Состояние и перспективы использования энергии малых ГЭС

 

 

 

Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине: Основы энергосбережения

на тему: Состояние и перспективы использования энергии малых ГЭС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНСК 2010

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….3

 

1. Описание  и принцип работы МГЭС…………………………………………….4

 

2. Использование МГЭС в РБ………………………………………………………7

 

3. Проблемы МГЭС и пути их решения…………………………………………..11

 

4. Новый  взгляд на гидроэнергетику……………………………………………...13

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………..15

 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………..16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Как источник энергии реки в Беларуси использовали издавна – на них  сооружались водяные мельницы и  различные гидросиловые установки, задействовавшиеся, в частности, на лесопилках. Чтобы нарастить рекам  «мускулы», возводились простейшие плотины, позволявшие «подпереть»  воду на высоте 23 метров.

До начала Великой Отечественной  войны на территории республики действовало  более тысячи водяных мельниц. Часть из них позже трансформировали в небольшие гидроэлектростанции. В послевоенные годы средняя мощность строившихся в Беларуси ГЭС постепенно увеличивалась – от 30 кВт до 120 кВт.

В 1950-1960 годы в республике было построено более 170 небольших ГЭС общей мощностью около 20 тысяч кВт с годовой выработкой электроэнергии в средний по водности год 88 миллионов кВт·ч.

Малые гидроэлектростанции неплохо  потрудились на колхозы и совхозы. В 1959 году сельское хозяйство Беларуси получало от ГЭС 20 процентов всей потребляемой им электроэнергии. Но как только у  сельских потребителей появилась возможность  подключиться к государственным  энергосистемам, дальнейшее развитие малой гидроэнергетики оказалось  нецелесообразным. Большинство микроГЭС (до 100 кВт), принадлежавших в основном колхозам, было выведено из эксплуатации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание  и принцип работы МГЭС

 

Малая гидроэлектростанция или  малая ГЭС (МГЭС) — гидроэлектростанция, вырабатывающая сравнительно малое количество электроэнергии. Это электростанция, которая в качестве источника энергии использует энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.

Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой  круглый год и возможно большие  уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.

 

Особенности МГЭС:

 

• Себестоимость электроэнергии МГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.
• Генераторы МГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии
• Возобновляемый источник энергии
• Значительно меньшее воздействие на воздушную среду, чем другими видами электростанций
• Строительство МГЭС обычно более капиталоёмкое
• Часто эффективные МГЭС более удалены от потребителей
• Водохранилища часто занимают значительные территории, но, примерно, с 1963 г. начали использоваться защитные сооружения, которые ограничивали площадь водохранилища, и, как следствие, ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга, поселки).
• Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.

 

Гидроэлектростанции делятся в  зависимости от максимального использования  напора воды на:

• высоконапорные — более 60 м;
• средненапорные — от 25 м;
• низконапорные — от 3 до 25 м.

 

В зависимости от напора воды, в  гидроэлектростанциях применяются  различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных МГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож — вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины различаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — железными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

В гидроэлектрические станции, в зависимости  от их назначения, также могут входить  дополнительные сооружения, такие как  шлюзы или судоподъемники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации и многое другое.

 

Принцип работы:

 

Принцип работы МГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривацией — естественным током воды. В  некоторых случаях для получения  необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается  все энергетическое оборудование. В  зависимости от назначения, оно имеет  свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно  преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще  всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над  работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и  многое другое.

Мощность ГЭС напрямую зависит  от напора воды, а также от КПД  используемого генератора. Из-за того, что по природным законам уровень  воды постоянно меняется, в зависимости  от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято  брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Ценность гидроэлектрической станции  состоит в том, что для производства электрической энергии, они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в  дополнительном топливе для ГЭС  нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем  при использовании других видов  электростанций [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Использование МГЭС в РБ

 

До сих пор нет общепринятого  понятия малой гидроэлектростанции (МГЭС). В большинстве государств в качестве основной характеристики принята установленная мощность ГЭС. Чаще всего – как, например, в Австрии, Германии, Испании, Польше и ряде других стран – к МГЭС причисляют гидроэнергетические установки, мощность которых не превышает 5 МВт. В Латвии и Швеции эта планка снижена до 2 МВт, а в Греции, Ирландии и Португалии, наоборот, повышена до 10 МВт.

В США после того, как там начали стимулировать развитие малой гидроэнергетики, верхний предел мощности, характеризующий  МГЭС, поэтапно увеличивался и в 1980 году достиг 30 МВт. Советский Союз, стремившийся ни в чем не уступать заокеанской  супердержаве, и здесь не отстал: в 1986 году был утвержден СниП, в соответствии с которым к малым были отнесены ГЭС с установленной мощностью до 30 МВт при диаметре рабочего колеса турбины до 3 метров.

Нижним же пределом мощности МГЭС принято считать 0,1 МВт. Если меньше, то это уже микроГЭС.

В Беларуси, согласно Постановлению  СМ РБ от 24 апреля 1997 №400  «О развитии малой и нетрадиционной энергетики», был установлен двойной тариф на вырабатываемую МГЭС электроэнергию, которую закупает концерн «Белэнерго». А малыми считаются ГЭС с установленной мощностью до 6 МВт.

В Белоруси до создания единой Белорусской энергетической системы существовало 179 малых ГЭС, которые обеспечивали электроэнергией сельское хозяйство, после — большинство из них было заброшено, а сейчас делаются попытки воссоздать их [2].

В настоящее время в Беларуси начато восстановление и строительство  МГЭС. Некоторые из белорусских МГЭС:

 

• Вилейская ГЭС — малая гидроэлектростанция Белоруссии. 1-я очередь станции введена в эксплуатацию в 1997, 2-я очередь — в 2002 году. Расположена на реке Вилия, на плотине Вилейского водохранилища. Мощность 2000 кВт. Находится на балансе «Минскводоканала». При строительстве 1-ой очереди установлены две турбины типа ГА-8 мощностью по 500 кВт каждая, при строительстве 2-ой очереди — ещё две турбины типа ГА-8 мощностью по 500 кВт каждая. Работы исполняли «Минскводоканал», «Малая энергетика», «Минскводстрой».

 

• ГЭС «Дружба народов» (Дрисвятская ГЭС) — бывшая малая гидроэлектростанция в Браславском районе Витебской области. Расположена на реке Прорве между озёрами Ставок и Оболев.

21 ноября 1951 года в деревне Дрисвяты  прошло собрание представителей  трёх соседних колхозов: имени  Молотова Видзовского района БССР, имени Мицкевича Дукштаского района ЛитССР и имени Свердлова Гривского района ЛатССР, на котором было принято решение о строительстве общими силами межколхозной ГЭС.

19 июля 1953 году состоялось торжественное  открытие ГЭС «Дружба народов»  в присутствии 20 тыс. человек  и правительственных делегаций  трёх союзных республик. 

В настоящее время ГЭС не эксплуатируется  и сохраняется в законсервированном состоянии.

 

• Зельвенская ГЭС — малая гидроэлектростанция в Белоруссии на водохранилище Зельва. Введена в эксплуатацию в декабре 2006 года. Установленная мощность 150 кВт, ежегодная выработка электроэнергии в средний по водности год около 0,5 млн кВт·ч.

 

• Лепельская ГЭС — малая гидроэлектростанция Белоруссии. Расположена на реке Улла. Введена в эксплуатацию в 1958 году. Прервала выработку электроэнергии в начале 1970-х гг. и была заброшена. Реконструирована и опять введена в эксплуатацию 18 октября 2003 г. Мощность 320 кВт. Годовая выработка электроэнергии около 2 млн кВт·ч, что обеспечивает половину потребности в электроэнергии города Лепеля.

Строительство началось в 1958. Реконструкция  началась в 2001 году, были заменены два  генератора мощностью по 160 кВт каждый, кабельная система и система  автоматики. Две шахтные турбины  с вертикальным валом системы  «Френсис», производства фирмы «Фойт», установленные на ГЭС в 1950-х годах были признаны исправными к эксплуатации. Планируемый срок службы восстановленной электростанции не менее чем 25 лет.

 

• Новосёлковская ГЭС — малая гидроэлектростанция в Гродненской области, расположенная на реке Молчадь. Мощность 200 кВт. Восстановлена в 2002 году. Работы выполняли РУП «Гродноэнерго» и ООО «Малая энергетика». Оснащение смешанное: старые турбины (1950-х годов) и новые генераторы.

 

• Осиповичская ГЭС — малая гидроэлектростанция в Белоруссии. Наиболее крупная ГЭС в стране. Расположена на реке Свислочь. Введена в эксплуатацию 23 ноября 1953, выработку электроэнергии не прекращала. Проектная мощность 2,175 МВт. Обычная мощность 1,200 МВт. Годовая выработка электроэнергии — около 10 млн кВт·ч, что достаточно для обеспечения социально-бытовой потребности в электроэнергии города Осиповичи. Строительство началось в ноябре 1946 г. ГЭС имеет три турбины мощностью 725 кВт каждая. Обычно работают две турбины, третья включается во время наводнения или большого количества осадков. Обслуживает ГЭС 14 человек.

 

• ГЭС «Путь к коммунизму» — ныне не функционирующая малая гидроэлектростанция в Белоруссии, в Браславском районе Витебской области. Расположена на реке Дрисвята между озёрами Долгое и Верхнее.

 

• Рачунская МГЭС: рачунское водохранилище иногда называют Снигянским водохранилищем — водохранилище в Белоруси, в Сморгонском районе Гродненской области, на реке Ошмянка. Построено для энергетических целей в 1958 году путём перекрытия долины реки у деревни Малые Рачуны плотиной.

Рачунская гидроэлектростанция введена в эксплуатацию в 1959 году, функционировала до 1977 года, после чего была заброшена. В 1999—2001 годах была произведена реконструкция ГЭС — демонтированы турбины и направляющие аппараты, полностью разобрано оборудование, заменены изношенные детали, установлены новые генераторы. Работы выполняла НПО «Малая энергетика» и «Гродноэнерго». После монтажа и наладки отремонтированного оборудования, 5 февраля 2001 года, Рачунская ГЭС мощностью 200 кВт была введена в эксплуатацию. В 2004 году дополнительно установлена турбина типа ГЭУ-100, мощностью 100 кВт, производства ООО «Промышленный союз — Энергия». Годовая выработка электроэнергии — 1,5 млн. кВт·часов.