В чем заключается выгода объединения электростанций в единую энергетическую систему кратко

Обновлено: 05.07.2024

Развитие электроэнергетики относится к третьему технологическому циклу (большие циклы Кондратьева).

В России электроэнергетика начала развиваться в конце XIX в.

1. Сравните преимущества и недостатки электростанций разных типов.

Тепловые электростанции дешевые в строительстве и эксплуатации, могут снабжать население электричеством и теплом. Однако они загрязняют окружающую среду, исчерпывают угольные запасы, влияют на климат. ГЭС меньше загрязняют окружающую среду, а сами гораздо мощнее. При создании подобных станций изменяется русло реки, затопляются территории. Самым мощным источником энергии являются АЭС. Их число ограничено, так как они опасны во всех смыслах. Хоть АЭС и мощны, но энергия дорогая, а также выделяется много радиоактивных отходов. Самый экологичный способ выработки энергии — солнечный или ветряной.

2. В каких частях России действуют наиболее мощные электростанции разных типов? Для ответа используйте табл. 1 — 3 и рис. 23 и табл. 10 — 12 Приложения.

Самые мощные электростанции:

Балаковская АЭС — самая мощная среди атомных. Расположена на берегу Саратовского водохранилища. Годовая производительность более 30 млрд кВт•ч.

Самая крупная ТЭС — Сургутская тепловая конденсационная электростанция. Кроме того, что эта ТЭС самая мощная в России, она вторая по мощности в мире.

Мутновская ГеоЭС — самая крупная в России среди подобных электростанций. Построена на берегу реки Фальшивая, что на Камчатке. Мощность — 344,0 млн кВт•ч.

Саяно — Шушенская ГЭС. Расположена на реке Енисей. Годовая мощность 23 500 млн кВт•ч.

В Калининградской области, село Куиково, работает самая мощная ВЭС — Зеленоградская ВЭУ. Ее годовая производительность 3,7 млн кВт•ч.

Среди СЭС самая мощная Орская, им. Влазнева. Находится в Оренбуржской области. Была введена в эксплуатацию два года назад. Проектная мощность 25 МВт.

3. В чем заключаются выгоды объединения электростанций в Единую энергетическую систему?

Объединение энергосистем обеспечивает взаимный обмен мощностями и дает следующие преимущества:

1) Объединение в Единую энергосистему позволяет уменьшить суммарную установленную мощность электростанций объединенных энергосистем за счет долготного и широтного эффектов. При долготном эффекте суточные максимумы нагрузок ОЭС разнесены во времени на 1 — 6 часов, и в утренние часы мощность может передаваться с запада на восток, а в вечерние часы — с востока на запад. При широтном эффекте длительность сезонных максимумов нагрузок северных ОЭС больше, чем южных, в связи с этим мощность может передаваться с юга на север.

2) Более полно используются энергетические ресурсы, так как пиковую часть графика нагрузки энергосистемы можно покрывать гидравлическими электростанциями, а базовую часть — тепловыми, на увеличение мощности которых в часы максимума нагрузки приходится затрачивать дополнительное топливо.

3) Повышается экономичность выработки электроэнергии, так как в первую очередь можно увеличить мощность более экономичных станций, имеющих меньший расход условного топлива на выработку 1 кВт•ч электроэнергии.

4) Позволяет увеличить единичную мощность агрегатов, имеющих лучшие технико — экономические показатели.

5) Повышается надежность электроснабжения потребителей за счет резервирования и автоматики. Взаимопомощь между ОЭС позволяет иметь в каждой из ОЭС меньшую резервную мощность электростанций.

6) Позволяет повысить маневренность в энергосистемах и осуществлять взаимопомощь между ОЭС при авариях, при проведении плановых ремонтов, при маловодных годах на ГЭС.

7) Разгружаются магистральные линии электропередачи, что приводит к экономии на проводниковом материале и снижению потерь электроэнергии при ее передаче.

8) Появляется возможность присоединения промежуточных потребителей.

9) Позволяет сократить численность ремонтного персонала за счет концентрации мощности оборудования, централизации ремонтов, автоматизации производственных процессов.

Школа географа — исследователя

Используя дополнительные источники информации, определите:

1) Какие типы электростанций созданы в вашем регионе и какими факторами это обусловлено;

1) К крупнейшим генерирующим станциям Челябинской области относятся:

Троицкая ГРЭС мощностью 2 234.00 МВт.;

Южноуральская ГРЭС — 2 мощностью 824.60 МВт.;

Южноуральская ГРЭС мощностью 782.00 МВт.;

Челябинская ТЭЦ — 3 мощностью 576.30 МВт.;

ТЭЦ ММК мощностью 330.00 МВт.;

Челябинская ТЭЦ — 2 мощностью 320.00 МВт.;

Челябинская ТЭЦ — 1 мощностью 232.80 МВт.;

Аргаяшская ТЭЦ мощностью 195.00 МВт.

2) Строительство новых и расширение существующих объектов электроэнергетики в Челябинской области обеспечивает энергетические потребности территории, создает дополнительные рабочие места и условия для стабильного повышения качества жизни населения, способствует масштабному внедрению инноваций и динамичному социально — экономическому развитию региона в долгосрочной перспективе.

В Челябинской области возможно развитие электростанций, работающих на солнечной энергии.

Преимущества объединения электрических станций в энергосистему

Энергетическая система — это группа электрических станции, связанных электрическими сетями между собой и с потребителями электрической энергии. В состав системы входят, таким образом, станции подстанции, распределительные пункты и электрические сети разных напряжений.

В начальный период развития электроэнергетики электрические станции работали изолированно одна от другой: каждая станция работала на свою электрическую сеть, снабжала свою ограниченную группу потребителей. Однако уже в начале XX века станции стали объединять в общую сеть.

Толчком для развития связей между станциями и создания энергетических систем спал план ГОЭЛРО. С этого времени развитие электроэнергетики шло в основном по линии создания новых и роста существующих энергетических систем, а затем соединения их между собой в большие объединения.

Объединение станций для параллельной работы в системах имеет следующие преимущества:

возможность полноценного использования гидроэнергетических ресурсов. Расходы воды в реках широко колеблются как в течение года (сезонные колебания, ливневые пики), так и из года в год. При изолированной работе гидростанции, учитывая необходимость обеспечить бесперебойность снабжения потребителей, мощность ее пришлось бы выбирать по расходу очень малому, в достаточной степени обеспеченному. При этом при больших расходах значительная часть воды сбрасывалась бы мимо турбин и общий коэффициент использования ресурсов водотока был бы низким;

возможность обеспечить работу всех станций в экономически выгодных режимах. График нагрузки станций заметно колеблется в пределах суток (дневные и вечерние пики, ночные провалы) и в течение года (обычно максимум зимой, минимум летом). При изолированной работе станции ее агрегатам неизбежно пришлось бы длительное время работать в экономически невыгодных режимах: при малых нагрузках и с низкими к.п.д. В системе предусмотрены остановка части агрегатов при уменьшении нагрузки и распределение нагрузки между остальными агрегатами;

возможность повышения единичных мощностей тепловых станций и их агрегатов, уменьшение необходимых резервных мощностей. На изолированных электростанциях мощность агрегатов в значительной мере лимитируется экономичной мощностью резерва. При создании электроэнергетической системы практически снимается ограничение единичной мощности агрегата и мощности тепловых электростанций, следовательно, электроэнергетическая система позволяет строить сверхмощные тепловые электростанции, являющиеся при прочих равных условиях наиболее экономичными.

уменьшение суммарной установленной мощности всех станций системы или объединения систем и тем самым заметное уменьшение необходимых капиталовложений. Максимумы графиков нагрузки отдельных станций не совпадают во времени, поэтому общий максимум нагрузки системы будет меньше арифметической суммы максимумов станций. Это расхождение будет особенно заметным при объединении систем, расположенных в разных часовых поясах;

повышение надежности и бесперебойности электроснабжения. Современные энергетические системы обеспечивают надежность электроснабжения, недостижимую при изолированной работе станции;

обеспечение высокого качества электроэнергии, характеризуемого степенью неизменности напряжения и частоты тока.

Энергосистемы и их объединения оказывают решающее влияние на все стороны развития электроэнергетического хозяйства, в особенности на размещение электростанций, что в частности, позволяет размещать электростанции у источников энергетических и водных ресурсов.

При эксплуатации энергетических систем возникает ряд важных и сложных технических задач. Для оперативного решения их эти системы имеют диспетчерские службы, снабженные аппаратурой, позволяющей непрерывно следить за режимами работы системы.

Общее стремление к объединению энергосистем вызвано большим преимуществом крупных систем по сравнению с энергообъединениями , состоящими из отдельно работающих электростанций и подключенных к ним потребителей. Энергосистемы, расположенные в различных экономических районах, связываются между собой линиями электропередач высокого напряжения . Объединение энергосистем обеспечивает взаимный обмен мощностями и дает следующие преимущества :

1). Объединение в Единую энергосистему позволяет уменьшить суммарную установленную мощность электростанций объединенных энергосистем за счет долготного и широтного эффектов. При долготном эффекте суточные максимумы нагрузок ОЭС разнесены во времени на 1-6 часов, и в утренние часы мощность может передаваться с запада на восток, а в вечерние часы – с востока на запад. При широтном эффекте длительность сезонных максимумов нагрузок северных ОЭС больше, чем южных, в связи с этим мощность может передаваться с юга на север.

2). Более полно используются энергетические ресурсы, так как пиковую часть графика нагрузки энергосистемы можно покрывать гидравлическими электростанциями, а базовую часть – тепловыми, на увеличение мощности которых в часы максимума нагрузки приходится затрачивать дополнительное топливо.

3). Повышается экономичность выработки электроэнергии, так как в первую очередь можно увеличить мощность более экономичных станций, имеющих меньший расход условного топлива на выработку 1 кВт· ч электроэнергии.

4). Позволяет увеличить единичную мощность агрегатов, имеющих лучшие технико-экономические показатели.

5). Повышается надежность электроснабжения потребителей за счет резервирования и автоматики. Взаимопомощь между ОЭС позволяет иметь в каждой из ОЭС меньшую резервную мощность электростанций.

6). Позволяет повысить маневренность в энергосистемах и осуществлять взаимопомощь между ОЭС при авариях, при проведении плановых ремонтов, при маловодных годах на ГЭС.

7). Разгружаются магистральные линии электропередачи, что приводит к экономии на проводниковом материале и снижению потерь электроэнергии при ее передаче.

8). Появляется возможность присоединения промежуточных потребителей.

9). Позволяет сократить численность ремонтного персонала за счет концентрации мощности оборудования, централизации ремонтов, автоматизации производственных процессов.

К недостаткам объединенных систем относят более с ложн ую релейн ую защит у , автоматик у и управление режимами.

На первой стадии развития электроэнергетика представляла собой совокупность отдельных электростанций, не связанных между собой. Каждая из электростанций через собственную сеть передавала электроэнергию потребителям. В дальнейшем стали создаваться электрические системы, в которых электрические станции соединялись электрическими сетями и включались на параллельную работу. Отдельные территориальные энергосистемы в свою очередь также объединялись, образуя более крупные энергосистемы. Тенденция к образованию по возможности более крупных энергетических объединений проявляется практически во всех странах.

Общее стремление к объединению энергетических систем вызвано огромными преимуществами по сравнению с отдельными станциями.

При создании объединенных энергетических систем можно уменьшить суммарную установленную мощность электростанций.

Большая совокупность потребителей электрической энергии характеризуется графиком нагрузки (см. рис. 1.4). Максимум суммарной нагрузки системы меньше, чем сумма максимумов нагрузок отдельных потребителей. Это объясняется несовпадением отдельных максимумов из-за различных условий работы потребителей. В энергетических системах, охватывающих обширные географические районы, несовпадение максимумов вызвано расположением потребителей в разных часовых поясах. Например, объединение потребителей, размещенных в европейской и сибирской частях страны, позволит получить более равномерный суммарный график по сравнению с графиком нагрузки отдельных потребителей (рис. 1.5). Установленная мощность электростанций в системе должна быть достаточной для покрытия максимальных нагрузок потребителей. Кроме того, исходя из требований, предъявляемых к надежности работы систем, должна предусматриваться резервная мощность генераторов. При параллельной работе электрических станций резервная мощность может быть уменьшена. Покажем это на простом примере. Пусть две электростанции, каждая из которых имеет по четыре генератора, работают изолированно. Тогда одна станция может вырабатывать электрическую энергию, используя 75 % установленной мощности, так как один генератор должен находиться в резерве. При соединении двух станций общей сетью в резерве находится один генератор из восьми, т.е. может быть использовано 7/8 (87,5%) установленной мощности.

При объединении разных типов электростанций можно более полно использовать гидроэнергетические ресурсы.

Расход воды в реке колеблется в больших пределах. Для надежного снабжения электроэнергией потребителей мощность гидроэлектростанции (ГЭС) при изолированной ее работе нужно выбирать исходя из обеспеченного расхода воды. В случае больших расходов часть воды пришлось бы сбрасывать мимо турбин.

Энергетические системы дают возможность согласованно работать тепловым и гидроэлектростанциям. В самом деле, в период недостатка воды на ГЭС (зимой) выработка электроэнергии на них снижается и потребители обеспечиваются электроэнергией в большей мере от ТЭС. Наоборот, летом при большом притоке воды ГЭС. Работают на полную мощность, а выработка электроэнергии ТЭС снижается. Это обеспечивает экономию топлива и, следовательно, уменьшает себестоимость электроэнергии.

Примерное распределение электрических нагрузок между станциями различных видов показано на суточном графике нагрузок в целом энергосистемы и доли в его покрытии различных видов электрических станций (рис. 1.6).

Из суточного графика энергосистемы видно, что в основном нагрузки покрывают тепловые конденсационные электростанции - государственные районные электростанции (ГРЭС). Доля ТЭЦ в покрытии нагрузок энергосистемы определяется их тепловыми графиками. Нагрузка ГЭС определяется стоком реки. Электростанции, подключаемые к системе в часы наибольших (пиковых) нагрузок, называют пиковыми. В большинстве случаев пиковыми станциями являются гидростанции (ГЭС и ГАЭС - гидроаккумулирующие электростанции), не обеспеченные водой для длительной работы не в полную мощность в некоторые периоды, и станции, оборудованные газовыми турбинами.

Объединение энергосистем позволяет увеличить единичные мощности агрегатов.

С возрастанием мощностей агрегатов улучшаются их технические характеристики и снижается удельная стоимость выработки электроэнергии.

Создание объединенных энергосистем позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей.

Принцип работы АВР поясняет рис. 1.9. При повреждении одного из трансформаторов автоматически под действием релейной защиты происходит его отключение, а оставшиеся без напряжения потребители после срабатывания АВР подключаются к исправному трансформатору.

При объединении разных типов электростанций можно более полно использовать гидроэнергетические ресурсы.

Объединение энергосистем позволяет увеличить единичные мощности агрегатов.

Создание объединенных энергосистем позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей.

Читайте также: