Аккумулирующие электрические станции

       Возможны  аккумулирующие установки, создающие  запас сжатого воздуха. Энергию  этого воздуха Э_в можно использовать для приведения в действие турбин, вращающих генераторы, которые в пик нагрузки будут отдавать энергию Э_в в сеть. 

       Электрические установки, аккумулирующие энергию:

       Такие установки в виде индуктивных  или емкостных накопителей могут подключаться через выпрямитель к сети переменного тока. Индуктивные — получают заряд:

ЭL=LI²/2,

       где I— выпрямленный ток; L — индуктивность.

Емкостной — заряжается до величины:

Э_с = СU²/2,

       где U — выпрямленное напряжение; С —  емкость конденсаторов.

Для уменьшения потерь и длительного сохранения накопленной энергии применяются специальные мероприятия (охлаждение, уменьшение активного сопротивления, увеличение L и С и т. д.). Накопленная энергия Э_L или Э_с отдается в сеть через преобразователь в виде энергии переменного тока. 

 

   

   3 Потенциал  аккумулирующих станций в Республики Беларусь 

       Гидроэнергетические ресурсы Республики Беларусь и экологически приемлемые, экономически оправданные возможности их использования обусловлены расположением в середине ее равнинной территории водораздела между бассейнами Балтийского и Черного морей, который делит страну на две почти равные части, вследствие чего вытекающие отсюда реки не могут достигнуть значительной мощности прежде, чем оставляют ее границы. Это предопределяет строительство в республике главным образом малых гидроэлектростанций.

       В настоящее время нет общепринятого  для всех стран понятия малой  гидроэлектростанции (МГЭС). Нижним пределом мощности МГЭС принято считать 0,1 МВт: гидроэнергетические установки с меньшей мощностью относятся к категории микроГЭС.

       Состояние гидроэнергетики страны характеризуется  соотнесением запасов ее гидроэнергетических  ресурсов (гидроэнергопотенциала ее рек) и масштаба их освоения. Запасы гидроэнергоресурсов Республики Беларусь составляет теоретический потенциал ее рек - около 7,5 млрд. кВт. часов в средний по водности год, а его часть, которая путем выработки электроэнергии на ГЭС или иными техническими средствами может быть использована (технический потенциал), - 2,5 - 3,0 млрд. кВтч/год.

       Для выявления реальных возможностей освоения запасов гидроэнергоресурсов важна  оценка экономического гидроэнергопотенциала, т. е. той части технического, которая  может быть реализована как экономически эффективное мероприятие, но которая  изменяется во времени в зависимости  от энергетических и экономических (общественных) условий страны. Так, с повышением цен на топливо отмечается тенденция приближения экономического потенциала к техническому.

       В настоящее время экономический  гидроэнергопотенциал в Республике Беларусь составляет 1,3 млрд. кВт-ч/год, или 325 МВт общей установленной мощности возможных ГЭС в условиях Беларуси.

       Энерго-экономическая и общественная эффективность освоения в условиях Беларуси располагаемых гидроэнергетических ресурсов предопределяется следующими преимуществами ГЭС по сравнению с альтернативными им тепловыми электростанциями:

• отсутствием выбросов вредных веществ в атмосферу при функционировании ГЭС;
• относительно низкой себестоимостью вырабатываемой на ГЭС электроэнергии;
• высокой     маневренностью     ГЭС     в     процессе     обеспечения     потребителей электроэнергией,     что     позволяет     вырабатывать     более     пиковую электроэнергию, тарифы на которую в несколько раз превышают тарифы на базовую электроэнергию ;
• возобновляемостью   (неистощимостью)   энергоресурсов   рек   и   их   повсеместной распространенностью;
• возможностью     улучшения     многоцелевого     (комплексного)     водопользования вследствие создания водохранилищ ГЭС.

       Возможно  также негативное влияние водохранилищных  ГЭС на окружающую природную среду  и условия проживания людей в  зонах влияния. Это проявляется, прежде всего, в затоплении и последствиях подтопления земель. Однако, для  уменьшения (предупреждения) этого, основным положением рационального использования  гидроэнергоресурсов в природных  условиях Беларуси, с характерным  для нее равнинным рельефом территории, является проведение технической политики в гидроэнергостроительстве. Она направленна на уменьшение площадей затопления и подтопления путем соответствующего выбора створов и водоподпорных отметок гидроузлов, а также на ограничение площади образующихся мелководий и степени регулирования речного стока, чем достигается уменьшение периода водообмена и тем самым улучшение качества воды в водохранилище.

       В настоящее время в Республике Беларусь действует два десятка  малых ГЭС, большая часть из которых  восстановлена, начиная с 1992 года, из числа ранее заброшенных. Их показатели приведены в таблице 1.

                                               Таблица 1 Действующие гидроэлектростанции

     

       Неразрывность процесса выработки и потребления  электроэнергии требует от энергосистем оперативного маневрирования мощностями, что достигается вводом в эксплуатацию ГЭС, гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС), газотурбинных и специальных  пиковых паратурбинных электростанций.

       Оптимальным путем развития электроэнергетических  систем считается создание необходимых  маневренных мощностей на ГЭС  или ГАЭС. При этом ГАЭС занимают особое место, поскольку являются как  высокоманевренным источником пиковой  мощности, так и потребителем-регулятором  для заполнения ночного провала  графика электрической нагрузки. В отличие от обычных ГЭС пиковая энергоотдача ГАЭС не зависит от водности года. Строительство ГАЭС требует значительно меньших размеров отчуждения земель, чем для речных ГЭС.

       Следует отметить, что наиболее маневренные  среди тепловых электростанций газотурбинные  установки требуют на пуск агрегата из холодного состояния 15-20 минут, тогда  как время пуска гидроагрегата  ГЭС или ГАЭС только 2 минуты.

       Создание  необходимых мощностей на обычных  ГЭС часто не покрывает потребности  энергосистемы в маневренной  мощности (до 20% от введенной мощности электростанций всех типов). Во многих странах наиболее экономически эффективные гидроэнергоресурсы либо уже использованы, либо ограничены как в природных условиях Беларуси. В такой ситуации наиболее приемлемый путь решения проблемы - создание ГАЭС.

       Следует также отметить, что в современных  условиях, а в перспективе в  особенности, участие ГЭС и ГАЭС в покрытии пиковой части суточного  графика нагрузок и заполнения его  провалов уже не является более основным их назначением. Они должны поддерживать постоянными уровни напряжения и частоты в электроэнергетической системе, выполнять функции резерва быстрого ввода. Это обусловлено особенностями современных промышленных технологий, требующих высокой степени надежности электроснабжения и высокого качества электроэнергии.

       В таблице 6 приведены данные Мирового атласа гидроэнергетики за 2003 г. об участии ГЭС и ГАЭС в установленной  мощности Белорусской энергосистемы  и электроэнергетике сопредельных стран.

   Таблица 6

Показатели  участия ГЭС и ГАЭС в электроэнергетике  Беларуси и

сопредельных  стран 

   

 

   

     

Прогноз развития гидроэнергетики  в Беларуси до 2020 г.:

1 - прогноз; 2 - изменение общей мощности ГЭС; 3 - то же - ГЭС и ГАЭС. 

       Возможности использования гидроаккумулирования в электроэнергетике не ограничиваются традиционным путем создания ГАЭС для регулирования режима работы энергосистем. В комплексе с ГАЭС возможно более эффективное использование ветроэнергетических установок, что обусловливается нерегулярным характером источника ветровой энергии. Так, в Нидерландах разработан проект энергокомплекса, включающего ветровую электростанцию мощностью 3000 МВт и ГАЭС мощностью 2400 МВт с обратимыми гидроагрегатами напором 23 м, причем бассейны ГАЭС размещены в заливе, отгороженном от моря дамбами.

       В условиях Беларуси имеются пригодные  площадки для размещения ветро-гидроэнергетических комплексов с использованием водоподъемных устройств. Такие комплексы могут функционировать как для гидроаккумулирования энергии ветра, так и для расширения освоения низконапорного потенциала рек. Это достигается путем водоподъема части речного стока на возвышающиеся над руслами рек участки прилегающих земель с последующей обработкой накопленных объемов воды при производстве пиковой электроэнергии, например для локального электроснабжения.