Гидроэлектростанции принцип работы: Гидроэлектростанции принцип работы

Содержание

Гидроэлектростанции

Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, использующая в качестве источника энергии энергию водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.

Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определённом месте, или деривацией — естественным потоком воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается всё энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет своё определённое деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию потока воды в электрическую энергию. Есть ещё всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

мощные — вырабатывают от 25 МВти выше;

средние — до 25 МВт;

малые гидроэлектростанции— до 5 МВт.

Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также ещё по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:

высоконапорные — более 60 м;

средненапорные — от 25 м;

низконапорные — от 3 до 25 м.

В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах.

Принцип работы всех видов турбин схож — поток воды поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передаётся на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:

плотинные ГЭС. Это наиболее распространённые виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создаётся посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.

приплотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.

деривационные ГЭС. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создаётся посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создаётся более высокая плотина, и создаётся водохранилище — такая схема ещё называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.

Объясните принцип работы ГЭС — Спрашивалка

Протасова Александра

Ну, я более менее изучила информацию, которую представляет вики, но чего-то всё равно до меня не доходит.
Объясните пожалуйста понятным чайнику языком))

работа
принцип
гэс

АГ

Анастасия Голоцукова

делается плотина, вода с одной стороны становится выше чем с другой, дальше вода переливается вниз, но проходя через турбину.

подуйте на вентилятор — его лопасти закрутятся. так и вода крутит турбину. Турбина крутит генератор, генератор выдает электричество.

ЕН

Елена Носикова

Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.
Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонобразные виды рельефа.

Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.
Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривацией — естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.
Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.
Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:
мощные — вырабатывают от 25 МВт и выше;
средние — до 25 МВт;
малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.
Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:
высоконапорные — более 60 м;
средненапорные — от 25 м;
низконапорные — от 3 до 25 м.
В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож — вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

ЛЕ

Любовь Ермилова

Чтоб получить электричество, надо вращать ротор генератора. Как вращать — по фигу. Главное, чтоб он вращался, — ток нагрузки тормозит вращение, поэтому и приходится затрачивать внешнюю энергию. Это принцип работы ЛЮБЫХ электростанций, кроме разве что солнечных.
Ну а различие — в том, как именно выглядит эта внешняя энергия. На гидроэлектростанциях турбину вращает поток воды. Там просто-напросто потенциальная энергия воды переводится для начала в её кинетическую энергию (вода падает вниз с плотины, постепенно набирая скорость) , и эта кинетическая энергия потока воды вращает турбину. Собсно, вот и весь принцип.

АП

Александра Павлова

На косо расположенные лопасти турбины давит поток воды.
Если Гэс плотинная, то имеет значение объем воды м3 в секунду.
Если бесплотинная/дерривационная, напор ( высота падения потока воды)
Расчет мощности идет по формуле
Напор (в метрах) х объем воды м3 в секунду х скорость свободного падения х кпд генератора х кпд турбины= мощность в квт

Adilet Kasymov

вода с давлением давит на лопасти и они вращяются

ГТ

Геннадий Томилин

Здесь http://easyenerg. ru/index.php/ges/11-printsip-raboty-ges просто и понятно объяснен принцип работы.

ОТ

Ольга Тимошинова

аррпквпквппыуапУЫап

Похожие вопросы

объясните назначение и принцип работы вольтодобавочного трансформатора

Помогите объяснить принцип работы радио на простом языке

как вы объясните принцип работы—нацистской установки КОЛОКОЛ?

Объясеите принцип работы схемы (P.S. объяснить для чайника)

объясните пожалуйста принцип работы фазового детектора на пальцах

Принцип работы движка от кулера, объясните пожалуйста

объясните пожалуйста подробный принцип работы триода и диода.

гравицапа объясните принцип работы гравицапы)))

Объясните пожалуйста принцип работы подстроечного резистора

Можно человеческим языком объяснить мне принципы работы ЖК-мониторов?)

Гидроэлектроэнергия — Как это работает

Электричество производится из различных источников энергии и различных типов технологий. Все мы когда-то слышали об ископаемом топливе, ядерной энергии и возобновляемых источниках энергии, таких как гидроэнергетика.

По данным Управления энергетической информации США, в 2020 г.:

– Природный газ представлял собой крупнейший источник производства энергии, около 40%

– Уголь составлял около 19%

– Нефть на 1%

– Атомная энергия, производящая электроэнергию в результате ядерного деления, составляет 20%

Что касается возобновляемых источников энергии, их доля в электроэнергии США быстро меняется.

Общее количество электроэнергии, производимой возобновляемыми источниками энергии в США, составляет около 20%.

Вот разбивка на 2020 год:

– Гидроэлектростанции производят около 7,3%

– Ветроэнергетика: 8,4%

– Биомасса: 1,4%

– Солнечная энергия: 2,3%

– Геотермальная энергия: 0,5%

Возобновляемая энергия стала очень горячей темой в современном мире. Каждый день мы видим и слышим все больше о солнечной и ветровой энергетике.

О чем мы, однако, не говорим, так это о том, что с увеличением использования энергии ветра и солнца возрастает озабоченность по поводу стабильности сети.

Что такое стабильность сети?

Когда вы щелкаете выключателем света у себя дома, вы, по сути, запрашиваете у электросети дополнительную мощность или, другими словами, запрашиваете то, что называется большей нагрузкой.

Поскольку хороший, эффективный и экономичный способ хранения энергии еще не стал реальностью, эта энергия должна генерироваться мгновенно и передаваться, чтобы вы могли затем получить свет!

Равновесие между количеством генерируемой нагрузки и нагрузкой, требуемой сетью, представляет собой постоянное уравновешивание, которое требует стабильности и имеет решающее значение для предотвращения отключений электроэнергии. Вырабатываемая энергия должна постоянно равняться потребляемой энергии.

Гидроэнергетика – на страже сети

Когда речь идет о выработке электроэнергии с использованием энергии ветра или солнца, необходимо учитывать неопределенность: либо солнце яркое и светит, либо нет. Либо у вас есть ветер, заставляющий вращаться ваши турбины, либо нет.

То, что мы делаем, добавляя эти источники энергии, по существу добавляет все больше и больше нестабильности в сеть.

Здесь на помощь приходит гидроэнергетика… гидроэлектростанции могут не только хранить топливо (или воду!), они также способны реагировать на колебания сети, также называемые запросами нагрузки (помните… выключатель света ?!) за доли секунды благодаря своим регулирующим системам, контролирующим скорость вращения турбины.

Вот почему гидроэнергетику часто называют Хранителем Сети !

Как производится гидроэлектроэнергия?

Теперь мы знаем, почему производство гидроэлектроэнергии так важно… Но как на самом деле производится гидроэлектроэнергия? Как энергия воды в конечном итоге приводит в действие свет в вашем доме?

Энергия вырабатывается по тому же принципу, что древние греческие земледельцы использовали для измельчения зерна: текущая вода вращает колесо или турбину.

Гидроэлектростанции всегда располагаются вблизи источника воды в связи с тем, что вода является источником гидроэлектроэнергии.

Турбины гидроэлектростанций

Турбина Фрэнсиса

Внутри электростанций есть разные типы турбин, но сегодня мы рассмотрим турбину, известную как Турбина Фрэнсиса или дружественный Фрэнсис. . Он принимает дружественное к прозвище из-за того, что им легче управлять, с меньшим количеством частей и меньшим количеством переменных. Приступим к делу…

Если вы читали предыдущую статью RealPars, Описание электростанции , возможно, вы помните некоторые части, показанные здесь.

Давайте начнем с объяснения необходимости плотины: плотина поднимает уровень воды и регулирует ее поток.

Создаваемая плотиной перепад высот между уровнем воды на входе и выходе называется напором.

За исключением не очень распространенной отводной турбины, которая использует естественный поток воды для создания движения, гидротурбины часто строят на более низкой высоте.

Для турбин Фрэнсиса требуется низкий и средний напор. Это означает, что плотина меньше по сравнению с плотинами, необходимыми для нужд другой головки турбины.

Вода течет по большим трубам, называемым водоводом , внутри плотины и вращает большое колесо, называемое турбиной. Через затвор поступает высокое давление.

Между резервуаром и водоводом есть ворота, называемые Головными воротами , или Впускными воротами.

В открытом состоянии пропускает воду из резервуара к турбине.

Теперь, когда вода наконец достигла турбины, давайте более подробно рассмотрим, как на самом деле выглядит турбина Фрэнсиса и как она вращается.

Вода поступает из затвора в кожух улитки или спиральный корпус, спиралевидный водозабор, который направляет поток воды от затвора к очень важным калиткам.

Управление гидроэлектростанциями

Калитки представляют собой серию ворот, окружающих рабочее колесо турбины. Их можно контролировать, чтобы они переходили от полностью закрытых, не допуская попадания воды внутрь турбины, до полностью открытых, обеспечивающих полный поток внутри нее. Когда вода попадает в бегунок, турбина вращается. Чем больше воды, тем быстрее вращается турбина.

Калитка открывается и закрывается с помощью сервопривода. Кольцо переключения имеет звенья, прикрепленные к самим воротам калитки и центральному диску, поэтому, когда серводвигатели двигаются вперед и назад, ворота полностью открываются и полностью закрываются.

Калитки — это то, как регуляторы могут контролировать скорость турбины!

Затем турбина вращает присоединенный вал, который вращает ваш генератор, для производства электроэнергии. Затем это электричество проходит по линиям электропередач до вашего дома… и дает вам свет!

Турбина Каплана

Помимо «Дружелюбного Фрэнсиса», у нас есть еще два типа турбин: турбина Каплана и турбина Пелтона.

Турбина Каплана имеет не только заслонки, но и лопасти!

Турбина Пелтона

Турбина Пелтона вращается на воздухе, как колеса греческого фермера.

Интересные факты о гидроэлектростанциях

В завершение, несколько интересных фактов о гидроэлектростанциях:

— Китайская плотина «Три ущелья» в настоящее время является крупнейшей гидроэлектростанцией в мире и крупнейшим из когда-либо построенных гидроэлектростанций мощностью 22,5 ГВт! Для создания плотины было перемещено и перемещено такое большое количество воды, что это смещение веса буквально замедляет вращение Земли!

– Плотина Итайпу расположена на границе Бразилии, Парагвая и Аргентины, ее установленная генерирующая мощность составляет 14 ГВт. Хотя электростанция находится на границе трех разделяющихся стран, она снабжает электроэнергией только Бразилию и Парагвай.

— Плотина Гранд-Кули в штате Вашингтон на реке Колумбия была построена для обеспечения ирригации и производства гидроэлектроэнергии. Гранд-Кули мощностью 6,809 ГВт является крупнейшей электростанцией в США.

Резюме

Теперь, когда вы хорошо разбираетесь в гидроэнергетике, давайте подытожим то, что мы обсудили: стабильность сетки

– Мы узнали, как работают турбины Фрэнсиса:
Вода течет через водовод внутри плотины, вращает турбину, заставляя генератор вращаться, преобразуя энергию текущей воды в электричество.

— Два других типа турбин — Каплан и Пелтон.

— Плотина «Три ущелья» в Китае является крупнейшей плотиной в мире мощностью 22,5 ГВт.

Если вы хотите узнать больше, вы можете ознакомиться с двумя другими нашими статьями:

– Объяснение электростанции | Принципы работы

– Объяснение падения скорости при управлении мощностью

Если у вас есть какие-либо вопросы о гидроэнергетике или о электростанциях в целом, задайте их в комментариях ниже, и мы свяжемся с вами менее чем через 24 часа.

У вас есть друг, клиент или коллега, которым может пригодиться эта информация? Пожалуйста, поделитесь этой статьей.

Получите стартовый комплект для ПЛК

Знаете ли вы, что вы получаете большую скидку на стартовые комплекты для ПЛК Siemens, когда получаете членство в RealPars pro?

После регистрации вы получите промо-код, который можно использовать для заказа профессионального стартового комплекта ПЛК Siemens по сниженной цене. Стартовый комплект ПЛК также включает пожизненный доступ к TIA Portal Basic, программному обеспечению для программирования ПЛК Siemens S7-1200. Это означает, что вы сможете использовать как оборудование, так и программное обеспечение, чтобы изучать и практиковать то, что вы изучаете на своих курсах. Перейдите на учебную платформу RealPars и получите членство Pro прямо сейчас.

Как гидроэнергетика вырабатывает электроэнергию?

Уже более века Великобритания извлекает выгоду из гидроэлектростанций или выработки электроэнергии из воды. В отчете, подготовленном Всемирным атласом гидроэнергетики и плотин, было обнаружено, что в Великобритании мы вырабатываем более 5885 ГВтч в год, используя только гидроэнергетику, с дополнительными 2800 МВт мощности существующих гидроаккумулирующих сооружений. Подробнее о гидроаккумуляторах мы поговорим позже, но сначала давайте поговорим об основах использования энергии воды для производства электроэнергии.

Как работает гидроэнергетика?

Проще говоря, гидроэлектроэнергия вырабатывается с использованием проточной воды для вращения турбины, которая вращает вал, соединенный с электрогенератором. Чаще всего плотины гидроэлектростанций используются для направления воды вниз через турбину таким образом, чтобы можно было контролировать, чтобы максимизировать производство энергии.

К сожалению, это нельзя поставить на каждую реку, так как плотины ГЭС требуют больших объемов воды при большом перепаде высот. Чем больше высота и чем больше воды проходит через турбину, тем больше мощность для выработки электроэнергии.

Существует четыре основных типа гидроэлектростанций:

Плотины – наиболее распространенный тип гидроэлектростанций, использующий плотины для направления воды и привода турбин водохранилища на разных высотах и обеспечивает электроэнергией «по требованию».
Русло реки – обычно используется для небольших выработок, когда вода, текущая вниз по течению, используется по мере ее прохождения. Этот метод основан на постоянной подаче воды, чтобы быть эффективным.
Приливная сила – используя предсказуемое движение приливов, два раза в день можно создавать большое количество энергии. Резервуары здесь также могут использоваться для выработки электроэнергии в периоды высокого спроса.

Сколько энергии может создать вода?

Это полностью зависит от размера генератора и количества потенциальной энергии, доступной на объекте. Гидроэлектростанция может быть абсолютно огромной — как дамба Гувера мощностью 2000 МВт — или всего 50 кВт, но чем больше генератор, тем дешевле его установка и эксплуатация. В 2011 году Великобритания произвела около 1,5% своей электроэнергии за счет гидроэлектростанций, и это число продолжает расти с каждым годом.

Каковы преимущества гидроэлектроэнергии?

Существует множество преимуществ использования гидроэлектроэнергии для производства электроэнергии — тот факт, что она возобновляема, является лишь одним из них!

Гидроэнергия может быть очень предсказуемой и стабильной формой электричества, которая хорошо сочетается с другими формами возобновляемой энергии для удовлетворения спроса. На самом деле это одна из самых гибких форм генерации, способная достичь максимальной мощности менее чем за 2 минуты и так же быстро останавливаемая.

Это означает, что гидроэлектростанция идеально подходит для удовлетворения любых пиковых потребностей и баланса производства в течение дня. Использование гидроэлектростанций в сочетании с другими возобновляемыми источниками энергии, более зависящими от погодных условий, такими как ветровая и солнечная, идеально, поскольку их можно включить очень быстро и они гораздо быстрее реагируют, чем газовые, угольные или атомные электростанции.

Гидрогенераторы также имеют длительный срок службы по сравнению с другими формами производства электроэнергии. Гидроэлектрогенератор может работать от 50 до 100 лет и требует очень мало труда с низкими затратами на техническое обслуживание, что имеет большой экономический смысл.

Влияет ли это на окружающую среду?

Да и нет. Воздействие, которое проект гидроэлектростанции окажет на окружающую среду, будет варьироваться в зависимости от масштаба и используемой технологии — например, вы можете ожидать гораздо меньшего воздействия от небольшой русловой гидросистемы, чем от той, которая требует затопления земли для создания новое водохранилище, которое окажет значительное влияние на экосистему как вверх, так и вниз по течению.

После того, как работа будет завершена, эти места предоставят возможность для процветания биоразнообразной экосистемы. Кроме того, как только вода проходит через турбины для выработки электроэнергии, она продолжает свой естественный водный цикл, незагрязненный и не затронутый процессом выработки электроэнергии.

Каковы недостатки гидроэлектроэнергии?

У гидроэлектростанций есть некоторые недостатки, наиболее очевидным из которых является то, что вам нужны особые условия и элементы, чтобы вырабатывать электроэнергию с помощью системы такого типа.

Кроме того, первоначальные затраты на разработку и создание проекта могут быть очень высокими. Крупномасштабные гидроэнергетические проекты требуют значительных инвестиций для их строительства, и даже в этом случае могут потребоваться другие разрешения, которые могут замедлить или даже остановить развитие.

Как и любая форма генерации, вы также зависите от топлива для производства. В то время как некоторые методы, такие как приливная энергия, чрезвычайно предсказуемы, речная гидроэнергетика зависит от постоянного потока воды, который зависит от осадков.

Сколько стоит гидроэлектроэнергия?

Стоимость гидроэлектроэнергии в значительной степени зависит от типа используемой генерации, поскольку основная часть затрат приходится на строительство системы. В отличие от других систем, гидроэнергетика в значительной степени зависит от местоположения, что означает, что сделать обобщение по стоимости чрезвычайно сложно, поскольку она неизбежно будет варьироваться в каждом конкретном случае. Тем не менее, если вы можете модернизировать существующие проекты с помощью новых технологий, это, как правило, будет намного дешевле, чем начинать с нуля.2

После завершения разработки эксплуатационные расходы становятся относительно низкими по сравнению с другими видами производства электроэнергии. Гидроэнергетика в значительной степени считается надежной системой, которая может работать в течение очень длительных периодов времени, поэтому самые большие затраты на техническое обслуживание связаны с уборкой мусора и заменой поврежденных водозаборных экранов и плановым обслуживанием.

Гидроэлектростанции принцип работы: Гидроэлектростанции принцип работы