Гидроэлектрические станции (ГЭС)

Гидроэлектростанции обладают следующими достоинствами:

1. Высокая эффективность использования гидроэнергии благодаря большим значениям КПД турбин и генераторов. Полный КПД гид-роагрегата превышает 90%.

2. Себестоимость вырабатываемой на ГЭС энергии в 5-10 раз меньше, чем на тепловых электростанциях.

3. Гидроагрегаты на ГЭС очень маневренны и могут быть поставлены под полную нагрузку в течение 1-2 мин.

4. Современные ГЭС – это полностью автоматизированные предприя-тия. На выработку энергии тратится в 15-20 раз меньше рабочей си-лы, чем на выработку того же количества электроэнергии на тепло-вых станциях.

5. Гидроэлектростанции более надежны в эксплуатации, чем тепловые станции, и обеспечивают высокую надежность снабжения электро-энергией всех потребителей.

6. При строительстве ГЭС решаются вопросы комплексного использо-вания рек для судоходства, орошения, водоснабжения и другие, ко-торые отдельно иногда решить не удается.

7. Гидроэлектростанции используют энергию рек, которая непрерывно

возобновляется.

Однако гидроэлектростанции обладают и рядом существенных недостат-ков. При заполнении водохранилищ происходит затопление больших площадейсельскохозяйственных земель, затопление железных дорог, линий электропере-дач, линий связи, автодорог, населенных пунктов и пр. Наличие значительной водной поверхности вызывает сильное испарение и изменение климата, которое не всегда бывает благоприятным.

Гидроэлектростанции классифицируются по мощности:

мелкие до 0,2 МВт;

малые до 2,0 МВт;

средние до 20 МВт;

крупные свыше 20 МВт

По напору различают:

низконапорные ГЭС (Н < 10м) с величиной напора до 10 метров; ГЭС среднего напора (10 < H < 100 м) от 10 до 100 м; высоконапорные свыше 100 м.

В таблице 1.1 приведены крупнейшие электростанции России. Суммарная мощность этих электростанций составляет 18% всей генерирующей мощности электростанций страны.

Основным технико–экономическим показателем работы электрической станции является расход топлива на единицу отпущенной энергии. Для веде-ния экономических расчетов на единой базе введено понятие так называемого условного топлива. Теплотворная способность условного топлива принятаравной 29,35 МДж / кг (7000 ккал / кг), т.е. близкой к теплотворной способно-сти антрацита. В среднем по ТЭС удельный расход топлива на отпущенный кВт ч составляет 327 г условного топлива. Удельный расход условного топлива на отпуск 1 ГДж теплоты составил 41,32 кг.

Обобщенным показателем работы электростанции является себестои-мость энергии. Для электрической энергии она составляла 0,6 – 1 коп / кВт ч, тепловой (на ТЭЦ) – около 0,5 рубля за 1 гДж в ценах 1986 года.

Итак, специалист-энергетик должен уметь правильно оценивать энерге-тическую ситуацию и выбирать оптимальные пути энергоснабжения объек-тов. Передача энергетических ресурсов к установкам, преобразующим энер-гию, может осуществляется путем транспорта нефти, газа и угля. Электриче-ская энергия может передаваться по линиям электропередач. Существует не-сколько критериев для выбора способа передачи энергии: удельная стои-мость энергии, географические условия, технические характеристики и влия-ние на окружающую среду.

Вопросы для самопроверки

1. Какие типы электрических станций вы знаете?

2. Назовите преимущества и недостатки, величину КПД различных типов элек-трических станций.

3. На каком принципе работают ТЭС, АЭС и ГЭС?

4. Назовите основные элементы ГЭС? Как они классифицируются по мощности и по напору?

5. Перечислите основные элементы паросиловой установки ТЭС, АЭС.

6. Что такое условное топливо? Для чего вводится это понятие?

Термодинамической системой называется совокупность материальныхтел, находящихся в механическом и тепловом взаимодействии друг с другом и с окружающими систему внешними телами («внешней средой»).

Выбор системы произволен и диктуется условиями решаемой задачи. Те-ла, не входящие в систему, называют окружающей средой. Систему отделяют от окружающей среды контрольной поверхностью (оболочкой). Так, например, для простейшей системы - газа, заключенного в цилиндре под поршнем, внеш-ней средой является окружающий воздух, а контрольными поверхностями слу-жат стенки цилиндра и поршень.

Свойства каждой системы характеризуются рядом величин, которые при-нято называть термодинамическими параметрами.

Давление обусловлено взаимодействием молекул рабочего тела с поверх-ностью и численно равно силе, действующей на единицу площади поверхности

тела по нормали к последней. В соответствии с молекулярно-кинетической тео-рией давление газа определяется соотношением

где n - число молекул в единице объема; m - масса молекулы; С² - сред-няя квадратическая скорость поступательного движения молекул.

В системе СИ давление выражается в паскалях (1 Па = 1 H/м²). Поскольку эта единица мала, удобно использовать 1 кПа = 1000 Па и 1МПа = 10⁶ Па.

Температурой называется физическая величина,характеризующая сте-пень нагретости тела. С точки зрения молекулярно-кинетических представле-ний температура есть мера интенсивности теплового движения молекул. Ее численное значение связано с величиной средней кинетической энергии моле-кул вещества:

где h - постоянная Больцмана, равная 1,38 10 ^-23 Дж/К.

Температура Т, определенная таким образом, называется абсолютной.

В системе СИ единицей температуры является кельвин (К); на практике широко применяется градус Цельсия (⁰С). Соотношение между абсолютной Т и стоградусной t температурами имеет вид

Т= t + 273,15.

Удельный объем v–это объем единицы массы вещества.Если однород-ное тело массой М занимает объем V, то по определению v = V / М.

В системе СИ единица удельного объема 1м³/кг. Между удельным объе-мом вещества и его плотностью существует соотношение v=1/.

Изменение состояния термодинамической системы во времени называет-

ся термодинамическим процессом. Термодинамический цикл – это круговой процесс, осуществляемый термодинамической системой.

Термодинамический процесс называется равновесным, если все парамет-ры системы при его протекании меняются достаточно медленно. В этом случае система фактически все время находится в состоянии равновесия с окружаю-щей средой, чем и определяется название процесса.