Днепрогэс
- 1 year ago
- 0
- 0
Гидроэлектроста́нция ( ГЭС ) — электростанция , использующая в качестве источника энергии движение водных масс в русловых водотоках и приливных движениях ; вид гидротехнического сооружения . Гидроэлектростанции обычно строят на реках . Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.
Принцип работы ГЭС состоит в том, что энергия напора воды с помощью гидроагрегата преобразуется в электроэнергию.
Необходимый напор воды обеспечивается посредством сооружения плотины и водохранилища и, как следствие, концентрации реки в определённом месте; или же естественным потоком воды, зачастую с деривацией . В некоторых случаях для получения необходимого напора используют совместно и плотину, и деривацию.
В гидроагрегате вода поступает на лопасти гидротурбины , которая приводит в действие гидрогенератор , и вырабатывающий непосредственно электроэнергию. Всё энергетическое оборудование располагается в здании гидроэлектростанции. В зависимости от назначения, здание имеет своё определённое деление. В машинном зале расположен электрогенератор . Есть ещё всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля работы ГЭС, трансформаторная станция , распределительные устройства и многое другое.
Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности :
Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также ещё по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.
Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды :
В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин . Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах.
Принцип работы всех видов турбин схож — поток воды поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передаётся на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.
Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов , и, соответственно, образующегося напора воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:
В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъёмники , способствующие навигации по водоёму, рыбопропускные , водозаборные сооружения, используемые для ирригации , и многое другое.
Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые природные ресурсы . Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций .
Преимущества:
Недостатки:
Гидроэнергия использовалась с древних времён, для молки муки и других нужд. При этом приводом служил колёсный механизм, вращаемый потоком воды. В середине 1770-х годов французский инженер Бернар Форест де Белидор в опубликованной им работе Architecture Hydraulique , привёл описание гидромашин с вертикальной и горизонтальной осью вращения. К концу XIX века появились электрические генераторы , которые могли работать в сочетании с гидроприводом. Растущий спрос на электроэнергию вследствие Промышленной революции дал толчок в их развитии. В 1878 году заработала «первая в мире ГЭС», разработанная английским изобретателем Уильямом Джорджем Армстронгом в Нортумберленде , Англия. Она представляла собой агрегат, предназначенный для питания одной единственной дуговой лампы в его картинной галерее. Старая электростанция № 1 Schoelkopf возле Ниагарского водопада в США начала производить электричество в 1881 году. Первая гидроэлектростанция Эдисона для целей освещения, Vulcan Street начала работать 30 сентября 1882 года, в г. Аплтон , штат Висконсин , США, и выдавала мощность около 12,5 киловатт.
Но когда встал вопрос промышленного использования электричества, то оказалось, что под постоянный ток требуется слишком толстая медная проводка. Поэтому при оборудовании шахты Gold King Mine в Колорадо отдали предпочтение проекту компании Вестингауза , основанному на патентах Николы Теслы, то есть системе переменного тока двух фаз. Поныне ГЭС Эймса в Колорадо ( ) считается первым коммерчески значимым и успешным промышленным использованием электрического тока. До этого момента все применение сводилось преимущественно к бытовым и городским нуждам освещения домов и улиц постоянным током. А ГЭС в Эймсе вошла в «Перечень значимых объектов и событий IEEE» ( ). Сам Тесла писал в автобиографии, что в проекте участвовать отказался, поскольку считал, что частота переменного тока должна составить 60 Гц, а не 133, как это было задумано инженерами компании Вестингауза. Мнение Теслы было учтено при оборудовании двумя годами позже, частота 60 Гц поныне является стандартной на территории США. Переменный ток, таким образом, стал де-факто стандартом для построения ГЭС, что явилось важной вехой в ходе « войны токов ». Использовались как две фазы (под двигатели Николы Теслы), так и три фазы (под проекты Доливо-Добровольского ) с трансформаторами на соответствующее число фаз. Ныне именно три фазы используются повсеместно.
К 1886 году в США и Канаде было уже 45 гидроэлектростанций. К 1889 году только в США их было 200. В начале XX века коммерческими компаниями строится много небольших ГЭС в горах недалеко от городских районов. К 1920 году до 40 % электроэнергии, производимой в Соединённых Штатах вырабатывалось на ГЭС. В 1925 году в Гренобле (Франция) состоялась , которую посетили более одного миллиона человек. Одной из вех в освоении гидроэнергетики как США , так и в мире в целом стало строительство в 1930-х Плотины Гувера .
Наиболее достоверным считается [ источник не указан 756 дней ] , что первой гидроэлектростанцией в России была Берёзовская (Зыряновская) ГЭС (ныне территория Республики Казахстан), построенная в Рудном Алтае на реке Берёзовке (приток р. Бухтармы ) в 1892 году . Она была четырёхтурбинной, общей мощностью 200 кВт и предназначалась для обеспечения электричеством шахтного водоотлива из Зыряновского рудника . Первой промышленной гидроэлектростанцией в России была ГЭС «Белый Уголь» в г. Ессентуки, построенная в 1903 году ( ГЭС «Белый уголь» ).
На роль первой [ источник не указан 756 дней ] также претендует , которая появилась в Иркутской губернии на реке (приток р. Вачи ) в 1896 году . Энергетическое оборудование станции состояло из двух турбин с общим горизонтальным валом, вращавшим три динамо-машины мощностью по 100 кВт. Первичное напряжение преобразовывалось четырьмя трансформаторами трёхфазного тока до 10 кВ и передавалось по двум высоковольтным линиям на соседние прииски . Это были первые в России высоковольтные ЛЭП . Одну линию (длиной 9 км) проложили через гольцы к прииску Негаданному, другую (14 км) — вверх по долине Ныгри до устья ключа Сухой Лог, где в те годы действовал прииск Ивановский. На приисках напряжение трансформировалось до 220 В. Благодаря электроэнергии Ныгринской ГЭС в шахтах установили электрические подъёмники. Кроме того, электрифицировали приисковую железную дорогу, служившую для вывоза отработанной породы, которая стала первой в России электрифицированной железной дорогой .
Одной из первых можно считать ГЭС [ источник не указан 756 дней ] , построенную в 1897 году бельгийскими горно-промышленниками в Северной Осетии в 7 км от современной Зарамагской ГЭС-1 . Она использовалась для нужд Садонского рудоуправления. Ее мощность составляла 552кВт.
Россия имела достаточно богатый опыт промышленного гидростроительства, в основном, частными компаниями и концессиями . Информация об этих ГЭС, построенных в России за последнее десятилетие XIX века и первые 20 лет XX столетия, достаточно разрознена, противоречива и требует специальных исторических исследований.
Район | Название |
Мощность,
тыс. кВт |
---|---|---|
Северный | Волховская | 30 |
Нижнесвирская | 110 | |
Верхнесвирская | 140 | |
Южный | Александровская | 200 |
Уральский | Чусовая | 25 |
Кавказский | Кубанская | 40 |
Краснодарская | 20 | |
Терская | 40 | |
Сибирь | Алтайская | 40 |
Туркестан | Туркестанская | 40 |
В советский период развития энергетики упор делался на особую роль единого народнохозяйственного плана электрификации страны , который был утверждён 22 декабря 1920 года. Этот день был объявлен в СССР профессиональным праздником — Днём энергетика . Глава плана, посвящённая гидроэнергетике, называлась «Электрификация и водная энергия». В ней указывалось, что гидроэлектростанции могут быть экономически выгодными, главным образом, в случае комплексного использования: для выработки электроэнергии, улучшения условий судоходства или мелиорации . Предполагалось, что в течение 10-15 лет в стране можно соорудить ГЭС общей мощностью 21 254 тыс. лошадиных сил (15632 МВт), в том числе в европейской части России — мощностью 5438 МВт, в Туркестане — 2221 МВт, в Сибири — 7972 МВт На ближайшие 10 лет намечалось сооружение ГЭС мощностью 950 МВт, однако в последующем было запланировано сооружение десяти ГЭС общей рабочей мощностью первых очередей 535 МВт.
Хотя уже за год до этого, в 1919 году , Совет Рабочей и Крестьянской Обороны признал строительства Волховской и Свирской гидростанций объектами, имеющими оборонное значение. В том же году началась подготовка к возведению Волховской ГЭС, первой из гидроэлектростанций, возведённых по плану ГОЭЛРО .
|
Этот раздел
не завершён
.
|
Наименование |
Мощность,
ГВт |
Среднегодовая
выработка, млрд кВт·ч |
Собственник | География |
---|---|---|---|---|
Три ущелья | 22,50 | 98,00 | р. Янцзы , г. Сандоупин , Китай | |
Итайпу | 14,00 | 92,00 | Итайпу-Бинасионал | р. Парана , г. Фос-ду-Игуасу , Бразилия / Парагвай |
Силоду | 13,90 | 64,80 | р. Янцзы , Китай | |
Гури | 10,30 | 40,00 | р. Карони , Венесуэла | |
Черчилл-Фолс | 5,43 | 35,00 | Newfoundland and Labrador Hydro | р. , Канада |
Тукуруи | 8,30 | 21,00 | р. Токантинс , Бразилия |
По состоянию на 2017 год в России имеется 15 действующих гидроэлектростанций свыше 1000 МВт, и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности.
Примечания:
|
Список примеров в этой статье
не основывается на
авторитетных источниках
, посвящённых непосредственно предмету статьи.
|
|
В разделе
не хватает
ссылок на источники
(см.
рекомендации по поиску
).
|
Крупнейшие ГЭС мира (файл меток KMZ для Google Earth )