Гидроаккумулирующие электростанции (гаэс)
Рис. 23. Гидроаккумулирующая электростанция (схема):
а — вертикальный разрез; б — план: 1 — верхний аккумулирующий бассейн; 2 — водоприёмник; 3 — напорный водовод; 4 — здание электростанции; 5 — нижнее питающее водохранилище; 6 — плотина с водосбросом; 7 — нормальный подпорный уровень воды; 8 — уровень сработки.
Назначение - перераспределение электроэнергии, вырабатываемой другими ГЭС во времени и в соответствии с требованиями потребителей.
Принцип действия основан на ее работе в двух режимах:
насосном
турбинном
В насосном производится перекачка воды в вышерасположенный бассейн. В турбинном выработка энергии для подачи потребителю в часы пик.
Различают три схемы аккумулирования:
Простого аккумулирования – чистые ГАЭС - без притока в бассейн.
Смешанного типа - или ГЭС-ГАЭС, с притоком в верхний бассейн.
ГАЭС в системе переброски стока или ГАЭС с неполной высотой подкачки в бассейн или канал на водоразделе. Здесь раздельное расположение насосной и гидроэлектрической станций (раздельная схема).
В соответствии с периодом сработки и наполнения бассейна их именуют: ГАЭС суточного, недельного или сезонного аккумулирования.
Возможны различные варианты гидросилового оборудования:
Четырехмашинная схема (двигатель, насос, турбина, генератор).
Трехмашинная схема (двигатель-генератор, насос, турбина).
Двухмашинная схема (двигатель-генератор, обратимая гидромашина).
Работа гаэс:
предназначена для работы в составе энергосистемы с другими ГЭС или с ТЭС и АЭС.
0 6 12 18 24
Рис.24. Схема суточного энергопотребления
Суммарные колебания нагрузок ТЭС и АЭС достигает 40-50% от макс. и с ростом бытовых потребностей еще более. Поэтому:
повышается удельные затраты топлива,
ускоряется износ и сокращение сроков амортизации оборудования,
увеличиваются затраты времени на ремонт.
Работа в турбинном режиме повышает пиковые нагрузки. В то время как работа в насосном режиме загружает генераторы ТЭС и АЭС. Тем самым уменьшаются колебания нагрузки всей энергосистемы (это «трехчасовая зона» 1.5-3.0 часа) – пиковая нагрузка.
Возможна работа в восьмичасовой зоне, т.е. полупиковая часть графика (5-8 часов), это в случае если самая острая часть графика обеспечивается работой каких-либо других электростанций.
Отсюда следует возможность использования ГАЭС в аварийно-резервном режиме. Ввиду вероятности аварий на энергосистемах и ответственности таких происшествий теперь строят ГАЭС независимо от энергетической необходимости (текущей). При возникновении аварийных ситуаций ГАЭС включают на полную мощность в течение нескольких секунд для обеспечения энергоснабжения всей системы и обеспечения аварийных работ.
Количество ГАЭС в мире достигает около 300 шт. и к I990 г их суммарная мощность достигнет 100 млн кВт. Их доля в энергосистемах США 5.6% и 4% в Западной Европе. Их единичные мощности достигают 2000 МВт. Уже проектируются на 3000-3500 МВт.
Большинство ГАЭС используют напоры 200-300 м., а в отдельных случаях 800-900 м, ГАЭС с подземными напорами достигают 1200-1500 м.