Типы электрических станций. Сравнительная характеристика, достоинства и недостатки

Основную часть электрической энергии вырабатывают: 1) тепловые станции (ТЭС), которые подразделяются на конденсационные (КЭС) и теплофикаци-онные (ТЭЦ); 2) атомные электрические станции (АЭС); 3) гидравлические электрические станции (ГЭС) и гидроаккумулирующие станции (ГАЭС).

Незначительную часть энергии вырабатывают дизельные электростанции

(ДЭС), а такжеТЭС с газотурбинными (ГТУ) и парогазовыми установками

(ПГУ).

Мощность электрических станций различного типа зависитот наличия и

размещения на территории страны теплоэнергетических и гидроэнергетич-еских ресурсов,их технико-экономических характеристик, включая затраты

на транспорт топлива, и от технико-экономических показателей станций.

ТЭС. Тепловые станции используют органическое топливо. КЭС-(предназн-ачена для выработки только ЭЭ) – строятся у источника энергии; ТЭЦ –(пр-едназначена для выработки тепловой и некоторого количества ЭЭ) – строят-ся в городах, на крупных предприятиях.

КЭС.

В отечественн-ых энергосисте-мах на долю КЭС приходится приблизительно три четверти всей вырабатываемой энергии. Мощность отдельных электростанций этого типа достигла 6000 МВт и имеет тенденцию к дальнейшему увеличению до 8000 МВт. КПД КЭС 0,3-0,4.

ТЭЦ.

Они отличаются от КЭС использован-ием тепла «отработ-авшего» в турбинах пара для нужд прои-зводства, отопления, вентиляции и горяч-его водоснабжения. При такой комбини-рованной выработке электрической и те-пловой энергии дос-тигается значитель-ная экономия топли-ва сравнительно с раздельным энерго-снабжением. Поэтому станции типа ТЭЦ получили широкое распростр-анение в районах и городах с большим потреблением тепла.

При средней плотн-ости тепловой нагр-узки мощность ТЭЦ обычно не превышает 300-500 МВт. Лишь в самых бол-ьших городах (Москве, Ленинграде) с большой плотностью нагрузки целес-ообразны ТЭЦ мощностью до 1000-1500 МВт. КПД ТЭЦ 0,6-0,7.

Достоинства ТЭС: - могут использовать природные ресурсы с большой зол-ьностью; - выработка ЭЭ на ТЭС не зависит от внешних климатических усл-овий; - возможность получения ЭЭ непосредст-но. у места добычи ресурсов.

Недостатки ТЭС: -загрязнение окружающей среды; -необходимость наличия подвижного транспорта; -станции очень чувствительны к суточному графи-ку нагрузки.

АЭС. Атомные электрические станции – это тепловые станции, использую-щие энергию ядерных реакций. В качестве ядерного горючего используют обычно изотоп урана U-235, содержание которого в природном уране соста-вляет 0,714%. Основная масса урана – изотоп U-238 (99,28 % всей массы) при захвате нейтронов превращается во вторичное горючее - плутоний Рu-239. На АЭС в России используют ядерные реакторы следующих основных типов: РБМК (реактор большой мощности, канальный) – реактор на теплов-ых нейтронах, водо-графитовый; ВВЭР (водо-водяной энергетический реак-тор) - реактор на тепловых нейтронах, корпусного типа; БН (быстрые нейтр-оны) – реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим натриевым те-плононосителем.

Технологическая схема АЭС зависит от типа реактора, вида теплоносителя

и замедлителя,а также от ряда других факторов. Схема может быть одноко-нтурной (рис. 1.5, а), двухконтурной (рис. 1.5,б) и трехконтурной (рис.1.5.в).

Одноконтурная схема с кипящим реактором и графитовым замедлителем ти-па РБМК-1000 применена на Ленинградской АЭС. Одноконтурная сх. отно-сительно проста, но радиоактивность распространяется на все элементы бл-ока, что усложняет биологическую защиту. Двухконтурную схему применя-ют в водо-водяном реакторе типаВВЭР. Второй контур нерадноактивен. Тр-ех контурную схему применяют наАЭС с реакторами на быстрых нейтрон-ах с натриевым теплоносителем типа БН-600. Чтобы исключить контакт ра-диоактивного натрия с водой, сооружают второй контур с нерадиоактивным натрием. Таким образом сх. получается трех контурной.

Единичная мощность ядерных энергоблоков достигла 1500 МВт. В насто-ящее время считается, что единичная мощность энергоблока АЭС ограничи-вается не столько техническими соображениями, сколько условиями безопа-сности при авариях с реакторами.

Достоинства АЭС: - можно строить в любом географическом месте; - малый расход топлива; - не загрязняется окружающая среда.

Недостатки АЭС: - чувствительны к колебаниям нагрузки; - требуется большое количество воды.

ГЭС. При сооружении ГЭС обычно преследуют цель: выработки ЭЭ, улуч-шения условий судоходства по реке и орошение земель. ГЭС обычно имеют водохранилища, позволяющие аккумулировать воду и регулировать ее расх-од и, следовательно рабочую мощность станции так, чтобы обеспечить наи-выгоднейший режим для энергосистемы в целом.

Продолжительность использования установленной мощности ГЭС, как правило, меньше, чем ТЭС. Она составляет 1500-3000 ч для пиковых станц-ий и до 5000-6000 ч для базовых. Удельная стоимость ГЭС выше удельной стоимости ТЭС той же мощности. Время сооружения также больше, а себес-тоимость ЭЭ, вырабатываемой ГЭС значительно ниже т.к в неё не входит стоимость топлива. КПД ГЭС 0.9…0.95.

ГАЭС. Гидроаккумулирующие электростанции. Назначение заключается в выравнивании суточного графака нагрузки электрической системы и повы-шении экономичности ТЭС и АЭС. В часы минимальной нагрузки системы агрегаты ГАЭС работают в насосном режиме, перекачивая воду из нижнего водохранилища в верхнее и увеличивая тем самым нагрузку ТЭС и АЭС. В часы максимальной нагрузки системы они работают в турбинном режиме, срабатывая воду из верхнего водохранилища и разгружая тем самым ТЭС и АЭС от кратковременной пиковой нагрузки. КПД ГАЭС - 0.7…0.75.

Достоинства ГЭС: При строительстве ГЭС решается ряд задач: - орошение; - обводнения; - расширение сферы судоходства; - низкая себестоимость ЭЭ; - пиковые станции (т.е быстро запускаются)

Недостатки ГЭС: - большие капиталовложения; - затапливаются большие площади; - оказывается вредное влияние на рыборазводное хозяйство.

Особое место занимают электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии: солнечные (СЭС); ветровые (ВЭС); геотермальные

(ГЕОТЭС) и приливные электростанции (ПЭС). Однако суммарная мощность этих станций незначительна.