Возобновляемые источники энергии

2
1
3
4
5
Рис. 5.5. Плотина с экраном Coanda:
1
— гребень; 
2
— водослив; 
3
— экран; 
4
— мусор, насосы, избыток воды; 
5
— вода на
ГЭС

---

216
фактор ускорения — экологические требования к вырабатываемой
энергии, что стало еще более актуальным в связи с введением в дей-
ствие Киотского протокола. В настоящее время МГЭС (микроГЭС)
получили распространение во многих странах мира. Они характери-
зуются большой часовой наработкой, значительными конструктив-
ными запасами и высокой надежностью, не требуют постоянного
присутствия обслуживающего персонала. Экологические послед-
ствия от строительства и эксплуатации МГЭС минимальны. Малая
гидроэнергетика практически не зависит от погодных условий и спо-
собна обеспечить устойчивую подачу электроэнергии потребителю.
МГЭС вырабатывают дешевую электроэнергию, и срок их окупае-
мости не превышает 3—5 лет.
5.4. Энергия и мощность ГЭС
Мощность, кВт, на валу гидротурбины определяется
N
т
= 9,81
Q
т
H
η
т
,
(5.2)
где 
Q
т
— расход воды через гидротурбину м
3
/с; 
Н
— напор турбины
с учетом потерь, м; 
η
т
— коэффициент полезного действия (КПД)
турбины (
η
т
= 
0,93
÷
0,96).
Электрическая мощность генератора
N
ген
= 
N
т
η
ген
,
(5.3)
где 
η
ген
— КПД гидрогенератора, обычно равный 0,97.
Регулирование мощности агрегата производится изменением расхода
воды, проходящей через гидротурбину. Мощность ГЭС в 
i
-й момент
времени равна
N
г
i
= 9,81
Q
г
i
H
г
i
η
г
i
,
(5.4)
где
Q
г
i
,
H
г
i
, 
η
г
i
— расход, напор и КПД ГЭС в 
i
-й момент времени.
Выработка электроэнергии ГЭС, кВт
æ
ч, за период времени 
Т
, ч,
определяется по формуле
.
(5.5)
Годовая выработка электроэнергии ГЭС не является постоянной
величиной, а изменяется в зависимости от объема стока, поступив-
шего в водохранилище, степени его регулирования и условий эксплу-
атации ГЭС.
Электрическая мощность, подведенная к потребителю, меньше
мощности, производимой ГЭС. Сумма всех потерь при передаче
Э
ГЭС
N
г
i
d
t
0
T
∫
=

---

217
электроэнергии от ГЭС к потребителю оцениваются при помощи
КПД системы передачи и преобразования 
η
пер
= 0,92
÷
0,93.
Установленная мощность ГЭС 
N
уст
определяется как сумма номи-
нальных (паспортных) мощностей установленных на ней генерато-
ров. Она соответствует максимальной мощности, которую может раз-
вивать ГЭС.
5.5. Гидроаккумулирующие электростанции
Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) предназначена
для перераспределения во времени энергии и мощности в энергосис-
теме. В часы пониженных нагрузок ГАЭС работает как насосная
станция. За счет потребляемой энергии она перекачивает воду из
нижнего бьефа в верхний и создает запасы гидроэнергии (рис. 5.6).
В часы максимальной нагрузки ГАЭС работает как ГЭС. Вода из
верхнего бьефа пропускается через турбины в нижний бьеф, и ГАЭС
вырабатывает и выдает электроэнергию в энергосистему. В процессе
работы ГАЭС за счет разности тарифов потребляет дешевую электро-
энергию, а выдает более дорогую в период пика нагрузки (ночью
себестоимость электроэнергии ниже из-за небольшого спроса, а
днем электроэнергии не хватает). Заполняя провалы нагрузки в энер-
госистеме, ГАЭС позволяет эксплуатировать тепловые и атомные
электростанции в наиболее экономичном и безопасном режиме,
резко снижая при этом удельный расход топлива на производство
1 кВт
æ
ч электроэнергии в энергосистеме.
Таким образом, ГАЭС не вырабатывает энергию, а лишь перерас-
пределяет ее во времени перекачкой воды из нижнего бассейна в верх-
ний в ночное время и использования запасенной энергии в периоды