Гидроаккумулирующие электростанции

     Опыт  изолированного энергообъединения  Японии, режим работы которого идентичен  Сахалинэнерго и в структуре  которого при суммарной установленной мощности 227 млн. кВт находятся ГАЭС суммарной мощностью более 20 млн. кВт (9,4 %), показывает, что многоцелевое использование ГАЭС в широких масштабах сняло проблемы регулирования режимов, обеспечения надежности и качества электроснабжения. Более того, при избыточной, казалось бы, установленной мощности ГАЭС (49 % по отношению к суммарной установленной мощности АЭС), в Японии планируется строительство новых подземных ГАЭС, в качестве верхнего бассейна использующих море. При этом экономическая целесообразность строительства и использования ГАЭС в Японии находится на втором плане по сравнению с технической необходимостью — повышением устойчивости, надежности и безопасности работы АЭС.

     Аналогичная ситуация сложилась в энергообъединении  Великобритании, где также отсутствуют гидроэнергетические ресурсы, а для обеспечения возможностей регулирования мощности построены четыре ГАЭС. В отличие от Японии, в Великобритании найден разумный компромисс между технической необходимостью и экономической целесообразностью строительства ГАЭС. Этому способствует наличие специального законодательного акта — Стандарта безопасности, в соответствии с которым штрафные санкции за недопоставку электроэнергии в соответствии с контрактными обязательствами в 40 раз превышают стоимость ее плановой поставки.

     Таким образом, техническая необходимость развития сравнительно нового для России вида гидроэнергетики – гидроаккумулирования не вызывает сомнения, поскольку ГАЭС позволяют оптимизировать работу ТЭС, АЭС и энергообъединений в целом, обеспечить нормативное качество электроэнергии в нормальных режимах, снизить перетоки мощности по межсистемным связям, повысить надежность и живучесть энергообъединений, а также – в ряде случаев – радиационную безопасность АЭС в аварийных ситуациях, облегчить условия послеаварийного восстановления энергосистем в случае крупной системной аварии, сопровождающейся разделением системы и «посадкой» тепловых станций на «ноль», а также оказать благотворное влияние на общехозяйственные процессы страны: сгладить последствия наводнений, создать запасы воды для целей ирригации, хозяйственного и бытового потребления и т. д. Эти технологические возможности ГАЭС носят больше качественный характер, чем количественный, и их трудно оценить экономически. 

          2.3 Влияние ГАЭС на окружающую среду 

       Несомненно,  по  сравнению   с   электростанциями,   работающими   на органическом топливе, более чистыми с экологической  точки  зрения  являются электростанции, использующие гидроресурсы: отсутствуют выбросы  в  атмосферу золы,  оксидов  серы  и   азота.   Обострение  экологической  ситуации,  как  в мире, так и в нашей стране,  к  началу  90-х  годов  послужило  поводом  для возобновления дискуссий  по проблемам экологии в  гидроэнергетике.  В  нашей стране приоритет охраны окружающей среды был признан на  Всесоюзном  научно- техническом  совещании  «Будущее   гидроэнергетики.   Основные   направления создания гидроэлектростанций нового поколения» (1991  год).  Наиболее  резко прозвучали вопросы о том, что  ГЭС и ГАЭС с  крупными  водохранилищами, способствуют затоплению земель, ухудшают качество воды, уничтожают флоры и фауны.

      Действительно, работа данного  типа электростанций также сопряжена   со

значительными  отрицательными  изменениями  в  окружающей  среде,   которые  связаны с созданием плотин и  водохранилищ.  Многие  изменения  приходят  к равновесию с окружающей  средой  через  длительное  время,  что  затрудняет прогноз возможного влияния на окружающую среду новых электростанций.

     Создание ГАЭС  связано  с   затоплением  земельных  ресурсов.  Всего  в

настоящее время в мире затоплено более 350 тыс. км.  В  это  число  входят

земельные площади, пригодные для сельскохозяйственного  использования. Перед затоплением  земель не всегда проводится лесоочистка, поэтому оставшийся лес медленно разлагается, образуя фенолы, тем самым,  загрязняя  водохранилище. Кроме того, в прибрежной полосе водохранилища  меняется  уровень  грунтовых вод, что приводит к заболачиванию местности и исключает использование  этой местности в качестве сельскохозяйственных угодий.

      Большие амплитуды колебаний  уровней воды на некоторых   водохранилищах неблагоприятно  сказываются на  воспроизводстве   рыбы;  плотины  преграждают  путь (на нерест) проходным рыбам;  на некоторых  водохранилищах  развиваются процессы эвтрофирования, в основном обусловленные сбросом в реки и  водоёмы сточных   вод,   содержащих   большое   количество   биогенных   элементов. Биологическая продуктивность водохранилищ увеличивается при попадании в них с речной водой биогенных  элементов  (азота,  фосфора,  калия).  Вследствие этого в водоёмах усиленно развиваются  сине-зеленые  водоросли,  происходит т.н. цветение воды. На окисление обильно отмирающих водорослей  расходуется

большое количество растворённого в воде кислорода, в анаэробных условиях из их белка выделяется ядовитый сероводород, и вода становится  мёртвой.  Этот процесс развивается  сначала  в  придонных  слоях  воды,  затем  постепенно захватывает большие водные массы – происходит эвтрофирование водоёма. Такая вода  непригодна  для  водоснабжения,  в   ней   резко   снижается   рыбная продуктивность. Интенсивность развития процесса эвтрофирования  зависит  от степени проточности водоёма и от его  глубины.  Как  правило,  самоочищение воды в озёрах и водохранилищах происходит медленнее, чем в  реках,  поэтому по мере роста числа  водохранилищ  на  реке  её  самоочищающая  способность уменьшается.

      Для ГЭС и ГАЭС характерно  изменение гидрологического режима  рек – происходит изменение  и перераспределение стока, изменение уровневого режима, изменение режимов течений, волнового, термического и ледового. Скорости течения  воды могут уменьшаться в десятки раз, а в отдельных  зонах  водохранилища  могут возникать полностью застойные участки.  Специфичны  изменения  термического режима водных масс водохранилища, который отличается как от речного, так  и от  озёрного.  Изменение  ледового  режима  выражается  в   сдвиге   сроков ледостава, увеличении толщины ледяного покрова водохранилища на  15-20%,  в то время как у водосливов образуются полыньи. Изменяется тепловой  режим  в нижнем  бьефе: осенью поступает более тёплая вода, нагретая в водохранилище за лето, а весной – холоднее на 2 - 4ºC  в результате  охлаждения  в зимние месяцы. Эти отклонения от естественных условий распространяются  на  сотни километров от плотины электростанции.

      Изменение гидрологического режима  и  затопление  территорий  вызывает изменение гидрохимического  режима водных масс. В верхнем  бьефе  массы  воды насыщаются  органическими  веществами,  поступающими  с  речным  стоком   и вымываемыми из затопленных почв, а в нижнем – обедняются, т.к.  минеральные вещества из-за малых скоростей течения осаждаются на дно. Как в верхнем, так и в  нижнем  бьефе  изменяется  газовый  состав  и газообмен воды. В результате изменения русловых  режимов  в  водохранилищах образуются наносы.

      Создание водохранилищ может  вызвать землетрясения даже в   асейсмичных районах из-за просачивания  воды в границы  разломов.  Подтверждением  этому служат  землетрясения в долинах рек Миссисипи, Чайры (Индия) др.

      Урон, наносимый ГЭС и ГАЭС, во  многом можно  уменьшить   или  компенсировать. Несмотря  на  снижение  энергетических  показателей, низконапорные гидроузлы,  обеспечивающие минимальное затопление  земель, лежат в основе всех современных разработок. Затопление земель также компенсируется культивацией почв  в  других  районах  и  повышением  рыбной продуктивности  водохранилищ.  Ведь  с  каждого  гектара  акватории   можно получать больше животного белка, чем  с  сельскохозяйственных  угодий.  Для достижения этого служат рыбные  заводы.  Также  следует  уменьшать  площадь затопляемой земли на единицу создаваемой мощности. Для  облегчения  прохода рыбы через сооружения гидроузла  изучают поведение рыб  у  гидротехнических сооружений, их отношение к потоку и температуре воды,  к рельефу дна и освещённости;  создают рыбопропускные  шлюзы – с   помощью   специальных приспособлений её привлекают в рыбонакопитель,  а затем из  предплотинных участков  реки  переводят в   водохранилище.   Радикальным   же   способом предупреждения эвтрофирования водоёмов является прекращение сброса  сточных вод.

          ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

     Необходимость строительства ГАЭС объективно обусловлена  дефицитом маневренных мощностей  в тех регионах, в которых преобладают маломаневренные тепловые и атомные электростанции. Это новая и перспективная, а также очень нужная и полезная отрасль гидроэнергетики.

     Хотелось  бы отметить еще одну из наиболее важных проблем, которую я не упомянула в своей работе.  При эксплуатации вновь построенных ГАЭС, как и других новых энергообъектов, появляется проблема формирования и своевременной подготовки эксплуатационного персонала. Обычно новые коллективы эксплуатационников формируются в значительной степени за счет миграции специалистов нужного профиля с родственных предприятий. Также следует рассчитывать на то, что эксплуатационный персонал вновь построенных ГАЭС будет комплектоваться за счет молодых специалистов, не имеющих опыта работы на гидростанциях, либо, в лучшем случае, частично за счет перехода специалистов с обычных ГЭС.

     Гидротехнические  сооружения и гидроэнергетическое  оборудование ГАЭС конструктивно не многим отличаются от аналогичных объектов ГЭС. Принципиальное отличие ГАЭС заключается  в режиме работы и повышенной интенсивности эксплуатации оборудования и сооружений.

     Цель  моего реферата такова: показать объективную  необходимость ускоренного развития гидроаккумулирования, в пределах имеющихся  информационных возможностей дать обзор  существующих в мире типов и конструкций ГАЭС.

     Неразрывность процесса производства и потребления  электроэнергии требует от энергосистем значительного маневрирования мощностями электростанций и агрегатов. Однако современное оборудование ТЭС и  АЭС не приспособлено к резкопеременному режиму работы. Тратяться огромные средства на различного рода усовершенствования, реконструкцию отдельных узлов агрегатов и на устранения неполадок. При решении указанной проблемы гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) занимают особое место, так как они одновременно являются высокоманевренным источником пиковой мощности и потребителем регулятором. В отличии от гидроэлектростанций обычного типа пиковая энергоотдача ГАЭС не зависит от водности года.

     Перспективность развития этого вида гидроэнергетики  определяется не столько техническими проблемами, которые по мере необходимости будут так или иначе разрешаться, сколько экономическим статусом ГАЭС, а именно прибыльностью и, соответственно, инвестиционной привлекательностью проектов новых станций этого типа.

     Таким образом, техническая необходимость развития сравнительно нового вида гидроэнергетики – гидроаккумулирования не вызывает сомнения, поскольку ГАЭС позволяют оптимизировать работу ТЭС, АЭС и энергообъединений в целом, обеспечить нормативное качество электроэнергии в нормальных режимах, снизить перетоки мощности по межсистемным связям, повысить надежность и живучесть энергообъединений, а также – в ряде случаев – радиационную безопасность АЭС в аварийных ситуациях, облегчить условия послеаварийного восстановления энергосистем в случае крупной системной аварии, сопровождающейся разделением системы и «посадкой» тепловых станций на «ноль», а также оказать благотворное влияние на общехозяйственные процессы страны: сгладить последствия наводнений, создать запасы воды для целей ирригации, хозяйственного и бытового потребления и т. д. Эти технологические возможности ГАЭС носят больше качественный характер, чем количественный, и их трудно оценить экономически. 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гидроаккумулирующие электростанции / Бабурин Б.Л., Глезин М.Д., Красильников М.Ф., Шейнман Л.Б.; Под ред. Л.Б. Шеймана. -  Москва, «Энергия», 1978г.
2. Гидроаккумулирующие электростанции в современной электроэнергетике / В.Ю.Синюгин, В.И.Магрук, В.Г.Родионов. - М.: ЭНАС, 2008. - 352 с.
3. Общая энергетика : учеб.пособие / Абдурашитов,Ш.Р . – 2-е изд.,перераб.и доп . – М. : ГОЛОС-ПРЕСС, 2008 . – 312 с.
4. http://hva.rshu.ru/ob/gidroteh/uch/3/chapter17/3_17_1.htm#m1
5. http://forca.ru/info/spravka/gaes.html
6. http://www.twirpx.com/file/109854/
7. http://ru.wikipedia.org/wiki/гидроаккумулирующая электростанция