ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ, СЕТИ И СИСТЕМЫ Электрические станции

На электрических станциях энергия топлива, падающей воды, атомная и другие виды энергии преобразуются в электрическую. Основная доля электрической энергии вырабатывается на тепловых (ТЭС), в том числе атомных (АЭС), электростанциях и гидроэлектростанциях (ГЭС), где первичная энергия преобразуется в механическую, а последняя с помощью синхронных генераторов преобразуется в электрическую. Другие типы электростанции (гелиоэлектростанция, геотермические, приливные, ветроэлектростанции, магнитогидродинамические и др.) пока не получили широкого распространения из-за относительно низких технико-экономических показателей. В стадии исследований находится управляемый термоядерный синтез и создание на его основе термоядерных электростанций.

Ускоренное развитие получает атомная энергетика. Предполагается, что к 2000 г. около 25 % электрической энергии планеты будет «ядерного» происхождения. В настоящее время мощность каждой АЭС составляет 4—7 млн. кВт, что делает их конкурентоспособными с тепловыми на органическом топливе и гидроэлектростанциями.

Тепловые электростанции могут быть конденсационными (КЭС) и теплофикационными (ТЭЦ). На КЭС, в том числе атомных, вырабатывается только электрическая энергия, на ТЭЦ — электрическая энергия, пар и горячая вода для промышленных и бытовых нужд. На ТЭЦ в качестве первичного двигателя используются теплофикационные турбины, имеющие устройства отбора отработанного пара. Отбор пара из турбины на теплоснабжение определяет более высокий к. п. д. по сравнению с КЭС:


При экономичном режиме тэц = 60 Ч- 70 %; гкэс = 30-40 %.

Атомные электростанции позволят снизить расход органического топлива — важного сырья для народного хозяйства. Они расходуют незначительное (по массе) количество «ядерного горючего», поэтому их можно сооружать в любом, даже труднодоступном месте. Атомные станции не загрязняют окружающую среду дымом, золой, пылью и сернистым газом, как ТЭС на органическом топливе, но требуют более высокой культуры эксплуатации, более сложной аппаратуры управления и контроля радиационной безопасности.

Гидравлические станции — электростанции, на которых энергию воды используют для выработки электрической энергии. Основными агрегатами ГЭС являются гидравлическая турбина и соединенный с ней гидрогенератор. За счет создания искусственного перепада уровня воды и запаса потенциальной энергии последняя совершает работу по вращению ротора гидротурбины. Мощность ГЭС Р зависит от расхода воды Q через турбину и напора Н:


К- п. д. ГЭС достаточно высок — до 87 %.

В табл. 12.1 приведены сравнительные показатели электрических станций, откуда видно, что капитальные вложения и сроки строительства ТЭЦ меньше, чем ГЭС, поэтому первые получили преимущественное применение. Отличительной особенностью ГЭС является дешевая электроэнергия и малый ее расход на собственные нужды — не бо- >лее 2 %, на ТЭЦ они составляют до 14 %.

Основными требованиями, предъявляемыми к электростанциям, являются надежность и бесперебойность работы всего оборудования при условии экономичности выработки электрической и тепловой энергии. Основным экономическим показателем ТЭС является расход топлива на выработку 1 кВт-ч электрической, 1 Гкал тепловой энергии и потребление электроэнергии на собственные нужды. Для ГЭС характерным является увязка выработки электроэнергии с водным режимом. Для АЭС характерным является практически постоянная мощность станции вследствие трудности регулирования режимов атомных реакторов, поэтому они работают в так называемом базисном режиме. Переменная часть нагрузки энергосистемы частично обеспечивается ТЭС, а регулируется с помощью ГЭС, ГАЭС и специальных тепловых электростанций на основе мобильных газовых турбин.