«Виробництво електричної енергії» для студентів спеціальності 6
| Вид материала | Документы |
- Типи акумуляторів, 217.46kb.
- Методичні рекомендації до виконання дипломної роботи для студентів спеціальності 05070107, 594.26kb.
- Договір про купівлю продаж електричної енергії, 432.12kb.
- План-конспект уроку з предмету: «Електротехніка з основами промислової електроніки», 305.51kb.
- Регіональна державна інспекція з енергетичного нагляду за режимами споживання електричної, 41.43kb.
- Конспект лекцій до самостійного вивчення розділів з дисципліни, 899.63kb.
- Затверджено, 7410.01kb.
- Повідомлення про відхилення тендерних пропозицій по торгам (тендеру) на закупівлю інженерні, 275.09kb.
- Програма, методичні вказівки та контрольні завдання з дисципліни " виробництво виливків, 864.84kb.
- Для студентів спеціальності, 327.85kb.
Енергія морів і океанів
Моря й океани займають 71 % поверхні Землі й мають енергію таких видів:
енергія хвиль, припливів і прибоїв; :
схована енергія плинів у різних частинах морів і океанів;
енергія, яку можна виробляти, використовуючи різницю температур
води на поверхні й у глибинних шарах; - енергія хімічних зв'язків газів, солей, мінералів і т.п.
Найпоширенішим способом використання енергії морів і океанів є спорудження приливних електростанцій (ПЭС). З 1967 р. в устя ріки Рані у Франції працює ПЭС потужністю 240 Мвт. На черзі спорудження ПЭС у затоці Фанди в Канаді з рекордним 18-метровим припливом, в устя ріки Северен у Великій Британії з 14, 5-метровим припливом і в інших регіонах з більшими припливами води.
Більші надії покладають на використання енергії морських хвиль. Бакени, маяки й електростанції невеликої потужності, які використовують цю енергію, уже покрили прибережні води Японії. Хвильові електростанції знайшли широке використання в країнах Скандинавії. Уперше в Японії споруджена прибійна електростанція.
Значною енергією мають морські й океанські плини, за наближеними оцінками енергія океанських плинів оцінюється приблизно в 1018 Дж. У деяких місцях Гольфстрім має швидкість до 9 км/ч. Учені припускають, що в найближчому доступному для огляду майбутньому енергія плинів стане конкурентоспроможною з енергією інших видів поновлюваних джерел.
Найбільша увага заслуговує "океанотермическая енерго-конверсія", іншими словами одержання електроенергії за допомогою різниці температур між поверхневими й глибинними океанськими водами, які засмоктуються водним насосом, наприклад, при використанні в замкненому циклі турбіни таких рідин, які легко випаровуються (пропан, фреон або амоній). По оцінках Інституту океанології АН Росії теплова (внутрішня) енергія, яка відповідає перегріву води поверхонь морів і океанів на 20 С становить приблизно 1026 Дж.г. Поки що далекої видасться перспектива одержання електроенергії завдяки різниці між солоною й прісною водою, наприклад, морський і річковий. При змішуванні такої води в результаті явища осмосу можна одержати значну різницю рівнів прісної й солоної вод, ця потенційна енергія може бути перетворена в турбіні в механічну енергію з наступним одержанням електричної енергії.
Цікавим напрямком океанської енергетики є вирощування із плотів в океані гігантських водоростей - келпов, які швидко ростуть і легко переробляються з одержанням метану. За закордонними оцінками для повного забезпечення енергією одного жителя планети досить 1 га плантації келпов.
Зазначені величезні запаси енергії й різноманітність її форм - гарантія того, що в майбутньому людство не буде відчувати її недоліку.
В Україні використання енергії морів поки ще не знайшло промислового застосування.
Контрольні питання
1. Що таке гідроелектроста́нція (ГЕС) та з чого вона складається?
2. Яку відмінність иають ГЕС та ГАЕС?
3. Що таке Дніпро́вський каска́д ?
4. В чому полягає унікальність Дністро́вська ГЕАС ?
5. Який потенціал має мала гідроенергетика?
6. Яким чином можна використовувати енергію морів і океанів?
Лабораторна робота № 7
Тема: Регулювання потужності при виробництві та споживанні
енергії.
Мета роботи: вивчити аспекти регулювання активної потужності в ОЕС України за допомогою різних типів електростанцій..
Участь ТЕС у регулюванні частоти й активної потужності в ОЭС України
Енергоблоки ТЕС залучаються до регулювання частоти й активної потужності в ОЕС України лише в тих випадках, коли маневрених ресурсів гідроагрегатів ГЕС недостатньо для ліквідації виниклого небалансу в енергосистемі або ж для відновлення раніше задіяних резервів первинного й вторинного регулювання, де гідростанції є найбільш мобільною групою встаткування з погляду участі в регулюванні частоти й активної потужності ОЕС України. Однак обмеження можливості використання їх ресурсу, як по тривалості, так і по величині, особливо у весняний період, значно знижує можливість використання ГЕС у режимі такого регулювання.
У зв'язку із цим, при невирішеній проблемі залучення енергоблоків АЕС до регулювання частоти, більше навантаження в частині забезпечення необхідної якості регулювання частоти й активної потужності в ОЕС України покладає на енергоблоки ТЕС.
Аспекти регулювання активної потужності в ОЕС України
Розглядаючи роботу ОЕС України з погляду регулювання зміни графіків навантаження ( як добового, так і сезонного) і забезпечення необхідних резервів потужності різними групами генеруючих потужностей, слід зазначити, що в цьому аспекті кожна група встаткування характеризується своїми, властивими тільки їй режимами роботи.
АЕС
Енергоблоки АЕС України можуть працювати тільки в базовому режимі генерації й не можуть забезпечити мобільний резерв потужності в енергосистемі, здатний надати допомогу в непланових режимах роботи ОЕС.
При цьому, немає ніяких обмежень по швидкості скидання навантаження, однак підйом навантаження здійснюється дуже повільно, щаблями з витримкою за часом на кожному щаблі для запобігання ушкодження палива. Тому число розвантажень блоків дуже обмежене й призначене в основному для планових і аварійних скидань навантаження або зупинок блоків при ушкодженні устаткування. За інформацією НАЕК "Енергоатом" число режимних розвантажень блоків АЕС у плині року коливається від 0 до 4-6.
Режим роботи енергосистеми й інших груп генеруючого встаткування багато в чому визначається величиною робочої потужності атомних електростанцій. Наприклад, величина потужності, що перебуває в роботі, АЕС впливає на фактичний рівень генеруємої потужності інших груп устаткування, у т.ч. добових графіків, що й забезпечують регулювання, навантаження, що пов'язане з дотриманням балансу виробництва й споживання електроенергії. Збільшення потужності, що перебуває в роботі, АЕС витісняє з балансу покриття потужності теплових електростанцій. Група генерації АЕС також визначає необхідну величину гарячого резерву енергосистеми, яка рівна потужності найбільш потужного блоку, що перебуває в роботі в системі. Для ОЕС України такими є блоки АЕС із реакторами ВВЕР 1000 Мвт. При цьому зміна величини робочої потужності АЕС протягом року в основному залежить тільки від графіка планових ремонтів енергоблоків АЕС, пов'язаних з перезарядженням їх свіжим ядерним паливом. Так, з одного боку, збільшення використання встановленої потужності атомних електростанцій (підвищення коефіцієнта використання встановленої потужності - КВВП АЕС) знижує оптову ціну електроенергії в оптовому ринку електроенергії (ОРЕ) України за рахунок більш низької собівартості її виробництва на АЕС ( при існуючій схемі розрахунків), що, безсумнівно, є позитивним чинником для економіки країни в цілому. Однак з іншого боку, при цьому із графіка покриття витісняються блоки ТЕС, які й забезпечують регулювання в системі й підтримка резервів.
ТЕЦ
Режим роботи більшості малих ТЕЦ і блокстанцій залежить від власних теплових споживачів підключених до колекторів ТЕЦ. Як правило, ця група генеруючого встаткування також працює в базовій частині графіка покриття і їх робоча потужність залежить від сезону року. Дана група генеруючих потужностей також не забезпечує ОЕС України резервами. Більше того, її питома вага, що збільшується рік у рік, у балансі виробітку електроенергії виявляє все більший вплив на режими роботи ОЭС України, витісняючи із графіка покриття регулюючі потужності. За 2004 р. виробіток цих станцій виріс майже на 7% у порівнянні з 2003 р., при цьому приріст потужності досягся 120 Мвт, а сама величина генеруемої потужності порівнянна з потужністю такої великої станції, як, наприклад, Ровенська АЕС ( без обліку введеного в експлуатацію 4 енергоблоку).
ГЕС
Режим роботи ГЕС протягом року різниться по характерних періодах - паводковому, літньому, осінньо-зимовому. Залежно від багатьох факторів, таких як робоча потужність ГЕС, ремонти гідрогенераторів, забезпеченість гідроресурсами технологічні обмеження, що існують екологічні й, обсяги паводка й припливів, змінюються режим роботи й можливість використання ГЕС у графіку покриття. Гідростанції є найбільш мобільною групою встаткування з погляду забезпечення резервів потужності. Однак недоліком є обмеження можливості їх використання як по тривалості, так і по величині. Особливим періодом роботи ОЕС України є період пропуску весняного паводка на ріках Дніпро й Дністер, а також період нересту риби, коли гідроелектростанції працюють із базовим навантаженням, величина якої залежить від характеристик паводка, що значно знижує можливість використання ГЕС у добовім регулюванні. У зв'язку із цим навесні додатково збільшується навантаження на блокові ТЕС генеруючих компаній у частині забезпечення добового регулювання.
ТЕС
У реальних умовах роботи ОЕС України, згідно із Правилами Оптового ринку електричної енергії України (Правила ОРЕ), саме ТЕС виконують роль сектору генерації, що замикає баланс потужності й електроенергії ОЕС, як при складанні планового добового диспетчерського графіка навантажень, так і при фактичнім веденні режиму. При цьому на ТЕС покладає регулювання значної частини діапазону добового графіка навантажень.
Таким чином, енергоблоки ТЕС не тільки забезпечують регулювання добового графіка споживання, але і є основним джерелом резервів потужності й джерелом балансування виробництва й споживання електроенергії в добовому розрізі, відіграють провідну роль у регулюванні сезонних змін споживання потужності й електроенергії.
Так, наприклад, протягом 2004 р. навантаження ТЕС у балансі покриття змінювалася від 4400 Мвт (в окремі дні літнього періоду) до 15 500 Мвт (у зимовий період). Холодні резерви в обсягах до 1500-2000 Мвт для забезпечення стійкої роботи енергосистеми при позапланових відключеннях блоків, у т.ч. і АЕС, у ремонтних і аварійних схемах мережі, а також при погрішностях прогнозів електроспоживання забезпечуються тільки енергоблоками ТЕС. При цьому парк блокового устаткування ТЕС ОЕС України в основному представлений "базовими" блоками. Робота пиловугільних і газо-мазутних блоків у змінних режимах приводить до зниження їх економічності, збільшуються питомі витрати палива на виробіток електроенергії, підвищуються витрата тепла й електроенергії на власні потреби блоків і ТЕС у цілому при роботі в нестаціонарних режимах. Крім того, робота блоків у змінних режимах супроводжується інтенсивним зношуванням паросилового устаткування арматур, що регулює, збільшенням кількості теплових циклів - термічною утомою металу вузлів і деталей.
Показовим щодо цього є добовий графік покриття 8 лютого 2005 р. - як день із добовим споживанням електричної енергії в 615 млн.квтч. Мінімальне добове споживання цього дня спостерігалося в 3 години ночі й становило 22 440 Мвт. При цьому вже на ранковий максимум на 11 годин споживання досяглося 27 000 Мвт. А приріст споживання потужності на вечірній максимум щодо нічного споживання склав 6140 Мвт, і в 18 годин його рівень був рівний 28 580 Мвт. Такий значний приріст споживання був забезпечений відповідним покриттям для чого були включені додатково 8,5 одиниць генеруючого устаткування на ТЕС щодо працюючого вночі состава енергоблоків (62,5 енергоблоку, проти 54). Збільшення навантаження на ТЕС відповідно склало 3700 Мвт, на ГЕС - 2440 Мвт.
З переходом після серпня 2001 року на паралельну роботу з ЄЕС Росії, стабілізацією частоти й відмовою від централізованих диспетчерських примусових відключень споживачів у максимум навантажень, а так само включенням у роботу в плині 2004 року добудованих енергоблоків Хмельницької АЕС і Ровенської АЕС, роль ТЕС як регулятора сальдо зовнішніх перетікань і основного джерела резерву суттєво збільшилася. У зв'язку із цим кількість одиниць устаткування, яке вимушено зупиняється на нічний провал, досягає іноді 10-ти й більш блоків, з урахуванням корпусів дубль-блоків. У весняно-літній період, для проходження нічного мінімуму навантаження вимушено освоєне короткочасний режим роботи ТЕС нижче мінімально-припустимого состава по "живучості" станції, з наступним підйомом для проходження вечірнього максимуму навантаження 3-4 блоків на 4-6 годин на добу й зупиненням наприкінці доби - тобто практично базові блоки ТЕС переведені на роботу в пікових режимах. Інформація про нерівномірність добових графіків покриття й діапазоні регулювання генеруючого устаткування в 2004 році наведено в таблиці 1.
Згідно із Правилами ОРЕ регулювання нерівномірності добового графіка в режимі пуску-зупинення може здійснювати тільки енергоблоками потужністю 200 Мвт і менше, а так само дубль блоками 300 Мвт (відключенням корпусів). Рідко практикується робота в режимі ковзного тиску енергоблоками 200 Мвт Змієвської ТЕС, а так само в режимі синхронного компенсатора на Добротворській ТЕС. Інші енергоблоки маневрують у рамках свого заявленого регулюючого діапазону.
Нерівномірність добових графіків покриття й діапазон регулювання генеруючого встаткування в 2004 році.
Таблиця 1
| .№ п/п | Показник ОЕС України |
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | Максимальна нерівномірність графіка покриття, МВт 5651 Мінімальна нерівномірність графіка покриття, МВт 3478 Середня нерівномірність графіка покриття, МВт 4676 Середній діапазон регулювання ГЕС, МВт 2732 Середній діапазон регулювання ТЕЦ, МВт 238 Середній необхідний діапазон регулювання ТЕС, МВт (6=3-4-5) 1706 Резерв на розвантаження в % від середнього необхідного діапазону регулювання ТЕС 12 Резерв на розвантаження МВт, (8=6*7/100) 205 Мінімально необхідний діапазон регулювання на ТЕС, МВт (9=6+8) 1911 Максимальний розрахунковий діапазон регулювання на ТЕС в % від мінімально необхідного діапазону регулювання на ТЕС 200 Максимальний розрахунковий діапазон регулювання на ТЕС Мвт, (11=10*9/100) 3822 |
В ОЕС України на багатьох ТЕС установлені блоки потужністю 300 Мвт і 800 Мвт, які не мають технічної можливості забезпечення такого режиму роботи з пусками й остановами (наприклад, Зуївська ТЕС, Вуглегірська ТЕС, Запорізька ТЕС, Ладижинська ТЕС повністю й блоки на багатьох інших станціях). Таким чином, з обліком того, що Україна задекларувала прагнення до паралельної роботи з європейським енергооб’еднанням, те вже зараз необхідно проводити підготовку генеруючого встаткування відповідно до вимог UCTE у частині забезпечення регулювання й підтримки резервів, особливо змінюючи структуру генерації на користь маневрених потужностей.
Структура генеруючих потужностей ОЕС України, що сформувалася протягом довгого періоду, у всіх аналітичних звітах визначається як несприятлива за умовами регулювання графіка навантажень, тому що не відповідає тим співвідношенням базових і пікових потужностей, які необхідні для забезпечення регулювання частоти й графіків зовнішніх перетікань.
Як уже говорилося вище, режим роботи ОЕС України з погляду забезпечення добового регулювання визначається, з одного боку, добовою нерівномірністю графіка споживання потужності, а з іншого - наявністю й величиною генеруючих потужностей, що забезпечують регулювання цієї нерівномірності споживання. У свою чергу, знаходження в роботі необхідної величини маневреного устаткування в структурі покриття визначається величиною базових потужностей, що перебувають у роботі, у першу чергу - енергоблоків атомних електростанцій. Незважаючи на те, що в структурі встановлених потужностей потужність АЕС майже в 2 рази менше, чим установлена потужність ТЕС генеруючих компаній, у фактичній річній структурі балансу виробітку частка АЕС значно перевищує частку ТЕС.
Це приводить до того, що зі структури покриття базовими потужностями АЕС витісняються блоки ТЕС, здатні забезпечувати регулювання. З добудуванням і введенням в експлуатацію 2-х блоків АЕС (блоки №2 Хмельницької АЕС і №4 Ровенської АЕС), базова потужність додатково підвищилася, що ускладнило можливість регулювання й зажадало значне збільшення маневреності ТЕС за рахунок їх роботи составом нижче мінімально-припустимого по живучості станцій.
Крім того, збільшилися випадки, коли технічно неможливо забезпечувати необхідний діапазон регулювання на існуючім устаткуванні ТЕС, блоки яких практично повністю вичерпали свій ресурс експлуатації.
У такій ситуації, при оперативнім плануванні режим роботи ОЕС для забезпечення балансу потужності в ОЕС України, ГП "Енергоринок" і НЕК "Укренерго" змушено передбачати в деяких періодах плині року обмеження виробітку АЕС, навіть із роботою ТЕС составом устаткування нижче мінімально-припустимого по "живучості" станцій.
Контрольні питання
1. Яким чином відбувається регулювання частоти й активної потужності в ОЕС України?
2. Вплив АЕС на режим роботи енергосистеми.
3. Вплив ГЕС на режим роботи енергосистеми.
4. Вплив ТЕС на режим роботи енергосистеми.
5. В чому полягають особлвості структура генеруючих потужностей ОЕС України?
Лабораторна робота № 8
Тема: Побудова функціональної схеми органіізаційної структури управління ТЕС.
Мета роботи: вивчити схему органіізаційної структури управління ТЕС відповідно до технологічного процесу виробництва електричної й теплової енергії на теплових електростанціях
Організаційна структура теплових електростанцій
Відповідно до технологічного процесу виробництва електричної й теплової енергії на теплових електростанціях (ТЕС) і загальними вимогами керування організаційна структура ТЕС складається з виробничих підрозділів (цех, лабораторія, виробничо-технічні служби) і функціональних відділів.
Принципова схема керування електростанцій при цеховий
структурі показана на мал. 1.
По участі в технологічному процесі виробництва енергії розрізняють цеху основного й допоміжного виробництв.
До цехів основного виробництва відносять цеху, які по своїй організації й технологічному процесу безпосередньо беруть участь у виробництві електричної й теплової енергії.
Цехами допоміжного виробництва енергетичних підприємств є цехи, які безпосередньо не пов'язані з виробництвом електричної й теплової енергії, а лише обслуговують цеху основного виробництва, створюючи їм необхідні умови для нормальної роботи, наприклад, здійснюючи ремонт устаткування або постачаючи матеріалами, інструментом, запасними частинами, водою, транспортом і т.д. Сюди ж ставляться послуги лабораторій, проектно-конструкторських відділів і т.п.
Рис. 1. Принципова організаційна структура теплової електростанціїДо цехів основного виробництва на теплових електростанціях відносяться:
• паливно-транспортний цех: подача твердого палива і його
підготовка, залізничний і автомобільний транспорт,
розвантажувальні естакади й склади палива;
• хімічний цех у складі хімічного водоочищення й хімічної
лабораторії, що виконує виробничі функції по
хімводопідготовкі й хімводоочищування й контролюючий якість
палива, води, пари, масла й золи;
• казановий цех: подача рідкого й газового палива,
пилуприготування, котельня й золовидалення;
• турбінний цех: турбінні установки, теплофікаційне
відділення, центральна насосна й водне господарство;
• електричний цех: усе електричне устаткування станції,
електротехнічна лабораторія, електроремонтна й
трансформаторна майстерні, масляне господарство й зв'язок.
До цехів допоміжного виробництва на електростанціях відносяться:
• механічний цех: загальностанційні майстерні, системи
опалення виробничих і службових приміщень, водопровід
і каналізація;
• ремонтно-будівельний цех (РБЦ): нагляд за виробничими
і службовими будинками, ремонтує їх, а також містить в
належному стані дороги й усю територію станції;
• цех (або лабораторія) теплової автоматики й вимірів (ТАВ);
• електроремонтна майстерня (ЕРМ).
Виробнича структура теплової електростанції може бути спрощена з урахуванням її потужності, кількості основного устаткування, а також її технологічних особливостей, наприклад, можливе об'єднання казанового й турбінного цехів. На ТЕС малій потужності, а також на ТЕС, що працюють на рідкім або газоподібнім паливі, одержала широке поширення виробнича структура із двома цехами – теплосиловим і електричним.
Виробничо-технічний відділ (ПТВ) електростанції розробляє режими роботи устаткування електростанції, експлуатаційні норми й режимні карти. Він розробляє разом із планово-економічним відділом проекти планів виробітку енергії й плани техніко-економічних показників на планований період по станції в цілому й по окремих цехах. ПТВ організує технічний облік роботи встаткування, веде облік витрати палива, води, пари, електроенергії на власні потреби, становить необхідну технічну звітність, обробляє первинну технічну документацію. ПТВ аналізує виконування встановлених режимів і технічних норм роботи обладнання, розробляє захід щодо економії палива (на ТЕС).
Виробничо-технічний відділ становить загальностанційний графік ремонтів устаткування, бере участь у прийманні встаткування з ремонту, контролює виконання графіка ремонтів, розробляє заявки електростанції на матеріали, запасні частини й устаткування, контролює дотримання встановлених норм витрати матеріалів,
забезпечує впровадження передових методів ремонту.
До складу апарата електростанції входить група інспекторів, що контролює дотримання на підприємстві Правил технічної експлуатації й Правил техніки безпеки.
Планово-економічний відділ (ПЕВ) розробляє перспективні й поточні плани роботи електростанції і її цехів, здійснює контроль над ходом виконання планових показників.
Відділ персоналу й соціальних відносини вирішує під керівництвом директора комплекс завдань по організації керування персоналом.
Відділ матеріально-технічного постачання (ВМТП) забезпечує постачання електростанції матеріалами, інструментами й запасними частинами, містить договори на матеріально-технічне постачання й реалізує їх.
Відділ капітального будівництва здійснює організацію капітального будівництва на електростанції.
Бухгалтерія веде облік господарської діяльності електростанції, здійснює контроль над правильною витратою засобів і дотриманням фінансової дисципліни, становить бухгалтерські звіти й баланси.
Кожний цех електростанції очолюється начальником, що є одноособовим керівником цеху й організуючим його роботу з виконання планових завдань.
Окремі ділянки цеху очолюються майстрами, які відповідають за роботу на своїй ділянці.
Керівництво оперативним персоналом на електростанції здійснює начальник зміни, під час своєї зміни безпосередньо керівний усім режимом роботи електростанції й оперативними діями її персоналу. В адміністративно-технічнім відношенні черговий інженер підлеглий головному інженерові й свою роботу проводить по його вказівках. У той же час начальник зміни станції оперативно підлеглий черговому диспетчерові енергосистеми, який по режиму станції, її навантаженню, схемі з'єднань віддає розпорядження крім головного інженера. В аналогічнім підпорядкуванні перебувають і начальники змін цехів: в оперативнім відношенні вони підлеглі начальникові зміни станції, а в адміністративно-технічному – своєму єдиноначальникові.
Подвійне підпорядкування чергового персоналу на енергетичних підприємствах є однієї з характерних їхніх особливостей і обумовлене розглянутими вище технологічними особливостями енергетичного виробництва.
Організаційні структури електростанцій у зв'язку з реформуванням електроенергетики перетерплюють зміни. У територіальних об'єднаннях електростанцій зосереджують функції керування персоналом, фінансами, постачанням, функції планування, капітального будівництва, рядом технічних питань.