Содержание
Гидроаккумулирующие электростанции, принцип действия ГАЭС, устройство
Пример HTML-страницы
ГАЭС (гидроаккумулирующие электростанции) служат для накопления электроэнергии во время низкого потребления сетями электричества (в ночной период) и отдачи её во время пиковых нагрузок, уменьшая тем самым необходимость изменения мощности в течение суток основных электростанций (атомных, тепловых). Тепловые и атомные станции не способны быстро снижать свою мощность во время значительного спада потребления, поэтому ночью себестоимость электроэнергии существенно возрастает и электростанции работают в значительной степени вхолостую.
История использования гидроаккумулирующих электростанций
Чтобы улучшить качество энергоснабжения и увеличить эффективность всей системы, были разработаны ГАЭС. Первые подобные станции были построены в конце 19 века в Западной Европе, в частности в 1882 г. в Швейцарии была запущена установка Леттем мощностью 103 кВт. Аналогичное сооружение через 12 лет было запущено на одной из прядильных фабрик Италии.
До 20 столетия функционировало всего 4 ГАЭС, к 60-м гг. 20 века насчитывалось уже 72 работающие установки, к 2010 г. их число достигло 460.
Принцип действия
У гидроаккумулирующих электростанций есть два периода работы — насосный и турбинный. Во время первого режима ГАЭС является потребителем электроэнергии, которая подаётся от тепловых электростанций во время минимальной нагрузки на последние (обычно примерно 7-12 часов в сутки). При этом на ГАЭС происходит перекачка воды в верхний аккумулирующий бассейн из нижнего питающего водохранилища (станция запасает энергию). В турбинном режиме ГАЭС отдаёт накопленную энергию обратно в сеть во время максимальной нагрузки на неё (2-6 часов в сутки). Вода в этот период из верхнего бассейна направляется обратно в питающее водохранилище, вращая при этом турбину генератора.
Верхний бассейн может не иметь естественной приточности, работая исключительно на запасённой в наносный период воде. Такие ГАЭС принято называть «чистыми». Также функционируют «смешанные» гидроаккумулирующие станции, верхний бассейн которых имеет дополнительную естественную приточность.
При этом в турбинном режиме используется и аккумулированная, и поступающая естественным образом вода.
Принцип действия насосно-аккумулирующих электростанций заключается в преобразовании энергии воды. В таких инженерных сооружениях есть два периода работы: насосный и турбинный. В первый период электростанция является потребителем энергии от других видов, например, тепловых электростанций. В это время с помощью насосов вода перекачивается в верхний бассейн (происходит зарядка). Во время турбинного режима работы вода вращает турбины, попадая в нижнее хранилище, с помощью чего запасённая энергия отдаётся потребителю (разрядка).
Делается это для того, чтобы обеспечить города, промышленность необходимой мощностью во время пикового энергопотребления.
Устройство
Кроме верхнего бассейна и питающего водохранилища в состав ГАЭС входит здание электростанции, железобетонный или металлический напорный водопровод, водоприёмник, который служит для подачи воды в верхний бассейн во время работы станции в насосный период и для забора воды из него в турбинный период.
В самом здании электростанции устанавливается турбина, генератор-электродвигатель и насос либо только генератор-электродвигатель и обратимая турбина (турбина-насос).
Чаще всего ГАЭС устанавливаются рядом с мощными потребителями энергии недалеко от мощных тепловых или атомных электростанций там, где этому способствуют топографические, гидрологические и геологические условия. Необходимо, чтобы на местности имелась возможность устроить верхний бассейн и нижнее водохранилища рядом друг с другом. КПД гидроаккумулирующих станций колеблется в диапазоне 0,6 — 0,7. Обычно для работы используются уже существующие водохранилища и озёра или те места, где верхний бассейн имеет естественную приточность.
Разделяют «чистые» гидроаккумулирующие станции и «смешанные». В первом случае верхний бассейн не обладает естественной приточностью, таким образом энергия вырабатывается только за счёт запасённой заранее воды. В смешанных электростанция используется кроме аккумулированного объёма ещё и приточный сток.
КПД подобных сооружений составляет 60-70%. Обычно устанавливаются вблизи мощных электростанций, там где возможно организовать нижнее водохранилище и верхнее хранилище близко друг к другу.
Другой вид аккумулирующих электростанций — ветряные. В них используется простой принцип, когда ветер вращает ветряное колесо, а энергия запасается в аккумуляторной батарее. Они намного меньше гидроаккумулирующих электростанций по размеру. Сейчас активно развиваются конструкции малой мощности, направленные на обеспечение энергией отдельных домов и фермерских хозяйств. Мощность их составляет 300 Вт — 20 кВт. Ветрогенераторы средней мощности могут снабжать электричеством небольшие удалённые населённые пункты с общим потреблением 20 — 600 кВт. Мощные аккумулирующие станции выдают более мегаватта.
В связи с постоянным повышением тарифов на электроэнергию подобные сооружения получили большое распространение в Европе. Сейчас они устанавливаются повсеместно, в том числе и в черте города. К недостаткам можно отнести создаваемый шум на уровне 45 дБ и выше.
Также во многих странах запрещается их использование в сезон миграции птиц.
ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ • Большая российская энциклопедия
Авторы: В. И. Лелеков
ГИДРОАККУМУЛИ́РУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТА́НЦИЯ (ГАЭС), насосно-аккумулирующая гидроэлектростанция, которая перекачиванием воды из нижнего бассейна в верхний накапливает (аккумулирует) избыточную энергию, вырабатываемую другими электростанциями, когда спрос на электрич. энергию мал (напр., ночью), и преобразует потенциальную энергию запасённой воды в электрическую (вода из верхнего бассейна через гидроагрегаты перетекает в нижний) в часы пиковых нагрузок в энергосистеме. ГАЭС бывают двух видов – совмещённые и несовмещённые. Последние получили наибольшее распространение в мире, их технологич. схема включает: два бассейна или водохранилища (естественного либо искусственного типа), расположенных один над другим для создания необходимого перепада высот (напора), напорные водоводы (трубопровод) и здание ГАЭС, где размещается необходимое энергетич.
оборудование. Гидроагрегаты, установленные в здании ГАЭС у нижнего конца трубопровода, могут быть трёхмашинными, состоящими из соединённых на одном валу обратимой электрич. машины (двигатель-генератор), гидротурбины и насоса, или двухмашинными. Гидроагрегаты совр. ГАЭС (двухмашинные) состоят из обратимых насоса-турбины и двигателя-генератора. При спаде нагрузки в энергосистеме, работая в режиме насоса, гидроагрегаты закачивают воду из нижнего бассейна в верхний (аккумулятор), потребляя энергию из сети. В периоды пиковой нагрузки вода из верхнего бассейна по трубопроводу подводится к гидроагрегатам ГАЭС, включённым на работу в турбинном режиме; выработанная при этом электроэнергия отдаётся в сеть энергосистемы, а вода накапливается в нижнем водоёме. Количество аккумулированной электроэнергии определяется ёмкостью бассейнов и рабочим напором ГАЭС.
По конструктивным особенностям различают два осн. типа ГАЭС: электростанции, которые используют для произ-ва энергии только воду, поданную из нижнего в верхнее водохранилище, и электростанции, использующие как перекачанную воду, так и естеств. сток реки. Время пуска и смена режимов работы ГАЭС измеряются несколькими минутами.
ГАЭС – наиболее эффективный тип манёвренных электростанций, повышающих надёжность и экономичность работы энергосистемы, что крайне важно для тепловых или атомных электростанций, оборудование которых весьма чувствительно к резким изменениям нагрузки. ГАЭС целесообразно строить вблизи центров потребления электроэнергии, т. к. сооружение протяжённых линий электропередачи для кратковременного использования экономически невыгодно.
Первая ГАЭС мощностью 1 МВт была построена в Италии (1908). К 1940 в мире насчитывалось 40 ГАЭС, в 1965 – 110, в 2000 – ок.
300, общей мощностью 100 ГВт. Наибольшее распространение ГАЭС получили в Европе. В США и Канаде ГАЭС распространены меньше, т. к. эти страны располагали большими запасами гидроэнергоресурсов. Однако за последние годы в США и Канаде также повысился интерес к ГАЭС.
В России работает расположенная вблизи Москвы (г. Сергиев Посад) ГАЭС, оборудованная агрегатами по 200 МВт. Первый гидроагрегат был смонтирован и введён в эксплуатацию в 1987. После ввода последнего, шестого, гидроагрегата (2000) суммарная мощность составила 1200 МВт, годовая выработка электроэнергии 1,7 млрд кВт·ч, кпд – 73%.
Степень влияния ГАЭС на природу (строительство водохранилищ) значительно меньше обычных ГЭС. Поскольку размеры наземных водоёмов ГАЭС, как правило, незначительны, то их создание сопровождается относительно небольшим изъятием с.-х. и лесных угодий, практически не влечёт изменений местного климата, не провоцирует появления или усиления сейсмической активности.
ГАЭС | Департамент энергетики
Управление гидроэнергетических технологий
Учить больше
Программа гидроаккумулирования
Как работает гидроаккумулирующая электроэнергетика
Международный форум по гидроаккумулирующей энергии
Надежность, отказоустойчивость и интеграция энергосистем
Что такое гидроаккумулирующая электроэнергетика?
Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции (ГАЭС) — это тип хранения гидроэлектроэнергии. Это конфигурация двух резервуаров с водой на разных высотах, которые могут генерировать энергию, когда вода движется вниз из одного в другой (выброс), проходя через турбину. Системе также требуется питание, так как она перекачивает воду обратно в верхний резервуар (подзарядка). PSH действует подобно гигантской батарее, потому что может накапливать энергию, а затем высвобождать ее, когда это необходимо. В видеоролике Министерства энергетики «Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции» объясняется, как работает гидроаккумулирующая станция.
Первые известные варианты использования PSH были обнаружены в Италии и Швейцарии в 1890-х годах, а PSH впервые был использован в Соединенных Штатах в 1930 году. Теперь средства PSH можно найти по всему миру! Согласно выпуску Отчета о рынке гидроэнергетики за 2021 год, на PSH в настоящее время приходится 93% всех хранилищ энергии коммунального масштаба в Соединенных Штатах. В настоящее время в Америке 43 электростанции PSH, и у нее есть потенциал добавить достаточное количество новых электростанций PSH, чтобы более чем удвоить свою текущую мощность PSH.
URL видео
На сегодняшний день гидроаккумулирующие электростанции являются наиболее распространенной формой хранения энергии в электрической сети.
Он также играет важную роль в привлечении большего количества возобновляемых ресурсов в сеть.
Министерство энергетики США
Разомкнутый контур в сравнении с замкнутым контуром Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции
Гидроэнергетика может быть охарактеризована как разомкнутая или замкнутая. ГАЭС открытого цикла имеет постоянную гидрологическую связь с естественным водоемом. В замкнутом цикле PSH резервуары не связаны с внешним водоемом.
Управление технологий гидроэнергетики (WPTO) инвестирует в инновационные технологии PSH и исследования, чтобы понять и определить ценность потенциальных преимуществ существующих и перспективных передовых объектов PSH. В рамках инициативы HydroWIRES WPTO в настоящее время работает над проектами, предназначенными для оценки и расширения вклада гидроэнергетики и PSH в устойчивость и надежность сети.
ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ
WPTO объявляет о выделении более 16 миллионов долларов на новые гидроэнергетические и морские проекты под руководством национальной лаборатории
Сегодня WPTO объявила о новых проектах на сумму более 16 миллионов долларов, направленных на дальнейшие исследования и разработки в области гидроэнергетики и морской энергетики.
Эти награды включают 5,6 млн долларов на гидроэнергетику и 10,5 млн долларов на проекты морской энергетики в шести национальных лабораториях.
Учить больше
Основные возможности финансирования обсуждены на полугодовом вебинаре с заинтересованными сторонами Управления гидроэнергетических технологий возможности, достижения и проекты.
Учить больше
Победители премии продолжают продвигать инновационные гидроаккумулирующие технологии
После победы в конкурсе «Сокращение времени ввода в эксплуатацию гидроаккумулирующих электростанций» в 2019 году три команды продолжили испытания, завершили дальнейший анализ и определили потенциальные площадки для своих технологий.
Учить больше
Веб-семинар WPTO для обсуждения вопросов гидроэнергетики в предстоящей программе финансирования малого бизнеса
1 декабря 2022 г.
WPTO проведет вебинар для изучения тем гидроэнергетики в рамках первого этапа Программы исследований инноваций в малом бизнесе и передачи технологий для малого бизнеса на 2023 финансовый год. Спикеры обсудят эти темы и ответят на вопросы.
Учить больше
Министерство энергетики США объявляет о технической помощи для развития технологий гидроэнергетики
WPTO объявило о возможности для разработчиков гидроэнергетики и других заинтересованных сторон получить техническую помощь для преодоления препятствий оценки при разработке гидроаккумулирующих гидроэнергетических проектов и проблем, связанных с миссией HydroWIRES.
Учить больше
Интересуетесь карьерой в гидроэнергетике?
В этот национальный день STEM Управление технологий гидроэнергетики представляет ресурсы, инструменты и возможности, которые могут помочь вам сделать карьеру в области экологически чистой энергии в гидроэнергетике.
Учить больше
WPTO предоставляет возможность финансирования в размере 4 миллионов долларов США для продвижения технологий прохода и защиты рыбы
Возможность финансирования в размере 4 миллионов долларов США направлена на снижение воздействия гидроэнергетики на окружающую среду с помощью исследований для продвижения инновационных технологий прохода и защиты рыбы.
Учить больше
Новый отчет подчеркивает потребность гидроэнергетики в новых, разнообразных талантах
Гидроэнергетическая отрасль США сталкивается с надвигающейся волной выхода на пенсию, и новая, разнообразная рабочая сила имеет решающее значение для способности отрасли поддерживать текущие операции и расти. Узнайте об этих и других тенденциях и потребностях в рабочей силе гидроэнергетики.
Учить больше
Плывем к готовности рынка: победители премии «Защита рыбы» продолжают совершенствовать свои технологии для модернизации гидроэнергетических объектов
После получения Приза по защите рыб три команды продолжили разработку своих инновационных концепций, которые могут помочь модернизировать гидроэнергетические объекты и защитить рыбу от водоотводных труб и водозаборных сооружений по всей стране.
Учить больше
WPTO объявляет победителей второго этапа премии за оптимизацию эксплуатации гидроэнергетики
WPTO объявляет шесть победителей второй фазы премии за оптимизацию эксплуатации гидроэнергетики. Эти команды разработали высокотехнологичные решения для улучшения работы гидроэнергетики и устойчивости сети. Третий и последний этап розыгрыша приза открыт!
Учить больше
Как работает гидроаккумулирующая электростанция
Управление гидроэнергетических технологий
Учить больше
Программа гидроэнергетики
Гидроаккумулирующие электростанции
Международный форум по гидроаккумулирующим электростанциям
Надежность, отказоустойчивость и интеграция энергосистем
КАК РАБОТАЕТ АККУМУЛИРУЮЩИЕ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ?
Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции (ГАЭС) являются одним из наиболее распространенных и хорошо зарекомендовавших себя типов технологий хранения энергии, и в настоящее время на их долю приходится 95% всех мощностей по хранению энергии коммунальных предприятий в Соединенных Штатах.
Установки PSH хранят и вырабатывают электроэнергию, перемещая воду между двумя резервуарами на разных высотах. Сегодня парк аккумулирующих гидроэлектростанций США, имеющий жизненно важное значение для надежности сети, включает около 22 гигаватт генерирующих мощностей и 550 гигаватт-часов накопителей энергии с объектами в каждом регионе страны.
Являясь ключевым игроком в создании экологически чистой, гибкой и надежной энергосистемы, PSH предоставляет услуги по хранению энергии и другие сетевые услуги, которые могут помочь интегрировать дополнительные возобновляемые ресурсы, такие как ветер и солнечная энергия, в энергосистему. PSH также является единственной в настоящее время коммерциализированной технологией для долговременного хранения, которая может стать все более ценной по мере того, как энергосистема будет развиваться, чтобы включать более вариабельные возобновляемые источники энергии.
Как показано на анимации, вода перекачивается из нижнего резервуара в верхний в периоды высокой подачи электроэнергии, например, в течение дня, когда электроэнергия может поставляться за счет солнечной зарядки солнечных батарей, и/или низкий спрос .
Во время снижения подачи электроэнергии и/или повышенного спроса, например, ночью, когда некоторая электрическая нагрузка остается, но солнце не светит и солнечная энергия недоступна, вода из верхнего резервуара сбрасывается в нижний резервуар, вырабатывая электроэнергию. движется вниз через турбину.
КАК ТОЧНО ПРОИЗВОДИТСЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ?
Установки PSH работают так же, как обычные гидроэлектростанции, за исключением того, что PSH может использовать одну и ту же воду снова и снова. Для выработки электроэнергии, когда требуется электроэнергия от электростанции, вода течет из верхнего резервуара под действием силы тяжести через турбину (турбины), которые вращают генератор (генераторы) для производства электроэнергии. Затем вода стекает в нижний резервуар, где остается до тех пор, пока спрос на электроэнергию не снизится. Когда это происходит, турбины вращаются назад, чтобы перекачивать воду обратно в верхний резервуар, чтобы ее можно было снова использовать для выработки электроэнергии, когда это необходимо.
ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ
WPTO объявляет о выделении более 16 миллионов долларов на новые национальные гидроэнергетические и морские проекты под руководством лабораторий
Сегодня WPTO объявила о новых проектах на сумму более 16 миллионов долларов, направленных на дальнейшие исследования и разработки в области гидроэнергетики и морской энергетики. Эти награды включают 5,6 млн долларов на гидроэнергетику и 10,5 млн долларов на проекты морской энергетики в шести национальных лабораториях.
Учить больше
Основные возможности финансирования обсуждены в Отделе технологий гидроэнергетики Полугодовой вебинар 9 для заинтересованных сторон0003
9 ноября 2022 года WPTO провела свой последний полугодовой вебинар для заинтересованных сторон и поделилась подробностями с заинтересованными сторонами в области гидроэнергетики и морской энергетики из промышленности, научных кругов и правительства о последних возможностях финансирования, достижениях и проектах офиса.
Учить больше
Победители премии продолжают продвигать инновационные гидроаккумулирующие технологии, три команды продолжили тестирование, завершили дальнейший анализ и определили потенциальные площадки для своих технологий.
Учить больше
Веб-семинар WPTO для обсуждения тем гидроэнергетики в предстоящей программе финансирования малого бизнеса
1 декабря 2022 г. WPTO проведет вебинар для изучения тем гидроэнергетики на первом этапе 2023 финансового года. Инновационные исследования и технологии малого бизнеса. Трансферная программа. Спикеры обсудят эти темы и ответят на вопросы.
Учить больше
Министерство энергетики США объявляет о технической помощи для развития технологий гидроэнергетики
WPTO объявило о возможности для разработчиков гидроэнергетики и других заинтересованных сторон получить техническую помощь для преодоления препятствий оценки при разработке гидроаккумулирующих гидроэнергетических проектов и проблем, связанных с миссией HydroWIRES.
Учить больше
Интересуетесь карьерой в гидроэнергетике?
В этот национальный день STEM Управление технологий гидроэнергетики представляет ресурсы, инструменты и возможности, которые могут помочь вам сделать карьеру в области экологически чистой энергии в гидроэнергетике.
Учить больше
WPTO предоставляет возможность финансирования в размере 4 миллионов долларов США для продвижения технологий прохода и защиты рыбы
Возможность финансирования в размере 4 миллионов долларов США направлена на снижение воздействия гидроэнергетики на окружающую среду с помощью исследований для продвижения инновационных технологий прохода и защиты рыбы.
Учить больше
Новый отчет подчеркивает потребность гидроэнергетики в новых, разнообразных талантах
Гидроэнергетическая отрасль США сталкивается с надвигающейся волной выхода на пенсию, и новая, разнообразная рабочая сила имеет решающее значение для способности отрасли поддерживать текущие операции и расти.