Электростанции – виды, характеристики электростанций

Электростанции служат для снабжения электричеством стационарных и подвижных объектов. Они являются совокупностью установок, аппаратуры и оборудования, которое используется для производства электроэнергии, вместе с необходимыми для этого зданиями и сооружениями, расположенными на определенной территории. Современные электростанции могут запускаться за короткое время, защищены от атмосферных осадков и механического воздействия. Самой крупной проектируемой является Эвенкийская гидроэлектростанция.

Зачем нужны электростанции?

Электростанцию можно смело назвать одной из важнейших конструкций, необходимых для обеспечения жизнедеятельности населения. Без электроэнергии сегодня не может существовать ни один населенный пункт или предприятие. Современные электростанции строятся вдали от густонаселенных территорий, состоят из комплекса зданий и установок, делятся на различные типы и виды, объединенные общим принципом. Он заключается в том, что все они работают от системы генераторов, производящих энергии посредством вращения вала.

Энергетические системы (ОЭС)

Вся энергосистема России состоит из единой энергетической системы (ЕЭС) и территориально изолированных энергосистем.

ЕЭС включает 71 региональную энергосистему, которые образуют 7 объединенных энергетических систем (ОЭС):

Востока;
Урала;
Сибири;
Юга;
Средней Волги;
Северо-Запада;
Центра.

Все системы соединяются высоковольтными линиями передачи электроэнергии с напряжением 220-750 кВ и более. Они функционируют в синхронном режиме. По данным на 2022 год мощность всех электростанций страны составила 246 342, 45 МВт.

Преимущества единой энергетической системы России:

снижение суммарного максимума нагрузки ЕЭС Российской Федерации на 5 ГВт;
применение высокоэффективного крупноблочного оборудования;
уменьшение потребности электрических станций в мощности на 10-12 ГВт;
оптимизация распределения нагрузки между электростанциями, что позволило сократить расход топлива.

Управление энергетической системой осуществляется филиалами АО «СО ЕЭС».Вместе с ЕЭС нашей страны функционируют энергосистемы Белоруссии, Казахстана, Украины, Азербайджана, Литвы, Грузии, Латвии, Эстонии, Монголии. Через казахскую энергосистему параллельно с российской ЕЭС работают системы Киргизии и Узбекистана. А через украинскую энергосистему осуществляется связь с системой Молдавии.

К числу основных технологически территориальных изолированных энергетических систем относят:

Камчатский край;
Магаданскую область;
Северную часть республики Саха (Якутию);
Сахалинскую область;
Чукотский автономный округ;
Таймырский автономный округ.

Виды электростанций

По способу получения энергии электростанции делятся на:

атомные. Энергия производится ядерными реакторами и рядом специализированных установок и систем;
тепловые. Основным является внешнее топливо, которое при горении создает энергию для оборачивания вала генератора;
гидроэлектростанции. В качестве главной «силы» выступает естественная энергия рек, на которых устанавливаются плотины;
ветроэлектростанции. Зависят от воздушных масс;
геотермальные. Их питают подводные тепловые источники;
солнечные. Поглощают и преобразуют солнечную энергию.

По назначению электростанции делятся на следующие виды:

силовые. Необходимы для электроснабжения крупных потребителей, таких как города и заводы;
зарядные. Используются для заряда различных аккумуляторов и батарей, оснащаются зарядными устройствами, а также в составе электростанции обязательно имеется электропривод постоянного тока;
осветительные. Оснащаются комплектном прожекторов и светильников, предназначены для освещения хозяйственных объектов и строительных площадок;
специальные. Используются при проведении сварочных и иных типов работ.

Также электростанции подразделяются:

на переменные и постоянные (по роду тока);
на дизельные и бензиновые (по типу двигателя);
на больше-, средне- и маломощные (по мощности);
на низкого и высокого напряжения (по напряжению).

ТЭС и ТЭЦ: различия

Часто люди путают эти два понятия. ТЭЦ, по сути, как мы выяснили, является одной из разновидностей ТЭС. Отличается такая станция от других типов ТЭС прежде всего тем, что часть вырабатываемой ею тепловой энергии идет на бойлеры, установленные в помещениях для их обогрева или же для получения горячей воды.

Также люди часто путают названия ГЭС и ГРЭС. Связано это прежде всего со сходством аббревиатур. Однако ГЭС принципиально отличается от ГРЭС. Оба этих вида станций возводятся на реках. Однако на ГЭС, в отличие от ГРЭС, в качестве источника энергии используется не пар, а непосредственно сам водяной поток.

Типы электростанций

Электростанции бывают различных типов, наиболее распространенными из которых являются:

Тепловые
Гидравлические
Атомные

Тепловые станции, осуществляющие выработку энергии, отличаются быстротой возведения и дешевизной, по сравнению с иными разновидностями. Данный тип электростанции способен функционировать надлежащим образом без сезонных колебаний. Несмотря на неоспоримые достоинства, различные типы электростанций имеют несколько собственных недостатков. К примеру, ТЭС работают на невозобновимых ресурсах, создают отходы и режим их работы изменяется медленно, поскольку для разогрева котельной установки требуется несколько суток.

Гидравлические электростанции более экономичны и просты в управлении. Для обслуживания данных станций не требуется многочисленного персонала. Помимо всего прочего, ГЭС обладают продолжительным сроком полезного использования, превышающим 100 лет, а также маневренностью при изменении нагрузки. Невысокая себестоимость производимой энергии является одной из причин большого распространения гидравлических станций на сегодняшний день. Проблема гидроэлектростанций состоит в том, что на их возведение уходит от 15 до 20 лет и процесс строительства осложняется затопление больших площадей плодородных земель. В отдельных случаях могут возникнуть дополнительные проблемы с выбором места для возведения объекта.

Атомные станции функционируют на ядерном топливе и чаще всего размещаются в тех местах, где требуется электрическая энергия, но отсутствуют прочие источники сырья. Около 25 тонн топлива позволяют станции работать на протяжении нескольких лет. Действие АЭС не становится причиной увеличения парникового эффекта, а процесс выработки энергии осуществляется без загрязнения окружающей среды.

Основы функционирования электростанций

Вне зависимости от того, какие бывают электростанции, они по большей части используют энергию вращения вала генератора. Назначение генератора заключается в том, что он:

Должен обеспечивать продолжительную стабильную параллельную работу с энергосистемами различной мощности, а также функционирование на автономную нагрузку
Претерпевает моментальный сброс и наброс нагрузки, сопоставимой с его номинальной мощностью
Выполняет защитную функцию благодаря наличию специальных устройств
Запускает двигатель, обеспечивающий функционирование станции

Электростанции являются наиболее оптимальным способом выработки энергии по ряду факторов. На сегодняшний день не существует аналогичных методов, которые смогут обеспечить производство электроэнергии в настолько больших масштабах.

Характеристика промышленных электростанций

Промышленными называются энергоустановки, включенные в состав производственных предприятий. Их основное предназначение заключается в энергоснабжении соответствующих предприятий и прилегающих территорий. К принципиальным особенностям промышленных станций относятся:

По виду производимой энергии промышленные станции подразделяются на следующие группы:

Вырабатывающие только электрическую энергию
Снабжающие потребителей электро- и тепловой энергией
Дополнительно снабжающие потребителей сжатым воздухом

В зависимости от типа установленного двигателя, выделяют электростанции с паровыми или газовыми турбинами, двигателями внутреннего сгорания, локомобилями.

Помимо мощности и типа станции, существует ряд других параметров и характеристик. От фазности станции зависит возможность подключения отдельных приборов-потребителей. Существуют однофазные и трехфазные автономные энергоустановки. В трехфазной установке мощность распределяется равномерно между всеми фазами.

Не менее важной характеристикой является частота вырабатываемого установкой тока. В соответствии со стандартами этот показатель составляет 50 Гц в России. В других странах, включая Японию, Канаду и Соединенные Штаты, данный параметр может достигать 60 Гц. Максимальная сила вырабатываемого тока энергетических установок определяется в амперах. Не допускается подключать к энергоустановке нагрузку, ампераж потребления которой превышает предельную возможность передачи тока агрегатом.

Учитывая все характеристики электростанций, удастся обеспечить их максимальную производительность и стабильную работу на протяжении долгого времени. В зависимости от наличия или отсутствия конкретных технических характеристик необходимо регулировать нагрузку на станцию.

Какие предъявляются требования к ТЭС

ТЭС — это тепловая электрическая станция, на которой выработка электроэнергии и ее потребление производятся одномоментно. Поэтому такой комплекс должен полностью соответствовать ряду экономических и технологических требований. Это обеспечит бесперебойное и надежное обеспечение потребителей электроэнергией. Так:

помещения ТЭС должны иметь хорошее освещение, вентиляцию и аэрацию;
должна быть обеспечена защита воздуха внутри станции и вокруг нее от загрязнения твердыми частицами, азотом, оксидом серы и т. д.;
источники водоснабжения следует тщательно защищать от попадания в них сточных вод;
системы водоподготовки на станциях следует обустраивать безотходные.

Дизельные электростанции

Дизельные электростанции представляют собой весьма практичное и эффективное решение проблемы автономного энергоснабжения объектов разного рода.

Основные достоинства:

низкая стоимость вырабатываемой электроэнергии;
быстрая окупаемость;
большой моторесурс и долговечность.

Несмотря на то, что стоимость дизельной электростанции значительно выше, нежели бензиновой, в эксплуатации она гораздо дешевле, что компенсирует разницу в цене. Также, дизельные электростанции за счет большего моторесурса, могут работать гораздо дольше, чем электростанции бензиновые. В силу этих обстоятельств дизельные электростанции, нашли своё применение как источники постоянного или аварийного электроснабжения на беспрерывном производстве. Нельзя не отметить и высокую надежность и долговечность дизельных электростанций.

Дизельные электростанции могут эксплуатироваться в самых жестких погодных условиях — при температуре воздуха от -50 до +50 *С. Однако следует помнить, что дизельный двигатель несколько капризен в зимних условиях, и в разное время года применяется различное топливо.

Дизельные электростанции восприимчивы и к температурным перепадам (например, резким заморозкам). Дело здесь вот в чем. Летнее дизельное топливо, которое без проблем используется в теплое время года, не подходит для работы зимой.

От холода в самом топливе происходит выпадение парафина, который забивает топливопроводы. Поэтому зимнее дизельное топливо обрабатывают дополнительно, удаляют парафин. Естественно, оно становится дороже, чем летнее.

Однако, при всем этом, надо указать на очевидное преимущество дизельной электростанции — дизельное топливо не обладает летучестью, как пары бензина или газ. Это обеспечивает дизелю своеобразную защиту от взрыва, что для дизельных электростанций, часто используемых как вспомогательные агрегаты при ликвидации различных катастроф и аварий, особенно ценно. Даже значительная утечка дизельного топлива не создает опасности окружающим и работникам.

Бензиновые электростанции

Бензиновые электростанции имеют свои достоинства:

относительно низкая стоимость оборудования по сравнению с другими типами;
компактность;
легкий пуск в условиях низких температур;
невысокий уровень шума электростанции;
простота эксплуатации.

Основное назначение бензиновых электростанций — как источник электропитания на непродолжительное время (до 7-8 часов). На сегодняшний день производители бензиновых электрогенераторов выпускают электростанции двух типов — с двухтактными и четырехтактными двигателями. Двигатели первого типа устанавливаются на бензиновые генераторы малой мощности и передвижные электростанции.

Такие установки отличаются высокой мобильностью и могут применяться практически в любых условиях, поэтому их можно назвать универсальными. Более мощные стационарные бензогенераторы комплектуются четырехтактными двигателями, обеспечивающими более высокую мощность и длительный ресурс.

Математические модели и методы, используемые в задачах управления ТЭС

Как известно, технологический процесс на ТС заключается в поэтапном преобразовании различных видов энергии. Технологический процесс имеет особенность — конечный продукт — электроэнергия — не подлежит складированию. Косвенным показателем соответствия между паропроизводительностью котла мощностью турбины служит давление перегретого пара.

Современные ТЭС делятся на два типа:

С поперечными связями. Основной агрегат по пару и воде связаны между собой
С блочной компоновкой. При таком типе основное оборудование описывается отдельным технологическим процессом в пределах каждого энергоблока.

Для описания технологических процессов и формирования критериев управления составляются математические модели

. Их изображают в форме уравнений.

В качестве объекта управления, характеризующего технологический процесс на ТЭС в целом, обычно выбирают типичный энергоблок. Технологический процесс, протекающий в таком блоке, можно представить в виде двух последовательных процессов: в паровом котле и турбогенераторе.

Газовые электростанции

Основные достоинства газовых электростанций:

моторесурс газовых электростанций на 25% выше чем у бензиновых и дизельных аналогов;
газовый генератор прост в обслуживании и установке, обладает высокой надежностью;
более дешевый по расходным материалам;
чистый, бездымный и менее вредный для здоровья выхлоп;
приемлемый уровень шума.

Основное назначение: использование газовой электростанции, как источник резервного или основного электропитания на неопределенный временной интервал (в случае подключения к газопроводу).
Главным же достоинством газового генератора является то, что можно одновременно вырабатывать электроэнергию и использовать тепло, которое получается в результате работы газовой электростанции. Такое тепло можно использовать, например, для обогрева зданий и прочих нужд.

Генераторы на газу подразделяются, в зависимости от устройства силовых агрегатов, приводящих в движение генератор. Это могут быть газопоршневые двигатели, или газовые турбины.

Перед приобретением электростанции рекомендуется четко оценить запланированную нагрузку на устройство — таковой будут являться все приборы, работающие с использованием электрического тока (расчет мощности). Важны их номинальную мощность и фазность подключения. Это два основных фактора, которые будут влиять на первичный подбор нужного Вам генератора.

Выбор электростанции зависит от нескольких факторов. В первую очередь, это конечно определение типа ее двигателя, непосредственно генератора и фазности, а затем последующий подбор модели по определенным характеристикам и показателям.

В приоритете – тепло

Теплоэнергоцентрали (ТЭЦ) – это еще один тип ТЭС, но это не конденсационная, а теплофикационная станция. ТЭЦ, главным образом, производят тепло – в виде технологического пара и горячей воды (в том числе для горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов). Поэтому ТЭЦ являются ключевым элементом в централизованных системах теплоснабжения в городах, по уровню проникновения которых Россия является одним из мировых лидеров. Средние и малые ТЭЦ являются также незаменимыми спутниками крупных промышленных предприятий. Ключевая черта ТЭЦ – когенерация: одновременное производство тепла и электричества . Это и эффективнее, и выгоднее выработки, например, только электроэнергии (как на ГРЭС) или только тепла (как на котельных). Поэтому в СССР в свое время и сделали ставку на повсеместное развитие теплофицикации.

Принципиальное отличие ТЭЦ от ГРЭС, при том что все это котлотурбинные и паротурбинные электростанции — разные типы турбин. На теплоэлектроцентралях ставят теплофикационные турбины марки «Т», отличие которых от конденсационных турбин типа «К» (которые работают на ГРЭС) – наличие регулируемых отборов пара. В дальнейшем он направляется, например, к подогревателям сетевой воды, откуда она идет в батареи квартир или в краны с горячей водой. Наибольшее распространение в нашей стране исторически получили турбины Т-100, так называемые «сотки». Но работают на ТЭЦ и противодавленческие турбины типа «Р», которые производят технологический пар (у них нет конденсатора и пар, после того, как выработал электроэнергию в проточной части, идет напрямую промышленному потребителю). Бывают и турбины типа «ПТ», которые могут работать и на промышленность, и на теплофикацию.

В турбинах типа «К» процесс расширения пара в проточной части заканчивается его кондесацией (что позволяет получать на одной установке большую мощность – до 1,6 ГВт и более).

Алексей Кутырев начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала
«Для ТЭЦ электроэнергия, в отличие от ГРЭС – продукт побочный, такие станции в СССР и в России работают, прежде всего, для подогрева теплоносителя – и вырабатывают тепло, которое потом идет в жилые дома или на промышленные предприятия в виде пара. А сколько получается в итоге электроэнергия – не так уж и важно. Важно – выдать нужные гигакалории, чтобы потребителям, в основном – населению, было комфортно»

В отопительный сезон ТЭЦ работают по так называемому «тепловому графику» – поддерживают температуру сетевой воды в магистрали в зависимости от температуры наружного воздуха. В этом режиме ТЭЦ могут нести и базовую нагрузку по электроэнергии, демонстрируя, кстати, очень высокие коэффициенты использования установленной мощности (КИУМ). По электрическому графику ТЭЦ обычно работают в теплые месяцы года, когда отборы на теплофикацию с турбин отключаются. ГРЭС же работают исключительно по электрическому графику.

Нетрудно догадаться, что ТЭЦ в России гораздо больше ГРЭС – и все они, как правило, сильно различаются по мощности. Вариантов их работы также великое множество. Некоторые ТЭЦ, например, работают как ГРЭС — такова, к примеру, ТЭЦ-10 . Другие функционируют в тесной спайке с промышленными предприятиями – и потому не снижают свою мощность даже в летний период. Например, Казанская ТЭЦ-3 ТГК-16 снабжает паром гигант химиндустрии – «Казаньоргсинтез» (обе компании входят в Группу ТАИФ). А Ново-Кемеровская ТЭЦ СГК генерирует пар для нужд КАО «Азот». Некоторые станции обеспечивают теплом и горячей водой преимущественно население – например, все четыре ТЭЦ в Новосибирске с 1990-х практически прекратили производство технологического пара.

Случается, что теплоэлектроцентрали вообще не производят электрической энергии – хотя таких сейчас и меньшинство. Связано это с тем, что в отличие от гигакалорий, стоимость которых жестко регулируются государством, киловатты в России являются рыночным товаром. В этих условиях даже те ТЭЦ, что ранее не работали на оптовый рынок электроэнергии и мощности, постарались на него выйти. В структуре СГК, например, такой путь прошла Красноярская ТЭЦ-3, до марта 2012 года вырабатывавшая только тепловую энергию. Но с 1 марта того года на ней ввели в строй первый угольный энергоблок в России на 208 МВт, построенный в рамках ДПМ. С тех пор эта станция вообще стала образцово-показательной в СГК по энергоэффективности и экологичности.

Красноярская ТЭЦ-3 до марта 2012 года вырабатывала только тепловую энергию. А сейчас является образцово-показательной в СГК по энергоэффективности и экологичности.

Крупнейшие ТЭЦ в России работают на газе и находятся под крылом «Мосэнерго». Самой мощной, вероятно, можно считать ТЭЦ-26, расположенную в московском районе Бирюлево Западное – по крайней мере, по показателю электрической мощности 1841 МВт она опережает все другие ТЭЦ страны. Эта электростанция обеспечивает централизованное теплоснабжение промышленных предприятий, общественных и жилых зданий с населением более 2 млн человек в районах Чертаново, Ясенево, Бирюлево и Марьино. Тепловая мощность у этой ТЭЦ хоть и высока (4214 Гкал/час), но не является рекордной. У ТЭЦ-21 того же «Мосэнерго» мощность по теплу выше – 4918 Гкал/час, хотя по электроэнергии она немногим уступает «коллеге» (1,76 ГВт).

Преимущества АЭС перед ТЭС

Преимущества и недостатки АЭС зависят от того, с каким видом получения электроэнергии мы сравниваем ядерную энергетику. Поскольку основные конкуренты атомных станций – ТЭС и ГЭС, сравним достоинства и недостатки АЭС по отношению к этим видам получения энергии.

ТЭС, то есть теплоэлектростанции бывают двух видов:

Конденсационные или коротко КЭС служат только для производства электроэнергии. Кстати, другое их название пришло из советского прошлого, КЭС также называют ГРЭСами – сокращенно от «государственная районная электростанция». 2. Теплоэлектроцентрали или ТЭЦ позволяют только производить не только электрическую, но и тепловую энергию. Взяв, к примеру, жилой дом, понятно, что КЭС только даст в квартиры электричество, а ТЭЦ еще и отопление вдобавок.

Как правило, ТЭС работают на дешевом органическом топливе – угле или угольной пыли и мазуте. Самые востребованные энергетические ресурсы сегодня – это уголь, нефть и газ. По оценкам экспертов мировых запасов угля хватит еще на 270 лет, нефти – на 50 лет, газа – на 70. Даже школьник понимает, что 50летних запасов очень мало и их надо беречь, а не ежедневно сжигать в печах.

АЭС решают проблему нехватки органического топлива. Преимущество АЭС – это отказ от органического топлива, тем самым, сохранение исчезающих газа, угля и нефти. Вместо них на АЭС используется уран. Мировые запасы урана оцениваются в 6 306 300 тонн. Насколько лет его хватит, никто не считает, т.к. запасов много, потребление урана достаточно небольшое, и об его исчезновении думать пока не приходится. В крайнем случае, если запасы урана вдруг унесут инопланетяне или они испарятся сами собой, в качестве ядерного топлива может применяться плутоний и торий. Преобразовать их в ядерное топливо пока дорого и сложно, но можно.

Преимущества АЭС перед ТЭС – это и сокращение количества вредных выбросов в атмосферу.

Что выделяется в атмосферу при работе КЭС и ТЭЦ и насколько это опасно:

Диоксид серы или сернистый ангидрид – опасный газ, губительный для растений. При попадании в организм человека в больших количествах вызывает кашель и удушье. Соединяясь с водой, диоксид серы превращается в сернистую кислоту. Именно благодаря выбросам диоксида серы возникает риск кислотных дождей, опасных для природы и человека. 2. Оксиды азота – опасны для дыхательной системы человека и животных, раздражают дыхательные пути. 3. Бенапирен – опасен тем, что имеет свойство скапливаться в организме человека. В результате длительного воздействия может вызывать злокачественные опухоли.

Суммарные годовые выбросы ТЭС на 1000 МВт установленной мощности – это 13 тысяч тонн в год на газовых и 165 тысяч тонн на пылеугольных тепловых станциях. ТЭС мощностью в 1000 МВт в год потребляет 8 миллионов тонн кислорода для окисления топлива, преимущества АЭС в том, что в атомной энергетике кислород не потребляется в принципе.

Вышеперечисленные выбросы для АЭС также не характерны. Преимущество АЭС — выбросы вредных веществ в атмосферу на атомных станциях ничтожно малы и по сравнению с выбросами ТЭС, безвредны.

Преимущества АЭС перед ТЭС – это низкие затраты на перевозку топлива. Уголь и газ чрезвычайно дорого доставлять на производства, в то время как необходимый для ядерных реакций уран можно поместить в одну небольшую грузовую машину.

Главное – электричество

Обозначение «ГРЭС» – пережиток советского индустриального мегапроекта, на начальном этапе которого, в рамках плана ГОЭЛРО, решалась задача ликвидации дефицита, прежде всего, электрической энергии. Расшифровывается оно просто – «государственная районная электрическая станция». Районами в СССР называли территориальные объединения (промышленности с населением), в которых можно было организовать единое энергоснабжение. И в узловых географических точках, обычно вблизи крупных месторождений сырья, которое можно было использовать в качестве топлива, и ставили ГРЭС. Впрочем, газ на такие станции можно подавать и по трубопроводам, а уголь, мазут и другие виды топлива завозить по железной дороге. А на Березовскую ГРЭС в красноярском Шарыпово уголь вообще приходит по 14-километровому конвейеру.

В современном понимании ГРЭС – это конденсационная электростанция (КЭС), по сравнению с ТЭЦ, очень мощная. Ведь главная задача такой станции – выработка электроэнергии, причем в базовом режиме (то есть равномерно в течение дня, месяца или года). Поэтому ГРЭС, как правило, расположены вдали от крупных городов – благодаря линиям электропередач такие объекты генерации работают на всю энергосистему. И даже на экспорт – как, например, Гусиноозерская ГРЭС в Бурятии, с момента своего запуска в 1976 году обеспечивающая львиную долю поставок в Монголию. И выполняющая для этой страны роль «горячего резерва».

Интересно, что далеко не все станции, имеющие в своем названии аббревиатуру «ГРЭС», являются конденсационными; некоторые из них давно работают как теплоэлектроцентрали. Например, Кемеровская ГРЭС «Сибирской генерирующей . Потребление угля на электричество и тепло на станции идет сегодня в пропорции 50 на 50», — объясняет «Кислород.ЛАЙФ» начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала СГК Алексей Кутырев.

В то же время на других ГРЭС, входящих в СГК – например, на Томь-Усинской (1345,4 МВт) и Беловской (1260 МВт) в Кузбассе, а также на Назаровской (1308 МВт) в Красноярском крае – 97% сжигаемого угля идет на генерацию электричества. И всего 3% – на выработку тепла. И такая же картина, за редким исключением – практически на любой другой ГРЭС.

Алексей Кутырев начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала
«Для ТЭЦ электроэнергия, в отличие от ГРЭС – продукт побочный, такие станции в СССР и в России работают, прежде всего, для подогрева теплоносителя – и вырабатывают тепло, которое потом идет в жилые дома или на промышленные предприятия в виде пара. А сколько получается в итоге электроэнергия – не так уж и важно. Важно – выдать нужные гигакалории, чтобы потребителям, в основном – населению, было комфортно»

Крупнейшей в России ГРЭС и третьей в мире тепловой станцией является Сургутская ГРЭС-2(входит в «Юнипро») – ее мощность 5657,1 МВт (мощнее в нашей стране – только две ГЭС, Саяно-Шушенская и Красноярская). При довольно приличном КИУМ более 64,5% эта станция выработала в 2022 году почти 32 млрд кВт*часов электрической энергии. Эта ГРЭС работает на попутном нефтяном и природном газе. Крупнейшей же по мощности ГРЭС в стране, работающей на твердом топливе (угле), является Рефтинская — она расположена в 100 км от Екатеринбурга. 3,8 ГВт электрической мощности позволяют вырабатывать объемы, покрывающие 40% потребности всей Свердловской области. В качестве основного топлива на станции используется экибастузский каменный уголь.

Кемеровская ГРЭС давно перепрофилирована в классическую теплоэлектроцентраль, ей оставлено лишь историческое название – ГРЭС.

Недостатки АЭС перед ТЭС

Недостатки АЭС перед ТЭС это в первую очередь наличие радиоактивных отходов. Радиоактивные отходы на атомных станциях стараются по максимуму переработать, но утилизировать совсем их не получается. Конечные отходы на современных АЭС перерабатывают в стекло и хранят в специальных хранилищах. Удастся ли их когда-нибудь использовать – пока неизвестно. 2. Недостатки АЭС – это и небольшой КПД относительно ТЭС. Так как процессы в ТЭС протекают при более высоких температурах, они являются более производительными. В АЭС этого добиться пока сложно, т.к. циркониевые сплавы, которые косвенно участвуют в ядерных реакциях, не могут выдерживать запредельно высоких температур. 3. Особняком стоит общая проблема тепло и атомных электростанций. Недостаток АЭС и ТЭС – это тепловое загрязнение атмосферы. Что это значит? При получении ядерной энергии выделяется большое количество тепловой энергии, которая выбрасывается в окружающую среду. Тепловое загрязнение атмосферы – проблема сегодняшнего дня, оно влечет за собой множество проблем вроде создания тепловых островов, изменения микроклимата и, в конечном счете, глобального потепления.

Современные АЭС уже решают проблему теплового загрязнения и используют для охлаждения воды собственные искусственные бассейны или градирни (специальные охладительные башни для охлаждения больших объемов горячей воды).

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО2, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.

Преимущества и недостатки АЭС перед ГЭС

Преимущества и недостатки АЭС перед ГЭС связаны в основном с зависимостью ГЭС от природных ресурсов. Об этом подробнее…

Преимущество АЭС перед гидроэлектростанциями – это теоретическая возможность строительства новых атомных станций, в то время как большинство рек и водоемов, способных работать на благо гидроэлектростанций, уже заняты. То есть открытие новых ГЭС затруднено из-за нехватки нужных мест. 2. Следующие преимущества АЭС перед ГЭС – это непрямая зависимость от природных ресурсов. ГЭС напрямую зависят от природного водоема, АЭС же только косвенно – от добычи урана, все остальное обеспечивают сами люди и их изобретения.

Недостатки АЭС перед водными станциями незначительны — ресурсы, которые использует АЭС для ядерной реакции, а конкретно урановое топливо, является не возобновляемым. В то время как количество воды – основного возобновляемого ресурса ГЭС, от работы гидроэлектростанции никак не изменится, а уран сам по себе восстановиться в природе не может.

Защитные механизмы АЭС

Все атомные электростанции в обязательном порядке оснащаются комплексными системами безопасности, например:

локализующие – ограничивают распространение вредоносных веществ в случае аварии, повлекшей выброс радиации;
обеспечивающие – подают определённое количество энергии для стабильной работы систем;
управляющие – служат для того, чтобы все защитные системы функционировали нормально.

Кроме того, реактор может аварийно остановиться в случае чрезвычайной ситуации. В этом случае автоматическая защита прервет цепные реакции, если температура в реакторе продолжит подниматься. Эта мера впоследствии потребует серьезных восстановительных работ для возвращения реактора в строй.

После того как в Чернобыльской АЭС произошла опасная авария, причиной которой оказалось несовершенство конструкции реактора, стали больше внимания уделять защитным мерам, а также провели конструкторские работы для обеспечения большей надежности реакторов.

Нетрадиционные источники электроэнергии

Нетрадиционные источники представлены геотермальными электростанциями (рис. 1), работающими на тепловой энергии, поступающей из земных недр. Чем глубже от поверхности земли, тем выше температура данного слоя. В России такие установки построены на Камчатке и на Курильских островах.

Существуют конструкции приливных электростанций (рис. 2), которые функционируют от энергии, создаваемой приливами и отливами в самом узком месте искусственного залива, отсеченного от моря. В качестве примера можно привести опытную Кислогубскую ПЭС, возведенную на Кольском полуострове.

Классификация электростанций включает в себя солнечные и ветровые альтернативные установки (рис. 3). Все виды таких систем обеспечивают электроэнергией небольшие предприятия и производства, используются в частном секторе для удовлетворения бытовых потребностей. В основном, это районы и места, где отсутствует централизованное электроснабжение и нет возможности подключиться к обычным ЛЭП.

Предварительный просмотр:

Технологическая карта урока

Топливно-энергетический комплекс. Электроэнергетика

Тип урока: комбинированный

Цели и задачи:

Показать значение, роль и состав электроэнергетики России
Сформировать представление об основных типах электростанций и их размещении
Выявить проблемы электроэнергетики
Развивать умение работать с различными источниками географической информации.
Формировать экологическую культуру, сознание бережного и экономного расходования электроэнергии.

Виды деятельности учащихся:

фронтальный опрос по пройденному материалу; самостоятельная групповая работа (или работа в парах) с учебником: с текстом, наглядным и картографическим материалом; анализ карт, составление систематизирующей таблицы.

В связи с недостатком местных потребителей и энергосистем, существуют предложения дискретной работы электростанции на энергоёмкий потребитель — регулятор, например, производство водорода, который затем транспортируется к возможным потребителям. Рассматриваются также варианты экспорта электроэнергии в страны южной Азии.

Кислогубская ПЭС — экспериментальная приливная электростанция расположенная в губе Кислая Баренцева моря вблизи поселка Ура-Губа Мурманской области. Первая и единственная приливная электростанция России. Состоит на государственном учёте как памятник науки и техники.

Альтернативные источники энергии

К ним относятся все остальные способы получения энергии, самыми распространёнными из них являются: солнечная электростанция, ветроэлектростанция и электростанции приливов и отливов.

Солнечные электростанции

используют энергию солнца, есть несколько способов её получения, это мы рассмотрим уже в другой статье.

Ветроэлектростанция

— электростанция, которая использует энергию ветра.

Электростанции приливов и отливов

вообще говорят о себе сами.

Мощность – ключевой параметр бытовой электростанции

Главным техническим параметром любой энергетической установки является мощность . Производители бытовых электростанций обозначают предельный уровень мощности, который достигается только в непродолжительные временные промежутки. Для подсчета реального уровня мощности необходимо дополнительно учитывать коэффициент мощности. Реальная производительность, как правило, меньше максимальной и определяется в киловаттах.

Бытовые электростанции разных типов обладают следующей мощностью:

Бензиновые: 15-20 кВт
Дизельные: до 3000 кВт

Генераторы с различной отдачей отличаются друг от друга по габаритам, весу, стоимости и прочим параметрам. При выборе бытовой электростанции следует рассматривать все характеристики в совокупности, включая коэффициент полезного действия, указываемый в предоставляемой документации на агрегат.