3. Общая характеристика электрической станции

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ - это промышленное предприятие, на котором производится электрическая, а в некоторых случаях и тепловая энергия.

В зависимости от вида природных источников энергии (твердое топливо, жидкое, газообразное, ядерное, водная энергия, энергия ветра и т.д.), различают тепловые электростанции (ТЭС), конденсационные электростанции (КЭС), атомные электростанции (АЭС), гидроэлектростанции (ГЭС), ветроэлектростанции (ВЭС), теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и другие.

Для каждого типа станции разрабатывается своя технологическая схема превращения первичной энергии в электрическую, а для ТЭЦ – и в тепловую. Технологическая схема характеризует последовательность основного процесса производства электрической и тепловой энергии, оснащение основным оборудованием преобразовательного процесса - автономными реакторами или паровыми котлами, паровыми или гидравлическими турбинами, электрическими генераторами. Она имеет многочисленное и разнообразное вспомогательное оборудование, и в современных условиях существенно механизирована и автоматизирована.

Оборудование располагается в специальных зданиях, на открытых площадках и под землей. Агрегаты связаны между собой как в тепловой, так и в электрической частях. Эти связи отражаются соответственно в технологических, тепловых и электрических схемах. Кроме того, на станции предусматривают многочисленные коммуникации вторичных устройств – систем управления, контроля, защиты, блокировок, сигнализации и т.п.

Станция имеет также развитые транспортные связи: внешние (с железнодорожной станцией, населенными пунктами, рабочим поселком) и на территории самой станции (между отдельными зданиями и сооружениями для перемещения оборудования, материалов, топлива как в процессе сооружения, так и во время эксплуатации).

Для выдачи электрической и тепловой энергии в энергосистему и к местным потребителям предусматривается необходимое количество электрических линий и тепловых магистралей.

Особенностью гидроэлектростанций являются мощные гидротехнические сооружения, необходимые для получения напора воды и пропуска расхода водотока.

Более 80% электроэнергии в СНГ вырабатывается тепловыми электростанциями на органическом топливе, остальная – гидравлическими и атомными электростанциями. Использование для производства электроэнергии других, кроме гидроэнергетических возобновляемых источников энергии – солнце, ветер, морские приливы, геотермальные воды и др. - пока ограничено только опытными или опытно-промышленными установками.

Однако, следует отметить, что такое процентное распределение доли электроэнергии вырабатываемой различными типами электростанций не одинаково для каждого государства СНГ. Так, на Украине доля электроэнергии вырабатываемой атомными электростанциями составляет к настоящему времени 46% и в дальнейшем предлагается эту долю увеличивать. В Азербайджане, Грузии, Узбекистане АЭС вообще отсутствуют.

По типу первичного двигателя ТЭС подразделяются на паротурбинные, газотурбинные и дизельные. В последнее время находят применение комбинированные схемы с паротурбинными и газотурбинными установками. Газотурбинные и парогазовые ТЭС пока имеют ограниченное применение, хотя и обладают с позиции энергосистемы весьма ценным свойством повышенной маневренности. Дизельные электростанции в настоящее время для выработки электроэнергии широко в ЭЭС не используются. Они находят применение в качестве автономных источников для резервирования электроснабжения особо ответственных потребителей, в частности отдельных потребителей собственных нужд АЭС, а также для производства электроэнергии в зонах, где отсутствуют централизованное электроснабжение от энергосистемы.

Паротурбинные ТЭС являются основными электростанциями большинства энергосистем. Они подразделяются на конденсационные (КЭС), предназначенные только для производства электроэнергии, с турбинами чисто конденсационного типа и теплофикационные (ТЭЦ), предназначенные для комбинированного производства электроэнергии и тепла в виде горячей воды или пара низких параметров. КПД ТЭЦ может достигать 50-70% по сравнению с 35-40% для лучших КЭС.

На современных КЭС работают энергоблоки котел – турбина - генератор – трансформатор мощностью 150, 200, 300, 500, 800 и 1200 МВт. Наиболее крупные КЭС имеют мощность 3,6 млн. кВт: Запорожская и Углегорская (Донбасс). Размещение КЭС в принципе определяется сравнительной эффективностью передачи электроэнергии и перевозки топлива.

Мощность и состав агрегатов ТЭЦ определяются параметрами тепловых нагрузок. Наиболее крупные агрегаты имеют мощность 100, 135, 175 и 250 МВт и, как и на КЭС, выполнены по блочной схеме. В связи с нецелесообразностью дальней передачи тепла (50 км и более) ТЭЦ обычно размещаются в непосредственной близости от городов и промышленных предприятий (например, Симферопольская ТЭЦ).

ГЭС предназначены для выработки электроэнергии и сооружаются часто в составе гидротехнических комплексов, одновременно решающих задачи улучшения судоходства, ирригации, водоснабжения, защиты от паводков. Агрегаты для каждой ГЭС конструируются индивидуально применительно к характеристикам выбранного створа. Для повышения маневренности энергосистем начата реализация программы строительства серии крупных гидроаккумулирующих электростанций, участвующих в выравнивании суточного графика ТЭС и АЭС, двойной мощностью (покрытие пика нагрузки при разряде и заполнение ночного провала за счет заряда).

Атомная энергетика в последние годы развивается быстрыми темпами. От первой Обнинской АЭС мощностью 5 МВт атомная энергетика прошла путь до АЭС мощностью 6000 МВт (Запорожская АЭС – самая крупная АЭС в Европе). За время, прошедшее от пуска первой АЭС, созданы многочисленные конструкции ядерных реакторов: корпусных водо-водяных; канальных графитовых и тяжеловодных, а также реакторов с газовым охлаждением. На основе этих реакторов на тепловых нейтронах и происходит широкое развитие атомной энергетики на Украине.

Одновременно ведутся работы по промышленному исследованию и техническому совершенствованию более перспективных и выгодных реакторов на быстрых нейтронах, воспроизводящих ядерное горючее в цикле производства тепла при основной реакции расщепления. В г. Шевченко на Каспийском море уже несколько лет работает опытная АЭС с реактором на быстрых нейтронах Б-350, имеющим тепловую мощность 1ГВт и рассчитанным на выработку электрической энергии при мощности генератора 150 МВт и на одновременное опреснение 120 тыс. тонн морской воды в сутки. На Белоярской АЭС в России работает блок БН-800 на 800 МВт.

Однако широкое строительство реакторов на быстрых нейтронах станет возможным после решения сложных вопросов повышения надежности реакторов до уровня, достигнутого в реакторах на тепловых нейтронах.

Теоретически в связи с малыми объемами расходуемого топлива АЭС целесообразно размещать вблизи центров потребления электроэнергии. Однако, практически, с учетом конкретных условий выбора площадок для строительства и в первую очередь условий технического водоснабжения, АЭС оказываются нередко удаленными от крупных энергоузлов с передачей электроэнергии на сотни километров.