Джафаркулиева В. Р.. Джафаркулиева В. Р., А. А. Панфилов
 Скачать 24.51 Kb.
|
|
УДК 620.9 Джафаркулиева В. Р., А. А. Панфилов (Санкт-Петербургский государственный политехнический университет) Состояние приливной энергетики и развитие проектов ПРИЛИВНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ Целью данной работы является рассмотрение состояния приливной энергетики на данный момент, ее проблем и основных направлений развития. За последнее десятилетие интерес источнику приливной энергии постоянно возрастает, поскольку во многих отношениях он неограничен. По мере того как поставки топлива становятся менее надежными и более дорогостоящими, проекты по использованию энергии приливов становятся все более привлекательными и более экономичными. Поэтому все чаще создаются и совершенствуются, как в технологическом, так и в экономическом плане, различные приливные станции и турбины. В мире на данный момент работают 10 ПЭС и 20 находятся на стадии проектирования. Кислогубская ПЭС является первой в мире экспериментальной станцией. Технологии и конструкции, отработанные на Кислогубской ПЭС, будут применены при создании перспективных ПЭС России (Северной, Мезенской и Тугурской). Основными проблемами проектов ПЭС являются:
Эти проблемы решаются по мере совершенствования оборудования, методов производства работ, технологий изготовления строительных конструкций и материалов. Необходимо отметить основные направления, по которым развивается прогресс в области приливной энергетики [2]: 1. Совершенствование конструкций гидросооружений ПЭС: - оптимизация наплавных железобетонных конструкций агрегатных и глухих блоков; - оптимизация конструкций грунтовых плотин (противофильтрационных элементов, крепления откосов); 2. Совершенствование оборудования ПЭС: - разработка сверхбыстроходных капсульных гидротурбин и ортогональных гидротурбин; - создание гидрогенераторов (высоковольтных, асинхронизированных); - применение импульсных преобразователей для обеспечения работы турбины с переменной частотой в оптимуме характеристики при изменении напора; - совершенствование кабельной продукции с XLPE изоляцией. 3. Совершенствование методов, производства работ и строительных материалов: - создание высокопроизводительной техники для выполнения подводных земляных работ; - разработка усовершенствованных бетонов для использования в тонкостенных конструкциях наплавных блоков; 4. Совершенствование режимных условий работы ПЭС в энергосистеме: - использование ПЭС в составе энергокомплексов, позволяющих оптимизировать неравномерность энергоотдачи; - создание эффективных аккумуляторов энергии, которые можно разместить в непосредственной близости от ПЭС. Приливные электростанции в силу переменного характера поступления энергоресурса имеют энергоотдачу с суточной, месячной и годовой неравномерностью, которая должна быть компенсирована другими энергоустановками. Существует несколько способов уменьшения неравномерности энергоотдачи:
1.При использовании тепловых электростанций в качестве компенсатора они должны иметь мощность, составляющую 1,5-2 мощности ПЭС, для компенсации суточной неравномерности ПЭС за счет 30 - 40 % разгрузки. 2. При совместной работе ПЭС и ГЭС, необходимо, чтобы мощность ГЭС была равна установленной мощности ПЭС для работы комплекса в базисе графика нагрузки и превышала мощность ПЭС в 1,4 - 1,5 раза для работы в полу пиковой части. 3. При совместной работе ПЭС и ГАЭС рекомендуется осуществлять компенсацию только суточной неравномерности. В комплексе с ПЭС и в качестве компенсирующих электростанций могут также работать ветровые и солнечные энергоустановки. Основными типами гидравлических машин, используемых на ПЭС, в настоящее время являются горизонтально-капсульные и ортогональные агрегаты. Долгие годы единственным типом были капсульные гидроагрегаты с осевыми поворотно-лопастными насос-турбинами. Отсутствие значительных поворотов и крутки потока, плавность очертаний элементов проточной части капсульного гидроагрегата обеспечивают его высокую эффективность (большую пропускную способность и меньшие габариты, по сравнению с обычным вертикальным гидрогенератором). Капсульные гидроагрегаты могут генерировать мощность при пропуске воды как из бассейна в море (прямой турбинный режим), так и из моря в бассейн (обратный турбинный режим). Эти агрегаты так же могут работать и в насосном режиме, закачивая воду в бассейн (прямой насосный режим) или выкачивая воду из бассейна (обратный насосный режим). Через агрегаты допускается так же прямой и обратный холостой пропуск воды [1] . Основной недостаток капсульных гидроагрегатов – необходимость перекрытия доступа воды для его технического и эксплуатационного мониторинга. В качестве альтернативы капсульным в начале 90-х годов появились ортогональные агрегаты. Ортогональные гидротурбины при установке на ПЭС имеют ряд преимуществ [4], [5]: - обеспечение экономии в объеме железобетона по сравнению с осевыми турбинами, за счет меньшей длины проточного тракта турбин; - обеспечение экономии по - весу и стоимости турбинного оборудования; - относительная простота конструкции и принципиальная возможность изготовления в количествах, измеряемых сотнями единиц в год; - одинаковые энергетические показатели при направлении потока из моря в бассейн и из бассейна в море; - большая пропускная способность при остановленной турбине, позволяющая, отказаться от сооружения специальной водопропускной плотины для работы в режимах перепуска. Ортогональные агрегаты могут генерировать мощность в обоих направлениях – из бассейна в море и из моря в бассейн. Через агрегаты допускается холостой пропуск воды из бассейна в море и из моря в бассейн, в насосном режиме ортогональные агрегаты работать не могут [1]. Простота конструкции ортогональных гидротурбин, низкая материалоемкость, высокая пропускная, способность, возможность отказа от специальных водопропускных сооружений, полная обратимость при изменении направлении расхода выводят это колесо в ряд перспективных для проектов будущих ПЭС. Сказать какая из турбин будет давать большую выработку не возможно на основании общих рассуждений, а только на основании сравнительных водно-энергетических расчетов, где помимо указанных параметров учитывается и немаловажный фактор времени. В заключении можно отметить, что развитие в области приливной энергетики не стоит на месте. Сформулированы основные проблемы и найдены способы их решения, проводятся исследования, разрабатываются математические модели водно-энергетических расчетов и оптимизируются режимы работы ПЭС. ЛИТЕРАТУРА:
|