Приливные Электростанции

Санкт-Петербургский  Государвственный  Морской                               Технический Университет

Реферат                   На тему : Приливные Электростанции                                                                                                                                                                             Выполнил: Петров  Артем Романович                                                                                                                                                                                    Проверил: Лебедев Дмитрий Владимирович

 

 

 

Оглавление

Введение 2

Приливные электростанции.  Устройство 2

Действующие приливные электростанции 4

Экспериментальная Кислогубская ПЭС им. Л. Берштейна 5

Sihwa Lake Tidal Power Station (Сихвинская ПЭС), Южная Корея. 6

Перспективы развития приливной энергетики в России 8

Проекты приливных электростанций России 9

Приливные электростанции и экология 14

Заключение. 15

Термины, использованные в реферате 16

Список использованной литературы 16

Введение

Развитие мировой энергетики в XXI веке предполагает активное использование  возобновляемых источников и экологически безопасных видов энергии, в числе  которых рассматривается и приливная  энергия.

Теоретический энергетический потенциал прилива оценивается  различными авторами в 2500—4000 ГВт, что  сопоставимо с технически возможным  речным энергетическим потенциалом (4000 ГВт). Реализация приливной энергии  в настоящее время намечается в 139 створах побережья Мирового океана с ожидаемой выработкой 2037 ТВт-ч/год, что составляет около 12% современного энергопотребления мира.

Приливные электростанции. Устройство

 

ПЭС генерирует в электроэнергию энергию морских волн, используя перепад уровней «полной» и «малой» воды во время прилива и отлива.

Перекрыв плотиной, залив  или устье впадающей с море (океан) реки (образовав водоём, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (свыше 4 м) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины. В плотине канал, по которому поступает вода, равномерно сужается с двух сторон по мере продвижения к турбине с целью создания большего напора воды.

Бассейн ПЭС.

При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС  может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4—5 ч с перерывами соответственно 2—1 ч четырежды за сутки.

 Для устранения неравномерности  выработки электроэнергии бассейн  ПЭС можно разделить плотиной  на два или три меньших бассейна, в одном из которых поддерживается  уровень «малой», а в другом  — «полной» воды; третий бассейн  — резервный.

Гидроагрегаты.

Сердце приливной электростанции – капсульный гидроагрегат (бульбовый гидроагрегат).

бульбовый гидроагрегат, - состоит  из осевой поворотно-лопастной турбины  и сочленённого с ней гидрогенератора, заключённого в капсулу (буль-бу)

Капсульные гидроагрегаты могут быть использованы с относительно высоким кпд в генераторном (прямом и обратном) и насосном (прямом и обратном) режимах. Также в качестве водопропускного отверстия.

 В часы, когда малая нагрузка энергосистемы совпадает по времени с «малой» или «полной» водой в море, гидроагрегаты ПЭС либо отключены, либо работают в насосном режиме — подкачивают воду в бассейн выше уровня прилива (или откачивают ниже уровня отлива) и таким образом аккумулируют энергию до того момента, когда в энергосистеме наступит пик нагрузки.

В случае если прилив или  отлив совпадает по времени с  максимумом нагрузки энергосистемы, ПЭС  работает в генераторном режиме. Таким  образом, ПЭС может использоваться в энергосистеме как пиковая  электростанция.

Ортогональный Гидроагрегат

Главным недостатком конструкции  бульбового гидроагрегата в том, что его производство очень дорого стоит, и затрачивается на его  изготовление несколько лет, причем в мире есть только 20 турбинных заводов способных его сделать.  И настоящим прорывом в гидроэнергетике является изобретение русских ученых Низконапорной Ортогональной Турбины.  (патент RU 2391554 C1. Авторы Историк Борис Львович, Шполянский Юлий Борисович)

Отличие от бульбовой:

• Вертикальная ориентация турбины (поток поперечно-струйный)
• Масса (а, следовательно, и стоимость) ортогональных машин в 2- раза меньше идентичных по диаметру рабочих колёс осевых машин.
• По сравнению с осевыми машинами ортогональные в холостом режиме обладают в 2 раза большей пропускной способностью, что позволяет значительно сократить водосливной фронт гидроузла.
• ортогональный гидроагрегат может быть изготовлен не на специализированных турбиностроительных заводах, а большими сериями на любом механическом заводе или в мастерских.
• применение ортогональных машин ведёт к сокращению (на 30%) объёма здания ПЭС.

КПД ортогональных машин (0,75) пока меньше КПД осевых. Однако, за счёт указанных выше преимуществ, затраты на оборудование ПЭС (при равнозначных мощностях и выработке) при применении ортогональных машин снижаются на 50%, а общие капзатраты на ПЭС — на 18%.

 В настоящее время, в эксплуатации находится несколько ортогональных гидроагрегатов: на ПЭС Сенеж (диаметр рабочего колеса 0,25 и 0,86 м), на Кислогубской ПЭС (2,5м) и на малой Мзенеской ПЭС (5,0 м).

 

Действующие приливные электростанции

На сегодняшний день только 4 ПЭС в мире регулярно вырабатывают электроэнергию. Это ПЭС «ЛА-РАНС»  в эстуарии р. Ранс (Франция, Северная Бретань), южнокорейская — ПЭС Сихва (мощность 254 МВт.), канадская — ПЭС Аннаполис и российская Кислогубская ПЭС

ПЭС «ЛА-РАНС» 

 

В 1966 г. во Франции на реке Ранс построена первая в мире приливная электростанция.

Основные характеристики
Годовая выработка  электричества, млн кВт·ч	600
Электрическая мощность	240
Характеристики оборудования:
Тип турбин	Поворотно-лопастные
Кол-во турбин	24
Мощность гидроагрегатов, МВт	10
Сооружения:
Тип плотины	Бетонная водосбросная
Длинна	800 м.

 

Система использует двадцать четыре 10-мегаваттных турбины, обладает проектной мощностью 240 МВт и ежегодно производит около 60 ГВт*ч электроэнергии. Для этой станции разработан приливный капсульный агрегат, позволяющий осуществлять три прямых и три обратных режима работы: как генератор, как насос и как водопропускное отверстие, что обеспечивает эффективную эксплуатацию ПЭС. По оценкам специалистов, ПЭС Ранс экономически оправдана. Себестоимость одного кВт·ч ПЭС «Ля Ранс» приблизительно в 1,5 раза ниже обычной стоимости кВт·ч, произведенного на АЭС Франции. Годовые издержки эксплуатации ниже, чем на гидроэлектростанциях, и составляют 4% капитальных вложений.

ПЭС Анаполис

Построена в 1985 году. В Канаде. Мощность – 20 МВт.

Система смонтирована на о. Хогс в устье р. Аннаполис на основе уже существующей дамбы, защищающей плодородные земли от затопления морской водой в период штормов. Амплитуда прилива колеблется от 4,4 до 8,7 м.

Экспериментальная Кислогубская ПЭС им. Л. Берштейна

 

Кислогубская ПЭС
Основные Характеристики
Мощность	1,5 МВт
Характеристики Оборудования
Тип турбин	Ортогональные
Количество и марка турбин	2x ОГА (СЕВМАШ)
Количество и марка генераторов	2x Русэлпром
Мощность генераторов, МВт	1×0,2; 1×1,5
КПД	72%
Основные сооружения
Шлюз	Нет
Распределительное устройство (ОРУ)	35 Кв
Прочая информация
Странна	Россия
Река	Кислая Губа
Собственник	РусГидро
Годы ввода агрегатов	1968-2006

 

  Общие сведения

Кислогубская ПЭС –  первая сооруженная в России приливная  электростанция. Построена в 1968 году.

Станция установлена в  узкой части губы Кислая, высота приливов в которой достигает максимум 5 метров. Конструктивно станция состоит из двух частей — старой, постройки 1968 года, и новой, постройки 2006 года. Новая часть присоединена к одному из двух водоводов старой части. В здании ПЭС размещено два ортогональных гидроагрегата — один мощностью 0,2 МВт (диаметр рабочего колеса 2,5 м, находится в старом здании) и один ОГА-5,0 м мощностью 1,5 МВт (диаметр рабочего колеса 5 м, находится в новом здании). Гидротурбины изготовлены ФГУП «ПО Севмаш», генераторы — ООО «Русэлпром». Были установлены в 2006 году, заменив капсульные гидроагрегаты.

Кислогубская ПЭС принадлежит  ОАО «РусГидро» в лице его 100 % дочернего  общества — ОАО «Малая Мезенская  ПЭС».

Устройство

Все генерирующее, гидромеханическое  и вспомогательное оборудование смонтировано в прямоугольном железобетонном блоке, изготовленном на судостроительном заводе. Блок был отбуксирован по морю к створу ПЭС и установлен на морское дно. Слева и справа от блока из камня отсыпали небольшие плотины – и губа Кислая была перекрыта. В прилив вода поднимается, проходит в верхний бассейн и крутит турбину; в отлив вода идет назад и опять-таки работает в турбине.

При разнице большой и  малой воды в 1 м. создается напор  необходимый для вращения турбин.

 В настоящее время станция состоит из двух частей – новой и старой. Старая часть образует напорный фронт, на ней расположен кран, поднимающий затворы, а также пульт управления всей станцией.

В новом здании ортогональная  турбина установлена вертикально, в старом горизонтально, что не влияет на мощность гидроагрегата.

Мощность зависит от напора и расхода воды и от частоты вращения агрегата. Расход воды регулируется генераторами частоты.  На схеме выдачи мощности генератор разгружают, регулируя частоту.

Турбина расположена вертикально, а генератор – горизонтально, для изменения плоскости вращения используется редуктор, значительно увеличивающий скорость вращения генератора.

  КПД станции 72% (отношение  мощности с генератора к мощности  потока воды). При квадратурном приливе станция может работать 4 часа, а при сизигийном 12 часов в сутки.

 

 

 

Sihwa Lake Tidal Power Station (Сихвинская ПЭС), Южная  Корея.

Основные характеристики
Годовая выработка, ГВт*ч	550
Электрическая мощность, МВт	254
Характеристики оборудования
Тип турбин	Поворотно-лопастная
Количество тубин	10x

Общие сведения

Сихвинская  ПЭС — крупнейшая в мире на настоящий  момент Приливная электростанция, расположенная  в искусственном заливе Сихва-Хо на северо-западном побережье Южной  Кореи. Электростанция обладает установленной мощностью 254 МВт и была запущена в августе 2011 года.

Технические данные

Водохранилище/-Дамба

• Длина дамбы: 12,7 км
• Объём водохранилища 324 миллионов. м³
• Площадь поверхности водохранилища: 56,5 км²
• Пропускные сооружения: 8 заслонок, 15,3 м × 12 м (открываются при отливе)
• Расход морской воды: приблизительно 160 миллионов м³/день (соответствует приблизительно 50 % объёмов водохранилища)
• Высота прилива: 7,5 м

Электростанция

• Годовая выработка 550 ГВт-ч (ориентировочно соответствует потребности города в полмиллиона человек)
• Высота падения воды: 5,82 м
• Количество турбин: 10 штук
• Количество лопастей на турбине: 3 лопасти
• Мощность 25,4 МВт х 10 турбин = 254 МВт
• Емкость 482 м ³ / с на турбину
• Диаметр рабочего колеса: 7,5 м
• Скорость вращения: 64,3 оборота в минуту

Генераторы:

• Напряжение 10,2 кВ
• Мощность: 26,76 МВА
• Частота: 60 Гц

 

На сегодняшний  день это самая мощная приливная  электростанция, но поскольку данная отрасль энергетики, можно сказать, начинает своё развитие, то следует ожидать от других стран больших мощностей, в особенности следует обратить внимание на Россию.

Перспективы развития приливной  энергетики в России

 

Энергопотенциал

В России в результате 70-летних изысканий, определена целесообразность строительства в XXI веке семи ПЭС  в створах Баренцева, Белого и  Охотского морей

ПЭС	Море, макс. прилив, м	Стадия, год	Мощность, ГВТ
Кислогубская	Баренцево, 3,95	Работает с 1968	0,04
Северная	Баренцево, 3,87	ТЭД, 2006	12,0
Мезенская	Белое, 10,3	Материалы к ТЭД, 2006	8,0
Пенжинская (южный створ)	Охотское, 11,0	Проектные материалы, 1972— 1996	87,9
Пенжинская (северный створ)	Охотское, 13,4	Проектные материалы, 1983— 1996	21,4
Тугурская	Охотское, 9,0	ТЭО, 1996	6,8—7,98
Малая Мезенская	Баренцево	Работает с 2007 г.	0,15