Proračun elektrane. Nuklearne elektrane
Ispravan izbor autonomnog izvora električne energije temelji se na obaveznom razmatranju nekoliko faktora, od kojih je glavni proračun potrebne snage elektrane koja može zadovoljiti sve potrebe potrošača energije na određenom objektu ili objektima. Ovdje ćemo pokušati dati detaljne preporuke za određivanje potrebne snage generatorskog agregata ovisno o njegovoj klasi - domaći, poluindustrijski i industrijski.
U velikoj većini slučajeva, snaga elektrane je naznačena u pasošu za kupljenu opremu, a navedene su dvije dimenzije: ukupna snaga generatora u kVA i aktivna snaga u kW. Ostali važni tehnički pokazatelji su: napon (220/230V za monofazne generatore i 380/400V za trofazne generatore), frekvencija (50 Hz) i struja opterećenja. U ovom slučaju krivulje napona i struje opterećenja su sinusoidi. Idealno bi trebalo da se podudaraju, što znači da su aktivna i prividna snaga jednake. Međutim, specifičnost proizvodnje naizmenične struje uvek pomera ove krive jedna u odnosu na drugu, tj. između sinusoida struje i napona uvijek se formira određeni kut, koji određuje smanjenje snage koju generator zapravo proizvodi.
Treba napomenuti da se stvarna snaga određuje u nominalnom režimu, tj. pri nazivnom naponu i frekvenciji sa natpisne pločice, i predstavlja aktivnu snagu elektrane. Omjer aktivne snage i pune snage naziva se faktor snage - Cos, koji je jednak kosinusu kuta pomaka između struje i napona.
Općenito, koristeći najjednostavnije aritmetičke operacije, lako se može prenijeti jedan stepen na drugi. Moderni industrijski dizel generatori imaju faktor snage 0,8. Dakle, ukupna snaga će biti 1,25 puta veća od aktivne snage, i obrnuto.
Međutim, kako na osnovu svih ovih pokazatelja odrediti elektranu kakvog vam je kapaciteta? Prilikom odabira kućnog generatora snage do 7 kW, dovoljno je jednostavno izračunati ukupnu snagu svih električnih prijemnika (kuhalo za vodu, rasvjetni sistemi, frižider, kućni alati itd.), koji ne bi trebao prelaziti aktivnu snagu elektrane navedene u podacima iz pasoša.
Istovremeno, pri odabiru elektrane većeg kapaciteta, poluindustrijskog i industrijskog nivoa, pored ukupne snage svih električnih prijemnika, potrebno je uzeti u obzir i niz dodatnih parametara, uključujući temperaturne i klimatske stanja generatora, koji direktno utiču na performanse opreme. U podacima pasoša, snaga se uvijek računa za normalne uslove u centralnoj Rusiji: temperatura 25 stepeni, pritisak 750 mm. rt. Art., relativna vlažnost 30%. Kada se normalni uslovi promene, sa smanjenjem temperature, povećanjem pritiska ili vlažnosti, stvarna snaga elektrane koja se isporučuje u mrežu će se promeniti. Uz najozbiljnije promjene u normalnim uvjetima, aktivna snaga generatora može pasti za 40-50%.
U zaključku, evo nekoliko osnovnih pojmova koji će vam pomoći da potpunije shvatite definicije i parametre modernih elektrana u različitim režimima rada:
- radna snaga - stvarna snaga generatora, izražena u kW, data mreži u normalnim uslovima i uslovima nominalnog opterećenja;
- stalna snaga - indikator koji određuje nazivnu snagu koju generator može proizvoditi kontinuirano i neograničeno dugo vremena između planiranog održavanja u normalnim uvjetima okoline;
- Primarna snaga je maksimalna snaga koju generator može isporučiti tokom neograničenog dugog vremenskog perioda između planiranog održavanja u normalnim uvjetima okoline. U ovom slučaju, prosječna snaga tokom dana neprekidnog rada elektrane ne bi trebala prelaziti 80% glavne snage generatora;
- kratkoročna (vršna) snaga - indikator koji određuje količinu maksimalne snage koju generator može proizvesti za maksimalno 500 sati rada godišnje ili 300 sati između obaveznog održavanja. Prekoračenje ovog pokazatelja ima direktan utjecaj na motorni resurs i vijek trajanja opreme;
- maksimalna snaga u stanju pripravnosti - indikator za napajanje u stanju pripravnosti koji određuje dozvoljenu maksimalnu snagu agregata u roku od 500 sati godišnje pod normalnim uslovima. Ovaj indikator se izračunava po formuli: 100% opterećenje generatora za 25 sati godišnje i 90% opterećenje za 200 sati godišnje. Prekoračenje ovih uslova nije dozvoljeno.
Očekuje se da će se instalirani kapacitet elektrana u zemljama u razvoju udvostručiti svakih 7-8 godina, uključujući u Aziji - 6 godina, u Africi - 9-10 godina. Godine 1971 - 1980. ove zemlje će morati da grade elektrane ukupnog kapaciteta 150.000-200.000 MW, koje koštaju oko 35 milijardi dolara, a osim toga, biće potrebno oko 50 milijardi dolara za izgradnju dalekovoda i distributivnih mreža. Procjene Međunarodne agencije za atomsku energiju instalisanih kapaciteta elektrana u zemljama u razvoju date su u tabeli. 1-IV.
Godine 1970. proizvodnja električne energije u Sjedinjenim Državama iznosila je 1,64 triliona. kWh, a instalirana snaga elektrana - 360 miliona kW (1950. godine - 83 miliona kW). Istovremeno, u ukupnoj proizvodnji električne energije u stanicama opšte namjene, učešće termoelektrana iznosilo je 82,6%, hidroelektrana 16,0% i nuklearnih elektrana 1,4%.
Dinamika strukture instalisanih kapaciteta elektrana u zemlji u skladu sa ovom prognozom data je u tabeli. 29-v. Na osnovu ovih podataka projektovana je snaga nuklearne elektrane u iznosu od 1975-1976. 4,8 miliona 1985-1986 - 48 miliona 2000-2001 165 miliona kW.
Table 30-v.
U kapitalističkim zemljama, sa rastom za 1950-1978. ukupni instalisani kapacitet elektrana za 14,8 puta proizvodnja električne energije povećana je samo 7,0 puta. Drugim riječima, stopa rasta proizvodnih kapaciteta elektrana je više nego udvostručila stopu rasta proizvodnje električne energije. U zemljama u razvoju ih je, naprotiv, bilo nekoliko
U tabeli. 3. 1 prikazuje promjenu prosječnog broja sati korištenja instalisane snage elektrana za 1960-1976.
Udio termoelektrana i nuklearnih elektrana u ukupnoj instaliranoj snazi elektrana u industrijskim kapitalističkim zemljama povećao se sa 60% 1950. godine na 79% 1978. godine, dok se udio hidroelektrana skoro prepolovio. U razvoju
Instalirani kapacitet američkih komunalnih elektrana
U uslovima izuzetno ograničenih prirodnih resursa mineralnih goriva, sasvim je razumljiva velika pažnja koja se posvećuje razvoju nuklearne energije. Udio nuklearnih elektrana u proizvodnji električne energije u svim elektranama u Japanu je dugo vremena bio znatno manji nego u razvijenim kapitalističkim zemljama u cjelini. Ako je udio Japana u industrijskoj proizvodnji i proizvodnji električne energije svih elektrana razvijenih kapitalističkih zemalja 1975. godine iznosio 10,8 odnosno 10,9%, onda u proizvodnji električne energije iz nuklearnih elektrana - samo 7,8%. Udio nuklearnih elektrana u instaliranoj snazi elektrana je također nizak (tabela 4.15).
Njemačka se 1978. godine po proizvodnji električne energije nalazila na trećem mjestu (iza SAD i Japana), a po instaliranoj snazi elektrana na četvrtom mjestu (poslije ovih zemalja u Velikoj Britaniji) među industrijski razvijenim kapitalističkim zemljama. U 1978. godini, u pogledu potrošnje električne energije po glavi stanovnika, SRJ je bila primjetno inferiorna u odnosu na Sjedinjene Američke Države, ali je nadmašila Japan za 19%, a zemlje Zajedničkog tržišta, gledano u cjelini, za 22%. Iste godine, instalisana snaga elektrana po glavi stanovnika u Njemačkoj procijenjena je na 1321 kW naspram 2736 kW u SAD, 1109 kW u Japanu i oko 1100 kW u prosjeku u svim zemljama članicama Zajedničkog tržišta. Dakle, po ovim pokazateljima SRG je nadmašila većinu kapitalističkih zemalja.
U jesen 1973. godine objavljen je energetski program njemačke vlade koji je predviđao ubrzanje izgradnje nuklearnih elektrana. Instalisana snaga elektrana ovog tipa planirana je na nivou od 18 GW 1980. godine i 45-50 GW 1985. godine.
Udio nuklearnih elektrana i proizvodnje električne energije veći je nego u instalisanoj snazi elektrana, jer se iz ekonomskih razloga koriste u osnovi krivulje opterećenja.
Napredne stope razvoja elektroprivrede nastaviće se u narednih 15-20 godina (tabela 4.28). Da bi se zadovoljila rastuća potražnja za električnom energijom, smatra se neophodnim povećanje instalirane snage elektrana na 110 GW 1985. godine i 132 GW 1990. godine.
Instalirani kapacitet elektrana u Velikoj Britaniji na kraju godine
Za 1971-1976 Instalirani kapacitet elektrana u Francuskoj povećan je za 12-29 MW, od čega je 1327 MW ili 10,8% otpadalo na nuklearne elektrane, dok se sredinom 1960-ih vjerovalo da će nuklearne elektrane proizvoditi
Još značajnija prilagođavanja bila su potrebna u odnosu na strukturu instalisane snage elektrana. Prema prognozi IAEA iz 1974. godine, pretpostavljalo se da će do kraja ovog stoljeća nuklearne elektrane zauzeti apsolutno dominantan položaj u elektroenergetskoj industriji Indije - oko 60% instaliranih kapaciteta i 70% proizvodnje električne energije. . Trenutno se čini da se tako duboko restrukturiranje ove grane indijske privrede, po svoj prilici, neće dogoditi prije 2000. godine. Termoelektrane na ugalj i druge vrste fosilnih goriva ostat će osnova njegove elektroprivrede. Obim izgradnje nuklearnih elektrana u cjelini bit će manji ne samo u odnosu na termoelektrane, već i hidroelektrane.
P je instalirani kapacitet elektrane Kc je trošak elektrane kapaciteta R ket. Od vrijednosti K potrebno je oduzeti trošak opreme koja se oslobađa prilikom elektrifikacije puta (trošak parnih lokomotiva, putničkih vagona i dijela teretnih vagona, jer je prilikom elektrifikacije potreban manji iznos za isti obim saobraćaja zbog povećanja brzine putovanja). Trošak puštene opreme utvrđuje se uzimajući u obzir postotak fizičkog istrošenosti u savremenim cijenama, odnosno po cijeni reprodukcije. Neka ova vrijednost bude /St. Tada će biti dodatni kapitalni troškovi za elektrifikaciju željeznice
Rasporedi električnog opterećenja razlikuju se po godišnjim dobima i mjesecima u godini, kao i po danima u sedmici - radnim danima i vikendima (sl. 1.3,1.4). Za uslove Rusije, električno opterećenje zimi je veće nego ljeti. Njegova najmanja vrijednost naziva se minimalno opterećenje, odvija se noću. U jutarnjim i večernjim satima dolazi do povećanja opterećenja, značajnijeg zimi nego ljeti. Zbog toga se sve neophodne popravke opreme u elektroprivredi izvode ljeti, kako bi se osigurala pokrivenost zimskog maksimuma u najkraćim dnevnim satima. Ovaj maksimum se naziva vršno opterećenje. Na osnovu njega se utvrđuje potrebna instalisana snaga elektrana. Električno opterećenje subotom, nedjeljom i državnim praznicima znatno je manje nego radnim danima. To može zahtijevati gašenje brojnih velikih energetskih jedinica, što smanjuje njihove operativne performanse. U isto vrijeme, energetske kompanije imaju priliku izvršiti popravke opreme u takve dane, čime se osigurava pouzdanost njenog rada.
Napori da se eliminišu neravnoteže doneli su određene rezultate. Pokrenut je opsežan program za prioritetni razvoj elektroprivrede i transporta. Instalisana snaga elektrana sa 415.000 kW 1973. godine povećana je 2,1 puta do kraja 1975. godine na 879.000 kW. Propusnost morskih luka (bez terminala za utovar nafte) za 1973-1975. takođe više nego udvostručen - sa 5 miliona na 10,2 miliona tona tereta godišnje. Međutim, ovo proširenje transportnog sistema nije bilo dovoljno da opsluži protok
Zaista, ako je 1964. Komisija vjerovala da će instalirani kapacitet elektrana u Sjedinjenim Državama 1980. godine biti 527.000 MWe, onda prema novoj prognozi - 665.000 MWe, a 1990. godine - 1.260.000 MWe. Godine 1964. pretpostavljalo se da će instalirani kapacitet nuklearnih elektrana 1980. godine biti 70.000 MWe, ili 13% kapaciteta svih elektrana. Vjeruje se da će tempo razvoja nuklearne energije biti veći. Prema proračunima, 70-ih godina, nuklearne elektrane će činiti 50% kapaciteta svih novih parnih turbinskih elektrana dizajniranih za rad u osnovnom režimu, a 80-ih godina - 70% takvih kapaciteta. Godine 1964. vjerovalo se da će cijene električne energije i mineralnih goriva pasti. Cijena električne energije u SAD-u 1990. godine bit će 2 puta veća nego sada. U američkoj elektroenergetskoj industriji sve su veće poteškoće. Tempo izgradnje elektrana je usporen zbog štrajkova, niske produktivnosti rada građevinskih i instalaterskih radnika, pogrešnih prognoza, promjena u zahtjevima za elektrane od strane organizacija koje izdaju dozvole za njihovu izgradnju i rad. Inflacija, rast cijena mineralnih goriva, visoke kamatne stope, povećani zahtjevi vezani za smanjenje negativnog uticaja elektroenergetskih objekata na životnu sredinu, doveli su do povećanja troškova izgradnje i rada elektrana. Ovaj trend će se nastaviti u doglednoj budućnosti. Osnovne pokazatelje predviđenog razvoja elektroprivrede SAD (javnih elektrana) u narednih 20 godina karakterišu podaci u tabeli. 9-V.
Proizvodnja električne energije u 2000. godini procjenjuje se u različitim objavljenim prognozama u rasponu od 5000-9000 milijardi kWh. Prema našim proračunima, na osnovu procjene povećanja kapaciteta elektrana, instalisana snaga javnih elektrana u Sjedinjenim Državama iznosit će približno 550 miliona kW 1980. godine, a 2000. proizvodnja električne energije oko 1100 miliona kW (1970. - 344 miliona kW) procjenjuje se na 2200-2400 milijardi kWh i 4700-4900 milijardi kWh (1970. - 1520 milijardi kWh) respektivno. Udio nuklearnih elektrana u ukupnoj instalisanoj snazi elektrana iznosiće oko 16% 1980. godine ili 90 miliona kW, 2000. godine do 50%, odnosno 550 miliona kW (8 miliona kW 1970. godine). Proizvodnja električne energije u nuklearnim elektranama iznosit će oko 400 milijardi kWh 1980. godine, a 2.400 milijardi kWh 2000. godine.
Početkom 1978. godine struktura instalisane snage elektrana u vlasništvu kompanija japanske industrije snabdevanja električnom energijom bila je sledeća, ukupno GW - 103.800, od čega TE na tečno gorivo - 54,84 (52,8%), TE korišćenje prirodnog gasa - 10,55 (10,2%), termoelektrane na ugalj -4,24 (4,1%), ostale TE-1,23 (1,2%), HE-16,93 (16,3%), termoelektrane - 7,98 (7,7%) %), NPP-7,99 (7,7%), GTPP -40 MW. Snaga svih elektrana u zemlji početkom 1980. godine iznosila je 135 TW, od čega termoelektrane - 67,2%, hidroelektrane i pumpne elektrane - 20,0%, nuklearne elektrane - 12,7% i GTE - 0,1% .
Promjene u strukturi instalirane snage elektrana u Japanu
Prognoza rasta instalisanog kapaciteta javnih elektrana u Japanu1
Prognoza povećanja instalisanog kapaciteta elektrana u Brazilu
Načini potrošnje energije. Dinamika potražnje za energijom utiče na efikasnost energetskih preduzeća iz dva razloga zbog podudarnosti u vremenu proizvodnje i potrošnje energije i neravnomjerne potrošnje tokom vremena. Ujednačeniji i gušći dnevni raspored potrošnje energije omogućava proizvodnju energije sa relativno visokim faktorom iskorištenja instalisanog kapaciteta električne energije, što dovodi do smanjenja specifičnih troškova proizvodnje (troška energije). Moguće je smanjiti trošak 1 kWh električne energije povećanjem broja sati korištenja instalisane snage elektrane, tj. proizvodnja električne energije (slika 3.3).
Biranje elektrana, morate znati da li da hranite elektrana cijeli objekt ili je dovoljno istaknuti posebno važne točke (možda će to dovesti do dodatnog rada na ožičenju i prebacivanju opterećenja). Ima li među potrošačima uređaja koji su otežani za rad generatora (npr. bilo koji elektromotori, pumpe i sl. imaju tzv. startne struje, koje nakratko povećavaju potrošnju energije za 4-5 puta), kao i kao druge specifične tačke koje utiču na nazivnu snagu elektrane. Takođe je potrebno znati da li se u budućnosti planira povećanje broja ili kapaciteta potrošača električne energije.
Šta je faktor snage?
Recimo da elektrana proizvodi 3 kVA i ima faktor snage (tzv cosφ ) 0.8. U ovom slučaju od njega zapravo možemo dobiti samo 3 kVA x 0,8 = 2,4 kW. Tu leži razlika između kW i KVA.Neki proizvođači i prodavci ističu vrijednost snage na različite načine. Na primjer, dvije vrijednosti se daju odjednom (3000 VA na cosφ =0,8 i 2400 VA pri cosφ =1) ili samo jedan (2400 VA at cosφ =1), čime se štedi kupac od potrebe da sam izvodi aritmetičke proračune. Nažalost, neki prodavci ne navode cosφ iz drugih razloga, pokušavajući elektranu proći kao moćniju.
Izračunajte snagu.
Da biste izračunali potrebnu snagu elektrane, potrebno je izračunati ukupnu snagu u VA (volt-amperima) koju troše svi električni uređaji koje priključite na elektranu. Također morate uzeti u obzir električne uređaje koje planirate kupiti i priključiti na elektranu u budućnosti. Prilikom izračunavanja, puna snaga se odnosi na maksimalnu (vršnu) snagu koju troše električni uređaji. Uzimamo list papira, olovku i počinjemo određivati snagu svakog pojedinog električnog uređaja u VA. Snagu uređaja (P) možete pronaći u dokumentaciji za upotrebu, pronaći na natpisnoj pločici uređaja, posjetite odgovarajući odeljak sajta: Potrošačka energija.
Ako je P električnog uređaja naznačen u W (vatima), onda se mora podijeliti sa faktorom COS, koji također mora biti naznačen u dokumentaciji ili na natpisnoj pločici. Ako COSph nije specificiran, onda se za grubo izračunavanje P u W može podijeliti sa 0,6 - 0,8. Ako neki električni uređaj ima velike startne struje (na primjer, elektromotor potopne pumpe, hladnjaka, itd.), tada se P takvog električnog uređaja mora pomnožiti sa 3 kako bi se izbjeglo preopterećenje elektrane i, kao rezultat je njegovo gašenje ili kvar u trenutku uključivanja motora opterećenja sa velikim startnim strujama. Zatim zbrojite:
P ukupno (VA) = P uređaj 1 + P uređaj 2 + …. + P uređaj n (VA*A)
Nakon izračunavanja ukupne ukupne snage svih električnih uređaja, potrebno je uzeti u obzir faktor korekcije za istovremeno uključivanje električnih uređaja, u opštem slučaju iznosi 0,7. Ako gotovo nikada nećete koristiti sve električne uređaje priključene na elektranu istovremeno, pomnožite ukupnu ukupnu potrošnju energije ovim faktorom. I na kraju svih proračuna, jer preporučljivo je odabrati elektranu s rezervom snage, ukupna ukupna snaga svih električnih uređaja mora se pomnožiti sa 1,2 - 1,25.
Potrebna snaga koju ste izračunali ne bi trebala biti veća od nazivne snage elektrane. Imajte na umu da mnogi proizvođači određuju takozvanu maksimalnu izlaznu snagu za elektranu. Ovaj parametar omogućava kratkotrajan rad elektrane (ovisno o proizvođaču, ovaj interval se kreće od nekoliko sekundi do 1 sata). Stvarna nazivna snaga je obično nekoliko (ponekad i desetine) posto manja.
Praktično iskustvo u korištenju generatora sugerira da je za rad dvije ili tri sijalice, frižidera, TV-a u vašoj vikendici dovoljan generator male snage od 2 kilovata. Vlasnik seoske vikendice, koji je stalno zabrinut zbog nestanka struje, mora kupiti generator velike snage od 7 do 15 kilovata. Graditeljima koji koriste bušilicu, brusilicu i mikser za beton trebat će samo prosječni generator snage do 6 kilovata.
Teško je precijeniti značaj električne energije. Umjesto toga, mi to podsvjesno potcjenjujemo. Uostalom, gotovo sva oprema oko nas napaja se iz mreže. O elementarnom osvjetljenju ne treba ni govoriti. Ali mi praktično nismo zainteresovani za proizvodnju električne energije. Odakle dolazi struja i kako se skladišti (i općenito, da li je moguće uštedjeti) električnu energiju? Koliko zaista košta proizvodnja električne energije? I koliko je bezbedno za životnu sredinu?
Ekonomski značaj
Iz školske klupe znamo da je napajanje jedan od glavnih faktora za postizanje visoke produktivnosti rada. Elektroprivreda je srž svih ljudskih aktivnosti. Ne postoji industrija koja može bez toga.
Razvoj ove industrije ukazuje na visoku konkurentnost države, karakteriše stopu rasta proizvodnje roba i usluga i gotovo uvijek se ispostavlja kao problematičan sektor privrede. Troškovi proizvodnje električne energije često se sastoje od značajnih početnih ulaganja koja će se isplatiti tokom mnogo godina. Uprkos svim svojim resursima, Rusija nije izuzetak. Uostalom, energetski intenzivne industrije čine značajan udio u privredi.
Statistike nam govore da u 2014. ruska proizvodnja električne energije još nije dostigla nivo sovjetske 1990. godine. U poređenju sa Kinom i SAD, Rusija proizvodi - respektivno - 5 odnosno 4 puta manje električne energije. Zašto se ovo dešava? Stručnjaci tvrde da je to očigledno: najveći neproizvodni troškovi.
Ko troši struju
Naravno, odgovor je očigledan: svaka osoba. Ali sada nas zanima industrijski obim, a samim tim i one industrije kojima je prvenstveno potrebna električna energija. Najveći udio otpada na industriju - oko 36%; Kompleks goriva i energije (18%) i stambeni sektor (nešto više od 15%). Preostalih 31% proizvedene električne energije dolazi iz neproizvodnih industrija, željezničkog transporta i gubitaka u mreži.
Istovremeno, treba imati na umu da u zavisnosti od regiona struktura potrošnje značajno varira. Dakle, u Sibiru, zaista, više od 60% električne energije koristi industrija i kompleks goriva i energije. Ali u evropskom dijelu zemlje, gdje se nalazi veliki broj naselja, najmoćniji potrošač je stambeni sektor.
Elektrane su okosnica industrije
Proizvodnju električne energije u Rusiji obezbjeđuje skoro 600 elektrana. Snaga svakog od njih prelazi 5 MW. Ukupni kapacitet svih elektrana je 218 GW. Kako dolazimo do struje? U Rusiji se koriste sljedeće vrste elektrana:
- termo (njihovo učešće u ukupnoj proizvodnji je oko 68,5%);
- hidraulika (20,3%);
- nuklearna (skoro 11%);
- alternativa (0,2%).
Kada su u pitanju alternativni izvori električne energije, na pamet padaju romantične slike vjetrenjača i solarnih panela. Međutim, pod određenim uslovima i lokalitetima, to su najisplativije vrste proizvodnje električne energije.
Termoelektrane
Istorijski gledano, termoelektrane (TE) su igrale glavnu ulogu u proizvodnom procesu. Na teritoriji Rusije, termoelektrane koje pružaju proizvodnju električne energije klasificirane su prema sljedećim kriterijima:
- izvor energije - fosilna goriva, geotermalna ili solarna energija;
- vrsta proizvedene energije - ekstrakcija toplote, kondenzacija.
Drugi važan pokazatelj je stepen učešća u pokrivanju rasporeda električnog opterećenja. Ovdje su osnovne termoelektrane dodijeljene sa minimalnim radnim vremenom od 5000 sati godišnje; poluvršni (oni se nazivaju i manevarski) - 3000-4000 sati godišnje; vršni (koristi se samo u vršnim satima) - 1500-2000 sati godišnje.
Tehnologija za proizvodnju energije iz goriva
Naravno, glavna proizvodnja, prijenos i korištenje električne energije od strane potrošača odvija se na račun termoelektrana koje rade na fosilna goriva. Odlikuju se tehnologijom proizvodnje:
- parna turbina;
- dizel;
- gasna turbina;
- parni gas.
Parne turbine su najčešće. Rade na svim vrstama goriva, uključujući ne samo ugalj i plin, već i lož ulje, treset, uljni škriljac, ogrevno drvo i drvni otpad, kao i prerađene proizvode.
organsko gorivo
Najveći obim proizvodnje električne energije ostvaruje Surgutskaja GRES-2, najmoćnija ne samo u Ruskoj Federaciji, već i na cijelom euroazijskom kontinentu. Pokrećući prirodni plin, proizvodi do 5600 MW električne energije. A od elektrana na ugalj, Reftinskaya GRES ima najveći kapacitet - 3800 MW. Više od 3.000 MW takođe mogu proizvesti Kostroma i Surgutska GRES-1. Treba napomenuti da se skraćenica GRES nije mijenjala od Sovjetskog Saveza. To je skraćenica od Državne oblasne elektrane.
Tokom reforme industrije, proizvodnju i distribuciju električne energije u termoelektranama trebalo bi da prati tehničko preopremanje postojećih stanica, njihova rekonstrukcija. Među prioritetnim zadacima je i izgradnja novih energetskih objekata.
Električna energija iz obnovljivih izvora
Električna energija koju proizvode hidroelektrane je bitan element stabilnosti jedinstvenog energetskog sistema države. Hidroelektrane su te koje mogu povećati proizvodnju električne energije za nekoliko sati.
Veliki potencijal ruske hidroenergetske industrije leži u činjenici da se gotovo 9% svjetskih rezervi vode nalazi na teritoriji zemlje. Ovo je drugi najveći hidroenergetski resurs u svijetu. Zemlje kao što su Brazil, Kanada i SAD su zaostale. Proizvodnja električne energije u svijetu na račun hidroelektrana donekle je komplicirana činjenicom da su najpovoljnija mjesta za njihovu izgradnju značajno udaljena od naselja ili industrijskih preduzeća.
Ipak, zahvaljujući električnoj energiji koju proizvode hidroelektrane, zemlja uspijeva uštedjeti oko 50 miliona tona goriva. Kada bi se mogao razviti puni potencijal hidroenergije, Rusija bi mogla uštedjeti i do 250 miliona tona. A ovo je već ozbiljno ulaganje u ekologiju zemlje i fleksibilne kapacitete energetskog sistema.
Hidro stanice
Izgradnjom hidroelektrane rješavaju se mnoga pitanja koja nisu vezana za proizvodnju energije. To uključuje i stvaranje sistema vodosnabdijevanja i sanitacije za čitave regione, izgradnju mreža za navodnjavanje koje su tako neophodne za poljoprivredu, kontrolu poplava itd. Ovo posljednje je, inače, od velikog značaja za bezbjednost ljudi.
Proizvodnju, prenos i distribuciju električne energije trenutno obavljaju 102 HE, čiji je jedinični kapacitet veći od 100 MW. Ukupni kapacitet hidroelektričnih instalacija u Rusiji približava se 46 GW.
Zemlje prema proizvodnji električne energije redovno sastavljaju svoje ocjene. Dakle, Rusija je sada na 5. mjestu u svijetu po proizvodnji električne energije iz obnovljivih izvora. Najznačajnijim objektima treba smatrati HE Zeya (ne samo da je prva izgrađena na Dalekom istoku, već je i prilično moćna - 1330 MW), kaskadu elektrana Volga-Kama (ukupna proizvodnja i prijenos električne energije je više od 10,5 GW), HE Bureyskaya (2010 MW), itd. Odvojeno, želim napomenuti kavkaske HE. Od nekoliko desetina koje rade u ovom regionu, najviše se ističe nova (već puštena u rad) HE Kaškatau, snage veće od 65 MW.
Geotermalne HE Kamčatke zaslužuju posebnu pažnju. Ovo su veoma moćne i mobilne stanice.
Najmoćnije hidroelektrane
Kao što je već napomenuto, proizvodnja i korištenje električne energije otežava udaljenost glavnih potrošača. Međutim, država je zauzeta razvojem ove industrije. Ne samo da se rekonstruišu postojeći, već se grade i novi. Moraju savladati planinske rijeke Kavkaza, vodene rijeke Urala, kao i resurse poluostrva Kola i Kamčatke. Među najmoćnijima ističemo nekoliko hidroelektrana.
Sayano-Shushenskaya im. P. S. Neporozhny je izgrađen 1985. na rijeci Jenisej. Njegov trenutni kapacitet još ne dostiže procijenjenih 6.000 MW zbog rekonstrukcije i popravke nakon nesreće 2009. godine.
Proizvodnja i potrošnja električne energije u Krasnojarskoj HE je projektovana za topionicu aluminijuma u Krasnojarsku. Ovo je jedini "klijent" HE puštene u rad 1972. godine. Njegov projektni kapacitet je 6000 MW. HE Krasnojarsk je jedina koja ima instaliran brodski lift. Pruža redovnu plovidbu rijekom Jenisej.
HE Bratsk je puštena u rad davne 1967. godine. Njegova brana blokira rijeku Angara u blizini grada Bratsk. Kao i Krasnojarska hidroelektrana, hidroelektrana Bratskaja radi za potrebe Fabrike aluminijuma Bratsk. Njemu ide svih 4.500 MW struje. I pjesnik Jevtušenko je ovoj hidroelektrani posvetio pjesmu.
Još jedna hidroelektrana nalazi se na rijeci Angara - Ust-Ilimskaya (s kapacitetom od nešto više od 3800 MW). Njena izgradnja počela je 1963. godine, a završena 1979. godine. Istovremeno je počela proizvodnja jeftine električne energije za glavne potrošače: Irkutsku i Bratsku tvornicu aluminija, Irkutsku tvornicu aviona.
HE Volzhskaya se nalazi sjeverno od Volgograda. Njegov kapacitet je skoro 2600 MW. Ova najveća hidroelektrana u Evropi radi od 1961. godine. Nedaleko od Toljatija radi "najstarija" od velikih hidroelektrana Žigulevskaja. Puštena je u rad 1957. godine. HE snage 2330 MW pokriva potrebe za električnom energijom centralnog dijela Rusije, Urala i Srednje Volge.
Ali proizvodnju električne energije neophodnu za potrebe Dalekog istoka obezbeđuje HE Bureyskaya. Možemo reći da je još prilično "mlad" - puštanje u rad tek 2002. godine. Instalisana snaga ove HE je 2010 MW električne energije.
Eksperimentalne hidroelektrane na moru
Brojni oceanski i morski zaljevi također imaju hidroenergetski potencijal. Uostalom, visinska razlika u vrijeme plime u većini njih prelazi 10 metara. A to znači da možete generirati ogromnu količinu energije. 1968. godine otvorena je eksperimentalna plimna stanica Kislogubskaya. Njegov kapacitet je 1,7 MW.
Mirni atom
Ruska nuklearna energetska industrija je tehnologija punog ciklusa: od vađenja ruda uranijuma do proizvodnje električne energije. Danas zemlja ima 33 elektrane u 10 nuklearnih elektrana. Ukupni instalirani kapacitet je nešto više od 23 MW.
Maksimalna količina električne energije koju su proizvele nuklearne elektrane bila je 2011. godine. Brojka je bila 173 milijarde kWh. Proizvodnja električne energije po glavi stanovnika u nuklearnim elektranama porasla je za 1,5% u odnosu na prethodnu godinu.
Naravno, prioritetni pravac u razvoju nuklearne energije je sigurnost rada. Ali nuklearne elektrane igraju značajnu ulogu u borbi protiv globalnog zagrijavanja. Ekolozi stalno govore o tome, ističući da je samo u Rusiji moguće smanjiti emisiju ugljičnog dioksida u atmosferu za 210 miliona tona godišnje.
Nuklearna energija je razvijena uglavnom na severozapadu i u evropskom delu Rusije. U 2012. godini sve nuklearne elektrane proizvele su oko 17% ukupne proizvedene električne energije.
Nuklearne elektrane u Rusiji
Najveća nuklearna elektrana u Rusiji nalazi se u Saratovskoj oblasti. Godišnji kapacitet NE Balakovo je 30 milijardi kWh električne energije. U elektrani Belojarsk (regija Sverdlovsk) trenutno radi samo 3. blok. Ali to nam također omogućava da ga nazovemo jednim od najmoćnijih. Reaktor na brzim neutronima proizvodi 600 MW električne energije. Vrijedi napomenuti da je to bila prva elektrana na svijetu s brzim neutronima, instalirana za proizvodnju električne energije u industrijskim razmjerima.
Na Čukotki je instalirana Nuklearna elektrana Bilibino, koja proizvodi 12 MW električne energije. A nuklearna elektrana Kalinin može se smatrati nedavno izgrađenom. Njegov prvi blok pušten je u rad 1984. godine, a posljednji (četvrti) blok pušten je u rad tek 2010. godine. Ukupni kapacitet svih blokova je 1000 MW. 2001. godine izgrađena je i puštena u rad NE Rostov. Od priključenja drugog bloka, 2010. godine, njegova instalisana snaga je premašila 1.000 MW, a stepen iskorišćenosti kapaciteta iznosio je 92,4%.
energija vjetra
Ekonomski potencijal industrije energije vjetra u Rusiji procjenjuje se na 260 milijardi kWh godišnje. To je skoro 30% ukupne električne energije proizvedene danas. Kapacitet svih vjetroturbina koje rade u zemlji je 16,5 MW energije.
Posebno povoljni za razvoj ove industrije su regioni kao što su obala okeana, podnožja i planinska područja Urala i Kavkaza.
Prilikom odabira sistema autonomnog napajanja postavljaju se pitanja vezana za određivanje potrebne snage elektrane koja zadovoljava potrošača. Preporuke u nastavku daju minimalne informacije za pravilno određivanje potrebnog kapaciteta autonomne elektrane za domaću i poluindustrijsku upotrebu.
Obično su u podacima iz pasoša za autonomne elektrane naznačena dva kapaciteta - prividna snaga u kVA i aktivna snaga u kW. Električni generator autonomne elektrane proizvodi električnu energiju određenog napona (monofazni - 220 / 230V, ili trofazni -380V / 400V) sa frekvencijom od 50 Hz i, ovisno o snazi motora - benzin ili dizel , sa određenom strujom opterećenja. Krive napona i struje su sinusoidi. U idealnom slučaju, ove krive bi se trebale podudarati i aktivna snaga bi trebala biti identična prividnoj snazi. Međutim, u proizvodnji električne energije izmjeničnom strujom uvijek postoji određeni ugao pomaka između krivulja struje i napona. Nepodudarnost između grafikona uzrokuje smanjenje snage koju generator stvarno isporučuje u mrežu. Realna snaga preuzeta sa terminala generatora u nominalnom režimu, tj. pri nazivnom naponu i frekvenciji sa natpisne pločice, i predstavlja aktivnu snagu elektrane. Odnos aktivne snage prema ukupnoj snazi naziva se faktor snage - Cos?, koji je jednak kosinusu ugla pomaka između struje i napona.
U većini slučajeva autonomne elektrane imaju faktor snage 0,8, te će ukupna snaga u kVA koju generiše generator biti 1,25 puta veća od aktivne snage, mjerene u kW.
Za potrošača u domaćinstvu koji odabere autonomnu elektranu male snage - do 7 kW, dovoljno je osigurati da ukupna snaga na pločici s natpisom električnih prijemnika navedena na natpisnim pločicama, na primjer, snaga električnog kuhala za vodu, ukupna snaga sijalica, ne prelazi aktivnu snagu elektrane naznačenu u kW.
Za potrošače sa velikim opterećenjem moraju se uzeti u obzir i dodatni faktori.
Tako, na primjer, na rad i snagu koju isporučuje autonomna elektrana utiču faktori kao što su temperatura i relativna vlažnost okoline, pritisak, kao i priroda opterećenja - čisto aktivno, induktivno itd. Podaci za pasoške podatke se po pravilu navode za normalne uslove u srednjoj zoni evropskog dela Rusije, tj. - temperatura okoline: 25°C, pritisak: 1000 Mbar (750 mm Hg), relativna vlažnost: 30%.
U težim vanjskim uvjetima - povećana temperatura zraka, smanjeni pritisak (na primjer, u planinskim uvjetima), povećana vlažnost - u skladu s tim, snaga koja se prenosi na mrežu će se smanjiti. Tako u uslovima razrijeđenog zraka u planinama motori s unutrašnjim sagorijevanjem gube snagu. U skladu sa tim, autonomna elektrana neće moći da obezbedi kapacitet sa natpisne pločice u planinama. Proračun aktivne snage koju isporučuje elektrana u ovom slučaju zahtijeva uvođenje redukcijskih faktora. U okviru ovog članka nemoguće je navesti sve faktore korekcije i u svakom konkretnom slučaju potrebno je uputiti se ili na pasoš za instalaciju ili na stručnjake kompanije dobavljača. Ovdje se ograničavamo na upozorenje da u nekim slučajevima vanjski uvjeti rada koji se razlikuju od podataka iz pasoša smanjuju stvarnu izlaznu aktivnu snagu za 40-50%.
U zaključku ćemo dati dodatne definicije u vezi sa radom autonomnih elektrana u određenim režimima.
Radna snaga generatorskog agregata je snaga, izražena u kW, koja se isporučuje terminalima generatora pri nazivnom naponu i frekvenciji i pod određenim uslovima okoline.
Kontinuirana snaga je nazivna snaga koju generatorski set može kontinuirano isporučiti neograničeno vrijeme između održavanja koje je odredio proizvođač i pod određenim uvjetima okoline.
Prime Duty Power je maksimalna snaga u ciklusu varijabilnog opterećenja koju generatorski set isporučuje za neograničeno vrijeme između održavanja koje je odredio proizvođač i uvjeta okoline koje je specificirao proizvođač. Prosječna snaga koju generator isporučuje tokom perioda od 24 sata ne smije prelaziti 80% glavne snage.
Kratkotrajna snaga je maksimalna snaga koju generator može isporučiti pod određenim ambijentalnim uvjetima za najviše 500 sati godišnje, i najviše 300 sati između održavanja koje je odredio proizvođač. Očekuje se da će takva upotreba u takvim uslovima uticati na životni vek generatora.
Maksimalna snaga pripravnosti je dozvoljena maksimalna snaga sa promjenjivim opterećenjima za ograničeni broj sati godišnje (500 sati) pod određenim uvjetima okoline i za sljedeće maksimalne radne periode: 100% opterećenje za 25 sati godišnje; 90% sa opterećenjem za 200 sati godišnje; višak je neprihvatljiv.