Similar presentations:
АльтИЭЭ-Тема 5 ГидроЭС
1.
ТЕМА №5ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
5.1 Общие сведения о гидроэнергетике
Гидроэлектростанция (ГЭС) – это комплекс различных
сооружений и оборудования, использование которых позволяет
преобразовывать энергию воды в электрическую.
ГЭС возводят на реках, сооружая плотины и водохранилища.
При выборе места строительства ГЭС учитывают необходимость
наличия двух основных факторов:
• гарантированная обеспеченность водой в течение всего года;
• как можно больший уклон реки.
ГЭС делят на:
• плотинные (необходимый уровень реки обеспечивается за счет
строительства плотины);
• деривационные (производится отвод воды из речного русла к
месту с большой разностью уровней).
1
2.
Схема плотинной ГЭС2
3.
Плотинные ГЭС3
4.
Деривационные ГЭС4
5.
Работа гидроэлектростанций основана на использованиикинетической энергии падающей воды.
Для преобразования этой энергии применяются турбина и
генератор. Сначала они вырабатывают механическую энергию, а затем
электрическую.
Индикаторами мощности гидроэлектростанций являются:
• расход воды;
• гидростатический напор (разность между верхним и нижним
уровнями падающей воды).
Мощность ГЭС напрямую зависит от:
• напора падающей воды;
• КПД используемого гидрогенератора.
Напор воды ГЭС подвержен сезонным колебаниям из-за
изменения уровня воды в верхнем водохранилище. Различают
следующие сезонные циклы работы ГЭС:
• годичный;
• месячный;
• недельный;
5
• суточный.
6.
Важнейшим элементом работы ГЭС является плотина –массивная перемычка (барьер) между верхним и нижним уровнями
воды, которая должна удерживать водный поток и обеспечивать
необходимый напор.
Развитие большой гидроэнергетики (строительство крупных
ГЭС) возможно тогда, когда есть необходимость централизованного
энергопотребления.
Малые гидроэлектростанции обладают всеми преимуществами
больших, но при этом предоставляют возможность подавать энергию
децентрализовано.
В настоящее время гидроэнергетика обеспечивает до 63%
возобновляемой энергии в мире, что составляет около 19% всей
мировой электроэнергии.
6
7.
5.2 Малая гидроэнергетикаМалая гидроэнергетика обеспечивает устойчивое локальное
электроснабжение, не представляя угрозы для экосистемы и обладая
следующими достоинствами:
- малые ГЭС позволяют сохранить природный ландшафт;
- не нарушаются пути миграции рыбы;
- качество воды в реке сохраняется и она может использоваться
для водоснабжения населения;
- малая гидроэнергетика практически не зависит от погодных
условий и способна обеспечивать устойчивое электроснабжение.
В зависимости от вырабатываемой мощности малые ГЭС делят
на:
• мини-ГЭС (100 кВт – 5 МВт);
• микро-ГЭС (1,5 кВт – 100 кВт).
По принципу использования энергии воды малые ГЭС
подразделяют на 2 типа:
- использующие потенциальную энергию водостока;
7
- использующие кинетическую энергию водостока.
8.
Малыеводостока
ГЭС,
использующие
потенциальную
энергию
В зависимости от максимального использования напора такие
малые ГЭС делят на:
- высоконапорные (напор высотой более 60 м);
- средненапорные (от 25 м до 60 м);
- низконапорные (от 3 м до 25 м).
В зависимости от принципа использования воды и,
соответственно, образующейся ее концентрации можно выделить
следующие малые ГЭС:
- русловые (низконапорные);
- плотинные (низконапорные);
- приплотинные (средненапорные и высоконапорные);
- деривационные;
- гидроаккумулирующие (закачивают воду в специальные
верхние бассейны в периоды минимума нагрузки энергосистемы, и
сбрасывают её в гидротурбины в режимах пиковых нагрузок).
8
9.
Схема русловыхмалых ГЭС
9
10.
Русловые и плотинные малые ГЭС10
11.
Приплотинные малые ГЭС11
12.
Малая ГЭС с безнапорнойдеривацией
12
13.
Малая ГЭС с напорной(смешанной) деривацией
13
14.
Искусственное водохранилище гидроаккумулирующейэлектростанции (ГАЭС)
14
15.
ГАЭС15
16.
Микро-ГЭС,водостока
использующие
кинетическую
энергию
ГЭС такого типа устанавливаются непосредственно
водостоке.
Можно выделить основные типы микро-ГЭС:
- гирляндные свободно-проточные;
- рукавные (переносные);
- погружные;
- с колеблющимися цилиндрами.
в
Гирляндные свободно-проточные работают без специальных
устройств для направления водного потока и без гидротехнических
сооружений. Их мощность составляет от 0,5 кВт до 5 кВт.
Рукавная микро-ГЭС подходит для малых ручьев с расходом
воды не менее 50 л/с. Для нее нужна небольшая плотина с отверстием,
к которому прикрепляется труба-шланг (рукав). Перепад высот от
16
плотины до генератора должен быть не менее 4-5 м.
17.
Погружные микро-ГЭС состоят из капсулы с гидроагрегатом,рабочего колеса и защитного кожуха. Такие микро-ГЭС погружаются в
воду под поверхность или на нужную глубину и использует скоростной
напор речного потока, что исключает необходимость возведения
водоподпорной плотины и практически не оказывает влияния на
природную среду.
Принцип работы микро-ГЭС с колеблющимися цилиндрами
основан на том, что кинетическая энергия течения воды приводит в
колебательное движение цилиндр, передавая ему часть энергии.
Цилиндр закрепляется на упругой подвеске. При колебании он
приводит в движение штоки элементов упругой подвески, а те – масло
в гидроцилиндрах. Колебательное движение масла преобразуется с
помощью специального выпрямителя, подается на гидромотор и
вращает вал электрогенератора.
17
18.
Гирляндныемикро-ГЭС
18
19.
Рукавныемикро-ГЭС
19
20.
Погружныемикро-ГЭС
20
21.
Микро-ГЭС с колеблющимися цилиндрами21
22.
Оборудование малых ГЭСОсновными элементами любой малой ГЭС являются:
- гидротурбина;
- электрогенератор.
Гидротурбины подразделяются по ряду признаков.
1. По типу:
- пропеллерные (для низконапорных ГЭС);
- поворотно-лопастные (для средне- и низконапорных микроГЭС);
- радиально-осевые (для высоконапорных ГЭС, средне- и
низконапорных микро-ГЭС);
- ковшовые (для высоконапорных ГЭС);
- диагональные (разновидность поворотно-лопастных);
- капсульные (гидротурбина и генератор в одной герметичной
капсуле).
2. По конструктивному исполнению:
- с неподвижными лопатками направляющего аппарата
22 и
лопастями рабочего колеса;
23.
- с неподвижными лопастями рабочего колеса ирегулируемым направляющим аппаратом;
- с регулируемыми лопастями рабочего колеса и
неподвижным направляющим аппаратом;
- с регулируемым направляющим аппаратом и поворотными
лопастями рабочего колеса.
3. По скорости течения воды (расходу воды):
- на малых водостоках (расход до 5 м3/с, длина до 10 км);
- на средних водостоках (расход до 50 м3/с, длина до 100 км);
- на больших водостоках (расход более 50 м3/с, длина более
100 км).
4. По единичной мощности:
- от 1 кВт до 100 кВт (для микро-ГЭС);
- от 100 кВт до 1 МВт (мини-ГЭС).
5. По расходу воды: от 0,1 м3/с до 100 м3/с.
6. По номинальному напряжению:
- низкого напряжения (230 В, 400 В);
- высокого напряжения (6 кВ, 10 кВ).
23
7. По частоте вращения турбины: от 200 до 1500 об/мин.
24.
Пропеллернаягидротурбина
24
25.
Поворотно-лопастнаягидротурбина
25
26.
Радиально-осеваягидротурбина
26
27.
Ковшоваягидротурбина
27
28.
Капсульнаягидротурбина
(в одном корпусе с
генератором)
28
29.
На малых ГЭС применяют электрогенераторы:- синхронные (чаще всего);
- асинхронные (реже).
Электрические гидрогенераторы
29