisno qilmaydi, ya'ni bir xil GES daryo tipidagi, yuqori bosimli, o'rtacha quvvatli, to'g'on tipidagi mashinalar xonasi, ark to'g'oni va daryo oqimi bo'lishi mumkin. yillik tartibga soluvchi suv ombori.
Foydalanilgan manbalar ro'yxati
- Bryzgalov, V.I. Gidroelektrostansiyalar: darslik. nafaqa / V.I. Bryzgalov, L.A. Gordon - Krasnoyarsk: IPC KSTU, 2002. - 541 p.
- Gidrotexnika inshootlari: 2 jildda / M.M. Grishin [va boshqalar]. - Moskva: Oliy maktab, 1979. - T.2 - 336 p.
GESlar yoki GESlar daryo suvining potentsial energiyasidan foydalanadi va bugungi kunda qayta tiklanadigan manbalardan elektr energiyasi ishlab chiqarishning umumiy vositasi hisoblanadi.
Oʻrnatilgan 1060 GVt dan ortiq elektr energiyasining 16% dan ortigʻini (Norvegiyada 99%, Kanadada 58%, Shveytsariyada 55%, Shvetsiyada 45%, AQSHda 7%, Avstraliyada 6%) gidroenergetika taʼminlaydi. sig'im. Ushbu quvvatning yarmi beshta mamlakatda joylashgan: Xitoy (212 GVt), Braziliya (82,2 GVt), AQSh (79 GVt), Kanada (76,4 GVt) va Rossiya (46 GVt). Nisbatan ko'p bo'lgan ushbu to'rtta mamlakatdan tashqari (Norvegiya, Kanada, Shveytsariya va Shvetsiya), gidroenergetika odatda eng yuqori yuklanishda qo'llaniladi, chunki gidroenergetikani osongina to'xtatish va ishga tushirish mumkin. Bu shuningdek, bu tarmoq ichidagi tizimga ideal qo'shimcha ekanligini va Daniyada eng samarali qo'llanilishini anglatadi.
Gidroelektrostantsiyalar elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun oqayotgan suv energiyasidan foydalanadi. Turbina tushgan H2O ning kinetik kuchini mexanik kuchga aylantiradi. Keyin generator turbinadan mexanik energiyani elektr energiyasiga aylantiradi.
Dunyoda gidroenergetika
Gidroenergetika katta maydonlardan foydalanadi va rivojlangan mamlakatlarda kelajak uchun asosiy imkoniyat emas, chunki bu mamlakatlardagi gidroenergetikani rivojlantirish salohiyatiga ega boʻlgan yirik obʼyektlarning aksariyati allaqachon ishlamoqda yoki boshqa sabablarga koʻra, masalan, atrof-muhit muammolariga koʻra kirish imkoni yoʻq. Asosan Xitoy va Lotin Amerikasida gidroenergetikaning o'sishi 2030 yilgacha kutilmoqda. Xitoy so‘nggi yillarda 22,5 GVt quvvatga ega bo‘lgan 26 milliard dollarlik gidroelektrostansiyalarni ishga tushirdi. Xitoydagi gidroenergetika 1,2 milliondan ortiq odamni to'g'on joylaridan ko'chirishda rol o'ynadi.
Shlangi tizimlarning asosiy afzalligi mavsumiy (shuningdek, kunlik) yuqori cho'qqi yuklariga bardosh berish qobiliyatidir. Amalda, saqlangan suv energiyasidan foydalanish, ba'zan eng yuqori yuklanishlar bilan fazadan tashqari yuzaga kelishi mumkin bo'lgan sug'orish talablari bilan murakkablashadi.
Daryodan gidravlika tizimlarini ishga tushirish odatda to'g'onlarni yaratishdan ko'ra ancha arzon va potentsial kengroq ilovalarga ega. 10 MVt dan kam bo'lgan kichik GESlar dunyo salohiyatining qariyb 10 foizini tashkil qiladi va ularning aksariyati daryolardan ishlaydi.
Gidroenergetika inshootlarining uch turi mavjud: gidroelektrostansiyalar, nasos stansiyalari va nasosli akkumulyatorli elektr stansiyalari.
GESning ishlash printsipi
Gidroelektrostantsiyaning ishlash printsipi suv energiyasini gidravlik turbinalar orqali mexanik energiyaga aylantirishdir. Jeneratör bu mexanik energiyani suvdan elektr energiyasiga aylantiradi.
Jeneratorning ishlashi Faraday tamoyillariga asoslanadi: magnit o'tkazgich yonidan o'tganda elektr toki hosil bo'ladi. Jeneratörda elektromagnitlar joriy to'g'ridan-to'g'ri oqim tomonidan yaratiladi. Ular qutb maydonlarini yaratadilar va rotorning perimetri bo'ylab o'rnatiladi. Rotor turbinalarni belgilangan tezlikda aylantiruvchi milga biriktirilgan. Rotor aylanganda, statorga o'rnatilgan o'tkazgichdagi qutblarning o'zgarishiga olib keladi. Bu, o'z navbatida, Faraday qonuniga ko'ra, generatorning terminallarida elektr energiyasini ishlab chiqaradi.
GESning tarkibi
Gidroelektrostantsiyalarning oʻlchamlari bir necha uylarni quvvatlantiradigan “mikro gidroelektrostansiyalar”dan tortib, millionlab odamlarni elektr energiyasi bilan taʼminlaydigan ulkan toʻgʻonlargacha.
Ko'pgina an'anaviy gidroelektrostantsiyalar to'rtta asosiy komponentni o'z ichiga oladi:
Gidroenergetikadan foydalanish 20-asrning o'rtalarida eng yuqori cho'qqisiga chiqdi, ammo elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun H2O dan foydalanish g'oyasi ming yillar oldinga borib taqaladi. 2000 yildan ko'proq vaqt oldin yunonlar bug'doyni un qilish uchun suv g'ildiragidan foydalanganlar. Bu qadimiy g'ildiraklar hozirgi turbinaga o'xshaydi, ular orqali suv oqadi.
GESlar qayta tiklanadigan energiyaning dunyodagi eng yirik manbasidir.
Gidroelektrostantsiya nima?
Gidroelektrostantsiyalar juda samarali energiya manbalari hisoblanadi. Ular qayta tiklanadigan resurslardan foydalanadilar - tushayotgan suvning mexanik energiyasi. Buning uchun zarur bo'lgan suv zaxirasi daryolar va kanallarga o'rnatiladigan to'g'onlar tomonidan yaratiladi. Gidravlika qurilmalari transportni qisqartirish va mineral yoqilg'ini tejash imkonini beradi (1 kVt / soat uchun taxminan 0,4 tonna ko'mir iste'mol qilinadi). Ularni ishlatish juda oson va juda yuqori samaradorlikka ega (80% dan ortiq). Ushbu turdagi o'rnatishning narxi issiqlik elektr stantsiyalariga qaraganda 5-6 baravar past bo'lib, ular ancha kam texnik xodimlarni talab qiladi.
Gidrotexnika inshootlari gidroelektrostantsiyalar (GES), nasosli akkumulyator elektr stantsiyalari (PSP) va gelgit elektr stantsiyalari (IES) bilan ifodalanadi. Ularning joylashishi ko'p jihatdan tabiiy sharoitlarga, masalan, daryoning tabiati va rejimiga bog'liq. Tog'li hududlarda yuqori bosimli GESlar odatda pasttekislikdagi daryolarda quriladi, past bosimli, lekin suv oqimi yuqori bo'lgan qurilmalar ishlatiladi; Toʻgʻonlar ostida yumshoq poydevorlar ustun boʻlganligi va oqimni tartibga solish uchun katta suv omborlariga ega boʻlish zarurati tufayli tekisliklarda gidrotexnik qurilish ancha qiyin. Tekisliklarda GESlar qurilishi qoʻshni hududlarni suv bosishiga olib keladi, bu esa katta moddiy zarar yetkazadi.
Gidroelektrostantsiya suv oqimining zarur kontsentratsiyasini va bosimni yaratishni ta'minlaydigan gidrotexnik inshootlarning ketma-ket zanjiridan va bosim ostida harakatlanadigan suv energiyasini mexanik aylanish energiyasiga aylantiradigan energiya uskunasidan iborat bo'lib, u o'z navbatida aylanadi. elektr energiyasiga aylanadi.
Gidroelektrostantsiyaning bosimi to'g'on yoki suv oqimi yoki to'g'on va oqim bilan birga foydalaniladigan joyda daryoning tushishi konsentratsiyasidan hosil bo'ladi. GESning asosiy energetika uskunasi GES binosida joylashgan: elektr stansiyasining turbinali xonasida - gidroagregatlar, yordamchi uskunalar, avtomatik boshqaruv va nazorat qurilmalari; markaziy boshqaruv postida - operator-dispetcher konsoli yoki gidroelektr stantsiyasining avtooperatori. Kuchaytiruvchi transformator podstansiyasi ham gidroelektrostantsiya binosi ichida, ham alohida binolarda yoki ochiq joylarda joylashgan. Kommutatorlar ko'pincha ochiq joylarda joylashgan. GES binosi binoning qo'shni qismlaridan ajratilgan bir yoki bir nechta agregatlar va yordamchi uskunalar bilan bo'linmalarga bo'linishi mumkin. GES binosida yoki uning ichida turli xil asbob-uskunalarni yig'ish va ta'mirlash va gidroelektrostantsiyaga texnik xizmat ko'rsatish bo'yicha yordamchi operatsiyalar uchun o'rnatish maydonchasi yaratiladi.
O'rnatilgan quvvati (MVt) bo'yicha GESlar kuchli (250 dan ortiq), o'rta (25 tagacha) va kichik (5 tagacha) ga bo'linadi. GESning quvvati Nb bosimiga (yuqori va pastki hovuzlar sathi oʻrtasidagi farq), gidravlik turbinada qoʻllaniladigan suv oqimi Q (m3/sek) va gidravlika qurilmasining samaradorligi hg ga bogʻliq. Bir qator sabablarga ko'ra (masalan, suv omborlaridagi suv sathining mavsumiy o'zgarishi, energiya tizimi yukining o'zgarishi, gidroagregatlar yoki gidrotexnika inshootlarini ta'mirlash va boshqalar tufayli) suv bosimi va oqimi doimiy ravishda o'zgarib turadi. , va bundan tashqari, gidroelektrostantsiyaning quvvatini tartibga solishda oqim o'zgaradi. GES ishining yillik, haftalik va kunlik tsikllari mavjud.
Ishlatilgan maksimal bosimga koʻra gidroelektr stansiyalar yuqori bosimli (60 m dan ortiq), oʻrta bosimli (25 m dan 60 m gacha) va past bosimli (3 m dan 25 m gacha) GESlarga boʻlinadi. Pasttekislikdagi daryolarda bosim kamdan-kam hollarda tog'li sharoitda 100 m dan oshadi, to'g'on yordamida 300 m gacha yoki undan ko'p bosim hosil bo'lishi mumkin - 1500 m gacha bosim bo'yicha tasniflash taxminan turlarga to'g'ri keladi ishlatiladigan energiya uskunalari: yuqori bosimli gidroelektr stansiyalarida, metall spiral kamerali eksenel turbinalar ishlatiladi; o'rta bosimlilarda - temir-beton va metall spiral kamerali aylanma qanotli va radial eksenel turbinalar, past bosimlilarda - temir-beton spiral kameralardagi aylanma qanotli turbinalar, ba'zan kapsulalarda yoki ochiq kameralarda gorizontal turbinalar. GESlarni ishlatiladigan bosimga ko'ra taqsimlash taxminiy, shartli xarakterga ega.
Suv resurslaridan foydalanish va bosim kontsentratsiyasi sxemasiga ko'ra, gidroelektrostantsiyalar odatda daryo oqimi, to'g'onga asoslangan, bosimli va erkin oqimli burilish, aralash, nasosli ombor va suv oqimiga bo'linadi. Daryo va to'g'onga asoslangan GESlarda suv bosimi daryoni to'sib qo'yadigan va yuqori hovuzdagi suv sathini ko'taradigan to'g'on orqali hosil bo'ladi. Shu bilan birga, daryo vodiysining biroz suv bosishi muqarrar. Agar daryoning bir qismida ikkita to'g'on qurilsa, suv toshqini maydoni kamayadi. Pasttekislik daryolarida iqtisodiy jihatdan ruxsat etilgan eng katta suv toshqini maydoni to'g'on balandligini cheklaydi. Daryo va toʻgʻonga yaqin GESlar pasttekislikdagi yuqori suvli daryolarda ham, togʻ daryolarida ham, tor siqilgan vodiylarda quriladi.
To'g'ondan tashqari, daryo bo'yida joylashgan GESning inshootlariga GES binosi va suv to'kish inshootlari kiradi. Gidrotexnika inshootlarining tarkibi bosh balandligi va o'rnatilgan quvvatga bog'liq. Daryodagi GESda gidroagregatlar joylashgan bino to'g'onning davomi bo'lib xizmat qiladi va u bilan birga bosim jabhasini hosil qiladi. Shu bilan birga, yuqori hovuz bir tomondan GES binosiga, pastki hovuz esa boshqa tomondan unga tutash joylashgan. Gidravlik turbinaning ta'minot spiral kameralari kirish qismlari bilan yuqori oqim darajasiga yotqizilgan, assimilyatsiya quvurlarining chiqish qismlari esa quyi oqim darajasiga botiriladi.
Suv inshootlarining maqsadiga muvofiq, u yuk tashish qulflari yoki kema lifti, baliq o'tish inshootlari, sug'orish va suv ta'minoti uchun suv olish inshootlarini o'z ichiga olishi mumkin. Daryodagi GESlarda ba'zan suv o'tishiga imkon beruvchi yagona inshoot elektr stansiyasi binosi hisoblanadi. Bunday hollarda foydali suv chiqindini ushlab turuvchi panjaralar, spiral kamera, gidravlik turbina va assimilyatsiya trubkasi bilan kirish qismidan ketma-ket o'tadi va daryoning sel oqimlari qo'shni turbina kameralari orasidagi maxsus o'tkazgichlar orqali chiqariladi. Daryodagi GESlar 30-40 m gacha bo'lgan bosim bilan tavsiflanadi; Eng oddiy daryo suv elektr stansiyalari qatoriga ilgari qurilgan kichik quvvatli qishloq (GESlar) gidroelektr stansiyalari ham kiradi. Katta pasttekislik daryolarida asosiy kanal tuproqli to'g'on bilan to'sib qo'yilgan, unga qo'shni beton suv to'g'onlari va GES binosi qurilgan. Bunday tartib yirik pasttekislik daryolarida joylashgan ko'plab mahalliy gidroelektrostansiyalar uchun xosdir. nomidagi Voljskaya GESi. KPSS 22-s'ezdi - daryo bo'yidagi stantsiyalar orasida eng kattasi.
Eng kuchli GESlar Volga, Kama, Angara, Yenisey, Ob va Irtishda qurilgan. GESlar kaskadi - bu energiyadan to'liq ketma-ket foydalanish maqsadida suv oqimi bo'ylab qadamlar bo'ylab joylashgan GESlar guruhi. Kaskaddagi o'rnatishlar odatda umumiy rejim bilan bog'lanadi, bunda yuqori bosqichlarning suv omborlari quyi bosqichlarning suv omborlariga tartibga soluvchi ta'sir ko'rsatadi. Sharqiy viloyatlardagi gidroelektr stansiyalari negizida energiyani ko‘p talab qiluvchi tarmoqlarga ixtisoslashgan sanoat majmualari shakllantirilmoqda.
Texnik-iqtisodiy ko'rsatkichlar bo'yicha eng samarali resurslar Sibirda to'plangan. Bunga mamlakatdagi eng yirik GESlarni o'z ichiga olgan Angara-Yenisey kaskadi misol bo'la oladi: Sayano-Shushenskaya (6,4 million kVt), Krasnoyarsk (6 million kVt), Bratsk (4,6 million kVt), Ust-Ilimskaya (4,3 million kVt). million kVt). Boguchanovskaya GESi (4 million kVt) qurilmoqda. Kaskadning umumiy quvvati hozirda 20 million kVt dan ortiq.
GESlarni qurishda maqsad odatda elektr energiyasi ishlab chiqarish, daryoda navigatsiya sharoitlarini yaxshilash va erlarni sug'orishdir. Gidroelektrostantsiyalarda odatda suvni saqlash va uning oqimini tartibga solish imkonini beruvchi suv omborlari mavjud va shuning uchun butun energiya tizimi uchun eng foydali rejimni ta'minlash uchun stansiyaning ish kuchi.
Tartibga solish jarayoni quyidagicha. Energetika tizimidagi yuk kam bo'lgan (yoki daryoga suvning tabiiy oqimi katta bo'lgan) vaqt oralig'ida GES tabiiy oqimdan kamroq miqdorda suv iste'mol qiladi. Bunday holda, suv omborida suv to'planadi va stansiyaning ishlash quvvati nisbatan kichikdir. Boshqa paytlarda, tizim yuki yuqori bo'lganda (yoki suv oqimi kichik bo'lsa), GES tabiiy oqimdan ortiq miqdorda suv ishlatadi. Bunday holda, suv omborida to'plangan suv iste'mol qilinadi va stansiyaning ish kuchi maksimal darajada oshadi. Suv omborining hajmiga qarab, nazorat qilish davri yoki suv omborini to'ldirish va ishlatish uchun zarur bo'lgan vaqt bir kun, bir hafta, bir necha oy yoki undan ko'p bo'lishi mumkin. Bu vaqt ichida gidroelektrostantsiya tabiiy oqim bilan aniqlangan qat'iy belgilangan miqdorda suvdan foydalanishi mumkin.
GESlar issiqlik va atom elektr stantsiyalari bilan birgalikda ishlaganda, energiya tizimining yuki ular o'rtasida shunday taqsimlanadiki, ko'rib chiqilayotgan davrda ma'lum bir suv oqimida elektr energiyasiga bo'lgan ehtiyoj minimal yoqilg'i sarfi bilan qondiriladi (yoki minimal yoqilg'i xarajatlari) tizimda. Energetika tizimlarini ishlatish tajribasi shuni ko'rsatadiki, yilning ko'p qismida gidroelektrostantsiyalarni eng yuqori rejimda ishlatish maqsadga muvofiqdir. Bu shuni anglatadiki, kun davomida gidroelektrostantsiyaning ish kuchi keng chegaralarda o'zgarishi kerak - energiya tizimidagi yuk past bo'lgan soatlarda minimaldan tizimga eng yuqori yuklangan soatlarda maksimalgacha. GESlardan bunday foydalanish bilan issiqlik stansiyalarining yuki tekislanadi va ularning ishlashi yanada tejamkor bo'ladi.
Daryoga suvning tabiiy oqimi yuqori bo'lgan suv toshqini davrida, ish quvvati maksimalga yaqin bo'lgan gidroelektr stansiyalaridan tunu-kun foydalanish va shu bilan to'g'on orqali bo'sh suv oqishini kamaytirish maqsadga muvofiqdir. Gidroelektrostantsiyaning eng foydali rejimi ko'plab omillarga bog'liq va tegishli hisob-kitoblar bilan aniqlanishi kerak.
Gidroelektrostantsiyalarning ishlashi agregatlarning tez-tez ishga tushishi va to'xtab turishi, ish kuchining noldan nominalgacha tez o'zgarishi bilan tavsiflanadi. Gidravlik turbinalar o'z tabiatiga ko'ra ushbu rejimga moslashtirilgan. Gidrogeneratorlar uchun bu rejim ham maqbuldir, chunki bug 'turbinasi generatorlaridan farqli o'laroq, gidrogeneratorning eksenel uzunligi nisbatan kichik va o'rash novdalarining harorat deformatsiyalari kamroq aniqlanadi. Shlangi blokni ishga tushirish va quvvat olish jarayoni to'liq avtomatlashtirilgan va bir necha daqiqa vaqtni oladi.
GESlarning o'rnatilgan quvvatlaridan foydalanish muddati odatda issiqlik elektr stantsiyalariga qaraganda qisqaroq. Peak stansiyalar uchun 1500-3000 soat, bazaviy stansiyalar uchun 5000-6000 soatgacha.
Qurilish ishlarining katta hajmi tufayli gidroelektr stantsiyasining birlik narxi (RUB / MVt) bir xil quvvatga ega issiqlik stantsiyasining narxidan yuqori. GESning qurilish muddati ham issiqlik stansiyasining qurilish muddatidan uzoqroq. Biroq, GESlar tomonidan ishlab chiqarilgan elektr energiyasining narxi issiqlik elektr stansiyalari energiyasidan sezilarli darajada past bo'ladi, chunki operatsion xarajatlar yoqilg'i narxini o'z ichiga olmaydi.
GESlarni togʻ va markaziy daryolarda qurish maqsadga muvofiqdir. Pasttekislik daryolarida ularning qurilishi suv bosadigan o'tloqlar va ekin maydonlarining, o'rmonlarning katta maydonlarini suv bosishi, baliq zahiralarining kamayishiga va boshqa oqibatlarga olib kelishi mumkin.
Kichik gidravlik turbinalar odatdagi gidroelektrostantsiyalarning turbinalaridan farqli o'laroq, ularning ishlash printsipi bo'yicha juda o'ziga xosdir. Mikro-gidravlik turbinaning ishlash jarayoni qiziq, chunki uning strukturasining xususiyatlari ma'lum bir ob'ekt uchun gidravlik turbinaning (pichoqlarning) qismlariga oqadigan, generatorni ish holatiga keltiradigan suv massalari hajmini ta'minlashi mumkin. (generator elektr energiyasini ishlab chiqarish rolini o'ynaydi).
Suv bosimining ko'tarilishi jarayoni "chiqarish" - suvning erkin oqimdagi oqizishlari (agar ushbu mikro GES aylanma turi bo'lsa) yoki to'g'on (agar u mini issiqlik elektr stantsiyasi bo'lsa) shakllanishi bilan ta'minlanadi. to'g'on turi).
Mini GES quvvati
Mini gidroelektrostantsiyaning quvvat darajasi to'g'ridan-to'g'ri uning gidravlik xususiyatlari joylashgan sharoitga bog'liq:
- Suv oqimi - ma'lum vaqt ichida turbina orqali o'tadigan suv massalarining hajmi (l). Ushbu davr uchun 1-2 soniya vaqt olish odatiy holdir.
- Suv bosimi - suv massasining ikkita qarama-qarshi nuqtasi orasidagi masofa (biri tepada, ikkinchisi pastda joylashgan). Bosim bir qator xarakterli xususiyatlarga ega bo'lib, ularga mikro gidroelektrostantsiyalarning turlari (yuqori bosim, o'rta bosim, past bosim) bog'liq.
Mikro GESning ishlash xususiyati uning hududiy joylashuvi nuqtai nazaridan baholanadi. Misol uchun, bosimli mikro GES suv oqimini yog'ochdan yasalgan, ma'lum bir moyillik burchagida joylashgan maxsus kanal orqali yo'naltirish orqali ishlaydi, bu esa suvning tezroq oqishini ta'minlaydi. Bunday gidroelektrostantsiyadagi suv bosimi kanalning qancha uzunligiga bog'liq. Keyinchalik, suv bosimli quvur liniyasiga oqib o'tadi, shundan so'ng u pastki qismda joylashgan gidravlika blokiga kiradi. Keyin qayta ishlangan suv ekstruziya orqali o'z manbasiga qaytariladi.
Mini gidroelektrostantsiyaning joylashuvi
Shuni ta'kidlash kerakki, gidravlik turbinaning holati qurilish turiga qarab farq qilishi mumkin:
- Gorizontal holat. Gidravlik turbinaning bunday pozitsiyasi mini gidroelektrostantsiyaning o'zi hajmining tabiiy o'sishiga olib keladi (turbina mili yordamida, shuningdek aylanish paytida energiya tizimining hajmini oshiradi, shuningdek, masshtabni o'zgartiradi). turbina xonasi). Ammo shuni ta'kidlash joizki, bunday gidravlik turbinalar qurilishi boshqalarga qaraganda murakkabroq emas, aksincha, uni soddalashtiradi.
- Vertikal tartibga solish. Ushbu turdagi tartibga solish gidroelektr stantsiyasining hajmini kamaytirishga yordam beradi va eksenel chiziqlar muvozanatini va uning ixchamligini yaxshilaydi. Ushbu joylashtirishni qurish ancha murakkab, chunki u aylanish elementida o'qning batafsil muvozanatiga ehtiyoj tug'diradi. Bundan tashqari, bunday vaziyatda, u butun strukturaning og'irligiga bardosh bera olishi uchun, u bitta gorizontal chiziqda bo'lganda, ishchi qavatning majburiy holatiga va uning mustahkamlik xususiyatlariga ehtiyot bo'lish kerak. Vertikal holat strukturaning o'qiga bosimni oshiradi.
Mini gidroelektrostantsiyani qo'llash
Umuman olganda, kichik GESlar asosan turar-joy binolarining chekka hududlarida foydalanish uchun ishlatiladi. Ular yirik elektr stansiyalariga jiddiy raqobatchi bo'la olmaydi, aksincha, energiya tejashni ta'minlashga xizmat qiladi. So'nggi paytlarda ko'plab odamlar gidroelektrostantsiyalardan, quyosh batareyalaridan va turli xil shamolni boshqarish moslamalaridan foydalanmoqda. Ushbu maqolada tasvirlangan turbinalar tez orada ushbu innovatsion energiya manbalari bilan birlashishi mumkin, bu esa oxir-oqibatda yangi elektr sxemalari va modellarini yaratishga olib keladi.
Ushbu tuzilmalar nima uchun ishlatilishi mumkin?
- xususiy mulkni elektr energiyasi bilan ta'minlash;
- uzoq sanoat hududlari uchun;
- elektr zaryadlash stantsiyalari uchun;
- vaqtinchalik foydalanish uchun.
Mini gidroelektr stansiyalarning afzalliklari
Kichik gidroelektrostantsiyalar bir qator maxsus afzalliklarga ega:
- ular ikkita versiyada mavjud: suv omborining pastki qismiga mahkamlangan, shuningdek, sirt ustida ishlashga imkon beruvchi maxsus ilgaklar bilan.
- o'rnatish 5 kVt quvvatga yetishi mumkin, gidroelektrostantsiyalarning quvvati va samaradorligini oshirish uchun turbinalar modul sifatida o'rnatiladi.
- Gidroelektr stansiyalari qurilish jarayonida atrof-muhitga salbiy ta'sir ko'rsatmaydi, chunki Uni yaratish uchun ma'lum bir oqimga yo'naltirilgan va pichoqlarni harakatga keltiradigan tabiiy suv ishlatiladi.
Mini gidroelektrostantsiyalar uchun turbinalar
Keling, to'g'ridan-to'g'ri mini GESlar uchun gidravlik turbinalar va uni qurish uchun nima kerakligi haqida gapiraylik. Gidravlik turbinaning xususiyatlari va ishlash xususiyatlari:
- Turbinaga beriladigan suvning harorati +4 °C dan oshishi kerak.
- Blok modulida bo'lishi kerak bo'lgan harorat +15 ° C va undan yuqori.
- Manbasi gidravlik turbinadan 1 m masofada joylashgan tovush bosimi 80 dB va undan ortiq emas.
- Shlangi turbinaning tashqi yuzasi havo harorati +25 ° C atrofida bo'lishi sharti bilan +45 ° C dan yuqori bo'lmagan haroratgacha qizdirilishi kerak.
Keling, ideal sharoitda yaxshi muvozanatlangan va ishlaydigan gidravlik turbinaning misolini ko'rib chiqaylik.
Faraz qilaylik, bizda o'rta bosimli radial, bosim bilan boshqariladigan gidravlik turbinasi bor, bu pichoqlarga suvning tangensial ta'minotini ta'minlaydi, mil gorizontaldir. Ushbu turdagi quvurlar "sokin" deb tasniflanadi. Ular atrof-muhitga, o'rnatish joyiga va turli balandlikdagi bosim farqlariga moslashishning o'ziga xos xususiyatiga ega. Agar suv oqimi keskin o'zgarsa, u holda turbina ikki kamerali sumka dizaynidan foydalanadi, bu esa qurilmaning yaxshi ishlashini ta'minlaydi.
Har qanday gidravlik turbinaning korpusi mustahkam va ishonchli konstruktiv po'latdan yasalgan; Materiallar va qurilish xarajatlari an'anaviy gidroelektrostantsiyalar uchun gidravlik turbinalar bilan solishtirganda sezilarli darajada kamayadi. Shlangi turbinani qurish uchun ishlatiladigan eng keng tarqalgan material 90 dan 120 metrgacha bo'lgan farqlarga bardosh beradi, ba'zi qismlar zanglamaydigan po'latdan yasalgan (qopqoq, quvurlar).
Yangi avlod gidravlik turbinalarida generator va pervanelni jiddiy deformatsiyalarsiz va o'zgarishlarsiz almashtirish mumkin. Shunisi e'tiborga loyiqki, pervanel ish paytida pervanel maydonidan o'tadigan suv oqimlari tufayli o'z-o'zini tozalash xususiyatiga ega. Jeneratorni va gidravlik turbinani loyihalashda kavitatsiya darajasini pasaytirish uchun bir qator choralar ko'riladi. Hozirgi gidravlik turbinalar bu muammodan 100 foiz xoli.
Gidravlik turbinaning asosiy qismi pervaneldir. Pichoqlarni ishlab chiqarish uchun material ko'pincha profil tipidagi po'latdir. Xususiyatlari tufayli pichoqlar rulmanlarning ishini osonlashtiradigan eksenel kuch yaratishi mumkin va pervanellarning o'zlari doimiy muvozanatda bo'ladi. Pervane o'qining ishlash muddati uning holatiga qarab belgilanadi, chunki u rulman darajasida o'rnatiladi.
Mini gidroelektrostantsiyalar uchun gidravlik turbinalarning xususiyatlari
- Yuqori sifatli ichimlik suvini olish uchun tozalash tizimlarida foydalanish mumkin.
- Sanoat generatorini ulash mumkin.
- Jeneratör ishonchliligi uchun talablarning ortishi.
Texnik rejaning ba'zi xususiyatlari:
- Balandligi farqi: 3 - 200 m
- Suv oqimi: sekundiga 0,03 - 13 kubometr
- Quvvat: 5 - 3000 kVt
- Eksenel sektorda joylashgan pichoqlar soni: 37
- Samaradorlik: 84% - 87%
Albatta, mini GESlarning asosiy energiya manbai bo'lishi dargumon, ammo ulardan foydalanish, ayniqsa, eng yuqori iste'mol davrida asosiy elektr ta'minoti tarmog'idagi yukni kamaytirish vositasi sifatida juda tavsiya etiladi.
GES - bu murakkab gidrotexnika inshootlari va uskunalari majmuasidir. Uning maqsadi suv oqimining energiyasini elektr energiyasiga aylantirishdir. Gidroenergetika qayta tiklanadigan energiya manbalaridan biri hisoblanadi, ya'ni u amalda tugamaydi.
Eng muhim gidrotexnik inshoot to'g'ondir. U suv omborida suvni ushlab turadi va kerakli suv bosimini yaratadi. Gidroelektrik stansiyaning asosiy dvigateli gidravlik turbindir. Uning yordami bilan bosim ostida harakatlanadigan suvning energiyasi mexanik aylanish energiyasiga aylanadi, keyin esa (elektr generatori tufayli) elektr energiyasiga aylanadi. Gidroelektrik stansiyaning turbinali xonasida gidravlik turbin, gidrogenerator, avtomatik kuzatuv va boshqaruv qurilmalari - konsollar joylashgan. Yuqori transformatorlar ham bino ichida, ham ochiq joylarda joylashgan bo'lishi mumkin. Kommutatorlar ko'pincha elektr stantsiyasi binosi yaqinida ochiq havoda o'rnatiladi.
Yirik gidroenergetika resurslariga ega (jahondagi jami 11112%) Sovet Ittifoqida gidroelektr stansiyalarini keng qamrovli qurish boshlandi. O'rnatilgan gidroelektr quvvatiga asoslangan. Faqat urushdan keyingi 30 yil ichida, 1950 yildan boshlab, stansiyalar kichiklarga bo'lindi - 1980 yilgacha, elektr energiyasi ishlab chiqarish 5 MVtgacha, o'rta - 5 dan 25 tagacha va yirik - GESlar 10 baravardan ko'proq oshdi. 25 MVt dan ortiq. Mamlakatimizda har birining o‘rnatilgan quvvati 500 MVt dan ortiq bo‘lgan 20 ta gidroelektr stansiya mavjud. Ulardan eng yiriklari Krasnoyarsk (6000 MVt) va Sayano-Shushenskaya (6400 MVt) GESlaridir.
GESlar qurilishini ko‘plab muammolarni kompleks hal qilmasdan tasavvur qilib bo‘lmaydi. Nafaqat energiya, balki suv transporti, suv ta’minoti, sug‘orish, baliqchilik sohalariga bo‘lgan ehtiyojni ham qondirish zarur. Bu vazifalarni daryo bo'yida joylashgan daryoda bitta emas, balki bir qator GESlar qurilganda kaskad tamoyili eng yaxshi tarzda bajaradi. Bu daryoda turli darajadagi ketma-ket joylashgan bir nechta suv omborlarini yaratishga imkon beradi, bu daryo oqimidan, uning energiya resurslaridan to'liqroq foydalanish va alohida gidroelektr stansiyalarning quvvatini boshqarishni anglatadi. Ko'pgina daryolarda GES kaskadlari qurilgan. Voljskiydan tashqari Kama, Dnepr, Chirchiq, Xrazdan, Irtish, Rioni va Svirda kaskadlar qurilgan. Eng kuchli Angara-Yenisey kaskadi dunyodagi eng yirik gidroelektr stantsiyalari - Bratsk, Krasnoyarsk, Sayano-Shushenskaya va Boguchanskaya bilan umumiy quvvati taxminan 17 GVt va yiliga 76 milliard kVt elektr energiyasi ishlab chiqaradi.
Suv oqimining energiyasidan foydalanadigan bir necha turdagi elektr stantsiyalari mavjud. GESlardan tashqari nasosli akkumulyator elektr stansiyalari (PSPP) va suv toshqini elektr stansiyalari (IES) ham qurilmoqda. Bir qarashda siz oddiy GES va GES o'rtasidagi farqni deyarli sezmaysiz. Asosiy quvvat uskunalari joylashgan bir xil bino, bir xil elektr uzatish liniyalari. Elektr energiyasini ishlab chiqarish usulida fundamental farq yo'q. Nasosli akkumulyator elektr stansiyalarining xususiyatlari qanday?
GESdan farqli o'laroq, nasosli saqlash stansiyasi har biri bir necha o'n million kubometr sig'imga ega bo'lgan ikkita suv omborini (bir emas) talab qiladi. Birining darajasi boshqasidan bir necha o'n metr baland bo'lishi kerak. Ikkala suv ombori ham bir-biriga quvur liniyasi orqali ulangan. Quyi suv omborida nasosli elektr stansiyasi binosi qurilmoqda. Unda teskari deb ataladigan gidravlika qurilmalari - gidravlik turbinalar va elektr generatorlari bir xil shaftaga joylashtirilgan. Ular oqim generatorlari sifatida ham, elektr suv nasoslari sifatida ham ishlashi mumkin. Energiya iste'moli kamayganda, masalan, tungi vaqtda, gidravlik turbinalar nasos vazifasini bajaradi, suvni pastki rezervuardan yuqoriga pompalaydi. Bunday holda, generatorlar issiqlik va atom elektr stantsiyalaridan elektr energiyasini qabul qilib, elektr motorlari sifatida ishlaydi. Elektr iste'moli oshganida, nasosli saqlash elektr stantsiyasining gidravlik agregatlari teskari aylanishga o'tadi. Yuqori rezervuardan pastga tushadigan suv gidravlik turbinalar aylanadi va generatorlar elektr energiyasini ishlab chiqaradi. Shunday qilib, tunda nasosli saqlash elektr stantsiyasi, xuddi boshqa elektr stantsiyalari tomonidan ishlab chiqarilgan elektr energiyasini to'playdi va kunduzi uni chiqaradi. Shuning uchun, nasosli saqlash elektr stantsiyalari, odatda, energetiklar aytganidek, yukning "cho'qqilarini" qoplash uchun xizmat qiladi, ya'ni u ayniqsa zarur bo'lganda energiya beradi. Dunyo bo'ylab 160 dan ortiq nasosli elektr stansiyalari ishlaydi. Mamlakatimizda Kiev yaqinida birinchi nasosli saqlash elektr stantsiyasi qurilgan. Uning boshi past, atigi 73 m, umumiy quvvati 225 MVt.
Moskva viloyatida quvvati 1,2 GVt va quvvati 100 m bo'lgan kattaroq nasosli saqlash elektr stantsiyasi ishga tushdi.
Odatda nasosli elektr stansiyalari daryolarda quriladi. Ammo, ma'lum bo'lishicha, bunday elektr stantsiyalarini dengiz va okeanlar qirg'oqlarida qurish mumkin. Faqat u erda ular boshqa nomga ega bo'lishdi - to'lqinli elektr stantsiyalari (IES).
Kuniga ikki marta bir vaqtning o'zida okean sathi ko'tariladi va tushadi. Oy va Quyoshning tortishish kuchlari suv massalarini o'ziga tortadi. Sohildan uzoqda, suv sathining o'zgarishi 1 m dan oshmaydi, ammo qirg'oq yaqinida ular 13 m ga yetishi mumkin, masalan, Oxot dengizidagi Penjinskaya ko'rfazida.
Agar ko'rfaz yoki daryoning og'zi to'g'on bilan to'sib qo'yilgan bo'lsa, suvning eng ko'p ko'tarilishi paytida bunday sun'iy suv omborida yuzlab million kub metr suvni yopish mumkin. Dengizda to'lqin chiqib ketganda, suv ombori va dengizdagi suv sathi o'rtasida farq hosil bo'ladi, bu PES binolarida o'rnatilgan gidravlik turbinalarni aylantirish uchun etarli. Agar bitta rezervuar mavjud bo'lsa, PES kuniga to'rt marta mos ravishda 1-2 soatlik tanaffuslar bilan 4-5 soat davomida uzluksiz elektr energiyasini ishlab chiqarishi mumkin (suv suv omboridagi suv sathi ko'tarilish va suv toshqini paytida juda ko'p marta o'zgaradi). .
Elektr energiyasini notekis ishlab chiqarishni bartaraf etish uchun stansiya suv ombori to'g'on orqali 2-3 ta kichikroqqa bo'linadi. Biri past suv sathini saqlaydi, ikkinchisi yuqori suv sathini saqlaydi, uchinchisi esa zaxira sifatida xizmat qiladi.
IESda yuqori samaradorlik bilan generator (elektr energiyasi ishlab chiqarish) va nasos rejimida (suv darajasi past bo'lgan suv omboridan yuqori darajadagi suv omboriga suv quyish) ishlashga qodir bo'lgan gidravlika qurilmalari o'rnatilgan. Nasos rejimida PES quvvat tizimida ortiqcha elektr paydo bo'lganda ishlaydi. Bunday holda, agregatlar suvni bir rezervuardan ikkinchisiga pompalaydi yoki chiqaradi.
1968 yilda Barents dengizi sohilida Kislaya ko'rfazida mamlakatimizda birinchi tajriba sanoat elektr stansiyasi qurildi. Elektr stantsiyasi binosida quvvati 400 kVt bo'lgan 2 ta gidravlika bloklari mavjud.
Birinchi IESni ishlatish bo'yicha o'n yillik tajriba bizga Oq dengizdagi Mezen, Oxot dengizidagi Penjinskaya va Tugurskaya IES uchun loyihalarni ishlab chiqishga imkon berdi.
Dunyo okeani to'lqinlarining buyuk kuchlaridan foydalanish, hatto okean to'lqinlarining o'zi ham qiziq muammodir. Ular buni endigina hal qila boshlaydilar. O'rganish, ixtiro qilish, loyihalash uchun juda ko'p narsa bor.
Yirik energetika gigantlarini qurish - xoh u gidroelektrostansiyalar, xoh nasosli elektr stansiyalari, xoh elektr stansiyalari - har safar quruvchilar uchun imtihondir. Bu erda eng yuqori malakali va turli mutaxassislikdagi ishchilarning ishi - beton ustalaridan tortib to alpinistlargacha birlashtirilgan.
