Гидроаккумулирующие электростанции и перспектива их развития

В рамках решения этой проблемы советскими научно-исследовательскими, проектными, конструкторскими и другими организациями была проведена большая работа по анализу ситуации и разработке вариантов решения.

В качестве маневренных электростанций могут использоваться пиковые ГАЭС с числом часов работы в турбинном режиме до 6 в сутки, полупиковые ГАЭС и полупиковые тепловые электростанции (ППТЭС) с продолжительностью работы до 16 ч в сутки, а также газотурбинные установки (ГТУ) с продолжительностью работы до 2-3 ч в сутки. Предполагалось также пополнить недостаток маневренных мощностей в Европейской части страны за счет передачи электроэнергии в полупиковом или реверсивном режиме из Сибири, используя временно избыточную мощность гидроэлектростанций Ангаро-Енисейского каскада.

Не отвергая целесообразность строительства и использования ППТЭС и ГТУ, заметим только, что этот процесс может ограничиваться по соображениям топливного баланса из-за дефицитности и высокой стоимости жидкого топлива.

Сравнение технико-экономических показателей ГАЭС с показателями ГТУ и ППТЭС указывает на ряд существенных преимуществ ГАЭС, несмотря на их большую первоначальную стоимость:

многофункциональность ГАЭС, используемых как для покрытия пиковых или полупиковых зон графиков нагрузок, так и для заполнения провалов; кроме того, ГАЭС могут использоваться для регулирования частоты и напряжения в энергосистеме;

высокая степень быстродействия, что позволяет использовать оборудование ГАЭС в качестве резерва быстрого ввода. Время набора гидроагрегатом полной нагрузки от состояния покоя в генераторном режиме составляет 1,5-2 мин, в насосном режиме 6-9 мин;

сравнительно небольшие удельные затраты труда и эксплуатационные издержки, так как сооружения и оборудование ГАЭС более просты, надежны и долговечны;

экологическая нейтральность, минимальное воздействие на окружающую среду.

Наиболее реальным и экономически обоснованным путем дальнейшего наращивания маневренных мощностей в Европейской части страны, учитывая большую степень использования имеющихся гидроресурсов центрального региона России, было признано строительство ГАЭС и энергетических комплексов, включающих мощные ТЭС или АЭС и ГАЭС.

Практически на территории Советского Союза до 80-х гг. прошлого столетия были построены и эксплуатировались только две ГАЭС: Ставропольская установленной мощностью 19 МВт, работающая в режиме сезонного регулирования стоков Большого Ставропольского канала, и Киевская ГЭС-ГАЭС с тремя обычными и тремя обратимыми агрегатами суммарной установленной мощностью в турбинном режиме 225 МВт, введенная в эксплуатацию в 1972 г.

В соответствии с принятой приоритетностью увеличения маневренных мощностей путем строительства ГАЭС институтом «Гидропроект» и его подразделениями был создан большой задел проектных и исследовательских работ по созданию возможных ГАЭС. В 1970-е гг. была разработана техническая документация на шесть ГАЭС суммарной мощностью около 9,0 млн кВт, а также велись работы по созданию проектного задела еще по семи станциям на общую мощность 17 млн кВт. Однако по объективным причинам эта программа строительства ГАЭС и сегодня далека от выполнения.

В 1988 г. были введены два обратимых гидроагрегата Загорской ГАЭС, а в 2000 г. эта станция введена в эксплуатацию в соответствии с проектом (6 агрегатов суммарной установленной мощностью 1200 МВт).

В 1992-1998 гг. были пущены четыре обратимых гидроагрегата на Кайшадорской (Круонисской) ГАЭС (Литва). Агрегаты Круонисской ГАЭС аналогичны Загорским. В настоящее время в Литве прорабатывается вариант возобновления строительства Круонисской ГАЭС с доведением до проектных параметров (8 обратимых гидроагрегатов) или организации строительства новой ГАЭС.

На Украине было заморожено, но уже в первые годы XXI в. возобновлено строительство Ташлыкской ГАЭС, первый агрегат которой введен в эксплуатацию в 2006 г. В настоящее время производится корректировка рабочего проекта Днестровской ГАЭС, изготовлено основное гидроэнергетическое оборудование для первого агрегата.

 

4. Перспективы развития ГАЭС в России

 

Наличие в России практически единственной привлекаемой для регулирования электрических режимов энергообъединения Загорской ГАЭС мощностью в турбинном режиме 1200 МВт совершенно не соответствует реальным потребностям энергообъединений Европейской части России, где суммарный дефицит маневренной мощности по состоянию на 2007 г. составляет около 6 млн кВт. Стратегией развития электроэнергетики в России на ближайшие 15 лет предусмотрен ввод новых энергетических мощностей в объеме 19,4 млн кВт.

Предполагалось, что в общем объеме вводов будут в основном высокоэкономичные мощности в виде парогазовых установок (ПГУ) с газовыми турбинами, обладающими более широкими регулирующими возможностями. Однако необходимо учитывать, что процесс регулирования мощности ПГУ сопровождается значительным снижением их к.п.д. Кроме того, в последнее время появились предпосылки переориентации ПГУ на угольные установки, маневренные качества которых значительно ниже ПГУ.

Одновременно планируется ввод новых энергоблоков АЭС с нарастанием объемов с 1000 МВт до 2000-3000 МВт в год. К 2020 г. доля атомной генерации в общем производстве электроэнергии в соответствии с энергетической стратегией России должна составить 23 %, что потребует установленной мощности АЭС не менее 45 млн. кВт. Для достижения прогнозных показателей развития атомной энергетики планируется к 2015 г. ввести 9,8 млн. кВт, а к 2020 г. - 16 млн. кВт новых мощностей.

Таким образом, совокупный прогнозный средний ежегодный ввод мощностей АЭС и ТЭС на период до 2020 г. составляет от 3 до 4 млн. кВт.

Если учесть, что, во-первых, в соответствии с мировым опытом, доля маневренных мощностей должна составлять около 25 % от общей установленной мощности и, во-вторых, планируемая к вводу мощность располагается преимущественно в Европейской части России, где гидроэнергетические ресурсы практически исчерпаны, то можно прогнозировать необходимость ежегодного ввода в Европейской части России не менее 1 млн. кВт гидроаккумулирующих мощностей.

Выбор площадок для возможного строительства ГАЭС, а также выбор их параметров должны быть согласованы со стратегической программой развития генерирующих мощностей, в том числе мощностей АЭС.

Независимо от планируемого ввода новых мощностей на АЭС и ТЭС уже существующий дефицит маневренных мощностей определяет необходимость строительства таких ГАЭС, как Загорская ГАЭС-2, Ленинградская ГАЭС, Центральная (Тверская) ГАЭС, Курская ГАЭС, Волоколамская ГАЭС, Зеленчукская ГЭС-ГАЭС, проектная документация по которым требует существенной переработки.

Перспективными с точки зрения необходимости строительства для компенсации вновь возникающего дефицита маневренной мощности при вводе новых тепловых энергоблоков и имеющими предварительные проектные проработки являются ГАЭС Владимирская, Ростовская, Кармановская, Средневолжская-1 и Средневолжская-2, Уральская и др., предварительно выбранные параметры которых также требуют уточнения.

Кроме Европейской части России, существует объективная необходимость строительства ГАЭС на Сахалине. Энергообъединение «Сахалинэнерго» представляет собой изолированную энергосистему, основой которой являются Сахалинская ГРЭС с шестью турбоагрегатами суммарной мощностью 300 МВт (28 % выработки электроэнергии) и Южно-Сахалинская ТЭЦ-1 установленной мощностью 225 МВт (46 % выработки). Несколько мелких электростанций (дизельных, тепловых, ГТУ) имеют преимущественно местное значение.

Энергосистема лишена возможности использовать регулирование, связанное с широтными перетоками мощности. Поэтому даже при условии разгрузки ГРЭС и ТЭЦ до технического минимума во время ночного снижения нагрузки как летом, так и зимой возникает избыток генерирующей мощности, и энергосистема вынуждена прибегать к ежесуточной остановке и последующему пуску двух турбоагрегатов ГРЭС. Это приводит к неэкономичной работе ГРЭС и объединения в целом, снижает надежность и повышает вероятность аварийного выхода турбоагрегатов из строя, сокращает их технический ресурс.

Строительство и ввод Сахалинской ГЭС-ГАЭС позволит вывести из работы ряд мелких и неэкономичных дизельных электростанций и ГТУ и даст возможность тепловым электростанциям перейти из полупикового режима работы в базовый, что значительно улучшит технико-экономические показатели электростанций и энергосистемы в целом.

 

Заключение

 

Проанализирована роль гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) в оптимизации режимов работы электроэнергетических систем, в повышении надежности и качества электроснабжения потребителей электроэнергии; рассмотрены этапы развития и перспективы строительства и эксплуатации станций.

 

Список используемой литературы

 

1. Гидроаккумулирующие электростанции в современной электроэнергетике. / В. Ю. Синюгин, В. И. Магрук, В. Г. Родионов. - М. : ЭНАС, 2008. - 352 с.

2. <http://bse.sci-lib.com>

. http://dic.academic.ru