Гидроэлектростанции (ГЭС). Принципиальная технологическая схема гидроэлектростанции (ГЭС)



Что такое гидроэлектростанция?

Гидроэлектростанции являются весьма эффективными источниками энергии. Они используют возобновимые ресурсы — механическую энергию падающей воды. Необходимый для этого подпор воды создается плотинами, которые воздвигают на реках и каналах. Гидравлические установки позволяют сокращать перевозки и экономить минеральное топливо (на 1 кВт-ч расходуется примерно 0,4 т угля). Они достаточно просты в управлении и обладают очень высоким коэффициентом полезного действия (более 80%). Себестоимость этого типа установок в 5-6 раз ниже, чем ТЭС, и они требуют намного меньше обслуживающего персонала.

Гидравлические установки представлены гидроэлектростанциями (ГЭС), гидроаккумулирующими электростанциями (ГАЭС) и приливными электростанциями (ПЭС). Их размещение во многом зависит от природных условий, например, характера и режима реки. В горных районах обычно возводятся высоконапорные ГЭС, на равнинных реках действуют установки с меньшим напором, но большим расходом воды. Гидростроительство в условиях равнин сложнее из-за преобладания мягких оснований под плотинами и необходимости иметь крупные водохранилища для регуляции стока. Сооружение ГЭС на равнинах вызывает затопление прилегающих территорий, что приносит значительный материальный ущерб.

ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.

Напор ГЭС создаётся концентрацией падения реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. Основное энергетическое оборудование гидроэлектростанции размещается в здании ГЭС: в машинном зале электростанции — гидроагрегаты, вспомогательное оборудование, устройства автоматического управления и контроля; в центральном посту управления — пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции. Повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытых площадках. Распределительные устройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательным оборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС.

По установленной мощности (в Мвт) различают ГЭС мощные (свыше 250), средние (до 25) и малые (до 5). Мощность ГЭС зависит от напора Нб (разности уровней верхнего и нижнего бьефа), расхода воды Q (м3/сек), используемого в гидротурбинах, и кпд гидроагрегата hг. По ряду причин (вследствие, например, сезонных изменений уровня воды в водоёмах, непостоянства нагрузки энергосистемы, ремонта гидроагрегатов или гидротехнических сооружений и т.п.) напор и расход воды непрерывно меняются, а кроме того, меняется расход при регулировании мощности ГЭС. Различают годичный, недельный и суточный циклы режима работы ГЭС.

По максимально используемому напору ГЭС делятся на высоконапорные (более 60 м), средненапорные (от 25 до 60 м) и низконапорные (от 3 до 25 м) гидроэлектростанции. На равнинных реках напоры редко превышают 100 м, в горных условиях посредством плотины можно создавать напоры до 300 м и более, а с помощью деривации — до 1500 м. Классификация по напору приблизительно соответствует типам применяемого энергетического оборудования: на высоконапорных ГЭС применяют ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами; на средненапорных — поворотнолопастные и радиально-осевые турбины с железобетонными и металлическими спиральными камерами, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных спиральных камерах, иногда горизонтальные турбины в капсулах или в открытых камерах. Подразделение ГЭС по используемому напору имеет приблизительный, условный характер.

По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией, смешанные, гидроаккумулирующие и приливные. В русловых и приплотинных ГЭС напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды в верхнем бьефе. При этом неизбежно некоторое затопление долины реки. В случае сооружения двух плотин на том же участке реки площадь затопления уменьшается. На равнинных реках наибольшая экономически допустимая площадь затопления ограничивает высоту плотины. Русловые и приплотинные ГЭС строят и на равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах.

В состав сооружений русловой ГЭС, кроме плотины, входят здание ГЭС и водосбросные сооружения. Состав гидротехнических сооружений зависит от высоты напора и установленной мощности. У русловой ГЭС здание с размещенными в нём гидроагрегатами служит продолжением плотины и вместе с ней создаёт напорный фронт. При этом с одной стороны к зданию ГЭС примыкает верхний бьеф, а с другой — нижний бьеф. Подводящие спиральные камеры гидротурбин своими входными сечениями закладываются под уровнем верхнего бьефа, выходные же сечения отсасывающих труб погружены под уровнем нижнего бьефа.

В соответствии с назначением гидроузла в его состав могут входить судоходные шлюзы или судоподъёмник, рыбопропускные сооружения, водозаборные сооружения для ирригации и водоснабжения. В русловых гидроэлектростанциях иногда единственным сооружением, пропускающим воду, является здание ГЭС. В этих случаях полезно используемая вода последовательно проходит входное сечение с мусорозадерживающими решётками, спиральную камеру, гидротурбину, отсасывающую трубу, а по специальным водоводам между соседними турбинными камерами производится сброс паводковых расходов реки. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30-40 м; к простейшим русловым ГЭС относятся также ранее строившиеся сельские (гидроэлектростанции)ГЭС небольшой мощности. На крупных равнинных реках основное русло перекрывается земляной плотиной, к которой примыкает бетонная водосливная плотина и сооружается здание ГЭС. Такая компоновка типична для многих отечественных ГЭС на больших равнинных реках. Волжская ГЭС им. 22-го съезда КПСС — наиболее крупная среди станций руслового типа.

Самые мощные ГЭС сооружены на Волге, Каме, Ангаре, Енисее, Оби и Иртыше. Каскад гидроэлектростанций представляет собой группу ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока с целью полного последовательного использования его энергии. Установки в каскаде обычно связаны общностью режима, при котором водохранилища верхних ступеней регулирующе влияют на водохранилища нижних ступеней. На основе ГЭС восточных районов формируются промышленные комплексы, специализирующиеся на энергоемких производствах.

В Сибири сосредоточены наиболее эффективные по технико-экономическим показателям ресурсы. Одним из примеров этого может служить Ангаро-Енисейский каскад, в состав которого входят самые крупные гидроэлектростанции страны: Саяно-Шушенская (6,4 млн. кВт), Красноярская (6 млн. кВт), Братская (4,6 млн. кВт), Усть-Илимская (4,3 млн. кВт). Строится Богучановская ГЭС (4 млн. кВт). Общая мощность каскада в настоящее время — более 20 млн. кВт.

При сооружении ГЭС обычно преследуют цель: выработки электроэнергии, улучшения условий судоходства по реке и орошения земель. ГЭС обычно имеют водохранилища, позволяющие запасать воду и регулировать ее расход и, следовательно, рабочую мощность станции так, чтобы обеспечить наиболее выгодный режим для энергосистемы в целом.

Процесс регулирования заключается в следующем. В период времени, когда нагрузка энергосистемы мала (или естественный приток воды в реке велик), гидроэлектростанция расходует воду в количестве, меньшем естественного притока. При этом вода накапливается в водохранилище, а рабочая мощность станции относительно мала. В другой период времени, когда нагрузка системы велика (или приток воды мал), гидроэлектростанция расходует воду в количестве, превышающем естественный приток. При этом расходуется вода, накопленная в водохранилище, а рабочая мощность станции увеличивается до максимальной. В зависимости от объема водохранилища период регулирования или время, необходимое для наполнения и срабатывания водохранилища, может составлять сутки, неделю, несколько месяцев и более. В течение этого времени гидроэлектростанция может израсходовать строго определенное количество воды, определяемое естественным притоком.

При совместной работе гидроэлектростанций с тепловыми и атомными станциями нагрузку энергосистемы распределяют между ними так, чтобы при заданном расходе воды в течение рассматриваемого периода обеспечить спрос на электрическую энергию с минимальным расходом топлива (или минимальными затратами на топливо) в системе. Опыт эксплуатации энергосистем показывает, что в течение большей части года гидроэлектростанции целесообразно использовать в пиковом режиме. Это означает, что в течение суток рабочая мощность гидроэлектростанции должна изменяться в широких пределах — от минимальной в часы, когда нагрузка энергосистемы мала, до максимальной в часы наибольшей нагрузки системы. При таком использовании гидроэлектростанции нагрузка тепловых станций выравнивается и работа их становится более экономичной.

В периоды паводка, когда естественный приток воды в реке велик, целесообразно использовать гидроэлектростанции круглосуточно с рабочей мощностью, близкой к максимальной, и таким образом уменьшить холостой сброс воды через плотину. Наиболее выгодный режим гидроэлектростанции зависит от множества факторов и должен быть определен соответствующим расчетом.

Работа гидроэлектростанций характеризуется частыми пусками и остановами агрегатов, быстрым изменением рабочей мощности от нуля до номинальной. Гидравлические турбины по своей природе приспособлены к такому режиму. Для гидрогенераторов этот режим также приемлем, так как в отличие от паротурбинных генераторов осевая длина гидрогенератора относительно мала и температурные деформации стержней обмотки проявляются меньше. Процесс пуска гидроагрегата и набора мощности полностью автоматизирован и требует всего несколько минут.

Продолжительность использования установленной мощности гидроэлектростанций, как правило, меньше, чем тепловых электростанций. Она составляет 1500-3000 ч для пиковых станций и до 5000-6000 ч для базовых.

Удельная стоимость гидростанции (руб/МВт) выше удельной стоимости тепловой станции той же мощности вследствие большего объема строительных работ. Время сооружения гидроэлектростанции также больше времени сооружения тепловой станции. Однако себестоимость электроэнергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями, значительно ниже себестоимости энергии тепловых станций, так как в состав эксплуатационных расходов не входит стоимость топлива.

Гидростанции целесообразно строить на горных и полуторных реках. На равнинных реках их сооружение может приводить к затоплению больших площадей пойменных лугов и пахотных земель, лесов, снижению рыбных запасов и другим последствиям.



Анатомия ГЭС | ТГК-1

Силу водного потока человечество научилось использовать сотни лет назад: в средние века река вращала рабочее колесо мельницы, а в XIX столетии появились первые гидростанции, на которых энергия водного потока преобразуется в электрическую.

И хотя каждый из нас представляет себе в общих чертах устройство этих сооружений, редко кому удается заглянуть внутрь.

Гидроагрегат электростанции похож на айсберг – большая часть расположена в воде, а сверху в машинном зале мы видим только своеобразную «масленку» — верхнюю часть работающей машины.

Огромный масштаб основного оборудования, благодаря которому энергия водного потока превращается в электричество, можно оценить только во время большого капитального ремонта — сосредоточения усилий десятков людей.

Капитальный ремонт редко продолжается меньше пары месяцев. Сначала приступают к демонтажу генератора. Он закреплен на массивной крестовине, которая принимает на себя вес всего оборудования.

Под крышкой крестовины находится огромный ротор. Именно здесь рождается электричество: ротор вращается в магнитном поле статора, возникает электродвижущая сила, которая вызывает электрический ток.

Ротор снимают и отправляют на специальную ремонтную площадку, расположенную в машинном зале, для проверки и обслуживания.

Затем происходит выемка рабочего колеса. Этот огромный «вентилятор» принимает на себя всю силу реки.

Под действием напора рабочее колесо вращает вал, на котором закреплен ротор генератора – это и есть принципиальная схема работы ГЭС.

Вес ротора может достигать нескольких десятков тонн, так что без крана при установке ротора не обойтись.

Любая сборка и разборка гидроагрегата – это множество слесарной работы.

Мелочей не бывает: каждый болт должен соответствовать нормативам и допускам. Поэтому на ГЭС есть слесарный участок, где работают, что называется, «на качество».

Кстати, турбины тоже бывают разные. Для рек с небольшим перепадом высот и, соответственно, напоров, применяют поворотно-лопастные турбины (турбины Каплана) – похожие на гребной винт корабля. Как следует из названия, их лопасти могут поворачиваться, что и обеспечивает изменение рабочего диапазона.

Второй распространенный тип – радиально-осевые турбины. Они применяются на реках с высоким напором, позволяют получить больше мощности, но могут работать в более узком диапазоне режимов.

Рабочее колесо весит несколько десятков тонн и может служить десятилетиями. Например, турбина Волховской ГЭС отработала около 90 лет и теперь стала памятником около гидроэлектростанции.

Чтобы ГЭС эффективно работала, мало просто поместить турбину в реку — воду нужно подводить специальным образом – через подводящий канал и спиральную камеру. Это нужно для того, чтобы вода равномерно поступала на лопасти рабочего колеса.

Увидеть спиральную камеру можно только во время строительства гидроэлектростанции, так как она находится в основании ГЭС. Но иногда, во время капитального ремонта, спиральную камеру осушают и туда можно зайти, чтобы провести инспекцию и выполнить регламентные работы.

Здесь есть еще один важный элемент: направляющий аппарат. Это система неподвижных и подвижных лопаток на пути воды к турбине.

Статичные пластины ламининиризируют, то есть «успокаивают» поток, чтобы он не повредил рабочее колесо, а подвижные открывают и закрывают входные окна, тем самым регулируют количество поступающей воды на турбину. Задача управления простая: нужно добиться оптимальных соотношений между открытиями направляющего аппарата и углами разворота лопастей.

Последние два десятилетия круто изменили практику эксплуатации этих потрясающих машин. На смену аналоговым устройствам пришли цифровые компьютерные технологии, которые стали неотъемлемой частью управления электростанцией.

Сегодня многие ГЭС даже могут работать в автономном режиме – один человек отдает команды целому каскаду гидроэлектростанций, и все действия по управлению оборудованием выполняет автоматика. Она же следит за параметрами: как только что-то выходит за рамки допустимых значений, система подает сигнал или включает защиту.

Вся телемеханика и автоматика помещается в нескольких шкафах.

Работа с современным цифровым оснащением предъявляет особые требования к персоналу. Это инженеры с высшим образованием и высочайшей квалификацией. Каждый из них сдал несколько экзаменов, прежде чем получил допуск к работе!

Любая гидроэлектростанция – это комплекс искусственных сооружений, с помощью которых человек надежно установил контроль над стихией реки. Благодаря регулированию на многих реках удалось прекратить разрушительные паводки, а с помощью шлюзов даже обеспечить судоходство.

Многим ГЭС на Северо-Западе России (первенцам ленинского плана электрификации страны) уже 80-90 лет, что зачастую означает, что их проект не предусматривал развития современных технологий. Например, вряд ли отцы-энергетики могли предположить, что по плотинам ГЭС будет перемещаться огромный поток автомобилей.

Именно в таких случаях возникает потребность модернизировать конструкцию. Специфика работы на гидросооружениях заключается в невозможности вывести объект из эксплуатации. Водосброс нельзя «выключить», осушить и спокойно перестроить. Каждое действие должно быть выполнено строго в соответствии с проектом. Демонтаж старых конструкций происходит с хирургической точностью и аккуратностью.

Новые стальные балки смогут выдержать необходимые нагрузки.

Кроме того, обновленный водосброс будет иметь собственный кран для ремонтных работ.

Река несет в себе немало посторонних предметов, которые засоряют сороудерживающие решетки. Сама по себе вода — это агрессивная среда и необходимо постоянно контролировать состояние бетона плотины и подводящего канала. Как тут без водолазов?

В последние годы гидроэнергетики применяют инновационное оборудование: вместо водолазов погружается самый настоящий робот!

Оператор с берега управляет его движением, а камеры в реальном времени передают картинку на терминал.

В считанные минуты можно осмотреть приемные решетки или подводную камеру.

Двигатели на электрическом приводе позволяют маневрировать во всех направлениях и противостоять течению реки. Будущее уже здесь!

Время от времени перед гидроэнергетиками встают вызовы, с которыми не справится никакой робот. Что делать, если на горизонте в верхнем течении реки показался… остров? И он стремительно приближается!

Оказывается, что плавучие острова – это не такое уж редкое явление. В верховьях рек бывают обширные заболоченные участки. Годами на поверхности воды нарастает ковер травы и даже укореняются деревца. В многоводные годы после сильных дождей или таяния снегов уровень воды в реке поднимается, участки болота всплывают и уходят вниз по течению.

Острова бывают довольно обширные, даже со случайными пассажирами: земноводными и мелкими грызунами. Не стоит и говорить, что такие «сюрпризы» доставляют энергетикам немало хлопот.

На помощь приходит штатный катер, который позволяет отвести остров в сторону и приступить к его ликвидации.

За несколько часов труда энергетикам удается разделить его на части. Дальше куски острова нужно направить точно в открытое окно водосброса.

Главная задача гидроэнергетиков – безопасная эксплуатация гидротехнических сооружений и оборудования. Вся эта сложная система работает благодаря трудам выдающихся инженеров прошлого и грамотным инженерам, оперативникам и ремонтникам сегодня.

Когда закончен масштабный ремонт, турбина на месте, а генератор готов запустить поток электронов в сеть, остался один простой тест.

На крышку работающего гидрогенератора нужно поставить монету на ребро – если колоссальная сила реки вращает многотонный ротор с такой легкостью и нежностью, что монета не падает – значит работа выполнена качественно.

Как и принято у энергетиков.

3.1.1. Трудовая функция / КонсультантПлюс

Принцип работы ГЭС

Вода под напором поступает на лопасти турбины гидроэлектростанции, которая в свою очередь приводит в действие генераторы, вырабатывающие электричество. Мощность ГЭС зависит от напора и количества воды, проходящей через гидроагрегаты.

Собственно, главной задачей в строительстве гидроэлектростанции является создание напора воды. По принципу решения этой проблемы ГЭС делятся на плотинные и деривационные. Иногда также встречаются ГЭС смешанного (плотинно-деривационного) типа.

#INNER0#

При наиболее распространенном варианте строительства реку перегораживают плотиной, которая поднимает уровень воды, создавая необходимый напор. Причем его величина напрямую зависит от высоты сооружения.

#INNER1#

Помимо плотины (или нескольких) такая ГЭС состоит из здания гидроэлектростанции и распределительного устройства. В здании ГЭС располагается все основное оборудование станции – турбины и генераторы. Также ГЭС могут включать в себя дополнительные сооружения, например, водосбросные устройства, шлюзы, судоподъемники или рыбоходы.

Деривационные ГЭС обычно строят в тех местах, где река имеет довольно большой уклон. Таким образом, отпадает необходимость в сооружении водохранилища, а вода через специальные водоводы (тоннели или каналы) попадает прямиком к зданию ГЭС. Впрочем, даже на деривационных ГЭС нередко стараются возводить небольшие водохранилища (бассейны суточного регулирования), чтобы иметь определенные возможности по регулированию стока и соответственно изменять выработку электроэнергии в зависимости от потребностей энергосистемы.

Это интересно: водохранилище Вольта в Гане – крупнейшее в мире. Его площадь – 8500 квадратных километров, что составляет 3,6% территории страны.
Отдельно можно выделить гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). Их используют для сглаживания суточных перепадов нагрузки энергосистемы, чтобы обеспечить надежность ее работы. В отличие от обычной гидроэлектростанции ГАЭС работают не только в турбинном, но и в насосном режиме, закачивая воду из нижнего бьефа в верхний.

#INNER2#

Пожалуй, самой необычной ГАЭС в мире является Том Сок в Лестервиле, штат Миссури. Ее уникальность в том, что она расположена в 80 км от ближайшего источника воды – реки Миссисипи!

Одним из главных отличий гидроэлектростанций от других энергетических сооружений является их индивидуальность. Если тепловые или атомные станции строят по давно отлаженным схемам из одинаковых типовых блоков, то каждая ГЭС является уникальной в своем роде.

опыт интеграции Archicad и инженерных САПР — Graphisoft Россия, Украина, Грузия и СНГ

Наталия Рыбасенко – автор проектов зданий Зарагижской, Верхнебалкарской и Усть-Джегутинской МГЭС.

С 2005 по 2010 год – архитектор в проектных организациях, работала над проектами жилых, общественных и производственных зданий, с 2010 года по настоящее время – главный специалист АО «Институт Гидропроект». Исполняла обязанности главного архитектора на следующих объектах: Загорская ГАЭС-2 на р. Кунье, Зарагижская МГЭС на р. Черек, комплексная реконструкция Волжской ГЭС на р. Волге, технологический корпус и здание КРУЭ 500 и 220 кВ Рогунской ГЭС, Верхнебалкарская МГЭС на р. Черек Балкарский, Усть-Джегутинская МГЭС.

В институте и его филиалах работают 788 человек, среди них – семь докторов наук, 46 кандидатов наук. У 27 специалистов есть государственные награды.

Отдел архитектуры и строительных конструкций института (ОАСК) занимается проектированием верхних строений зданий ГЭС. При этом верхнее строение ГЭС – это, по сути, промышленное здание, особенностью которого является то, что основанием (фундаментом) служит гидротехническая часть. Кроме того, в отделе проектируются служебные корпуса, вспомогательные сооружения, то есть практически все негидротехнические сооружения.

Особенности проектирования ГЭС

Здание ГЭС состоит из машинного зала и блока служебно-производственных помещений или служебно-производственного корпуса. Кроме того, здание ГЭС разделяется на подземную и наземную части (верхнее строение). В блоке служебно-производственных помещений располагаются технические, бытовые и административные помещения.

Подземную часть компонуют инженеры-гидротехники с привлечением архитектора. Верхнее строение проектируют архитекторы совместно с конструкторами. Все здание проектируется по техническим заданиям инженеров-технологов: гидромехаников, электриков, инженеров по крановому оборудованию и др.

Проектируя блок служебно-производственных помещений, архитектор решает несколько сложных задач, а именно:

• как увязать технические помещения между собой в соответствии с требованиями инженеров;
• как разместить среди технических административные и бытовые помещения, не нарушив нормы и правила;
• как вписать все эти помещения в заданный гидротехническими требованиями периметр (основанием для блока служебно-производственных помещений служит гидротехнический бетон).

На этапе компоновки здания рассматривается несколько вариантов расположения помещений.

Схема здания ГЭС на примере разреза по зданию Верхнебалкарской МГЭС

Выбор в пользу Archicad

Структурированная карта видов и отображение плана проекта здания Усть-Джегутинской МГЭС в Archicad

Архитекторы института работают в Archicad с 2011 года. Знакомство с программой сотрудники отдела, ранее не использовавшие это ПО, начали с эксперимента: попробовали разработать в программе рабочую и проектную документацию для Загорской ГАЭС-2. Результат показал, что применение Archicad значительно ускоряет подготовку документации. Трудность была только в конвертации чертежей из Archicad в формат DWG, но постепенно специалисты решили эту проблему с помощью гибкой настройки транслятора DWG.

На сегодняшний день для нас очевидны преимущества работы в Archicad. Как уже было сказано, мы рассматриваем много вариантов компоновки помещений, прежде чем сделать выбор. Программа позволяет оперативно создавать модель здания, одновременно разрабатывать планировочные и фасадные решения, а также быстро вносить в проект корректировки.

Архитектурные чертежи для рабочей документации включают различные планы этажа: кладочный план, планы отверстий, полов, потолка, конструкций усиления клади и др. Используя карту видов Archicad, архитектор создает все планы из одной модели, а не чертит их отдельно. И снова мы получаем сокращение времени на работу и внесение изменений в рабочую документацию.

Взаимодействие рабочих групп

Конструкторы института работают в AutoCAD. Расчеты строительных конструкций малых ГЭС инженеры выполняют в вычислительном комплексе SCAD. На основе этих расчетов они разрабатывают трехмерную модель несущих конструкций зданий, проводят прочностной анализ методом конечных элементов и устанавливают сечения всех несущих конструкций зданий.

Взаимодействие архитекторов и инженеров при проектировании зданий ГЭС строится следующим образом. Архитекторы получают от инженеров смежных отделов технологические схемы и на их основе разрабатывают планировочные решения здания. Исходя из требуемой компоновки здания проектируются строительные конструкции. Архитектурно-строительный отдел выдает технологическим отделам в качестве технического задания чертежи строительных конструкций, которые они дальше используют как подоснову для размещения инженерных систем.

Структурированная карта видов и отображение плана проекта здания Усть-Джегутинской МГЭС в Archicad

Для передачи планов в смежные отделы архитекторы сохраняют в Archicad два варианта чертежей в формате DWG: первый – чертежи со штампами, полностью оформленные в книге макетов, которые в AutoCAD открываются в листах с чертежами в виде блоков; второй – чертежи, сохраненные из видового экрана, открывающиеся в AutoCAD в пространстве модели. В первом варианте чертежи разбиты и, по мнению большинства инженеров, непригодны для работы. Тем не менее некоторым специалистам они подходят, так как полностью оформлены. Во втором варианте чертежи сохраняют свои свойства, с ними проще работать, и поэтому большинство смежников используют именно их в качестве подосновы.

Малые ГЭС: Зарагижская, Верхнебалкарская и Усть-Джегутинская

На сегодняшний день одно из ведущих направлений для АО «Институт Гидропроект» – проектирование малых гидроэлектростанций (МГЭС).
Архитекторы зданий МГЭС в своих решениях учитывают следующие важные обстоятельства:

• технические, административные и бытовые помещения компонуются на небольшом участке застройки;
• планировочное решение отвечает технологическим требованиям, действующим нормам и правилам, в том числе по пожарной безопасности;
• используются конструкции и материалы, которые, среди прочего, позволяют возвести здание в сжатые сроки и с минимальными затратами.

Изначально предполагалось строительство здания из металлокаркаса с использованием навесных сборных железобетонных панелей, которые облицовываются плиткой и утепляются по системе навесного вентилируемого фасада (подобным образом было построено аналогичное здание МГЭС Кашхатау, введенное в эксплуатацию в 2010 году).

По желанию заказчика железобетонные панели заменили на сэндвич-панели, что упростило внешний вид здания. Из-за сжатых сроков строительства и ограниченного финансирования часть решений строители не смогли воплотить в жизнь. Изменения в проект вносились по ходу строительства, и это, безусловно, отразилось на архитектурном облике здания.

Зарагижская МГЭС на р.Черек

Объект: Зарагижская малая гидроэлектростанция на р. Черек

Период работы: 2013-2015 годы
Статус: проект реализован
Использованное программное обеспечение:
Archicad, AutoCAD, SCAD

ГИП: М.Ф. Уханов
Заместитель ГИПа: О.Л. Неговский
ГАП (автор проекта): Н.Е. Рыбасенко
Архитекторы:
П.С. Лобачев, И.Н. Смирнова, Д.М. Засядко

Отображение плана на отм. 492,500 проекта Зарагижской МГЭС в Archicad

Отображение разреза проекта Зарагижской МГЭС в Archicad

Визуализация интерьера машинного зала Зарагижской МГЭС на р. Черек

Фотография машинного зала Зарагижской МГЭС на р. Черек

Сейчас мы работаем над архитектурными решениями двух малых гидроэлектростанций – Верхнебалкарской МГЭС (Кабардино-Балкарская Республика) и Усть-Джегутинской МГЭС (Карачаево-Черкесская Республика). Оба проекта разрабатываем в Archicad.

Визуализация здания Вехнебалкарской МГЭС

Объект: Верхнебалкарская МГЭС на р. Черек Балкарский (Кабардино-Балкарская Республика)

Период работы: настоящее время
Статус: в процессе разработки
Используемое программное обеспечение:
Archicad, AutoCAD, SCAD

ГИП: М.Ф. Уханов
Заместитель ГИПа: А.С. ТерликовА.С.
ГАП (автор проекта): Н.Е. Рыбасенко
Архитекторы:
В.В. Башкатов, П.С. Лобачев, А.С. Усольцев, Е.С. Азарова

Визуализация здания Усть-Джегутинской МГЭС

Объект: Усть-Джегутинская МГЭС (Карачаево-Черкесская Республика)

Период работы: настоящее время
Статус: в процессе разработки
Используемое программное обеспечение:
Archicad, AutoCAD, SCAD

ГИП: Д.В. Баранов
ГАП (автор проекта): Н.Е. Рыбасенко
Архитекторы:
В.В. Башкатов, П.С. Лобачев, А.С. Усольцев, Е.С. Азарова

Мы учли опыт проектирования и реализации Зарагижской МГЭС и в текущих проектах предусматриваем экономичные и простые решения. Изначально экономично спроектированное здание в конечном результате смотрится гармоничнее, чем здание, более сложный проект которого был упрощен в ходе строительства.

О GRAPHISOFT

Компания GRAPHISOFT® в 1984 году совершила BIM революцию, разработав Arcjicad® — первое в индустрии САПР BIM-решение для архитекторов. GRAPHISOFT продолжает лидировать на рынке архитектурного программного обеспечения, создавая такие инновационные продукты, как BIMcloud™ — первое в мире решение, направленное на организацию совместного BIM-проектирования в режиме реального времени, EcoDesigner™ — первое в мире полностью интегрированное приложение, предназначенное для энергетического моделирования и оценки энергоэффективности зданий, и BIMx® — лидирующее мобильное приложение для демонстрации и презентации BIM-моделей. С 2007 года компания GRAPHISOFT входит в состав концерна Nemetschek Group.

Гидроэнергетики подарили библиотекам книгу о строительстве Чебоксарской ГЭС

Чебоксарская ГЭС (ПАО «РусГидро») совместно с ветераном-гидротехником Сергеем Петровичем Егоровым подготовила книгу «Чебоксарская гидростанция. Отдельные страницы из истории строительства». 200 экземпляров нового издания с уникальными архивными материалами получили в подарок все городские и школьные библиотеки Новочебоксарска, а также юные читатели и ветераны-гидростроители.

Книга посвящена знаменательным датам: 100-летию Плана ГОЭЛРО и Чувашской автономии, 60-летию Новочебоксарска и 40-летию Чебоксарской ГЭС. Благодаря возведению гидроэлектростанции, запланированному еще в 1930-е годы, Чувашия из аграрной республики преобразилась в промышленную, а рядом с ее столицей появился еще один индустриальный центр — Новочебоксарск. Как шло строительство ГЭС, рассказал его непосредственный участник, в те годы — специалист комплексной изыскательской экспедиции № 45 института «Гидропроект» Сергей Петрович Егоров, контролировавший земляные работы и систему водопонижения котлована.

Книга-альбом включает около 80 фотографий, большая часть которых раньше нигде не публиковалась: из архива автора, экспедиции № 45 и Чебоксарской ГЭС. Например, снимки 1926 года показывают катастрофическое наводнение в Чебоксарах и Балахне, 1955 года – сильное половодье в Горьком. Такие разрушительные затопления прекратились с созданием Волжско-Камского каскада, завершила которое Чебоксарская ГЭС. 

Уникальны фото 1932 года, когда государственная комиссия выбирала место для будущего Чебоксарского гидроузла. Варианты створов можно увидеть, развернув в книге карту изысканий. В издание также включены схема строительного котлована будущей ГЭС, карта Чебоксарского водохранилища с объектами инженерной защиты, геологические разрезы, панорамы строительства. Опубликованы интересные фотофакты, например, иллюстрированный рассказ о бивнях мамонта, найденных на месте будущего шлюза.

Особое место в книге занимают архивные публикации журналистов. О ходе строительства рассказывают заметки малотиражной газеты «Гидростроитель», статьи республиканской «Советской Чувашии» и городской газеты «Путь к коммунизму» (ныне – «Грани»).

Первыми фотокнигу получили десятиклассники гимназии № 6 – участники презентации нового издания, которую провела новочебоксарская Центральная библиотека имени Гагарина. Автор Сергей Петрович Егоров записал видеообращение к читателям, а пресс-служба ГЭС совместно с Центром энергоэффективности и энергосбережения подготовили фильм «История энергетики Чувашии через историю Чебоксарской ГЭС». Директор филиала Вадим Бардюков в видеообращении к школьникам отметил подвиг строителей гидроузла и вклад гидроэнергетики в развитие страны.

Кроме печатного издания, Чебоксарская ГЭС подготовила и разместила на своем сайте электронную версию книги. Преимущество цифрового варианта – возможность максимального увеличения карт, схем и фотографий, которые заинтересуют читателя.

Переданные Чебоксарской ГЭС 200 экземпляров новой книги, изданной на средства РусГидро, пополнили фонд всех новочебоксарских библиотек: 8 городских, 18 школьных, библиотеки учреждений образования и культуры. Фотокниги подарили коллегам автора – ветеранам комплексной изыскательской экспедиции № 45 института «Гидропроект». Часть тиража станет призовым фондом на мероприятиях традиционной Недели воды, которую ежегодно проводят совместно Чебоксарская ГЭС и библиотеки: среди знатоков книги планируют организовать онлайн-викторины, творческие и интеллектуальные состязания с призами от РусГидро.

Первоисточник:
Филиал ПАО «РусГидро» — «Чебоксарская ГЭС»

Проектирование электрической части гидроэлектростанции 2000 МВт

Please use this identifier to cite or link to this item:
http://earchive.tpu.ru/handle/11683/27506

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Гидроэлектроэнергия: как это работает

• Школа водных наук ГЛАВНАЯ • Темы водопользования •

Падающая вода производит гидроэлектроэнергию.

Кредит: Управление долины Теннесси

Так как же нам получить электричество из воды? Фактически, гидроэлектростанции и угольные электростанции производят электроэнергию аналогично. В обоих случаях источник энергии используется для вращения пропеллероподобной детали, называемой турбиной, которая затем вращает металлический вал в электрическом генераторе, который является двигателем, вырабатывающим электричество.На угольной электростанции пар вращает лопасти турбины; тогда как гидроэлектростанция использует падающую воду для вращения турбины. Результаты такие же.

Взгляните на эту схему (любезно предоставленную Управлением долины Теннесси) гидроэлектростанции, чтобы увидеть подробности:

Теория состоит в том, чтобы построить плотину на большой реке , которая имеет большой перепад высот (в Канзасе или Флориде не так много гидроэлектростанций). Плотина хранит много воды за собой в резервуаре .У подножия стены дамбы находится водозабор. Гравитация заставляет его проваливаться через напорный водовод внутри дамбы. В конце напорного водовода находится пропеллер турбины, который вращается движущейся водой. Вал турбины идет вверх в генератор, который производит мощность. К генератору подключены линии электропередач, по которым электричество доставляется в ваш дом и мой. Вода проходит мимо гребного винта через отводной канал в реку мимо плотины. Кстати, играть в воде прямо под плотиной, когда выходит вода, — не лучшая идея!

Турбина и генератор вырабатывают электроэнергию

Схема гидроэлектрической турбины и генератора.

Источник: Инженерный корпус армии США

Что касается того, как работает этот генератор, Инженерный корпус объясняет это следующим образом:
«Гидравлическая турбина преобразует энергию проточной воды в механическую энергию. Гидроэлектрический генератор преобразует эту механическую энергию в электричество. Принцип работы генератора основан на На принципах, открытых Фарадеем, он обнаружил, что когда магнит проходит мимо проводника, он заставляет течь электричество.В большом генераторе электромагниты создаются за счет циркуляции постоянного тока через петли из проволоки, намотанные на стопки пластин из магнитной стали. Они называются полевыми полюсами и устанавливаются по периметру ротора. Ротор прикреплен к валу турбины и вращается с фиксированной скоростью. Когда ротор вращается, полюса поля (электромагниты) проходят мимо проводников, установленных в статоре. Это, в свою очередь, вызывает прохождение электричества и повышение напряжения на выходных клеммах генератора.»

Гидроаккумулятор: повторное использование воды для пиковой потребности в электроэнергии

Спрос на электроэнергию не «плоский», а постоянный. Спрос повышается и понижается в течение дня, и за ночь потребность в электричестве в домах, на предприятиях и других объектах снижается. Например, здесь, в Атланте, штат Джорджия, в 17:00 в жаркий августовский выходной день можно поспорить, что существует огромный спрос на электроэнергию для работы миллионов кондиционеров! Но 12 часов спустя, в 5:00 … не так уж и много.Гидроэлектростанции более эффективны в обеспечении пиковой потребности в энергии в течение коротких периодов времени, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе и атомные электростанции, и один из способов сделать это — использовать «гидроаккумулирующие станции», которые повторно используют одну и ту же воду более одного раза.

Насосный накопитель — это метод сохранения воды в резерве на период пиковой нагрузки за счет перекачки воды, которая уже прошла через турбины, в резервный бассейн над электростанцией в то время, когда потребность потребителей в энергии низка, например, во время полночь.Затем воде позволяют течь обратно через турбогенераторы в периоды, когда потребность высока и на систему ложится большая нагрузка.

Гидроаккумулятор: повторное использование воды для пикового спроса на электроэнергию

Резервуар действует как батарея, накапливая энергию в виде воды, когда потребности в ней низкие, и вырабатывая максимальную мощность в периоды суточных и сезонных пиковых нагрузок. Преимущество гидроаккумулирующего оборудования заключается в том, что гидроагрегаты могут быстро запускаться и быстро регулировать производительность.Они работают эффективно при использовании в течение одного или нескольких часов. Поскольку гидроаккумулирующие водохранилища относительно малы, затраты на строительство, как правило, невысоки по сравнению с обычными гидроэнергетическими сооружениями.

Объяснение гидроэнергетики — Управление энергетической информации США (EIA)

Гидроэнергетика — энергия движущейся воды

Люди давно используют силу воды, текущей в ручьях и реках, для производства механической энергии.Гидроэнергетика была одним из первых источников энергии, используемых для производства электроэнергии, и до 2019 года гидроэнергетика была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США.

В 2020 году на долю гидроэлектроэнергии приходилось около 7,3% от общего объема производства электроэнергии в коммунальном масштабе США ¹ и 37% от общего объема производства электроэнергии из возобновляемых источников в коммунальном масштабе. Доля гидроэлектроэнергии в общем объеме производства электроэнергии в США со временем снизилась, в основном из-за увеличения производства электроэнергии из других источников.

Гидроэнергетика основана на круговороте воды

• Солнечная энергия нагревает воду на поверхности рек, озер и океанов, что приводит к испарению воды.
• Водяной пар конденсируется в облака и выпадает в виде осадков — дождя и снега.
• Осадки собираются в ручьях и реках, которые впадают в океаны и озера, где они испаряются и снова начинают цикл.

Количество осадков, которые стекают в реки и ручьи в географической области, определяет количество воды, доступной для производства гидроэлектроэнергии.Сезонные колебания количества осадков и долгосрочные изменения в структуре осадков, такие как засухи, могут иметь большое влияние на доступность производства гидроэлектроэнергии.

Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

Источник: Управление долины Теннесси (общественное достояние)

Гидроэлектроэнергия вырабатывается с помощью движущейся воды

Поскольку источником гидроэлектроэнергии является вода, гидроэлектростанции обычно располагаются на источнике воды или рядом с ним.Объем потока воды и изменение высоты — или падения, часто называемого напором — от одной точки к другой определяют количество доступной энергии в движущейся воде. Как правило, чем больше расход воды и чем выше напор, тем больше электроэнергии может производить гидроэлектростанция.

На гидроэлектростанциях вода течет по трубе или водопроводу , затем толкает лопасти турбины и вращает их, вращая генератор для выработки электроэнергии.

Обычные гидроэлектростанции включают

• Русловые системы , где сила течения реки оказывает давление на турбину. Сооружения могут иметь водослив в водотоке для отвода потока воды к гидротурбинам.
• Системы хранения , где вода накапливается в резервуарах, созданных плотинами на ручьях и реках, и сбрасывается через гидротурбины по мере необходимости для выработки электроэнергии.Большинство гидроэнергетических объектов США имеют плотины и водохранилища.

Гидроэлектростанции с гидроаккумулятором — это тип гидроаккумулирующей системы, в которой вода перекачивается из источника воды в водохранилище на более высоком уровне и сбрасывается из верхнего водохранилища в гидротурбины, расположенные ниже верхнего резервуара. Электроэнергия для перекачки может поставляться гидротурбинами или другими типами электростанций, включая ископаемое топливо или атомные электростанции.Обычно они перекачивают воду в хранилище, когда спрос на электроэнергию и затраты на ее производство и / или когда оптовые цены на электроэнергию относительно низкие, и высвобождают накопленную воду для производства электроэнергии в периоды пикового спроса на электроэнергию, когда оптовые цены на электроэнергию относительно высоки. Гидроэлектростанции с гидроаккумулятором обычно используют больше электроэнергии для перекачки воды в верхние водохранилища, чем они производят с накопленной водой. Таким образом, гидроаккумулирующие сооружения имеют чистый отрицательный баланс выработки электроэнергии.Управление энергетической информации США классифицирует выработку электроэнергии на гидроаккумулирующих гидроэлектростанциях как отрицательную.

История гидроэнергетики

Гидроэнергетика — один из старейших источников энергии для производства механической и электрической энергии, и до 2019 года она была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США. Тысячи лет назад люди использовали гидроэнергетику, чтобы крутить гребные колеса на реках для измельчения зерна.До того, как в Соединенных Штатах стали доступны паровая энергия и электричество, зерновые и лесопильные заводы питались напрямую от гидроэлектроэнергии. Первое промышленное использование гидроэлектроэнергии для производства электроэнергии в Соединенных Штатах было в 1880 году для питания 16 щеточно-дуговых ламп на фабрике стульев Росомахи в Гранд-Рапидс, штат Мичиган. Первая в США гидроэлектростанция для продажи электроэнергии открылась на реке Фокс недалеко от Аплтона, штат Висконсин, 30 сентября 1882 года.

В Соединенных Штатах работает около 1450 обычных и 40 гидроаккумулирующих гидроэлектростанций.Самым старым действующим гидроэнергетическим объектом США является электростанция Whiting в Уайтинге, штат Висконсин, которая была введена в эксплуатацию в 1891 году и имеет общую генерирующую мощность около 4 мегаватт (МВт). Большая часть гидроэлектроэнергии в США производится на крупных плотинах на крупных реках, и большинство из этих плотин гидроэлектростанций были построены до середины 1970-х годов федеральными правительственными агентствами. Крупнейший гидроэнергетический объект США и крупнейшая электрическая электростанция США по генерирующей мощности — это гидроэлектростанция Гранд-Кули на реке Колумбия в Вашингтоне с общей генерирующей мощностью 6765 МВт.

¹ Коммунальные электростанции имеют не менее 1 мегаватта общей мощности по выработке электроэнергии. Генерирующая мощность — это чистая летняя мощность.

Последнее обновление: 8 апреля 2021 г.

Схема гидроэлектростанции в Снежных горах, Новый Южный Уэльс — Power Technology

Гидроэлектростанция в Снежных горах — крупнейший инженерный проект, осуществленный в Австралии, с мощностью около 3800 МВт.Проект стоимостью 1 млрд долларов включает 16 плотин, семь электростанций, одну насосную станцию, 145 км туннелей и трубопроводов и 80 км акведуков.

Схема охватывает территорию около 5124 квадратных километров и расположена в основном в национальном парке Костюшко на юге Нового Южного Уэльса.

Строительные работы по проекту начались в 1949 году и были завершены в 1974 году. Этот проект считался предвестником мультикультурализма в Австралии: 100 000 человек из более чем 30 стран мира участвовали в строительных работах, продолжавшихся 25 лет.

Вся гидроэлектростанция включает отклонение воды из рек Сноуи и Тумут и подачу ее в реки Мюррей и Маррамбиджи через туннели. При этом вода накапливается в озерах, водохранилищах и плотинах, где она обеспечивает водой расположенные ниже гидроэлектростанции для производства электроэнергии.

Схема генерирует около 67% всей возобновляемой энергии для национального рынка электроэнергии. Вырабатываемая энергия поставляется в Австралийскую столичную территорию (ACT), Новый Южный Уэльс (NSW) и Викторию.Реки Мюррей и Муррамбиджи также обеспечивают водой для орошения засушливого запада, что также является важной частью схемы Снежных гор.

Трансформаторы, оборудование защиты и управления на электростанциях, входящих в схему, в настоящее время модернизируются. Ожидается, что работы по модернизации будут завершены в 2015 году.

Справочная информация о схеме гидроэнергетики Австралии

Отвод воды из реки Сноуи в реку Маррамбиджи был впервые осуществлен еще в 1884 году, за которым в 1944 году последовала схема выработки электроэнергии и обеспечения водой для орошения.Закон о гидроэнергетике Снежных гор был принят в 1949 году правительством Содружества, после чего начались строительные работы по отводной инфраструктуре.

Схема была предложена в первую очередь для использования вод реки Снежная, которая в противном случае впадает в море без всякой цели.

Компоненты и детали установки для проекта «Снежные горы»

«Схема покрывает площадь около 5124 квадратных километров и расположена в основном в национальном парке Костюшко на юге Нового Южного Уэльса.”

Схема состоит из двух основных частей — застройки Сноуи-Тумут и застройки Сноуи-Мюррей, обе из которых используют туннели для отвода воды.

Компания Snowy-Tumut Development направляет воду из рек Юкумбен, Аппер-Муррамбиджи и Тоома в Тумут. Вода падает с высоты около 800 м после прохождения по трубам и используется для питания четырех электростанций: Тумут 1, Тумут 2, Тумут 3 и Блоуринг. Общая установленная мощность четырех электростанций составляет 2180 МВт.

Девелопмент Сноуи-Мюррей направляет воду реки Снежной в реку Гихи. Эта вода также падает с высоты около 800 м после прохождения по трубам и питает электростанции Murray 1, Murray 2 и Guthega, совокупная установленная мощность которых составляет около 1565 МВт.

Туннели, используемые для отвода рек, соединены с озером Юкумбен, что позволяет отводить и накапливать избыточную воду, которая не используется для насосных станций. Эвкумбен — самый большой резервуар в схеме вместимостью 4.8 мега литров воды.

Плотины включают каменные, земляные, бетонные гравитационные и бетонные арочные. Талбинго — самая большая плотина с высотой 161,5 м и длиной гребня 701 м, в то время как плотина Ханкобан имеет самый длинный гребень — 1066,8 м. Плотина Гутега была первой плотиной, завершенной в 1955 году как часть схемы, а плотина Талбинго была последней, завершенной в 1970 году.

Семь электростанций, пять из которых расположены на поверхности и две под землей, используют 34 турбины Фрэнсиса для выработки электроэнергии.

Единственная насосная станция в Джиндабайне перекачивает воду из озера Джиндабайн и подает ее в реку Гихи, в то время как насосное хранилище в Тумуте 3 возвращает воду в водохранилище Талбинго после выработки электроэнергии на электростанции Тумут 3.

Реконструкция гидроэнергетической инфраструктуры Снежных гор

За 25 лет строительства было создано около семи районных поселков, 100 временных лагерей и построено более 1600 км дорог и путей.В проекте использовался первый в Австралии транзисторный компьютер 1960-1967 годов для инженерных и конструкторских расчетов.

«Схема состоит из двух основных частей — застройки Сноуи-Тумут и застройки Сноуи-Мюррей, каждая из которых использует туннели для отвода воды».

В плане капитальной модернизации стоимостью 400 млн долларов Snowy Hydro объявила о проведении ряда работ по замене, модернизации и ремонту на схеме. Некоторые работы уже завершены или продолжаются, а некоторые должны начаться в ближайшее время.

В 2003-2004 гг. На ГРЭС «Тумут 3» были установлены гидрогенераторы охлаждающей воды мощностью 120 кВт каждый.

Мини-гидроэлектростанция мощностью 1,1 МВт была также построена на плотине Джиндабайн. В 2010 году на плотине Джунама была построена малая гидроэлектростанция мощностью 14,4 МВт.

Заменена система управления и защиты насосной станции Джиндабайн и модернизирован первый блок электростанции Гутега. В настоящее время идет модернизация второго блока.

В общей сложности 21 автоматический выключатель с воздушным генератором, использованный в схеме, был заменен на элегазовые выключатели, а все распределительные автоматические выключатели на 11 кВ были заменены.

Все шесть энергоблоков на Тумуте 3 также были модернизированы, и были заменены системы управления, защиты, регулятора и возбуждения на электростанции Blowering.

Дальнейшее развитие схемы Снежных гор

Два трансформатора были заменены на подземной электростанции Тумут-1, а остальные трансформаторы, как ожидается, будут заменены к июню 2013 года.

Модернизация блока 14 на электростанции Murray 2 была завершена в 2008 году, а системы управления и защиты Murray 1 будут модернизированы с августа 2012 по 2015 год. Также ожидается, что в 2015 году начнется механический ремонт Murray 1.

Ключевые участники австралийского проекта

Схема в настоящее время принадлежит, управляется и обслуживается Snowy Hydro (ранее Snowy Mountains Hydro-Electric Authority), компанией, принадлежащей правительствам Содружества (13%), Нового Южного Уэльса (58%) и штата Виктория (29%).

Туннели, расположенные на этом участке, были построены компанией Thiess.

Типы гидроэнергетики

Возобновляемая гидроэнергетика — это чистый, надежный, универсальный и недорогой источник производства электроэнергии и ответственного управления водными ресурсами.

Рисунок 1: Гидроэнергетический объект и основные компоненты

Гидроэнергетические системы

Существует четыре основных типа гидроэнергетических проектов. Эти технологии часто могут пересекаться.Например, проекты по хранению часто могут включать в себя элемент перекачивания для пополнения воды, которая естественным образом поступает в водохранилище, а проекты с русловым водоснабжением могут обеспечивать некоторую емкость для хранения.

• Русловая гидроэлектростанция: сооружение, которое направляет текущую воду из реки через канал или напорный водовод для вращения турбины. Обычно в русловых проектах мало или совсем нет хранилищ. Русло реки обеспечивает непрерывное снабжение электроэнергией (базовая нагрузка) с некоторой гибкостью работы при ежедневных колебаниях спроса за счет расхода воды, который регулируется объектом.
• Накопительная гидроэнергетика: обычно представляет собой большую систему, в которой для хранения воды в резервуаре используется плотина. Электроэнергия производится путем выпуска воды из резервуара через турбину, которая приводит в действие генератор. Накопительная гидроэнергетика обеспечивает базовую нагрузку, а также возможность отключения и запуска в короткие сроки в соответствии с требованиями системы (пиковая нагрузка). Он может предложить достаточную емкость для хранения, чтобы работать независимо от гидрологического притока в течение многих недель или даже месяцев.
• Накопительная гидроаккумулирующая энергия: обеспечивает подачу пиковой нагрузки, используя воду, которая циркулирует между нижним и верхним резервуаром с помощью насосов, которые используют избыточную энергию из системы в периоды низкого спроса. Когда спрос на электроэнергию высок, вода сбрасывается обратно в нижний резервуар через турбины для производства электроэнергии. Узнать больше .
• Морская гидроэнергетика: менее устоявшаяся, но растущая группа технологий, использующих приливные течения или силу волн для выработки электроэнергии из морской воды.

Рис. 2: Накопительная гидроаккумулирующая энергия

‍

Джамсетджи Тата | Индийский промышленник

Джамсетджи Тата , полностью Джамсетджи Нуссерванджи Тата , (родился 3 марта 1839 года, Навсари, Гуджарат, Индия — умер 19 мая 1904 года, Бад Наухайм, Германия), индийский филантроп и предприниматель, основавший Тата Группа. Его амбициозные усилия помогли катапультировать Индию в лигу промышленно развитых стран.

Джамсетджи родился в семье парсов и был первым и единственным сыном Нуссерванджи Тата.После окончания колледжа Эльфинстон в Бомбее (ныне Мумбаи) в 1858 году он присоединился к экспортно-торговой фирме своего отца и помог открыть ее отделения в Японии, Китае, Европе и США. В 1868 году Джамсетджи основал торговую компанию, которая позже превратилась в Tata Group. В 1872 году он сосредоточился на производстве хлопка и впоследствии основал фабрики в Нагпуре, Бомбее и Корле. Его предприятия отличались эффективностью, совершенствованием политики охраны труда и внедрением более тонких сортов волокна.Он также планировал строительство гидроэлектростанций в районе Бомбея, которые в 1906 году стали компанией Tata Power.

В 1901 году Джамсетджи начал организовывать первый крупный металлургический завод в Индии, а шесть лет спустя они были преобразованы в Tata Iron and Steel Company (ныне Тата Стил). Под руководством его сыновей, сэра Дорабджи Джамсетджи Тата (1859–1932) и сэра Ратанджи Тата (1871–1932), Tata Iron and Steel Company стала крупнейшим частным производителем стали в Индии и ядром группы компаний, производящих не только текстиль, сталь и гидроэлектроэнергия, но также химикаты, сельскохозяйственное оборудование, грузовики, локомотивы и цемент.Среди других коммерческих предприятий Джамсетджи был Тадж-Махал Палас, первый роскошный отель в Индии. После смерти Джамсетджи в 1904 году его семья сохранила контроль над Tata Group и превратила ее в глобальный конгломерат, который к началу 21 века включал более 100 компаний.

Известный филантроп Джамсетджи основал фонд J.N. Фонд Тата в 1892 году, который поощрял индийских студентов к получению высшего образования. В 1898 году он пожертвовал землю для исследовательского института в Бангалоре (Бангалор), и его сыновья в конечном итоге основали (1911) Индийский институт науки там.Семья Тата стала, пожалуй, самым важным частным спонсором технического образования и научных исследований в Индии.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Storage Hydropower — обзор

Экологические аспекты, связанные с конкретными технологиями

Технологии, лежащие в основе каждой из систем хранения энергии, обсуждаемых в этом томе, различаются, и каждая имеет свои собственные последствия для окружающей среды. Некоторые из них подробно обсуждались в других томах этой серии, но основные особенности и соображения, связанные с каждым из них, будут изложены здесь.Одним из ключевых факторов, применимых ко всем технологиям, является источник сохраняемой энергии. Если энергия поступает из возобновляемых источников, таких как энергия ветра, солнца или гидроэнергии, то ее можно считать устойчивой и практически без выбросов. Однако, если он исходит от электростанций, сжигающих ископаемое топливо, или от атомных электростанций, необходимо учитывать экологические последствия эксплуатации этих электростанций. Накопленная энергия угольной электростанции по-прежнему связана с бременем выбросов в окружающую среду, связанных с ее производством и использованием, даже если последнее было отложено из-за хранения энергии в течение определенного периода в хранилище энергии.С другой стороны, сама электростанция обычно нейтральна и в результате своей собственной работы в большинстве случаев не производит никаких дополнительных выбросов.

Гидроэлектростанция с гидроаккумулятором : Гидроэлектростанция с гидроаккумулятором имеет два водохранилища, часто с плотиной для каждого, и требует проведения масштабных строительных работ. Многие из этих станций очень большие, часто генерирующая мощность превышает 1000 МВт, а плотины представляют собой массивные физические сооружения. Это неизбежно повлияет на окружающую среду как во время строительства, так и в дальнейшем в процессе эксплуатации.Строительство дамбы и заполнение резервуара создаст огромную дополнительную физическую нагрузку на местные геологические подструктуры, что может привести к небольшим сейсмическим воздействиям. Между тем создание водохранилища затопит большую площадь земли, уничтожив всю дикую природу и растения; любые здания или другие физические сооружения на территории, покрытой резервуаром, будут находиться под водой хотя бы часть времени. ¹ Если станция расположена на реке и может также действовать как обычная гидроэлектростанция, то это повлияет на потоки воды вниз по течению.С другой стороны, установка, предназначенная исключительно для хранения энергии, будет иметь ограниченное воздействие после того, как она будет построена и ее резервуары заполнены. Эти электростанции являются одними из крупнейших имеющихся в наличии электростанций, и они способны предоставлять огромные уровни поддержки сети и услуг по арбитражу энергии.

Накопитель энергии на сжатом воздухе : Накопитель энергии на сжатом воздухе очень похож на газотурбинную электростанцию, но с присоединенным накопителем сжатого воздуха. Воздействие этого на окружающую среду будет зависеть от того, как эксплуатируется установка.Если установка потребляет энергию от сети для привода своего компрессора и хранения сжатого воздуха, а затем использует сжатый воздух для непосредственного привода воздушной турбины, общее воздействие установки будет ограничено. Однако есть возможность управлять этими установками по-другому, сжигая топливо, такое как природный газ, для увеличения выработки энергии от установки, когда она подает энергию с использованием сжатого воздуха из своего энергоаккумулятора. В этом случае необходимо учитывать выбросы углекислого газа, а также другие выбросы, связанные с установкой сжигания ископаемого топлива.Другой важный момент — это накопитель сжатого воздуха. Для более крупных растений это, вероятно, какая-то форма подземной пещеры. Возможны проблемы с локальной безопасностью, связанные с его работой, но, за исключением исключительных случаев, их следует ограничивать.

Аккумуляторные аккумуляторы : Существует большое количество различных аккумуляторных технологий аккумулирования энергии, и они различаются по своему воздействию на окружающую среду. Основная экологическая проблема аккумуляторных систем связана с материалами, из которых они сделаны.Часто они экзотичны, а некоторые опасны. Например, в некоторых аккумуляторных системах используется кадмий, который при попадании внутрь может поражать как животных, так и людей. Более того, если он попадет в тело, он останется там надолго. Свинец — это еще один материал, распространенный в свинцово-кислотных аккумуляторах, который может быть опасным при неправильном обращении. Литий, который используется в литий-ионных и литий-гидридных батареях, чрезвычайно реактивен при контакте с воздухом, и аккумуляторные системы, содержащие его, должны разрабатываться с учетом этого.Литиевые батареи также способны к катастрофическому отказу, и требуются цепи безопасности, чтобы гарантировать, что их рабочие условия тщательно контролируются. Натриево-серные батареи также потенциально опасны из-за присутствия жидкого натрия. Сообщается о небольшом количестве взрывов. Другая проблема с аккумуляторными системами — это их судьба, когда они выводятся из эксплуатации. Свинцовые и кадмийсодержащие батареи, как правило, перерабатываются, но литиевые батареи в настоящее время рециркулируют мало, хотя популярность таких аккумуляторных систем быстро растет.

Сверхпроводящий магнитный накопитель энергии : Запоминающее устройство SMES — это высокотехнологичная система хранения. Он основан на змеевике, изготовленном из металлических сплавов или специальной керамики, который для нормальной работы необходимо охладить до чрезвычайно низких температур. Низкотемпературная холодильная установка может быть опасной, если с ней не обращаться осторожно. Системы создают очень мощное магнитное поле, которое необходимо тщательно экранировать. Магнитное поле также подвергает элементы конструкции большим нагрузкам, поэтому компоненты должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать эти силы.Однако нет никаких серьезных экологических проблем, связанных с этой технологией, которые не были бы связаны с электрическими, магнитными и низкотемпературными системами где-либо еще.

Маховики : Энергетические системы с маховиком — это относительно небольшие механические накопители энергии. В них находятся двигатели и генераторы, а также сам маховик. Все эти элементы будут создавать некоторый шум, но его можно ограничить хорошей звукоизоляцией. Основная опасность, связанная с маховиками, — это катастрофический отказ самого маховика из-за огромных центробежных сил, которые он испытывает во время работы.Чтобы противостоять этому, системы маховиков должны быть размещены в массивных корпусах, которые могут содержать части устройства, которое будет запущено с огромной скоростью, если оно развалится. Помимо этого, нет очевидных опасностей для окружающей среды, за исключением тех, которые связаны со всеми высокоскоростными механическими машинами, о которых следует проявлять осторожность во время работы.

Суперконденсаторы : Суперконденсатор — это относительно компактная небольшая система накопления энергии, основанная на передовых электрохимических технологиях.Устройство может хранить большое количество электрического заряда в относительно небольшом пространстве, и если он быстро разряжается, он может нанести значительный ущерб, как снаружи, так и внутри. Материалы, из которых изготовлены суперконденсаторы, относительно обычны по своему составу, если не по конструкции. В большинстве случаев они не представляют опасности сами по себе, хотя, поскольку устройства все еще находятся в стадии разработки, некоторые будущие версии могут содержать более экзотические и опасные элементы.Существуют аргументы в пользу того, что суперконденсаторы предпочтительнее более распространенных литий-ионных батарей из-за проблем с окружающей средой, связанных с последними, предполагая, что эти устройства считаются экологически безвредными с большинства точек зрения.

Водородное накопление энергии : Использование водорода в качестве накопителя энергии включает три стадии: производство водорода, хранение водорода и использование водорода. Производство с использованием избыточной электроэнергии — это простой и понятный процесс с небольшими опасностями, за исключением тех, которые связаны с самими газами, водородом и побочным продуктом, кислородом.Однако проблемы, связанные с хранением, еще больше. Проблемы здесь аналогичны тем, которые связаны с обращением с природным газом и его хранением, за исключением того, что случайный выброс водорода в атмосферу, если он быстро рассеивается, не оказывает значительного воздействия на окружающую среду. Контакт с газом не представляет опасности для людей или животных. Однако он взрывоопасен, поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы он не накапливался в закрытых помещениях. Когда водород будет использоваться для выработки электроэнергии, это будет происходить путем реакции с кислородом либо в установке для сжигания, либо в топливном элементе.В обоих случаях кислород обычно поступает из воздуха, а продуктом реакции будет вода, обычно в газообразной форме. Это считается экологически безвредным.

Макроэкономическая оценка вариантов государственных инвестиций

Аннотация

Максимизация выгод от общественных
инвестиции в сектор требуют четкого, предсказуемого и
прозрачный процесс, основанный на надежных анализах, которые могут
облегчить многокритериальное рассмотрение различных вариантов
и альтернативы.Однако инструменты, доступные для
правительства для оценки затрат и выгод различных
инвестиционные стратегии часто слишком общие или специфические для
определить оптимальную инвестиционную стратегию. Эта статья направлена
для улучшения доступных инструментов для облегчения оценки
макроэкономических последствий крупной инфраструктуры
проектов и повышения потенциала управления общественными
инвестиционные решения.Макроэкономическая оценка общественного
модель инвестиционных опционов (MAPIO) была применена к Батоке
Схема гидроузла ущелья для анализа воздействий
по ключевым макроэкономическим переменным. Модель MAPIO показывает
проект обеспечивает надежные финансовые и экономические инвестиции
вариант с чистым положительным влиянием на национальную экономику
как в Замбии, так и в Зимбабве. Оценки считаются
консервативны, и доходность остается устойчивой при проведении
модель к крайним допущениям, чтобы проверить чувствительность
результаты, достижения.Однако важно признать
ограничения модели, в которую не входят неэкономические
выгоды, затраты или влияние на другие сектора. Любые инвестиции
решение должно включать многокритериальную оценку, которая
рассматривает полный спектр вариантов и альтернатив, которые
могут быть доступны для достижения целей разработки.

Цитата

«Всемирный банк. 2019. Гидроэлектростанция в ущелье Батока: макроэкономическая оценка вариантов государственных инвестиций.Всемирный банк, Вашингтон, округ Колумбия. © Всемирный банк. https://openknowledge.worldbank.org/handle/10986/31302 Лицензия: CC BY 3.0 IGO ».

.