МикроГЭС

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ  РФ

ФГОУ ВПО  Ижевская ГСХА

КАФЕДРА  Электроснабжения

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему: «МикроГЭС»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:  студент 433гр. Трудолюбов И.М.

Проверил:      Трефилов Е.Г.

 

 

 

 

 

Ижевск, 2009

Содержание

 

Введение

Малые ГЭС: хорошо забытое старое

Преимущества  малой гидроэнергетики

Оборудование  для малых ГЭС

География применения

Технология

Схема  установки  микроГЭС

Что такое микро ГЭС?

Высокий гидростатический напор. Устройства переменного и  постоянного тока

Инструкции по измерению расхода (дебита) воды

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Гидроэнергетика является ключевым элементом обеспечения  системной надежности Единой Энергосистемы  страны, располагая более 90% резерва  регулировочной мощности.

Из всех существующих типов электростанций именно ГЭС  являются наиболее маневренными и способны при необходимости существенно  увеличить объемы выработки в  считанные минуты, покрывая пиковые  нагрузки.

Гидроэнергетика России сегодня:

• 14 ГЭС мощностью свыше 1000 МВт (Саяно-Шушенская ГЭС, Красноярская ГЭС, Братская ГЭС, Усть-Илимская ГЭС, Богучанская ГЭС*, Волжская ГЭС, Жигулёвская ГЭС, Бурейская ГЭС*, Чебоксарская ГЭС, Саратовская ГЭС, Зейская ГЭС, Нижнекамская ГЭС, Воткинская ГЭС, Чиркейская ГЭС);
• 33 ГЭС мощностью от 100 до 1000 МВт (Колымская ГЭС, Иркутская ГЭС, Вилюйская ГЭС, Курейская ГЭС, Усть-Среднеканская ГЭС*, Нижегородская ГЭС, Камская ГЭС, Усть-Хантайская ГЭС, Ирганайская ГЭС, Рыбинская ГЭС, Зарамагская ГЭС-1*, Майнская ГЭС, Крапивинская ГЭС**, Вилюйская ГЭС-III*, Верхнетуломская ГЭС, Миатлинская ГЭС, Цимлянская ГЭС, Серебрянская ГЭС-1, Кубанская ГЭС-2, Кривопорожская ГЭС, Павловская ГЭС, Княжегубская ГЭС, Верхнесвирская ГЭС, Зеленчукская ГЭС, Нива ГЭС-3, Серебрянская ГЭС-2, Нижне-Курейская ГЭС**, Верхнетериберская ГЭС, Нарвская ГЭС, Угличская ГЭС, Нижнесвирская ГЭС, Мамаканская ГЭС, Гоцатлинская ГЭС*);
• ГЭС мощностью от 10 до 100 МВт (Светогорская ГЭС, Лесогорская ГЭС*, Кубанская ГЭС-3, Путкинская ГЭС, Шекснинская ГЭС, Кумская ГЭС, Ондская ГЭС, Волховская ГЭС*, Кубанская ГЭС-4, Чирюртская ГЭС-1, Кашхатау ГЭС**, Маткожненская ГЭС, Аушигерская ГЭС, Нива ГЭС-2, Нижнетуломская ГЭС, Борисоглебская ГЭС, Белореченская ГЭС, Эзминская ГЭС, Юмагузинская ГЭС, Подужемская ГЭС, Хевоскоски ГЭС, Райякоски ГЭС, Выгостровская ГЭС, Кубанская ГЭС-1, Янискоски ГЭС, Баксанская ГЭС, Егорлыкская ГЭС, Ириклинская ГЭС, Иваньковская ГЭС, Палакоргская ГЭС, Сходненская ГЭС, Краснополянская ГЭС, Широковская ГЭС, Беломорская ГЭС, Нижнетериберская ГЭС, Нива ГЭС-1, Кондопожская ГЭС, Пальеозерская ГЭС, Гизельдонская ГЭС, Межшлюзовая ГЭС, Толмачевская ГЭС-3, Юшкозерская ГЭС, Гергебильская ГЭС, Головная ГЭС**, Гунибская ГЭС, Сенгилевская ГЭС, Свистухинская ГЭС, Кайтакоски ГЭС);
• 94 ГЭС мощностью менее 10 МВт (Майкопская ГЭС, Дзау ГЭС, Чирюртская ГЭС-2, Правдинская ГЭС-3, Верхотурская ГЭС, Ляскеля ГЭС**, Новотроицкая ГЭС, Карамышевская ГЭС, Перервинская ГЭС, Харлу ГЭС-22, Можайская ГЭС, Рузская ГЭС, Истринская ГЭС, Верхнерузская ГЭС-33, ГЭС-32 Канала Яуза-Руза, Хямекоски ГЭС-21, Павлодольская ГЭС, Игнойла ГЭС-26, Новотверецкая ГЭС, Орловская ГЭС, Магарская ГЭС, Алапаевская ГЭС*, Вогульская ГЭС, Толмачевская ГЭС-1, Советская ГЭС, Ахтынская ГЭС, Быстринская ГЭС, Максютинская ГЭС, Шильская ГЭС, М. Краснополянская ГЭС, Аракульская ГЭС, Шиназская ГЭС, Суури-йоки ГЭС-25, Пиени-йоки ГЭС-24, Питкякоски ГЭС-19, Магинская ГЭС, Акбашская ГЭС, Кузьминская ГЭС, Вытегорская ГЭС, Белоусовская ГЭС, Амсарская ГЭС, Верхнеуральская ГЭС, Фомёнковская ГЭС, Озернинская ГЭС, Давлекановская ГЭС, Листвянская ГЭС, Мухольская ГЭС, Агульская ГЭС, Бавтугайская ГЭС, Кора-Урсдонская ГЭС, Рублёвская ГЭС, Джазатор ГЭС, Беканская ГЭС, Горбовская ГЭС*, Озёрская ГЭС, Лужская ГЭС-II, Мечетлинская ГЭС, Чемальская ГЭС, Ессентукская ГЭС, Очёрская ГЭС, Кайру ГЭС, Кызыл-Хая ГЭС, Лужская ГЭС-I, Солдатская ГЭС*, Абдулкаримовская ГЭС, Пироговская ГЭС, Ново-Цнинская ГЭС, Майкопский водовод-2, Кардымовская ГЭС, Киселёвская ГЭС, Садовая ГЭС, Горячеводская ГЭС, Хоробровская ГЭС, Акуловская ГЭС, Слакская ГЭС, Соколки ГЭС, Кармановская ГЭС, Авзянская ГЭС, Кагинская ГЭС, Ичалковская ГЭС, Киви-Койву ГЭС, Лужский рыбзавод, Ярополецкая ГЭС*, Капристройинвест ГЭС, Узянская ГЭС, Таналыкская ГЭС, Майкопский водовод-1, Сенежская ГЭС, Заозёрная ГЭС, Кировская агрофирма, Уш-Бельдыр ГЭС, Табулды ГЭС);
• 3 ГАЭС (Загорская ГАЭС, Загорская ГАЭС-2*, Кубанская ГАЭС)
• 1 ПЭС (Кислогубская ПЭС)
• 26 МикроГЭС

Кроме того, фермерам, агрофирмам, представителям местных администраций  по разовым договорам поставлено более 120 МикроГЭС-10. Таким образом

Россия обладает вторым в мире по объему гидропотенциалом.

852 млрд. кВтч можно  производить ежегодно за счет энергии российских рек, это составляет 12% от мирового гидропотенциала.

 

Малые ГЭС: хорошо забытое старое    

Одним из наиболее эффективных направлений развития нетрадиционной энергетики является использование энергии небольших водотоков с помощью микро - и малых ГЭС. Это объясняется, с одной стороны, значительным потенциалом таких водотоков при сравнительной простоте их использования, а с другой – практическим исчерпанием гидроэнергетического потенциала крупных рек в этом регионе.    

Объекты малой  гидроэнергетики условно делят  на два типа: “мини” - обеспечивающие единичную мощность до 5000 кВт, и “микро” - работающие в диапазоне от 3 до 100 кВт. Использование гидроэлектростанций таких мощностей - для России вовсе не новое, а хорошо забытое старое: в 50-60-х годах у нас работало несколько тысяч малых ГЭС. Сегодня их количество едва достигает нескольких сотен штук. Между тем, постоянный рост цен на органическое топливо приводит к значительному удорожанию электрической энергии, доля которой в себестоимости производимой продукции достигает 20 и более процентов. На этом фоне малая гидроэнергетика обретает новую жизнь.

Преимущества  малой гидроэнергетики    

Современная гидроэнергетика по сравнению с другими традиционными видами электроэнергетики является наиболее экономичным и экологически безопасным способом получения электроэнергии. Малая гидроэнергетика идет в этом направлении еще дальше. Небольшие электростанции позволяют сохранять природный ландшафт, окружающую среду не только на этапе эксплуатации, но и в процессе строительства. При последующей эксплуатации отсутствует отрицательное влияние на качество воды: она полностью сохраняет первоначальные природные свойства. В реках сохраняется рыба, вода может использоваться для водоснабжения населения.В отличие от других экологически безопасных возобновляемых источников электроэнергии - таких, как солнце, ветер, - малая гидроэнергетика практически не зависит от погодных условий и способна обеспечить устойчивую подачу дешевой электроэнергии потребителю. Еще одно преимущество малой энергетики - экономичность. В условиях, когда природные источники энергии - нефть, уголь, газ - истощаются, постоянно дорожают, использование дешевой, доступной, возобновляемой энергии рек, особенно малых, позволяет вырабатывать дешевую электроэнергию. К тому же сооружение объектов малой гидроэнергетики низкозатратно и быстро окупается.Так, при строительстве малой ГЭС установленной мощностью около 500 кВт стоимость строительно-монтажных работ составляет порядка 14,5-15,0 млн рублей. При совмещенном графике разработки проектной документации, изготовления оборудования, строительства и монтажа малая ГЭС вводится в эксплуатацию за 15-18 месяцев.Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на подобной ГЭС, составляет не более 0,45-0,5 рублей за 1 кВтч, что в 1,5 раза ниже, чем стоимость электроэнергии, фактически реализуемой энергосистемой. Кстати, в ближайшие один-два года энергосистемы планируют ее увеличить в 2-2,2 раза.Таким образом, затраты на строительство окупятся за 3,5-5 лет. Реализация такого проекта с точки зрения экологии не нанесет ущерба окружающей среде.    

Необходимо  отметить, кроме этого, что реконструкция  выведенной ранее из эксплуатации малой  ГЭС обойдется в 1,5- 2 раза дешевле.

 

Оборудование  для малых ГЭС    

Проектированием и разработкой оборудования для  таких ГЭС занимаются многие российские научно-производственные организации  и фирмы. Одна из крупнейших - межотраслевое  научно-техническое объединение “ИНСЭТ” (Санкт-Петербург). Специалистами “ИНСЭТ” разработаны и защищены патентами оригинальные технические решения систем автоматического управления малыми и микроГЭС. Использование таких систем не требует постоянного присутствия на объекте обслуживающего персонала - гидроагрегат надежно работает в автоматическом режиме. Система управления может быть выполнена на базе программируемого контроллера, который позволяет визуально контролировать параметры гидроагрегата на экране компьютера.     

Гидроагрегаты для малых и микроГЭС, выпускаемые МНТО “ИНСЭТ”, предназначены для эксплуатации в широком диапазоне напоров и расходов с высокими энергетическими характеристиками и выпускаются с пропеллерными, радиально-осевыми и ковшовыми турбинами. В комплект поставки входят, как правило, турбина, генератор и система автоматического управления гидроагрегатом. Проточные части всех турбин разработаны с использованием метода математического моделирования.

 

География применения    

Малая энергетика - это на сегодняшний день наиболее экономичное решение энергетических проблем для территорий, относящихся к зонам децентрализованного электроснабжения, которые составляют более 70% территории России. Обеспечение энергией удаленных и энергодефицитных регионов требует значительных затрат. И здесь далеко не всегда выгодно использовать мощности существующей федеральной энергосистемы. Гораздо экономичнее развивать мощности малой энергетики, экономический потенциал которой в России превышает потенциал таких возобновляемых источников энергии, как ветер, солнце и биомасса, вместе взятых.В рамках национальной энергетической программы предприятие “ИНСЭТ” разработало “Концепцию развития и Схему размещения объектов малой гидроэнергетики на территории Республики Тыва”, в соответствии с которой уже в этом году будет введена в эксплуатацию малая ГЭС в поселке Кызыл-Хая. В настоящее время гидроагрегаты “ИНСЭТ” эксплуатируются в Российской Федерации (Кабардино-Балкария, Башкирия), странах СНГ (Белоруссия, Грузия), а также в Латвии и других государствах.     

Экологичность и экономичность  мини-энергетики уже давно привлекли  внимание иностранцев. МикроГЭС “ИНСЭТ”  работают в Японии, Южной Корее, Бразилии, Гватемале, Швеции, Польше.

 

Технология    

Гидроагрегаты для малых  ГЭС предназначены для эксплуатации в широком диапазоне напоров и расходов с высокими энергетическими характеристиками. Наиболее ответственные узлы  под контролем наших специалистов серийно изготавливаются на конверсионных оборонных заводах Санкт-Петербурга  с использованием новейших технологий, что позволяет обеспечить их высокое качество. В комплект поставки входят: турбина, генератор  и система автоматического управления.  
МикроГЭС “ИНСЭТ” - надежные, экологически чистые, компактные, быстроокупаемые источники электроэнергии для деревень, хуторов, дачных поселков, фермерских хозяйств, а также  мельниц, хлебопекарен, небольших производств в отдаленных, горных и труднодоступных районах, где нет поблизости линий электропередач, а строить такие линии сейчас и дольше, и дороже, чем приобрести и установить МикроГЭС.

 

Схема  установки  микроГЭС  
 

 
 
    Имеется успешный опыт эксплуатации оборудования на перепадах уже существующих плотин, каналов, систем водоснабжения  и водоотведения промышленных предприятий  и объектов городского хозяйства, очистных сооружений, оросительных систем и питьевых водоводов.  

Оборудование изготавливается  серийно, отличается высокими технико-эксплуатационными  показателями и доступными ценами.

 

СБОРКА ПРОПЕЛЛЕРНОЙ ТУРБИНЫ

 

Ротор пропеллерной турбины

 

 

 

      Микро ГЭС 10 кВт 

 

 

  

 

 

Что такое микро  ГЭС?

Микро ГЭС относятся  к технологиям, не приносящим вреда  окружающей среде, с

помощью которых можно  производить электроэнергию с небольшими затратами в

любых изолированных  населенных пунктах, где есть горы и небольшие реки.

Двумя ключевыми компонентами любой микро ГЭС являются гидростатический

напор (расстояние по вертикали  между заборным устройством и  турбиной) и

расход (дебит) воды (объем  воды, которая вращает турбину).

На рис.1 схематично показана простейшая микро ГЭС

Рис.1

А: заборное устройство B: подводящий канал \ водовод C: турбинный  водовод D:

силовая установка E: отводящий  водовод F: линия электропередач G:

трансформатор H: деревня \ дом.

 

Для работы устройств, потребляющих небольшое количество электроэнергии (до 3

kW) можно использовать  автомобильный генератор переменного  тока. При

условии установки дополнительного  конвертационного оборудования, можно

производить постоянный и переменный ток. Для работы устройств, потребляющих

большое количество энергии (от 10 до 30 kW) используются индукционные или

синхронные генераторы.

 

 

Высокий гидростатический напор. Устройства переменного и постоянного тока

Стеной из валунов  или любым другим подходящим водоприемником часть водного

потока направляется к погруженной в воду трубе, размер которой зависит от

потребности в электроэнергии и лимите на затраты. Эта труба  – водовод –

спускается вниз вдоль  поверхности насколько можно  круче (иногда на сотни

метров), до места расположения турбинного генератора рядом с этой же или

другой рекой. Для того чтобы уменьшить потери электроэнергии при ее передаче,

батареи турбинного генератора располагаются поблизости от места

использования энергии. Падающая через длинную трубу  вода дает на выходе

небольшой, очень быстрый  поток. Этот поток падает на небольшую  турбину

(диаметр рабочего  колеса гидротурбины – около  4 дюймов), заставляя ее

вращаться с очень  большой скоростью.

Система для получения постоянного тока.

Вместе с турбиной вращается находящийся на том  же валу генератор, который

производит постоянный ток. Здесь может быть использован  автомобильный

генератор переменного  тока. По проводам электричество идет к батареям. Затем,

от батарейного ящика  турбинного генератора к месту использования. Вода,

проходя через турбину, падает в дренажную канаву, по которой  и возвращается в

реку. Поскольку такая  микро ГЭС заряжает батареи безостановочно, то к вечеру,

когда для освещения  домов и потребляющих постоянный ток приборов

необходимо наибольшее количество энергии,

батареи будут полностью  заряжены.

Система для получения  переменного тока.

Переменный ток можно  получать двумя способами.

Первый – с помощью  генератора получать постоянный ток, который затем с

помощью стандартного электронного модуля конвертируется в переменный ток,

напряжением и частотой соответствующий нагрузке.

Другой метод –  для более крупных систем. Он заключается  в использовании