Содержание
Топливно-энергетический комплекс. Виды электростанций
С.122
Вспомните
1. Какие виды топливных ресурсов играют наибольшую роль?
Ответ:
В энергетическом секторе мирового хозяйства ведущую роль играют топливно-энергетические ресурсы — нефть, нефтепродукты, природный газ, каменный уголь, энергия (ядерная, гидроэнергия).
2. Какие существуют виды электростанций?
Ответ:
Тепловая электростанция — вырабатывает электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии.
ГЭС — преобразует в электроэнергию энергию потока воды.
АЭС — электрическая энергия выделяется при делении ядер каких либо твердых частиц.
Ветроэнергетическая установка-превращает энергию ветра в электроэнергию.
Приливная энергетика — преобразует в электроэнергию энергию прилива и отлива.
Гелиоэнергетика — преобразует в электроэнергию энергию солнечного излучения.
МГД-генераторы-преобразовывает энергию, движущейся в магнитном поле плазмы-раскаленного до очень высокой температуры газа, в электроэнергию.
Как вы думаете
Почему топливно-энергетический комплекс является основой современного мирового хозяйства?
Ответ:
Топливно-энергетический комплекс снабжает топливом и энергией все отрасли хозяйства, без энергии не возможен ни один вид хозяйственной деятельности человека.
С. 128
Проверим знания
1. Какие отрасли входят в состав топливной промышленности?
Ответ:
Топливно-энергетический комплекс включает две основные отрасли: топливную промышленность и электроэнергетику.
2. Какие страны являются мировыми лидерами по добыче нефти, газа и каменного угля?
Ответ:
Мировые лидеры по добыче главных видов топлива (2012 г.
)
3. Какие существуют типы электростанций?
Ответ:
Наиболее распространёнными способами выработки электроэнергии является производство её на тепловых (ТЭС), гидравлических (ГЭС) и атомных (АЭС) электростанциях.
4. На какой тип электростанций приходится наибольший объём производимой электроэнергии?
Ответ:
В настоящее время на тепловых электростанциях производится около 63% электроэнергии.
5. Какая страна является мировым лидером по производству электроэнергии на душу населения?
Ответ:
Мировым лидером по производству электроэнергии на душу населения является Норвегия (49 тыс. кВт • ч на человека).
А теперь более сложные вопросы
1. Какой вид природного минерального топлива является наиболее экологически чистым?
Ответ:
Природный газ самый экологически чистый из всех видов органического топлива.
2. Почему территориальный разрыв между районами добычи и потребления нефти гораздо больше, чем между районами добычи и потребления газа?
Ответ:
Очень часто нефтяные месторождения находятся на дне моря, болота, в районах вечной мерзлоты, где построить предприятия по ее переработке невозможно. По этой причине районы потребления удалены от районов добычи нефти. Еще одной причиной является то, что потребляется нефть в основном в развитых государствах, где добыча нефти отсутствует, а добывается в тех, странах, где идет бурное развитие — Россия, США, Венесуэла и страны Ближнего Востока.
3. Какие отрасли производственной и непроизводственной сферы являются крупными потребителями электроэнергии?
Ответ:
В производственной сфере крупнейшие потребители электроэнергии: черная и цветная металлургия, все отрасли машиностроения.
В непроизводственной сфере крупнейшие потребители электроэнергии: сферы здравоохранения, образования, ЖКХ.
4. Почему электроэнергетика относится к «авангардной тройке» отраслей промышленности?
Ответ:
Электроэнергетика является наиболее важной отраслью, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электрической энергии является практическая одновременность её генерирования и потребления, так как электрический ток распространяется по сетям со скоростью, близкой к скорости света.
5. Почему в Норвегии так велика доля электроэнергии, производимой на ГЭС?
Ответ:
В Норвегии есть большое количество озер, водохранилищ, водопадов и рек с крутыми спусками для которых не требуется сооружать дорогостоящие плотины и поэтому производить электроэнергию на ГЭС для страны выгодно.
Также стоит отметить, что водные ресурсы в Норвегии размещены равномерно, что позволяет использовать с пользой энергию, произведенную даже на небольших реках.
С.129
От теории к практике
Назовите страны, изображённые на рисунке 55 и имеющие обеспеченность электроэнергией на душу населения более 10 тыс. кВт • ч.
Ответ:
Страны, имеющие обеспеченность электроэнергией на душу населения более 10 тыс. кВт • ч.: США, Канада, Норвегия, Швеция.
Технологии накопления электроэнергии
Н. Н. Хренков, советник генерального директора ГК «ССТ», главный редактор журнала «Промышленный электрообогрев и электроотопление», кандидат технических наук, член-корреспондент АЭН РФ
По материалам статьи Д. Шапошникова и А. Батракова «Как технологии накопления энергии изменят мир» РБК № 8 (2505), 19.01.2017 и по материалам из интернета о сверхпроводящих накопителях.
Хранение электроэнергии — одна из 12 прорывных технологий, которые существенным образом изменят глобальную экономику.
Проблема сохранения
Основное отличие электроэнергетики от других промышленных отраслей — невозможность хранения производимого ею товара в промышленных масштабах. В каждую единицу времени в этой отрасли должно производиться ровно столько электроэнергии, сколько нужно потребителям.
Режим работы любой энергосистемы определяется в первую очередь степенью нагрузки на нее со стороны потребителей. Ночью потребление электроэнергии значительно снижается по сравнению с дневным, а утром и вечером — превышает уровень среднего дневного потребления. Постоянные колебания нагрузки приводят к тому, что генерирующие мощности значительную часть времени работают в экономически неоптимальном режиме.
Чтобы обеспечить возможность компенсации пиковых нагрузок, необходимы или дорогие резервные генерирующие мощности, или сложные географически распределенные энергосистемы.
Существуют три традиционных типа электростанций: атомные (АЭС), тепловые (ТЭС), гидроэлектрические (ГЭС). В последние годы к ним прибавляются электростанции на возобновляемых источниках: ветряные, солнечные, термальные. АЭС по соображениям безопасности не регулируют свою нагрузку, ГЭС подходят для работы с неравномерным графиком нагрузки, но не во всех энергосистемах есть ГЭС достаточной мощности. Основная нагрузка по покрытию неравномерности суточного потребления ложится на ТЭС. Это приводит к их работе в неэкономичном режиме, увеличивает расход топлива, повышает стоимость электроэнергии.
Эффекты от накопления
- Использование накопителей позволит оптимизировать график нагрузки на наиболее дорогое генерирующее оборудование, что приведет к сокращению расхода углеводородного топлива, увеличит надежность электроснабжения.
- Накопители позволят создать энергетический резерв без избыточной работы генерирующих мощностей. Обеспечат спокойное прохождение ночного минимума и дневного максимума нагрузок.
- Исключаются перебои в питании, создается резерв на случай аварий. Электроэнергия становится дешевле.
- Появляется возможность накапливать излишки энергии от источников распределенной генерации и для индивидуальных резервов.
Существующие методы накопления
На сегодняшний день 99 % промышленного накопления и хранения электроэнергии обеспечивают гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). В ночные часы излишки энергии используются ГАЭС для перекачки воды в водохранилища, а в моменты потребности в электроэнергии ГАЭС используют накопленную воду для генерации. Однако, их строительство требует больших капитальных затрат и не везде возможно географически.
К тому же инерционность ГАЭС не позволяет сглаживать кратковременные пики нагрузки.
Используются также накопители на аккумуляторных батареях, например, на телефонных станциях в качестве резервных источников питания. Дизельные подводные лодки накапливают электроэнергию в аккумуляторах, а расходуют при движении под водой.
Следует также упомянуть емкостные накопители, но они обладают малой удельной емкостью.
Предельная накопленная энергия в конденсатных батареях не превышает 10 МДж. Накопители на суперконденсаторах получили распространение как источники питания для запуска мощных дизельных двигателей, но они способны накопить не более 0,6 МДж.
Накопление энергии может осуществляться не только в конденсаторах, но также и в катушках индуктивности. Эта накопленная энергия может быть использована для создания импульсов тока апериодической формы в генераторах импульсных токов. Всем известный пример индуктивного накопителя — катушка зажигания в автомобиле.
Будущее накопителей электроэнергии
Наиболее перспективным направлением следует признать создание сверхпроводящих индуктивных накопителей. Сверхпроводящие накопители энергии (СПИНЭ) запасают энергию в магнитном поле индукционной катушки, в которой ток циркулирует без потерь. Важнейшим преимуществом индуктивного накопителя является его быстродействие, достигающее единиц миллисекунд, что позволяет реагировать на самые внезапные аварии в энергосистеме.
В конструкции СПИНЭ можно условно выделить три основных конструктивных узла: собственно, магнитная система, криогенная система и система связи с внешней сетью, т.н. преобразователь-инвертор. Метод накопления электроэнергии с помощью СПИНЭ отличается экологической чистотой. Не используются вредные материалы, никаких химических реакций не происходит. Отходы производства отсутствуют.
Сверхпроводящие индуктивные накопители электромагнитной энергии представляют собой пример одного из уникальных технических использований явления сверхпроводимости. Это соленоиды, специально предназначенные для накопления и выдачи токов по требованию. Плотность энергии, запасенной в магнитном поле накопителя, на два порядка больше, чем в емкостном накопителе (конденсаторной батарее), а отдаваемые импульсные мощности могут достигать величин в десятки миллионов киловатт. Время вывода энергии из сверхпроводящего накопителя в зависимости от конструкции и запасенной энергии — от тысячных долей секунды до часов.
В настоящее время созданы сверхпроводящие индуктивные накопители на энергию 30 МДж. Обычно они отдают энергию в виде импульсов. Современные сверхпроводящие накопители имеют максимальный ток в импульсе 10000 А и напряжение 50 кВ, максимальную мощность 500 МВт при длительности импульса 5 мс.
Источники энергии
- Дом
- Экологическое лидерство
- Источники энергии
Мы получаем энергию из различных источников, включая гидроэнергетику, генераторы, работающие на природном газе, возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая, гидроэнергия и энергия из биомассы, а также электроэнергию, которую мы покупаем на оптовом рынке.
Наша цель — сбалансированное и устойчивое сочетание источников, и мы постоянно расширяем наши источники экологически чистой энергии.
Узнайте о нашей концепции экологически чистой энергии 2030
Солнечная энергия
Компания SMUD уже более 30 лет является лидером в области солнечной энергетики и продолжает оставаться пионером в области солнечной энергетики.
Наш проект Rancho Seco Solar является ярким примером того, как мы получаем больше возобновляемой энергии и смотрим в сторону устойчивого будущего.
Фактически, наш портфель ресурсов включает более 340 МВт солнечной генерации. Этого достаточно для мощности более 90 000 домов в год – исходя из среднего потребления электроэнергии домохозяйством 750 кВтч/месяц.
И мы еще не закончили. К концу 2021 года мы добавим 100 МВт новых солнечных батарей, а к 2024 году — еще 250 МВт. воздействие на электросеть.
Солнечная энергия для вашего дома
Более 28 000 клиентов SMUD используют солнечные панели на крыше общей мощностью 210 МВт возобновляемой энергии.
В ближайшие несколько лет мы инвестируем более 20 миллионов долларов в инфраструктуру и обновления программного обеспечения, чтобы иметь возможность управлять ожидаемым увеличением использования возобновляемых источников энергии, таких как солнечные панели на крышах, и приспосабливаться к ним.
Мы также понимаем, что некоторые клиенты ищут способы потреблять больше солнечной энергии, которую они производят, поэтому мы предлагаем поощрения тем, у кого есть квалифицированные аккумуляторные батареи.
Узнайте, подходит ли вам солнечная энергия
Сила ветра
Энергия ветра — еще один высокоэкономичный ресурс. Ветры Дельты округа Солано производят электроэнергию, которая может удовлетворить потребности в электроэнергии, эквивалентные более чем 68 000 домохозяйств, исходя из среднего потребления электроэнергии домохозяйствами 750 кВтч в месяц.
Наша ветряная электростанция Солано, расположенная в холмах Монтесума недалеко от Рио-Виста, была построена в 1994 и продолжает расширяться. На трех действующих площадках установлено 107 турбин, и они производят 230 МВт чистой энергии.
В 2019 году мы начали получать энергию по контракту на 200 МВт энергии ветра из богатых ветром регионов Нью-Мексико с доставкой в Калифорнию. Мы также продолжим изучать возможности добавления новых турбин и модернизации старых турбин на нашей ветряной электростанции Солано.
К 2022 году мы добавим 300 мегаватт нового ветра.
Мы изучаем ветры и выбираем лучшие места для турбин, убедившись, что они в полной мере используют ветры, которые дуют с побережья, протискиваются через пролив Каркинес и проникают в дельту. Наша площадка в Солано считается одним из лучших мест во всей Калифорнии для ветроэнергетики.
Гидроэнергетика
Проект SMUD Upper American River Project (UARP) с 11 водохранилищами и 9 электростанциями является самым чистым, экономичным и гибким источником энергии, который у нас есть.
В отличие от электростанций, работающих на ископаемом топливе, гидроэлектростанции не выделяют углекислый газ. Кроме того, одно и то же «топливо» используется снова и снова, когда вода течет вниз по течению от одной электростанции к другой.
Каждый дюйм дождя в UARP экономит около 1,2 миллиона долларов.
В нормальный водный год ВАП обеспечивает примерно 16% потребности СМУД в электроэнергии. Дополнительные 6% нашего производства обеспечиваются двумя гидроэнергетическими контрактами, что позволяет нам удовлетворять в общей сложности около 22% наших общих потребностей в электроэнергии за счет безуглеродной гидрогенерации.
Для эксплуатации и технического обслуживания наших гидротехнических сооружений требуется лицензия Федеральной комиссии по регулированию энергетики (FERC). Новая лицензия на 50 лет была выдана в июле 2014 г.
Другие возобновляемые источники энергии
Энергия биомассы
Биомасса – это энергия, хранящаяся в растениях и других органических материалах, включая отходы сельского хозяйства (например, коровий навоз), отходы лесного хозяйства, пищевые отходы и сточные воды. Его также можно преобразовать в возобновляемый природный газ и использовать для обезуглероживания электростанций, работающих на природном газе.
Молочные варочные котлы — это всего лишь один из способов использования биомассы для производства возобновляемой энергии. Они также сокращают выбросы парниковых газов, улучшают использование навоза, уменьшают запах и количество мух, а также помогают улучшить качество воздуха и воды. Пять из 15 варочных котлов Калифорнии работают на территории обслуживания SMUD, что намного больше, чем где-либо еще в штате.
Геотермальная энергия
Геотермальная энергия является постоянным источником энергии, в отличие от периодической энергии ветра и солнца. Электричество вырабатывается из пара, который вырабатывается за счет тепла земной коры.
Мы занимаемся геотермальной энергетикой с начала 1980-х годов и теперь получаем 52 МВт ежегодно по контрактам в Калифорнии и Неваде. Этого достаточно для снабжения электроэнергией более 38 000 домов в год при среднем потреблении электроэнергии домохозяйством 750 кВтч в месяц.
Наш операционный центр Восточного кампуса использует геотермальное отопление.
Система использует сеть подземных труб для передачи тепла от земли в здания зимой. Под землей температура остается относительно постоянной круглый год. Летом он вытягивает тепло из зданий и отдает его обратно в землю.
Мощность природного газа
Газовые установки SMUD выгодны как с экономической, так и с экологической точки зрения для Сакраменто. Наши электростанции Cosumnes, Campbell, Procter, Carson и McClellan имеют общую мощность 1000 мегаватт.
Метка мощного содержимого
Этикетка Power Content Label сравнивает вырабатываемую и приобретаемую электроэнергию SMUD с сочетанием электроэнергии в штате Калифорния.
В декабре 2019 года Комиссия по энергетике Калифорнии пересмотрела правила маркировки энергопотребления (PCL), запретив включение отдельных кредитов на возобновляемую энергию (REC) в категории возобновляемых источников энергии PCL.
В результате проценты возобновляемых источников энергии, отраженные в PCL 2020 для продуктов Greenergy, будут отличаться от этикеток, сертифицированных в рамках признанной на национальном уровне программы Green-e. Для получения дополнительной информации о возобновляемых источниках этих отдельных REC, пожалуйста, обратитесь к этикеткам продуктов Greenergy.
Отдельные REC поддерживают возобновляемую генерацию и сокращают выбросы парниковых газов, а также отвечают требованиям нашей программы Standard Portfolio Renewables.
Кроме того, начиная с 2019 года, закупки у некоторых систем Тихоокеанского Северо-Запада дезагрегируются по типу топлива для отчетности на основе фактической структуры мощности системы, предоставленной CEC. В то время как подавляющее большинство ресурсов в этих системах приходится на гидроэнергию, небольшое их количество приходится на атомную энергетику, что приводит к очень небольшому количеству ядерных ресурсов в SMUD General Mix 2020 года.
Наши электростанции
Компания PGE удовлетворяет растущие потребности нашего региона в энергии за счет разнообразного набора генерирующих мощностей, включая гидроэнергетику, энергию ветра, сжигание угля и природного газа.
На приведенной ниже диаграмме показаны генерирующие мощности наших семи гидроэлектростанций, двух ветряных электростанций и семи тепловых электростанций.
Мы также владеем основными правами на передачу Pacific Intertie, электрической супермагистрали Западного побережья. Эти линии обмена электроэнергией дают нам возможность покупать и продавать электроэнергию другим коммунальным предприятиям, когда она не нужна нашим клиентам.
Мы управляем мощностью наших собственных электростанций в сочетании с доступными источниками питания на оптовом рынке, чтобы поставлять электроэнергию нашим клиентам по минимально возможной цене.
Заводы, находящиеся в полной собственности | Ветер | ||
|---|---|---|---|
Местоположение | |||
Чистая мощность (МВт) (год) | |||
Заводы, находящиеся в полной собственности | Wheatridge Renewable Energy Facility | ||
Location | Morrow Co. | ||
Net Capacity (MW) (a) | 300 | ||
Заводы, находящиеся в полной собственности | Ветряная электростанция Biglow Canyon (b) | ||
Местонахождение | Sherman Co., Ore.0115 Чистая пропускная способность (MW) (A) | 450 | |
. Wash. | |||
Net Capacity (MW) (a) | 267 | ||
Wholly owned plants | Hydro | ||
Местоположение | |||
Чистая мощность (МВт) (год) | |||
Wholly owned plants | Faraday | ||
Location | Clackamas River | ||
Net Capacity (MW) (a) | 46 | ||
Заводы, находящиеся в полной собственности | North Fork | ||
Location | Clackamas River | ||
Net Capacity (MW) (a) | 58 | ||
Wholly owned plants | Дубовая роща | ||
Местоположение | Река Клакамас | ||
Полезная мощность (МВт)45 | |||
Wholly owned plants | River Mill | ||
Location | Clackamas River | ||
Net Capacity (MW) (a) | 25 | ||
Заводы, находящиеся в полной собственности | T. | ||
Местоположение | Уилламетт Ривер | ||
Net Capacity (MW) (a) | 18 | ||
Wholly owned plants | Solar (c) | ||
Location | |||
Чистая мощность (МВт) (год) | |||
Заводы, находящиеся в полной собственности | Различные проекты (c) | ||
Местоположение | |||
Net Capacity (MW) (a) | 46 | ||
Wholly owned plants | Natural Gas/Oil | ||
Location | |||
Чистая мощность (МВт) (год) | |||
Заводы, находящиеся в полной собственности | Beaver | ||
Location | Clatskanie, Ore. | ||
Net Capacity (MW) (a) | 508 | ||
Wholly owned plants | Carty | ||
Location | Boardman, Ore. | ||
Net Capacity (MW) (a) | 437 | ||
Wholly owned plants | Coyote Springs | ||
Location | Boardman, Ore. | ||
Net Capacity (MW) (a) | 249 | ||
Заводы, находящиеся в полной собственности | Port Westward Подразделение 1 | ||
Местоположение | 9010 3 2 2 1 1 9 0 10 Clatskanie, Ore0114 | Чистая мощность (MW) (A) | 411 |
.
Какие существуют виды электростанций: Типы электростанций. Виды электростанций. Принципиальная схема тепловой электростанции
|
, Ore.
W. Салливан
