7.5 Гидроаккумулирующие станции (гаэс)
Особую роль в современных энергосистемах выполняют гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Эти электростанции имеют как минимум два бассейна — верхний и нижний с определенными перепадами высот между ними. В здании ГАЭС устанавливаются так называемые обратимые гидроагрегаты. В часы минимума нагрузки энергосистемы генераторы ГАЭС переводят в двигательный режим, а турбины - в насосный. Потребляя мощность из сети, такие гидроагрегаты перекачивают воду по трубопроводу из нижнего бассейна в верхний. В период максимальных нагрузок, когда в энергосистеме образуется дефицит генераторной мощности, ГАЭС вырабатывает электроэнергию. Срабатывая воду из верхнего бассейна, турбина вращает генератор, который выдает мощность в сеть.
Таким образом, применение ГАЭС помогает выравнивать график нагрузки энергосистемы, что повышает экономичность работы тепловых • атомных электростанций.
7.6 Газотурбинные электростанции
Основу современных газотурбинных электростанций составляют газовые турбины мощностью 25 - 100 МВт. Топливо (газ, дизельное горючее) подается в камеру сгорания, туда же компрессором нагнетается сжатый воздух. Горячие продукты сгорания отдают свою энергию газовой турбине, которая вращает компрессор и синхронный генератор. Запуск установки осуществляется при помощи разгонного двигателя и длится 1-2 мин, поэтому газотурбинные установки (ГТУ) отличаются высокой маневренностью и пригодны для покрытия пиков нагрузки в энергосистемах. Основная часть теплоты, получаемая в камере сгорания ГТУ, выбрасывается в атмосферу, поэтому общий КПД таких электростанций составляет 25 — 30%.
КС – камера сгорания; КП – компрессор; ГТ – газовая турбина;
О – генератор; Т – трансформатор; М – пусковой двигатель
Рисунок 7.4 - Принципиальная технологическая схема электростанции с газовыми турбинами
Для повышения экономичности газовых турбин разработаны парогазовые установки (ПГУ). В них топливо сжигается в топке парогенератора, пар из которого направляется в паровую турбину. Продукты сгорания из парогенератора, после того как они охладятся до необходимой температуры, направляются в газовую турбину. Таким образом, ПГУ имеет два электрических генератора, приводимых во вращение: один — газовой турбиной, другой — паровой турбиной. При этом мощность газовой турбины составляет около 20 % паровой. В России разработаны ПГУ мощностью 200 — 250 МВт с приемлемыми технико-экономическими показателями.
7.7 Нетрадиционные типы электростанций
Электростанции с магнитогидродинамическими генераторами (МГД-генераторами) планируется сооружать в качестве надстройки к станции типа КЭС. Они используют тепловые потенциалы в 2500 — 3000 К, недоступные для обычных котлов. Газообразные продукты сгорания топлива, в которые вводится легкоионизируемая присадка (например, К2СО3), направляются в МГД-канал, пронизанный магнитным полем большой напряженности. Кинетическая энергия ионизированных газов в канале преобразуется в электрическую энергию постоянного тока, который, в свою очередь, преобразуется в трехфазный переменный и направляется в энергосистему потребителям.
Выхлоп МГД-канала при температуре около 2000 К направляется в котел и используется по обычной схеме на парообразование с применением энергии пара в паровой турбине ТЭС.
Термоядерный синтез пытаются получить вот уже более 40 лет во многих передовых и технически развитых странах мира. Сущность термоядерной реакции, в которой может быть высвобождено колоссальное количество энергии, состоит в слиянии двух атомов (ионов) легких элементов (обычно ионов изотопов водорода — дейтерия и трития либо водорода и дейтерия). В результате образуется частица с массой, меньшей, чем суммарная масса исходных элементов, а высвобождающаяся энергия соответствует разности масс.
Реакция может быть осуществлена при весьма специфических
условиях: температура исходного вещества должна быть около 10 К, т. е. оно находится в состоянии высокотемпературной плазмы; давление в плазме несколько сот МПа; время ее удержания не менее 1 с. Осуществить эти требования чрезвычайно сложно.
Станции на возобновляемых энергоресурсах: использующие энергию солнца, ветра, приливов и т.д. Геотермальные электростанции используют энергию подземных термальных вод. В России есть районы, где можно строить ГеоТЭС (Камчатка, Кавказ и др.). В России на Камчатке успешно работает Паужетская ГеоТЭС.