Энергетические системы

Как предотвратить разрушение

Для того чтобы избежать катастрофических последствий, которые произойдут, если система рухнет, была изобретена программа автоматической частотной нагрузки, которая используется на подстанциях. Работает она полностью автономно. Ее включение происходит в тот момент, когда в линии возникает нехватка мощности. Также для этих целей используется еще одна структура, которая называется автоматической ликвидацией асинхронного режима.

Если говорить о работе АЧР, то тут все довольно просто. Принцип работы этой программы довольно прост и заключается в том, что она автоматически отключает часть нагрузки на энергосистему. То есть отключает от нее часть потребителей, чем снижает потребляемую мощность, а значит, восстанавливает баланс в общей системе.

АЛАР же — это более сложная система, задача которой заключает в том, чтобы находить места асинхронных режимов работы электрической сети и ликвидировать их. Если в общей энергосистеме страны возникает дефицит мощности, то АЧР и АЛАР на подстанциях включаются в работу одновременно.

Перспективы развития ЕЭС

Развитие ЕЭС в обозримой перспективе описывается в Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2020 года.

В настоящее время Системный оператор завершил работу над технико-экономическим обоснованием (ТЭО) объединения ЕЭС/ОЭС с UCTE. Такое объединение означало бы создание самого большого в мире энергетического объединения, расположенного в 12 часовых поясах, суммарной установленной мощностью более 860 ГВт. 2 апреля 2009 года в Москве состоялась Международная отчётная конференция «Перспективы объединения энергосистем Восток-Запад (Результаты ТЭО синхронного объединения ЕЭС/ОЭС с UCTE)». ТЭО показало, что «синхронное объединение энергосистем UCTE и ЕЭС/ОЭС возможно при условии проведения ряда технических, эксплуатационных и организационных мероприятий и создания необходимых правовых рамок, определённых исследованием. Поскольку выполнение этих условий, вероятно, потребует длительного времени, синхронное объединение должно рассматриваться как долгосрочная перспектива. Для построения совместной, крупнейшей в мире рыночной платформы для торговли электроэнергией между синхронными зонами UCTE и ЕЭС/ОЭС также может быть рассмотрено создание несинхронных связей, что, однако, требует проведения отдельных исследований заинтересованными сторонами».

Энергетическая система страны

Развитие энергосистемы — это одна из важнейших задач любого государства. Если говорить о масштабах целой страны, то магистральные сети должны опутывать всю территорию страны. Данные сети характеризуются тем, что провода способны выдерживать потоки электрической энергии с напряжением 220, 330 и 750 кВ

Тут важно отметить, что мощность, имеющаяся в таких линиях, огромна. Этот показатель может достигать от нескольких сотен мВт до нескольких десятков гВт

Такая нагрузка энергосистемы является огромной, а потому следующий этап работы — это понижение напряжения и мощности для подачи электричества на районные и узловые подстанции. Вольтаж для таких объектов должен быть 110 кВ, а мощность — не превышать нескольких десятков мВт.

Однако и это еще не финальный этап. После этого электрическая энергия разделяется на несколько более мелких потоков и передается на небольшие потребительские подстанции, установленные в населенных пунктах или на промышленных предприятиях. Напряжение в таких участках уже намного меньше и достигает 6, 10 или 35 кВ. Финальная стадия — это распределение напряжения по электрической сети для подачи его населению. Снижение происходит до 380/220 В. Однако некоторые предприятия работают на напряжении 6 кВ.

Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях

Предисловие

Одна из основных задач учебного пособия — развитие у студентов творческого подхода к теоретическому материалу, физическим трактовкам явлений и процессов, происходящих в сетях электрических систем, которые излагаются в ряде специальных курсов («Электрические сети и системы», «Передача и распределение электроэнергии», «Применение методов теории вероятностей к задачам электроэнергетики» и др.).

В книге рассмотрены наиболее типичные задачи, возникающие при расчетах, анализе работы и проектировании сетей электрических систем.

Однако из-за ограниченного объема книги не удалось полностью отразить все многогранные проблемы расчета в анализа электрических сетей.

Не удалось также поместить справочные и нормативные материалы. При подготовке задач авторы пользовались в основном данными, приведенными в «Справочнике по проектированию электроэнергетических систем» (Энергоатомиздат, 1985, 3-е изд.). В соответствующих местах книги даются ссылки на литературу, список которой приведен в конце книrи.

Гл. 1 подготовили к изданию Э. Н. Зуев и В. А. Строев, гл. 2 — В. В. Ежков, Э. Н. Зуев, С. В. Надеждин, гл. 3 — В. А. Строев, Т. И. Шелухина, гл. 4 — Г. К. Зарудский, гл. 5 — Ю. П. Рыжов, гл. 6 — В. В. Ежков, С. В. Надеждив, гл. 7 — В. Г. Федченко, гл. 8 — И. С. Рокотян, гл. 9 — Ю. А. Фокин, гл. 10 — Э. Н. Зуев, гл. 11 — Г. К. Зарудский.

В пособии отражены результаты многолетних методических и научных исследований кафедры «Электроэнергетические системы», которые велись под руководством ныне покойных ее профессоров А. А. Глазунова, А. Я. Рябкова, П. С. Жданова, В. А. Вавилова.

История создания

Принципы централизации выработки электроэнергии и концентрации генерирующих мощностей на крупных районных электростанциях были заложены ещё при реализации плана ГОЭЛРО. Развитие электроэнергетики СССР в 1930-е годы характеризовалось началом формирования энергосистем. В 1926 году в Московской энергосистеме была создана первая в стране центральная диспетчерская служба (ЦДС, в настоящее время ЦДС носят названия Региональных диспетчерских управлений и имеют статус филиалов ОАО «СО ЕЭС»). К 1935 году в стране работало шесть энергосистем, в том числе Московская, Ленинградская, Донецкая и Днепровская. Первые энергосистемы были созданы на основе ЛЭП напряжения 110 кВ, за исключением Днепровской, в которой использовались линии напряжения 154 кВ, принятого для выдачи мощности Днепровской ГЭС.

В 1942 году для координации работы трех районных энергетических систем: Свердловской, Пермской и Челябинской было создано первое Объединённое диспетчерское управление — ОДУ Урала. В 1945 году было создано ОДУ Центра.

В начале 1950-х годов было начато строительство каскада гидроэлектростанций на Волге. В 1956 году объединение энергосистем Центра и Средней Волги линией электропередачи 400 кВ «Куйбышев — Москва», обеспечивавшей выдачу мощности Куйбышеской ГЭС, обозначило начало формирования Единой энергосистемы СССР. Последовавшее строительство ЛЭП 500 кВ от каскада Волжских ГЭС обеспечило возможность параллельной работы энергосистем Центра, Средней и Нижней Волги и Урала и завершило первый этап создания Единой энергетической системы.

В июле 1962 году было подписано соглашение о создании в Праге Центрального диспетчерского управления (ЦДУ) энергосистем Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, СССР, Румынии и Чехословакии. Это соглашение привело к созданию крупнейшей на планете энергосистемы «Мир» (установленная мощность электростанций более 400 ГВт).

В 1967 году на базе ОДУ Центра было создано Центральное диспетчерское управление (ЦДУ) ЕЭС СССР, принявшее на себя также функции диспетчерского управления параллельной работой энергосистем ОЭС Центра.

В 1970 году к ЕЭС была присоединена ОЭС Закавказья, а в 1972 году — ОЭС Казахстана и отдельные районы Западной Сибири.

В 1978 году ОЭС Сибири была присоединена к ЕЭС СССР.

К 1990 году в состав ЕЭС СССР входили 9 из 11 энергообъединений страны, охватывая 2/3 территории СССР, на которых проживало более 90 % населения. В ноябре 1993 г. из-за большого дефицита мощности на Украине был осуществлён вынужденный переход на раздельную работу ЕЭС России и ОЭС Украины, что привело к раздельной работе ЕЭС России с остальными энергосистемами, входящими в состав энергосистемы «Мир». В дальнейшем параллельная работа энергосистем, входящих в состав «Мира», с центральным диспетчерским управлением в Праге не возобновлялась. После распада СССР электрические связи между некоторыми энергообъединениями в составе ЕЭС России стали проходить по территории независимых государств и электроснабжение части регионов оказалось зависимым от этих государств (связи 500—1150 кВ между ОЭС Урала и Сибири, проходящие по территории Казахстана, связи ОЭС Юга и Центра, частично проходящие по территории Украины, связи ОЭС Северо-Запада с Калининградской энергосистемой, проходящие по территории стран Балтии).

В 1995 году ОДУ Центра выведено из состава ЦДУ ЕЭС России в качестве Дирекции оперативно-диспетчерского управления объединенной энергетической системы Центра «Центрэнерго» (филиал РАО «ЕЭС России»).

1 июля 2008 года РАО «ЕЭС России» прекратило своё существование. В результате реорганизации из состава холдинга были выделены 23 независимые компании.

Энергосистемы

Энергосистемы — совокупность энергетических ресурсов всех видов, методов и средств их получения, преобразования, распределения и использования, обеспечивающих снабжение потребителей всеми видами энергии.

Что входит в энергосистему

В энергосистемы входят:

• электроэнергетическая система;
• система нефте- и газоснабжения;
• система угольной промышленности;
• ядерная энергетика;
• нетрадиционная энергетика.

Обычно все эти системы объединяются в масштабах страны в единую энергетическую систему, в масштабах нескольких районов — в объединённые энергосистемы. Объединение отдельных энергоснабжающих систем в единую систему также называют межотраслевым топливно-энергетическим комплексом, оно обусловлено прежде всего взаимозаменяемостью различных видов энергии и энергоресурсов

Часто под энергосистемой в более узком смысле понимают совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, которые соединёны между собой и связаны общими режимами непрерывных производственных процессов преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии, что позволяет осуществлять централизованное управление такой системой.

В современном мире снабжение потребителей электроэнергией производится от электростанций, которые могут находиться вблизи потребителей или могут быть удалены от них на значительные расстояния. В обоих случаях передача электроэнергии осуществляется по линиям электропередачи. Однако в случае удалённости потребителей от электростанции передачу приходится осуществлять на повышенном напряжении, а между ними сооружать повышающие и понижающие подстанции. Через эти подстанции с помощью электрических линий электростанции связывают друг с другом для параллельной работы на общую нагрузку, также через тепловые пункты с помощью теплопроводов, только на гораздо меньших расстояниях связывают между собой ТЭЦ и котельные.

Совокупность всех этих элементов называют энергосистемой, при таком объединении возникают существенные технико-экономические преимущества:

• существенное снижение стоимости электро- и теплоэнергии;
• значительное повышение надёжности электро- и теплоснабжения потребителей;
• повышение экономичности работы различных типов электростанций;
• снижение необходимой резервной мощности электростанций.

Технологии и энергосистемы

Технологическое развитие привело к тому, что появилась возможность подключать энергосистемы параллельно друг другу. Это относится либо к структурам соседних стран, либо же к устройству внутри одной страны. Осуществление такого подключения становится возможным в том случае, если две разных энергетических системы имеют одинаковые параметры. Этот режим работы считается очень надежным. Причиной этого стало то, что при синхронной работе двух структур, если в одной из них возникает дефицит мощности, есть возможность его устранения за счет другой, работающей параллельно этой. Объединение энергосистем нескольких стран в одну открывает такие возможности, как экспорт или импорт электрической и тепловой энергии между этими государствами.

Однако для такого режима работы необходимо полное соответствие частоты электрической сети между двумя системами. Если по данному параметру они отличаются, даже немного, то их синхронное подключение не допускается.

Магистральные, внутрисистемные и межсистемные линии электропередачи

Электрическая энергия производится на электрических станциях (ЭС). Для доставки и передачи электрической энергии потребителям служат сети электропередачи. Рассматривая электропередачу в рамках электроэнергетической системы, мы имеем дело с так называемой, развитой сетью электропередачи. Внутри развитой системы электропередачи мы имеем дело с более дискретными системами электропередач внутрисистемного значения, межсистемного значения и питающие электрические сети напряжением 220 киловольт (кВ).

Появление систем электропередачи связано с необходимостью размещения крупных ТЭС, АЭС и ГЭС за территориями жилых зонам и крупных городов.

Магистральные внутрисистемные и межсистемные линии электропередачи, включая протяженные ЛЭП, объединяющие на параллельную работу электростанции и наиболее крупные подстанции районного электропотребления, образуют системообразующую сеть. Назначения этой системы формировать электроэнергетическую систему (ЭЭС) с выполнением функций передачи и транзита электрической энергии.

Презентация по предмету «География» на тему: «Электроэнергетика России План урока: 1. Производство электроэнергии 2. Структура электроэнергетики России 3. Типы электростанций 4. География энергетики.». Скачать бесплатно и без регистрации. — Транскрипт:

2

Электроэнергетика России

3

План урока: 1. Производство электроэнергии 2. Структура электроэнергетики России 3. Типы электростанций 4. География энергетики

4

Производство электроэнергии по странам мира, млрд. к Вт/час ( 2009 г.) Россия – 1040 млрд. квт.ч

5

Типы электростанций Тепловые электростанции(ТЭС). Гидравлические электростанции(ГЭС). Атомные электростанции(АЭС). Прочие (нетрадиционные) ЭС.

6

Структура электроэнергетики России

7

Доля АЭС в общей выработке электроэнергии (%)

8

Практическая работа 2 Задание 1. Заполните таблицу «Особенности электростанций различных типов» ХарактеристикаТЭСГЭСАЭС Доля в общем производств энергии, % Достоинства Недостатки Факторы размещения Основные электростанции

9

ТЭС используют невозобновляемые ресурсы загрязняют атмосферу работают в режиме базовой нагрузки вырабатывают относительно дешевую энергию имеют быстрые сроки строительства

10

ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) используются для теплофикации зданий радиус действия -20 км строятся в городах ГРЭС (Государственные районные электрические станции) – крупные ТЭС

11

Теплоэлектростанции (ТЭС) Сургутская ТЭС

12

ГЭС используют возобновляемые ресурсы производят самую дешевую энергию строятся на реках с большим падением и расходом воды работают в режиме пиковой нагрузки имеют высокую стоимость строительства строительство сопровождается затоплением больших площадей

13

Гидроэлектростанции (ГЭС) Красноярская ГЭС

14

Определите районы с наибольшими запасами гидроэнергии В каких районах затраты на производство минимальны? В каких районах наиболее перспективно строительство ГЭС?

15

АЭС используют энергию ядерного топлива (уран) имеют сложный режим эксплуатации производят дорогую электроэнергию создают опасность радиационного загрязнения требуют крупных затрат на строительство 1 кг урана заменяет 2500 т угля

16

Атомные электростанции (АЭС) Билибинская АЭС

17

Прочие типы электростанций Приливные — ПЭС Геотермальные — ГТЭС Ветровые

18

Кислогубская приливная электростанция (Баренцево море)

19

Крупнейшие электростанции Сургутская Рефтинская Костромская Курская Ленинградская Смоленская Балаковская Красноярская Саяно-Шушенская Усть-Илимская Братская Волжский каскад Кислогубская Паужетская Условные знаки электростанций Тепловые Атомные Гидравлические Приливная Геотермальная Назаровская Белоярская Билибинская

20

Единая энергосистема России -группы электростанций разных типов, объединённые линиями электропередачи (ЛЭП) высокого напряжения Цели ЕЭС: 1.Надёжное обеспечение потребителей энергией 2. Покрытие «пиковых» нагрузок 3. Использование разницы во времени на территории России

21

1. Чем ТЭЦ отличается от ТЭС? Каковы принципы размещения ТЭС? 2. Чем ГЭС отличается от ГРЭС? 3. Назовите ГЭС, расположенные на Волге. В чём состоят преимущества и недостатки ГЭС? 4. Назовите АЭС, расположенные в Европейской части России. Какой принцип размещения АЭС является основным? 5. Где и с какой целью необходимо размещать электростанции, использующие энергию ветра, солнца?

22

Тест по теме «Электроэнергетика России» 1. Самыми распространёнными электростанциями, вырабатывающими большую часть энергии, являются…: А) тепловые; Б) гидроэлектростанции; В) геотермальные; Г) атомные. 1. Самыми распространёнными электростанциями, вырабатывающими большую часть энергии, являются…: А) тепловые; Б) гидроэлектростанции; В) геотермальные; Г) атомные. 2. Найдите неверную пару: А) Рефтинская ГРЭС – Свердловская область; Б) Усть-Илимская ГЭС – Республика Хакасия; В) Билибинская АЭС – Чукотский АО; Г) Рыбинская ГЭС – Ярославская область. 2. Найдите неверную пару: А) Рефтинская ГРЭС – Свердловская область; Б) Усть-Илимская ГЭС – Республика Хакасия; В) Билибинская АЭС – Чукотский АО; Г) Рыбинская ГЭС – Ярославская область. 3. Укажите, какая из перечисленных электростанций – атомная: А) Рефтинская; Б) Саяно-Шушенская; В) Балаковская; Г) Братская; 3. Укажите, какая из перечисленных электростанций – атомная: А) Рефтинская; Б) Саяно-Шушенская; В) Балаковская; Г) Братская; 4. Укажите, какая из перечисленных электростанций – тепловая: А) Сургутская; Б) Братская; В) Кислогубская; Г) Ленинградская; 4. Укажите, какая из перечисленных электростанций – тепловая: А) Сургутская; Б) Братская; В) Кислогубская; Г) Ленинградская;

История

Получение энергии и её немедленное использование применялось человечеством издревле (напр. ветряные двигатели, совмещенные с мельничными жерновами; водяные колеса, совмещенные с механическим молотом; вертелы, вращаемые рабами или животными, совмещенные с кузнечными мехами). Данный подход не всегда удобен, т.к. местностей со стабильно дующими ветрами немного, количество запруд на реке ограничено, расположены они могут быть в неудобной труднопроходимой местности вдали от поселений и промышленных центров и т.п. Очевидным решением было получение энергии в одном месте с возможностью ее передачи к потребителю в другое. В средние века и в эпоху промышленной революции предлагались проекты передачи механической мощности на большие расстояния с помощью длинных валов и пневматических труб, которые не были реализованы ввиду технических сложностей. Открытия в области электричества сделали возможным генерацию различными способами электрической энергии и передачу её потребителю с помощью относительно простых, компактных, дешевых и лёгких в прокладке и монтаже электрокабелей.

Безопасность

Инструкция в энергосистеме по ее безопасности — это то, что должен знать каждый сотрудник любой электростанции.

Для начала стоит понять, что считается аварийной ситуацией. Под такое описание подходят случаи, когда происходят изменения в стабильной работе оборудования, влекущие за собой угрозу аварии. Признаки этого происшествия определяются для каждой отрасли согласно ее нормативно-техническим документам.

Если же аварийная ситуация все же возникла, то эксплуатационный персонал обязан принять меры по локализации и дальнейшей ликвидации создавшегося положения

При этом важно выполнить две следующие задачи: обеспечить безопасность людей и, по возможности, сохранить все оборудование в целостности и сохранности

Энергетическое топливо

Так как большинство из традиционных электростанций и источников теплоснабжения выделяют энергию из невозобновляемых ресурсов, вопросы добычи, переработки и доставки топлива чрезвычайно важны в энергетике. В традиционной энергетике используются два принципиально отличных друг от друга видов топлива.

Органическое топливо

В зависимости от агрегатного состояния органическое топливо делится на газообразное, жидкое и твёрдое, каждое из них в свою очередь делится на естественное и искусственное. Доля такового топлива в мировом энергобалансе составляла в 2000 году около 65%, из которых 39% приходились на уголь, 16% на природный газ, 9% на жидкое топливо(2000г). В 2010 году по данным BP доля ископаемого органического топлива 87%, в том числе: нефть 33,6%, уголь 29,6% газ 23,8%. Tо же по данным «Renewable21» 80,6%, не считая традиционной биомассы 8,5%.

Газообразное

Естественным топливом является природный газ, искусственным:

• Генераторный газ;
• Коксовый газ;
• Доменный газ;
• Продукты перегонки нефти;
• Газ подземной газификации;
• Синтез-газ.

Жидкое

Естественным топливом является нефть, искусственным называют продукты его перегонки:

• Бензин;
• Керосин;
• Соляровое масло;
• Мазут.

Твёрдое

Естественным топливом являются:

Ископаемое топливо:

• Торф;
• Бурый уголь;
• Каменный уголь;
• Антрацит;
• Горючий сланец;

Растительное топливо:

• Дрова;
• Древесные отходы;
• Топливные брикеты;
• Топливные гранулы.

Искусственным твёрдым топливом являются:

• Древесный уголь;
• Кокс и полукокс;
• Углебрикеты;
• Отходы углеобогащения.

Ядерное топливо

В использовании ядерного топлива вместо органического состоит главное и принципиальное отличие АЭС от ТЭС.

Ядерное топливо получают из природного урана, который добывают:

• В шахтах (Франция, Нигер, ЮАР);
• В открытых карьерах (Австралия, Намибия);
• Способом подземного выщелачивания (США, Канада, Россия).

Для использования на АЭС требуется обогащение урана, поэтому его после добычи отправляют на обогатительный завод, после переработки на котором 90% побочного обеднённого урана направляется на хранение, а 10% обогащается до нескольких процентов (3—5% для энергетических реакторов). Обогащённый диоксид урана направляется на специальный завод, где из него изготавливают цилиндрические таблетки, которые помещают в герметичные циркониевые трубки длиной почти 4 м, ТВЭЛы (тепловыделяющие элементы). По нескольку сотен ТВЭЛов для удобства использования объединяют в ТВС, тепловыделяющие сборки.

Источник — http://www.gigavat.com/elektrostanciya.php

Энергетика

Энергетика — область общественного производства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Энергетика каждого государства функционирует в рамках созданных соответствующих энергосистем.

Её целью является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной, энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию. При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:

• получение и концентрация энергетических ресурсов, примером может послужить добыча, переработка и обогащение ядерного топлива;
• передача ресурсов к энергетическим установкам, например доставка мазута на тепловую электростанцию;
• преобразование с помощью электростанций первичной энергии во вторичную, например химической энергии угля в электрическую и тепловую энергию;
• передача вторичной энергии потребителям, например по линиям электропередачи.

Энергетика как наука, в соответствии с номенклатурой специальностей научных работников, утверждённой Министерством образования и науки Российской Федерации, включает следующие научные специальности:

• Энергетические системы и комплексы;
• Электрические станции и электроэнергетические системы;
• Ядерные энергетические установки;
• Промышленная теплоэнергетика;
• Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии;
• Техника высоких напряжений;
• Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты.

Общие сведения о работе системы

Принцип работы станций, входящих в систему, в общем-то, довольно прост. Каждый объект предназначен для того, чтобы вырабатывать определенное количество электрической или тепловой энергии (для ТЭЦ)

Однако тут важно добавить, что после того как этот тип ресурса был выработан, он не сразу поставляется потребителю, а проходит через такие объекты, которые называются повышающими подстанциями. Из названия строения понятно, что на данном участке происходит повышение напряжения до нужного уровня

Только после этого ресурс уже начинает распространяться по потребительским точкам. Осуществлять управление энергосистемой необходимо с большой точностью, а также четко регулировать подачу энергии. После прохождения повышающей станции электричество должно передаваться в магистральные линии.