Меню

Электростанция для горной реки

Гидроэлектростанция, принцип работы, конструкция и составляющие

Гидроэлектростанция, принцип работы, конструкция и составляющие.

Гидроэлектростанция (ГЭС) представляет собой сложную технологическую систему, конечной целью которой является получение электроэнергии из речного водотока.

Гидроэнергия – альтернативный путь получения дешевой энергии:

На всех этапах своего развития человеческая цивилизация остро нуждалась в источниках дешевой энергии, чтобы обогреть жилища и поддерживать простейшие производственные операции ремесленного люда. К основным источникам энергии относилась тепловая энергия, получаемая от сгорания древесины, торфа, каменного угля и производных углеводородного сырья без переработки.

Однако, для получения тепловой энергии необходимо было иметь соответствующие запасы сырья. Иными словами, чтобы в домашнем очаге крестьянина, жившего в средневековье, горел огонь, а в печи ремесленника присутствовал жар, нужно было заготавливать дрова или иметь нужный запас угля. Потребность в топливе постоянно росла, что обусловило необходимость возведения угольных шахт, привело к вырубке лесов и совершенствованию добычи углеводородного сырья.

Несмотря на традиционные представления, сформированные в научной среде на протяжении столетий, всегда имелась реальная альтернатива общепринятым источникам энергии. Речь идет о гидроэнергии, которая скрыта внутри движущихся водных потоках. В действительности, объемы энергии, сосредоточенной в русловых водотоках и приливных движениях природных вод безмерны. Наиболее перспективным вариантом получения дешевой энергии является преобразование внутреннего потенциала течения в электрический ресурс за счет разности уровней потока. До середины XIX века большое распространение получили водяные колёса, преобразующие силу падающей воды в механическую энергию вращающегося вала. Принцип работы водяного колеса широко применялся в водяных мельницах, в работе кузнечного молота и мехов. В последующем, на смену водяным колёсам пришли более производительные гидротурбины с высоким КПД.

В первой половине прошлого века во многих развитых странах мира начинают возводить уникальные гидротехнические сооружения – гидроэлектростанции (ГЭС). Считается, что в России первая гидроэлектростанция была построена на реке Берёзовка в Рудном Алтае в 1892 году. Берёзовская ГЭС, мощностью 200 КВт обеспечивала электричеством систему шахтного водоотлива из Зыряновского рудника.

Гидроэлектростанция (ГЭС) как гидротехническое сооружение:

На сегодняшний день существует несколько определений гидроэлектростанции (ГЭС). К наиболее распространенному варианту формулировки данного определения следует отнести следующее:

Гидроэлектростанция (ГЭС) представляет собой сложную технологическую систему, конечной целью которой является получение электроэнергии из речного водотока.

Или, например, такое:

Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока.

Очевидно, что главным условием работы гидроэлектростанции является соблюдение нескольких факторов:

а) поступление больших объемов воды круглый год,

б) максимальный уклон речного рельефа, что позволит водной массе низвергаться вниз.

Гидроэлектростанции (ГЭС) строят на реках, чтобы иметь доступ к восполняемому источнику воды.

Для бесперебойной и стабильной работы станции необходим резервный запас воды, сосредоточенный в водохранилище. Благодаря искусственному водоему с заданными объемами водной массы можно регулировать мощность потока воды. Чтобы получить водохранилище с четко обозначенными границами возводят плотину, которая перегораживает водоток.

Гидроэлектростанция относится к одному из видов гидротехнических сооружений, которые возводятся человеком с целью рационального использования водных ресурсов. Гидротехнические сооружения имеют конкретное функциональное назначение, однако, все их разновидности обслуживают водные потоки.

Видов гидротехнических сооружений множество: это собственно гидроэлектростанция, судоподъёмник, шлюз, плотина, дренажная система, волнолом, пирс, дамба.

Таким образом, гидроэлектростанцию следует рассматривать, как один из видов искусственных сооружений, возводимых человеком на речном водотоке.

По своему предназначению, гидроэлектростанция (ГЭС) является гидротехническим сооружением, использующим огромную массу падающей водной массы для выработки электроэнергии.

При принятии решения по строительству ГЭС принимают во внимание потенциальные возможности естественного речного водотока в плане поставки достаточного водного ресурса. Кроме того, на данном этапе следует досконально изучить особенности местного рельефа, который может существенно влиять на мощность станции.

Принцип работы гидроэлектростанции:

В упрощенном понимании принцип работы ГЭС можно представить следующим образом. Необходимый для работы гидроэлектростанции поток воды подается от нескольких гидротехнических сооружений. Напор водной массы давит на лопасти гидротурбины, которые приводятся во вращательное движение. С момента начала вращения лопастей механическая энергия передается на гидрогенераторы, которые в свою очередь начинают вырабатывать электроэнергию.

Конструкция и составляющие гидроэлектростанции. Машинный зал. Гидротурбины. Генераторы тока. Гидрогенераторы. Плотина (дамба). Уравнительный резервуар:

Одним из центральных помещений гидроэлектростанции является машинный зал, в котором размещается базовое энергетическое оборудование. Под машинный зал выделяется большое помещение, расположенное в нижней части объекта. В зале на специальной бетонной основе размещается целая система гидроагрегатов, которые в свою очередь состоят из гидротурбин и генераторов тока. Поток воды, подводимый к турбинам, заставляет лопасти крутиться, в результате чего гидрогенераторы начинают вырабатывать ток.

Читайте также:  Три величайшие реки россии

Длина машинного зала зависит от количества расположенных здесь гидротурбин. Зал оснащается мостовым краном, благодаря которому происходит периодическая замена изношенного оборудования, т.е. гидротурбин и генераторов тока. Турбины, выпускаемые отечественной промышленностью, рассчитаны на разный напор воды, поэтому подбираются для конкретной ГЭС с учетом рассчитанной мощности. Работой гидротурбин и электрогенераторов управляет дежурная смена операторов из другого помещения, расположенного в здании ГЭС.

Анализируя многие неоднозначные моменты работы гидроэлектростанции, нельзя упустить назначение отдельных гидротехнических сооружений, без которых процесс преобразования механической энергии в принципе невозможен. К таким важным гидротехническим сооружениям следует отнести плотину (дамбу).

Главное предназначение плотины – целенаправленное перекрытие речного русла с перенаправлением водотока по закрытому каналу или искусственному руслу в направлении гидроэлектростанции. Плотина, совместно с электростанцией образуют комплексное гидротехническое сооружение – гидроузел. В результате перекрытия водотока реки образуется достаточно объемное водохранилище, уровень которого может регулироваться посредством увеличения или снижения напора выпуска. В гористых районах возводятся глухие плотины, полностью перекрывающие речное русло. Для получения большого напора низвергающейся водной повышаются требования к массе плотины, повышающей ее прочность. Вот почему во время строительства горных плотин используется бетонная (железобетонная) основа. Достаточной надежностью отличаются каменные плотины, возведенные из плотных скальных пород или высокопрочного полнотелого кирпича.

Очевидно, что для обеспечения бесперебойной работы ГЭС необходимо поддерживать напор в заданных пределах. Поэтому, вода, поступающая к гидротурбинам, предварительно сосредотачивается в уравнительном резервуаре. Данный подход актуален для электростанций, возведенных на реках с естественным течением водных масс, не меняющимся на протяжении года. Для речных водоемов с нестабильной скоростью потока требуется возведение плотины с формированием четких границ водохранилища, что сопровождается подъемом уровня воды.

Безаварийную круглосуточную работу ГЭС обеспечивает устройство управления и контроля станции.

Немаловажное значение имеет дополнительное оборудование – трансформаторная подстанция и распределительные устройства.

От слаженной работы всех систем и устройств зависит безопасность эксплуатации электростанции. В силу сложности инициируемых рабочих операций и технологических регламентов возрастает ответственность руководящего аппарата и обслуживающего персонала за безаварийную эксплуатацию всего объекта.

Классификация гидроэлектростанций. Типы и виды гидроэлектростанций:

В зависимости от степени напора водяной массы различают:

– низконапорные гидроэлектростанции (высота напора здесь варьируется в пределах от 3 до 25 метров), при этом устанавливаются поворотно-лопастные гидротурбины;

– средненапорные гидроэлектростанции (высота напора здесь может находиться в пределах 25-60 метров), при этом практикуется установка гидротурбин радиально-осевого и поворотно-осевого типа;

– высоконапорные гидроэлектростанции (высота напора здесь больше 60 метров), при этом используются гидротурбины ковшового и радиально-осевого типа.

Источник

5 крупнейших гидроэлектростанций (ГЭС) России (6 фото)

Сейчас в России действуют около 190 гидроэлектростанций самых разных мощностей — от совсем маленьких менее 10 Мвт до гигантов свыше 1000 МВт. Примерно 18% всей российской электроэнергии вырабатывают именно ГЭС.

Саяно-Шушенская ГЭС имеет максимальную номинальную мощность и высоту плотины в России

Благодаря способности быстро менять мощность ГЭС покрывают пиковые нагрузки энергопотребления, позволяя тепловым и атомным станциям работать в экономичных режимах, а также из-за большой надежности и отсутствия необходимости в поставках топлива обеспечивают функционирование энергосистемы при нештатных ситуациях.

В целом ГЭС считаются экологичными, так как генерируют электричество из возобновляемых источников как вода — как вечный двигатель, однако способны локально изменять климат и выводят из оборота значительное число затапливаемых территорий. В некоторых российских регионах как Магаданская область и горные республики Северного Кавказа ГЭС генерируют около 90 % электроэнергии. Помимо энергетической функции водохранилища при ГЭС снабжают водой прилегающие города и заводы в них, защищают от паводков, повышают глубину реки, обеспечивая судоходство крупных грузовых судов (в главную очередь это относится к Волге и Каме).

Все ГЭС из нашего топа расположены в Сибири в бассейне Енисея и впадающей в него Ангары, где холмистый рельеф и малая заселенность территории позволяют затапливать большие площади земель под водохранилища с минимальными затратами на переселение людей. Самая крупная в европейской части России (а также во всей Европе), Волжская ГЭС с годовой выработкой 11,1 млн. Квт/ч, построена на Волге между городами Волгоград и Волжский.

Станции в нашем рейтинге ранжированы по фактической среднегодовой многолетней выработке электроэнергии без учета установленной номинальной мощности. Почти все они, кроме одной, были построены на ударных стройках во времена СССР.

1.Братская ГЭС (22,6 млн. Квт/ч)

ГЭС с номинальной мощность 4500 МВт расположена в Иркутской области на реке Ангаре около города Братска. Она хоть и уступает по мощности двум другим станциям, однако вырабатывает рекордный объем электроэнергии, сопоставимый с крупнейшими АЭС.

Читайте также:  Реки текут годы бегут

Ее начали строить в 1954 году, а запустили в 1967 году. Является второй из четырех ступеней Ангарского каскада ГЭС. Плотина станции высотой 125 метров и длиной чуть менее километра образует Братское водохранилище – крупнейшее в России и одно из самых больших в мире по полезному объему. По верху плотины проходит автодорога «Вилюй» и ж/д ветка БАМ. Судопропускных шлюзов гидроузел не имеет.

Владеет ГЭС компания En+ Group, материнская компания Русала олигарха Олега Дерипаска, что неудивительно, ведь основным потребителем энергии является Братский алюминиевый завод.

2.Саяно-Шушенская ГЭС (21,8 млн. Квт/ч)

Красноярский край / Республика Хакасия

Это крупнейшая по мощности (но не по генерации) электростанция России — 6400 МВти входит в топ-10 мощнейших действующих гидроэлектростанций во всем мире.В 2014 году станция, восстановленная после продолжительных работ из-за аварии 2009 года, вышла на полную нагрузку. Станция принадлежит госкомпании РусГидро, а главным потребителем является энергосистема Сибири, в т.ч. Саянский и Хакасский алюминиевые заводы Русала. Стройка плотины началась еще в 1963 году, но гидроагрегаты были запущены в строй лишь к 1985 году. Шлюзами для судов не оборудована.

Плотина имеет максимальную в России высоту 242 метра, а ее длина — больше километра. Она является верхней ступенью Енисейского каскада ГЭС на реке Енисее и находится на границе между Красноярским краем и Хакасией, у специально построенного для гидростроевцев поселка Черемушки.

Летом 2020 года в честь Дня России на плотине нарисовали самое большое в РФ патриотичное граффити с надписью Россия в цветах триколора размерами 50х500 метров.

3.Усть-Илимская ГЭС (21,7 млн. Квт/ч)

Станция мощностью 3840 МВт находится на Ангаре в районе города Усть-Илимск Иркутской области и является третьей ступенью в каскаде из 4 ГЭС на Ангаре. Первая станция – Иркутская, вторая – Братская и четвертая, самая нижняя по течению, – Богучанская. В отличие от других ГЭС проход и проезд по дамбе здесь закрыты и охраняются.

Гидроузел начали строить в 1963 году, а полностью она была запущена в 1979 году. Высота плотины 105 метров, длина — почти 1,5 километра. Пропуска судов нет. Станция образовывает водохранилище длиной 300 км и шириной до 12 км.

Основной потребитель энергии — Братский и Иркутский алюминиевый заводы, Иркутский авиазавод, а также целлюлозно-бумажные заводы. ГЭС обеспечивает энергией и водой промышленность 80-тысячного города-спутника Усть-Илимска. Контролирующий владелец — ЕвроСибЭнерго Дерипаски. До 2016 года станция принадлежала Русгидро.

4.Красноярская ГЭС (18,4 млн. Квт/ч)

Станция мощностью 6000 МВт находится в 40 км от Красноярска вверх по течению Енисея и является третьей, нижней ступенью Енисейского каскада ГЭС. Непосредственно у станции находится город-спутник Дивногорск. Именно она запечатлена на 10-рублевой банкноте. Стройка велась с 1956 года, агрегаты полностью запущены к 1971 году. Плотина высотой 128 метров и длиной 1072 метра образовала Красноярское водохранилище длиной 388 км и расстоянием между берегами до 15 км.

Как доп. функция плотина ГЭС защищает лежащие ниже по течению Енисея земли от наводнения, регулируя уровень воды во время паводков.

Принадлежит ЕвроСибЭнерго, компании под контролем Дерипаски. Одним из крупнейших потребителей энергии является Красноярский алюминиевый завод.

На Красноярском гидроузле есть уникальный для России судоподъемник, открытый в 1982 году, который поднимает корабли в гигантской бадье -бассейне на высоту 100 метров.

5.Богучанская ГЭС (14,0 млн. Квт/ч)

Электростанция мощностью турбин почти 3000 МВт является нижней ступенью каскада ГЭС на реке Ангаре. Ее строили долгих 43 года, с 1974 по 2017 годы — единственная ГЭС, пущенная, а точнее достроенная в постсоветский период. Станция повсюду окружена тайгой, а в 11 км находится город-спутник Кодинск. Высота плотины почти 100 метров, а длина — рекордные 2,7 километра, которая образует водохранилище длиной 375 км — до соседней Усть-Илимской ГЭС. Шлюзы для пропуска судов не предусмотрены.

Владельцами станции являются Русгидро и Русал. Основной потребитель энергии — Богучанский алюминиевый завод.

Источник

Микро/мини ГЭС для дома, для хозяйства и т.д. (краткий обзор)

Добрый день. Хоть я и занимаюсь солнечными панелями и ветрогенераторами, изредка спрашивают у меня и про микро или мини ГЭС, называют по разному. В нашем регионе где я живу, можно кое где приспособить пару моделей, вот о них я и расскажу в двух словах (основные данные дернул из их инструкций)

Первая модель микро ГЭС с турбиной Каплана в зависимости от модели рассчитаны на напор воды от 1,2 до 6 метров, с расходом от 0.04 до 0.1 м3/с.

Читайте также:  Река цна сасовский район

Осевая микро ГЭС состоит из осевой микро гидротурбины и генератора, установленных на одном валу. Основные элементы гидротурбины – входной направляющий аппарат, вращающаяся крыльчатка (рабочее колесо), труба водосброса, главный вал, основание, подшипники. После прохождения рабочего колеса в отсасывающей трубе формируется дополнительное разрежение и увеличивается разность давлений до и после рабочего колеса. Поток, имеющий определенную скорость и потенциальную энергию, проходя через рабочее колесо принуждает его ротор вращаться. Так потенциальная и кинетическая энергия преобразуется в мощность.

Данная модель выпускается в основном мощностью от 600Вт до 3000Вт с напряжением 110, 220, 380V и частотой 50 и 60 Гц.

Минимальный вес данной модели 36 кг. Цена в зависимости от мощности колеблется от 42 000 руб. до 90 000 руб.

Следующая модель микро ГЭС с турбиной Тюрго.

В зависимости от модели рассчитаны на напор воды от 8 до 50 метров, с расходом от 0.008 до 0.04 м3/с, модели 600-3000Вт – однофазные, модели 5000-10000Вт могут поставляться как с однофазным, так и с трехфазным генератором.

Микро ГЭС с турбиной Тюрго состоит из микро гидротурбины и генератора, установленных на одном валу. Основные элементы гидротурбины: входной направляющий аппарат, вращающаяся крыльчатка (рабочее колесо), главный вал, основание, регулировочный вентиль, подшипники, крышка. Поток жидкости под напором и давлением подводится к входной трубе, где происходит преобразование потенциальной энергии в кинетическую с помощью диффузора с направляющей форсункой. Жидкость с высокой скоростью вытекает из сопла форсунки и приводит во вращение колесо Тюрго, а следственно, и вал генератора.

Минимальный вес данной модели 37кг. Напряжение 230-400V, количество фаз одна или три, мощность от 600Вт до 10000Вт. Цена в зависимости от мощности от 42 000 руб. до 900 000 руб.

И последняя модель с которой мне приходилось сталкиваться это микро ГЭС с турбиной Френсиса.

Данные модели микро ГЭС с турбиной радиального течения Френсиса в зависимости от модели применимы при напор воды от 10 до 100 метров, с расходом от 0.005 до 0.1 м3/с.

Микро ГЭС радиального течения состоит из гидротурбины и электрического генератора, соединенных определенным образом. Основные элементы микро гидротурбины: спиральный канал, рабочее колесо, главный вал, технологические приспособления крепления и соединения деталей и т.д. Высоконапорная жидкость, проходя через спиральный канал, вынуждает вращаться рабочее колесо турбины. Вал турбины механически соединен с валом генератора, который приводится во вращение и начинает вырабатываться электричество.

Выходное напряжение — 120/230/380/480 V. Минимальный вес данной модели 290 кг. Мощность от 3000Вт до 10000Вт. Цена в зависимости от мощности составляет от 220 000 руб. до 2 300 000 руб.

Ну и пример ее установки на фото.

Да, забыл упомянуть, турбины Каплана и Тюрго могут отличаться еще количеством полюсов в генераторах, что влияет на скорость вращения. Вот данные из паспортов: четырехполюсник-1500 об/мин, шистиполюсник — 1000 об/мин, восьмиполюсник — 750 об/мин.

Вроде все, если что забыл написать, спрашивайте

Источник



Речные ГЭС

Разрабатываем и производим мини гидроэлектростанции, работающие со скоростями потока от 0,7 м/сек и выше, на базе ортогональных турбин с аэродинамическим крылом.

Данные Мини ГЭС используются для:

• Рек
• Каналов
• Водоводов

Новые разработки профессора Лятхер В.М. в области гидротурбин, и ООО «Деалан энерго» в области системы генерирования электроэнергии с помощью мини ГЭС, способов, методик построения станций, позволили создать новый тип мини ГЭС, и получать электрические мощности при скорости течения реки от 0,7 м/сек и более.

Речные мини ГЭС предназначены для производства электрической энергии от течения воды. Данные станции погружаются в свободный поток реки (канала).

В качестве рабочего органа гидроагрегата применяем ортогональную турбину с аэродинамическим профилем лопасти. Безредукторный водопоргужной генератор, на редкоземельных магнитах, максимально эффективно преобразует вращение в электрическую энергию. Станции изготавливаются как для установки на дно водоема, так и с возможностью установки на понтон. Применение данного вида станций , позволяет строить бесплотинные ГЭС распределенного типа.

• Сетевые — электроэнергия генерируется сразу в существующую сеть. Как правило применяется для станций большой мощности.

• Накопительные — электроэнергия накапливается на аккумуляторах, инвертором преобразуется в AC 220/380В. Используется для станций малой мощ от 0,3 кВт. Собирает энергию на АКБ в течении всего дня, с помощью инвертора позволяет получать требуемые мощности.

Заполните форму для предварительного расчета мощности мини ГЭС и её стоимости.

Источник

Adblock
detector