Энергетический комплекс гэс-гаэс



Энергетический комплекс гэс-гаэс
Энергетический комплекс гэс-гаэс
Энергетический комплекс гэс-гаэс
Энергетический комплекс гэс-гаэс

 


Владельцы патента RU 2566210:

Открытое акционерное общество "Федеральная гидрогенерирующая компания" (ОАО "РусГидро") (RU)

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при строительстве гидравлических и гидроаккумулирующих электростанций (ГЭС и ГАЭС). Энергетический комплекс ГЭС-ГАЭС состоит из ГЭС и ГАЭС с турбинными гидроагрегатами 5 и обратимыми гидроагрегатами, размещенными в одном здании, верхнего и нижнего бассейнов 1 и 7 и напорных водоводов 3. Комплекс имеет отдельный нижний бассейн ГАЭС 8, гидравлически не связанный с естественным руслом реки, и соответствующий водоприемник. Бассейны 7 и 8 расположены на разных уровнях. Водоводы 3 бассейна 1 соединены с турбинными гидроагрегатами 5 и обратимыми гидроагрегатами. Гидроагрегаты 5 выполнены в виде гидротурбин с генераторами. Обратимые гидроагрегаты выполнены в виде обратимых гидромашин с генераторами-двигателями. Водоводы нижнего бассейна ГАЭС проложены под или над нижним бассейном ГЭС для гидравлического соединения нижнего бассейна ГАЭС с обратимыми гидроагрегатами, подающими воду в бассейн 1. Изобретение направлено на увеличение мощности энергетического комплекса и эффективности его работы в энергосистеме и минимизации строительно-монтажных работ путем обеспечения возможности заглубления турбинных и обратимых гидроагрегатов на разных уровнях при применении их однотипной компоновки. 4 ил.

 

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при строительстве гидравлических и гидроаккумулирующих электростанций (ГЭС и ГАЭС).

Энергетический комплекс ГЭС-ГАЭС с турбинными и обратимыми гидроагрегатами, установленными в одном здании и работающими на разноуровневые нижние бассейны, совмещает функции ГЭС и ГАЭС. Установленная мощность турбинных гидроагрегатов обычной ГЭС определяется исходя из гидрологических характеристик створа размещения. Трансформация ГЭС в ГЭС-ГАЭС путем дополнительной установки обратимых гидроагрегатов увеличивает установленную мощность электростанции, участвующей в оказании комплексных системных услуг: регулирование мощности, функции синхронного компенсатора, предотвращение аварийных ситуаций, вывод энергосистем из аварий и т.д., и повышает надежность функционирования энергосистемы в целом. Кроме того, наличие обратимых гидроагрегатов обеспечивает выполнение функций потребителя с регулируемой нагрузкой, что актуально для районов с недостатком маневренных мощностей.

Как правило, ГЭС размещаются и работают на естественное русло водотока. Зачастую топографические условия площадки строительства ГЭС используются не полностью и не комплексно. Потенциально топографические условия площадок ГЭС могут быть использованы для размещения дополнительных аккумулирующих емкостей (бассейнов, водохранилищ), используемых для работы ГАЭС. Размещение турбинных (ГЭС) и обратимых (ГАЭС) гидроагрегатов в одном здании и на одной площадке позволяет снизить строительно-монтажные работы и эксплуатационные издержки по сравнению со строительством отдельных зданий и сооружений для ГЭС и ГАЭС. Работа ГЭС и ГАЭС на разные нижние бассейны (ГЭС в естественное русло, ГАЭС в дополнительный бассейн) позволяет не только повысить выработку электроэнергии, но и позволяет расширить период работы станции, поскольку необходимый для работы ГАЭС объем воды аккумулирован в бассейнах, в то время как ГЭС, как правило, работают в половодно-паводковый период года и ограничены как объемом притока в верхний бассейн, так и объемами сброса в естественный водоток.

Так, известен энергетический комплекс, совмещающий функции ГЭС и ГАЭС, содержащий отдельно установленные насосы, для аккумулирования энергии, водоводы, и емкость (полость) ограниченного объема (Патент РФ №1703789, кл. Е02В 9/00, опубл. 1992 г.).

Недостатком описанного комплекса является ограниченная величина аккумулируемой энергии, а также то, что агрегаты ГЭС должны иметь заведомо большую мощность, что влечет значительное удорожание сооружения.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является энергетический комплекс, состоящий из ГЭС и ГАЭС с агрегатами, размещенными в одном здании, и имеющий верхний и нижний бассейны и водоводы (Патент №2183287, кл. F03B 13/00, опубл. 2002 г.).

Недостатками описанной системы являются: использование для аккумуляции энергии насосов, которые не могут участвовать в выработке электроэнергии; невозможность оптимизации параметров гидроагрегатов по условию их заглубления; использование технически сложного и дорогостоящего оборудования.

Задачей изобретения является создание высокоэффективного энергетического комплекса, совмещающего функции ГЭС и ГАЭС, с оптимизацией использования условий площадки его размещения.

Технический результат от использования изобретения заключается в увеличении мощности энергетического комплекса, увеличении эффективности его работы в энергосистеме и минимизации строительно-монтажных работ путем обеспечения возможности разного заглубления турбинных и обратимых гидроагрегатов однотипной компоновки при работе обратимых гидроагрегатов на отдельный нижний бассейн, не связанный гидравлически с естественным руслом реки, являющимся нижним бассейном ГЭС.

Известно, что при одном и том же напоре на гидроагрегатах заглубление рабочих колес обратимых гидроагрегатов должно быть больше, чем для рабочих колес гидротурбин. Выполнение этого требования в энергетическом комплексе ГЭС-ГАЭС по изобретению обеспечивается работой гидротурбин и обратимых гидромашин на разноуровневые нижние бассейны. При этом может применяться одинаковая компоновка гидроагрегатов в здании станции, что обеспечивает минимально возможный объем строительно-монтажных работ.

Указанный технический результат достигается тем, что в энергетическом комплексе ГЭС-ГАЭС, состоящем из ГЭС и ГАЭС с турбинными и обратимыми гидроагрегатами, размещенными в одном здании, верхнего и нижнего бассейнов и напорных водоводов, согласно изобретению комплекс имеет отдельный нижний бассейн ГАЭС, гидравлически не связанный с естественным руслом реки, и соответствующий водоприемник, при этом нижние бассейны ГЭС и ГАЭС расположены на разных уровнях, напорные водоводы верхнего бассейна соединены с турбинными и обратимыми гидроагрегатами, причем турбинные гидроагрегаты выполнены в виде гидротурбин с генераторами, а обратимые гидроагрегаты выполнены в виде обратимых гидромашин (насос-турбин) с генераторами-двигателями, а водоводы нижнего бассейна ГАЭС проложены под или над нижним бассейном ГЭС для гидравлического соединения нижнего бассейна ГАЭС с обратимыми гидроагрегатами, подающими воду в верхний бассейн.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен план ГЭС-ГАЭС, на фиг. 2 - разрез по турбинным гидроагрегатам, на фиг. 3 - разрез по обратимым гидроагрегатам для варианта прокладки водоводов нижнего бассейна ГАЭС под нижним бассейном ГЭС, на фиг. 4 приведен разрез по обратимым гидроагрегатам для варианта прокладки водоводов нижнего бассейна ГАЭС над нижним бассейном ГЭС.

Энергетический комплекс ГЭС-ГАЭС содержит верхний бассейн 1, водоприемник 2 верхнего бассейна, напорные водоводы 3, здание станции 4, турбинные гидроагрегаты 5, обратимые гидроагрегаты 6, нижний бассейн ГЭС 7, нижний бассейн ГАЭС 8, водоприемник нижнего бассейна ГАЭС 9, водоводы нижнего бассейна ГАЭС 10.

Описанный энергетический комплекс ГЭС-ГАЭС работает следующим образом.

Турбинные гидроагрегаты 5, расположенные в здании станции 4, работают в режиме выработки элекроэнергии в зависимости от гидрологической ситуации, то есть от естественного притока воды в верхний бассейн 1. В случае недостатка естественного притока в верхний бассейн 1 они могут участвовать в выработке энергии за счет объемов воды, накопленных в верхнем бассейне 1 обратимыми гидроагрегатами 6. Турбинные гидроагрегаты 5 обеспечивают преобразование потенциальной энергии воды в верхнем бассейне 1, подводимой к ним посредством водоприемника 2 верхнего бассейна и напорных водоводов 3, в электрическую энергию. После этого вода поступает в нижний бассейн ГЭС 7, отводящий воду в естественное русло через перелив.

Обратимые гидроагрегаты 6, расположенные в здании станции 4, в периоды сниженных нагрузок в энергосистеме обеспечивают преобразование электроэнергии в потенциальную энергию, аккумулируемую объемом воды в верхнем бассейне 1. Величина накопленной потенциальной энергии определяется объемом воды и разницей высот между верхним и нижним бассейнами. В период аккумулирвоания гидромашины обратимых гидроагрегатов 6 работают в насосном режиме, закачивая воду из нижнего бассейна ГАЭС 8 через водоприемник нижнего бассейна ГАЭС 9 и водоводы нижнего бассейна ГАЭС 10 в верхний бассейн 1 через напорные водоводы 3 и водоприемник верхнего бассейна 2.

В периоды максимума нагрузок в энергосистеме обратимые гидроагрегаты 6 работают аналогично турбинным гидроагрегатам, вырабатывая электрическую энергию. В этом режиме вода из верхнего бассейна 1 подводится посредством водоприемника верхнего бассейна 2 и напорных водоводов 3 к обратимым гидроагрегатам для преобразования аккумулированной ранее потенциальной энергии воды. После прохождения обратимых гидроагрегатов вода отводится через водоводы нижнего бассейна ГАЭС 10 и водоприемник нижнего бассейна ГАЭС 9 в нижний бассейн ГАЭС 8, где хранится до следующего цикла аккумулирования.

Как видно из фиг. 1 и 3 обратимые гидроагрегаты работают на отдельный нижний бассейн, который гидравлически не связан с естественным руслом реки.

На фиг. 4 приведен разрез по обратимым гидроагрегатам для варианта прокладки водоводов 10 нижнего бьефа над нижним бассейном ГЭС.

В зависимости от площадки размещения нижнего бассейна ГАЭС 8 и здания станции 4 возможна прокладка водоводов 10 нижнего бьефа как над, так и под нижним бассейном ГЭС. Принципиальная схема работы для этих двух вариантов одинакова, а выбор того или иного варианта проводится на основе технико-экономического сравнения.

Изобретение позволяет существенно увеличить установленную мощность объекта, участвующего в регулировании мощности в энергосистеме на построенных и новых ГЭС, трансформируя их в ГЭС-ГАЭС.

Описанная схема трансформации ГЭС в ГЭС-ГАЭС реализуется на строительстве Зеленчукской ГЭС-ГАЭС.

Энергетический комплекс ГЭС-ГАЭС, состоящий из ГЭС и ГАЭС с турбинными и обратимыми гидроагрегатами, размещенными в одном здании, верхнего и нижнего бассейнов и напорных водоводов, отличающийся тем, что комплекс имеет отдельный нижний бассейн ГАЭС, гидравлически не связанный с естественным руслом реки, и соответствующий водоприемник, при этом нижние бассейны ГЭС и ГАЭС расположены на разных уровнях, напорные водоводы верхнего бассейна соединены с турбинными и обратимыми гидроагрегатами, причем турбинные гидроагрегаты выполнены в виде гидротурбин с генераторами, а обратимые гидроагрегаты выполнены в виде обратимых гидромашин с генераторами-двигателями, а водоводы нижнего бассейна ГАЭС проложены под или над нижним бассейном ГЭС для гидравлического соединения нижнего бассейна ГАЭС с обратимыми гидроагрегатами, подающими воду в верхний бассейн.



 

Похожие патенты:

Изобретение касается установки по производству электроэнергии. Установка (1) содержит, по меньшей мере, частично погруженные в воду устройства (14, 16, 18, 20) производства электроэнергии.

Изобретение относится к области возобновляемых источников энергии и пресной воды, а также трубопроводов гидравлических систем. Опускная труба содержит входной и основной участки со стенками, ограниченными поверхностями вращения.

Наплавная микрогидросолнечная электростанция относится к возобновляемым источникам энергии и предназначена для снабжения электроэнергией малой мощности жилых и нежилых помещений, электрических и электронных приборов, устройств уличного освещения, а также объектов социально-бытового назначения и полевого базирования, расположенных вблизи равнинных текущих рек, ручьев, протоков, водосбросов.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.

Изобретение относится к области систем генерирования электроэнергии во время смены уровней воды в судоходных шлюзах. Система генерирования электроэнергии в судоходном шлюзе содержит по крайней мере одну судоходную камеру шлюза для соединения первого судоходного водоема с высоким уровнем воды и второго судоходного водоема с низким уровнем воды, водопропускной проход с турбиной и отверстиями, по крайней мере по одному отверстию у водоемов соответственно и два отверстия у судоходной камеры шлюза, а также блок управления шлюзом, первый выход которого соединен с турбиной.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к способам использования водных ресурсов малых рек и техногенных потоков для генерирования электрической энергии.

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к строительству низконапорных гидроэлектростанций. При осуществлении способа строительства ОПЭС, совмещенной с СПК 1, все составляющие строящегося объекта в виде готовых железобетонных или металлических блоков от завода до места сборки доставляют наплавным способом.

Изобретение относится к области гидромашиностроения в части возобновляемых источников энергии. Гидропульсор содержит подвод 1, направляющий аппарат 2 с лопатками 3, образующими центростремительные сливные каналы 4, размещенными над этими каналами 4 лопатками 5, образующими центростремительные напорные каналы, и установленное на валу 22 рабочее колесо 8 с основными 10 и дополнительными лопастями, образующими сливные 11 и напорные центростремительные каналы гидротурбинной ступени колеса, причем выход каналов 11 выполнен в диффузор отсасывающей трубы 26, с размещенными над напорными каналами радиальными лопастями центробежной напорной насосной ступени колеса.

Изобретение относится к области гидромашиностроения в части возобновляемых источников энергии. Гидропульсор содержит подвод 1, направляющий аппарат 2 с лопатками 3, образующими центростремительные сливные каналы, размещенными над этими каналами лопатками, образующими центростремительные напорные каналы 6, и рабочее колесо 8 с лопастями 10, образующими сливные и напорные центростремительные каналы 11 и 14 гидротурбинной ступени колеса, причем выход сливных каналов 11 выполнен в отсасывающую трубу 26, с размещенными над напорными каналами 14 радиальными лопастями центробежной напорной насосной ступени колеса.

Изобретение относится к области гидромашиностроения в части возобновляемых источников энергии. Гидропульсор содержит подвод 1, направляющий аппарат 2 с лопатками 3, образующими центростремительные сливные каналы, размещенными над этими каналами лопатками, образующими центростремительные напорные каналы 6, и установленное на валу 22 рабочее колесо 8 с лопастями 10, образующими сливные и напорные центростремительные каналы 11 и 14 гидротурбинной ступени колеса, причем выход каналов 11 выполнен в диффузор отсасывающей трубы 26 с размещенными над каналами 14 радиальными лопастями центробежной напорной насосной ступени колеса.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам для преобразования энергии потока текучей среды в электрическую. Гидроэлектростанция конвейерного типа содержит направляющий канал, рабочий орган с гибким элементом в виде замкнутой цепной передачи, состоящей из связанных между собой звеньев-кареток с блоками лопастей, каждый из которых содержит по меньшей мере две симметричные пары лопастей.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к гидроэлектростанциям. Русловая гидроэлектростанция 2 установлена на фундаменте 26 и содержит несколько жестких, непроницаемых для воды, имеющих эллиптическое поперечное сечение корпусов 6 с турбинными модулями 8, расположенными с возможностью передачи вращения с валов 13, заключенных в кольцо 27, турбин 12 через обгонные муфты 14 общему валу 15, проходящему через береговой колодец 21 с циркулирующей в нем донной речной водой, через редуктор 16 к валу ротора электрогенератора 17, установленного на берегу 3.

Изобретение относится к области физики и может быть использовано в прикладной гидроакустике для обеспечения безопасности (промышленной и экологической) гидротехнических сооружений (ГТС) объектов повышенного риска: атомных электростанций (АЭС), гидроэлектростанций, тепловых электростанций, приливо-отливных электростанций, морских нефтегазовых платформ и т.д.

Балка (8) крепления обтекателя (2) гидроэнергетической установки (1) имеет сечение в плоскости, перпендикулярной к продольной оси (А8) балки (8), в виде параллелограмма. Балка (8) содержит, по меньшей мере, одну щель, которая в основном проходит параллельно продольной оси (A8) балки (8).

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к способам использования водных ресурсов малых рек и техногенных потоков для генерирования электрической энергии.

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к строительству низконапорных гидроэлектростанций. При осуществлении способа строительства ОПЭС, совмещенной с СПК 1, все составляющие строящегося объекта в виде готовых железобетонных или металлических блоков от завода до места сборки доставляют наплавным способом.

Изобретение относится к области гидроэнергетики. Гидроаккумулирующая электростанция на равнинных реках содержит русловые гидроэнергоагрегаты, включающие осевые насосы, приводящиеся во вращение русловыми гидроколесами через мультипликаторы.

Способ заключается в сужении прилегающей ко всем водоподводящим каналам части водоема-охладителя 4 путем перегораживания его части искусственной дамбой. Способ включает создание первого 28 рубежа безопасности и первой физической защиты 36 от проникновения биологических подводных объектов (БПО) и средств их доставки, первой очистки оборотной технической воды 37 от механических (МПР) и биологических (БПР) примесей, первой защиты рыб, в том числе ее молоди, первого охлаждения оборотной технической воды.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии. Гидроэлектростанция содержит трубу-водовод 2 с установленной в ней гидротурбиной 6, соединенной с генератором 7.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам, предназначенным для преобразования энергии потока текучей среды в электрическую энергию. Гидроэлектростанция конвейерного типа, погруженная в текучую среду, включает каркас с, по меньшей мере, двумя парами направляющих и установленными на нем с противоположных сторон с возможностью вращения валами.
Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к способам использования водных ресурсов малых рек и техногенных потоков для генерирования электрической энергии. Способ включает сооружение гидротаранов с питающими водоводами. Питающие водоводы гидротаранов целиком выполняют из пьезоэлектрических материалов, при упругой деформации которых, за счет повышения давления воды при гидравлическом ударе в питающих водоводах, в пьезоэлектрических материалах генерируется электрическая энергия. Использование заявленного технического решения упрощает конструкцию и обеспечивает выработку электроэнергии с низконапорных природных и техногенных водотоков путем прямого преобразования механической энергии воды, воздействующей на стенки питающих водоводов из пьезоэлектрических материалов гидротаранных установок, в электрическую мощность.
Наверх