Що таке електростанція. Устаткування електростанцій. Енергетика. Енергосистема

Електрична станція - сукупність установок, обладнання та апаратури, що використовуються безпосередньо для виробництва електричної енергії, а також необхідні для цієї споруди та будівлі, розташовані на певній території.

Існує безліч типів електростанцій. Відмінності полягають у технічних особливостях і виконанні, а також у вигляді джерела енергії, що використовується. Але незважаючи на всі відмінності, більшість електростанцій використовують для своєї роботи енергію обертання валу генератора.

Станції різних типів об'єднані в Єдину енергетичну систему, що дозволяє раціонально використовувати їх потужності, забезпечувати всіх споживачів.

Основне обладнання електростанцій

До основного обладнання електростанцій можна віднести:

• генератори;
• турбіни;
• казани;
• трансформатори;
• розподільні пристрої;
• двигуни;
• вимикачі;
• роз'єднувачі;
• лінії електропередач;
• засоби автоматики та релейного захисту

Енергосистеми

Енергосистеми - сукупність енергетичних ресурсів всіх видів, методів та засобів їх отримання, перетворення, розподілу та використання, що забезпечують постачання споживачів усіма видами енергії.

Що входить до енергосистеми

В енергосистеми входять:

• електроенергетична система;
• система нафто- та газопостачання;
• система вугільної промисловості;
• ядерна енергетика;
• нетрадиційна енергетика.

Зазвичай усі ці системи об'єднуються в масштабах країни в єдину енергетичну систему, в масштабах кількох районів — об'єднані енергосистеми.Об'єднання окремих енергопостачальних систем в єдину систему також називають міжгалузевим паливно-енергетичним комплексом, воно зумовлене насамперед взаємозамінністю різних видів енергії та енергоресурсів.

Часто під енергосистемою у вужчому сенсі розуміють сукупність електростанцій, електричних та теплових мереж, які з'єднані між собою та пов'язані загальними режимами безперервних виробничих процесів перетворення, передачі та розподілу електричної та теплової енергії, що дозволяє здійснювати централізоване керування такою системою.

У світі постачання споживачів електроенергією виробляється від електростанцій, які можуть бути поблизу споживачів чи може бути віддалені від нього значні відстані. В обох випадках передача електроенергії здійснюється лініями електропередачі. Однак у разі віддаленості споживачів від електростанції передачу доводиться здійснювати на підвищеній напрузі, а між ними споруджувати підстанції, що підвищують і знижують. Через ці підстанції за допомогою електричних ліній електростанції пов'язують один з одним для паралельної роботи на загальне навантаження, також через теплові пункти за допомогою теплопроводів, тільки на менших відстанях пов'язують між собою ТЕЦ і котельні.

Сукупність усіх цих елементів називають енергосистемою, за такого об'єднання виникають суттєві техніко-економічні переваги:

• суттєве зниження вартості електро- та теплоенергії;
• значне підвищення надійності електро- та теплопостачання споживачів;
• підвищення економічності роботи різних типів електростанцій;
• зниження необхідної резервної потужності електростанцій.

Енергетика

Енергетика - область громадського виробництва, що охоплює енергетичні ресурси, вироблення, перетворення, передачу та використання різних видів енергії. Енергетика кожної держави функціонує у межах створених відповідних енергосистем.

Її метою є забезпечення виробництва енергії шляхом перетворення первинної, природної енергії в вторинну, наприклад в електричну або теплову енергію. При цьому виробництво енергії найчастіше відбувається у кілька стадій:

• отримання та концентрація енергетичних ресурсів, прикладом може послужити видобуток, переробка та збагачення ядерного палива;
• передача ресурсів до енергетичних установок, наприклад, доставка мазуту на теплову електростанцію;
• перетворення за допомогою електростанцій первинної енергії у вторинну, наприклад хімічної енергії вугілля в електричну та теплову енергію;
• передача вторинної енергії споживачам, наприклад лініями електропередачі.

Енергетика як наука, відповідно до номенклатури спеціальностей науковців, затвердженої Міністерством освіти і науки Російської Федерації, включає такі наукові спеціальності:

• Енергетичні системи та комплекси;
• Електричні станції та електроенергетичні системи;
• ядерні енергетичні установки;
• Промислова теплоенергетика;
• Енергоустановки на основі відновлюваних видів енергії;
• Техніка високої напруги;
• Теплові електричні станції, їх енергетичні системи та агрегати.

Електроенергетика

Електроенергетика - це підсистема енергетики, що охоплює виробництво електроенергії на електростанціях та доставляє її споживачам по лінії електропередачі.Центральними її елементами є електростанції, які прийнято класифікувати за видом використовуваної первинної енергії та видом застосовуваних для цього перетворювачів. Необхідно відзначити, що переважання того чи іншого виду електростанцій у певній державі залежить насамперед від наявності відповідних ресурсів.

Електроенергетику прийнято ділити натрадиційну та нетрадиційну.

Традиційна електроенергетика

Характерною рисою традиційної електроенергетики є її давня та гарна освоєність, вона пройшла тривалу перевірку у різноманітних умовах експлуатації. Основну частку електроенергії в усьому світі отримують саме на традиційних електростанціях, їхня одинична електрична потужність дуже часто перевищує 1000 МВт. Традиційна електроенергетика поділяється на кілька напрямків.

Теплова енергетика (теплоенергетика)

У цій галузі виробництво електроенергії виробляється на теплових електростанціях (ТЕС), які використовують для цього хімічну енергію органічного палива.

Теплові електростанції поділяються на:

• Паротурбінні електростанції, на яких енергія перетворюється за допомогою паротурбінної установки;
• Газотурбінні електростанції, на яких енергія перетворюється за допомогою газотурбінної установки;
• Парогазові електростанції, на яких енергія перетворюється за допомогою парогазової установки.

Теплоенергетика у світовому масштабі переважає серед традиційних видів, на базі нафти виробляється 39% усієї електроенергії світу, на базі вугілля - 27%, газу - 24%, тобто всього 90% від загального виробітку всіх електростанцій світу. Енергетика таких країн світу, як Польща та ПАР, практично повністю заснована на використанні вугілля, а Нідерландів - газу.Дуже велика частка теплоенергетики у Китаї, Австралії, Мексиці.

Гідроенергетика

У цій галузі електроенергія виробляється на гідроелектростанціях (ГЕС), які використовують для цього енергію водного потоку.

ГЕС переважає в низці країн — у Норвегії та Бразилії все вироблення електроенергії відбувається на них. Список країн, де частка вироблення ГЕС перевищує 70 %, включає кілька десятків.

Ядерна енергетика

Галузь, в якій електроенергія виробляється на атомних електростанціях (АЕС), що використовують для цього енергію ланцюгової ядерної реакції, що управляється, найчастіше урану і плутонію.

За часткою АЕС у виробленні електроенергії головує Франція, близько 80%. Переважає вона також у Бельгії, Республіці Корея та деяких інших країнах. Світовими лідерами з виробництва електроенергії на АЕС є США, Франція та Японія.

Нетрадиційна електроенергетика (Альтернативна енергетика)

Більшість напрямів нетрадиційної електроенергетики засновані на цілком традиційних принципах, але первинною енергією в них є або джерела локального значення, наприклад вітряні, геотермальні, або джерела, що знаходяться в стадії освоєння, наприклад паливні елементи або джерела, які можуть знайти застосування в перспективі, наприклад термоядерна енергетика. Характерними рисами нетрадиційної енергетики є їхня екологічна чистота, надзвичайно великі витрати на капітальне будівництво (наприклад для сонячної електростанції потужністю 1000 МВт потрібно покрити вельми дорогими дзеркалами площу близько 4-х км²) та мала поодинока потужність.

Напрями нетрадиційної енергетики:

• Малі гідроелектростанції
• Вітрова енергетика
• Геотермальна енергетика
• Сонячна енергетика
• Біоенергетика
• Установки на паливних елементах
• Воднева енергетика
• Термоядерна енергетика.

Також можна виділити важливе через свою масовість поняття - мала енергетика, цей термін не є в даний час загальноприйнятим, поряд з ним вживаються терміни локальна енергетика, розподілена енергетика, автономна енергетика та ін. Найчастіше так називають електростанції потужністю до 30 МВт з агрегатами одиничною потужністю до 10 МВт. До них можна віднести як екологічні види енергетики, перераховані вище, так і малі електростанції на органічному паливі, такі як дизельні електростанції (серед малих електростанцій їх переважна більшість, наприклад у Росії — приблизно 96%), газопоршневі електростанції, газотурбінні установки малої потужності на дизельному. та газовому паливі.

Електричні мережі

Електрична мережа - сукупність підстанцій, розподільчих пристроїв і ліній електропередачі, що з'єднують їх, призначена для передачі і розподілу електричної енергії. Електрична мережа забезпечує можливість видачі потужності електростанцій, її передачі на відстань, перетворення параметрів електроенергії (напруги, струму) на підстанціях та її розподіл територією аж до безпосередніх електроприймачів.

Електричні мережі сучасних енергосистем є багатоступінчастими, тобто електроенергія зазнає багато трансформацій по дорозі від джерел електроенергії до її споживачам.Також для сучасних електричних мереж характерна багаторежимність, під чим розуміється різноманітність завантаження елементів мережі в добовому та річному розрізі, а також розмаїття режимів, що виникають при виведенні різних елементів мережі в плановий ремонт та їх аварійних відключеннях. Ці та інші характерні риси сучасних електромереж роблять їх структури та конфігурації дуже складними та різноманітними.

Теплопостачання

Життя сучасної людини пов'язані з широким використанням як електричної, а й теплової енергії. Для того, щоб людина відчувала себе комфортно вдома, на роботі, в будь-якому громадському місці, всі приміщення повинні опалюватись та забезпечуватись гарячою водою для побутових цілей. Так як це безпосередньо пов'язано зі здоров'ям людини, в розвинених державах придатні температурні умови в різних приміщеннях регламентуються санітарними правилами та стандартами. Такі умови можуть бути реалізовані в більшості країн світу лише при постійному підведенні до об'єкта опалення (теплоприймача) певної кількості тепла, яка залежить від температури зовнішнього повітря, для чого найчастіше використовується гаряча вода з кінцевою температурою у споживачів близько 80-90°C. Також для різних технологічних процесів промислових підприємств може бути потрібна так звана виробнича пара з тиском 1—3 МПа.

У загальному випадку постачання будь-якого об'єкта теплом забезпечується системою, що складається з:

• джерела тепла, наприклад, котельні;
• теплової мережі, наприклад із трубопроводів гарячої води або пари;
• теплоприймача, наприклад, батареї водяного опалення.

Централізоване теплопостачання

Характерною рисою централізованого теплопостачання є наявність розгалуженої теплової мережі, від якої живляться численні споживачі (заводи, будинки, житлові приміщення тощо).

Для централізованого теплопостачання використовуються два види джерел:

• Теплоелектроцентралі (ТЕЦ), які також можуть виробляти електроенергію;
• Котельні, які поділяються на:
  • Водогрійні;
  • Парові.

  Децентралізоване теплопостачання

  Систему теплопостачання називають децентралізованою, якщо джерело теплоти та теплоприймач практично поєднані, тобто теплова мережа або дуже маленька, або відсутня. Таке теплопостачання може бути індивідуальним, коли в кожному приміщенні використовуються окремі опалювальні прилади, наприклад, електричні, або місцевим, наприклад, обігрів будівлі за допомогою власної малої котельні. Зазвичай теплопродуктивність таких котелень не перевищує 1 Гкал/год (1,163 МВт). Потужність теплових джерел індивідуального теплопостачання зазвичай дуже невелика і визначається потребами їх власників.

  Види децентралізованого опалення:

  • Малими котельнями;
  • Електричне, що поділяється на:
    • Пряме;
    • Акумуляційне;

    Теплові мережі

    Теплова мережа - це складна інженерно-будівельна споруда, що служить для транспорту тепла за допомогою теплоносія, води або пари, від джерела, ТЕЦ або котельні до теплових споживачів.

    Від колекторів прямої мережної води за допомогою магістральних теплопроводів гаряча вода подається до населених пунктів. Магістральні теплопроводи мають відгалуження, до яких приєднується розведення до теплових пунктів, де знаходиться теплообмінне обладнання з регуляторами, що забезпечують постачання споживачів тепла та гарячої води.Теплові магістралі сусідніх ТЕЦ та котелень для підвищення надійності теплопостачання з'єднують перемичками із запірною арматурою, які дозволяють забезпечити безперебійне теплопостачання навіть при аваріях та ремонтах окремих ділянок теплових мереж та джерел теплопостачання. Таким чином, теплова мережа будь-якого міста є найскладнішим комплексом теплопроводів, джерел тепла та його споживачів.

    Енергетичне паливо

    Так як більшість традиційних електростанцій і джерел теплопостачання виділяють енергію з невідновлюваних ресурсів, питання видобутку, переробки та доставки палива надзвичайно важливі в енергетиці. У традиційній енергетиці використовуються два принципово відмінні один від одного види палива.

    Органічне паливо

    Залежно від агрегатного стану органічне паливо ділиться на газоподібне, рідке і тверде, кожне їх у свою чергу ділиться на природне і штучне. Частка такого палива у світовому енергобалансі становила 2000 року близько 65%, у тому числі 39% припадали вугілля, 16% природного газу, 9% рідке паливо(2000г). У 2010 році за даними ВР частка викопного органічного палива 87%, у тому числі: нафта 33,6%, вугілля 29,6%, газ 23,8%. Те саме за даними «Renewable21» 80,6%, за винятком традиційної біомаси 8,5%.

    Газоподібне

    Природним паливом є природний газ, штучним:

    • генераторний газ;
    • Коксовий газ;
    • Доменний газ;
    • Продукти перегонки нафти;
    • Газ підземної газифікації;
    • Синтез-газ.

    Рідке

    Природним паливом є нафта, штучним називають продукти його перегонки:

    Тверде

    Природним паливом є:

    • Торф;
    • Буре вугілля;
    • Кам'яне вугілля;
    • Антрацит;
    • Горючий сланець;
    • Дрова;
    • Дерев'яні відходи;
    • Паливні брикети;
    • Паливні гранули.

    Штучним твердим паливом є:

    • Деревне вугілля;
    • Кокс та напівкокс;
    • Вуглебрикети;
    • Відходи вуглезбагачення.

    Ядерне паливо

    У використанні ядерного палива замість органічного полягає головна та принципова відмінність АЕС від ТЕС.

    Ядерне паливо одержують із природного урану, який видобувають:

    • у шахтах (Франція, Нігер, ПАР);
    • у відкритих кар'єрах (Австралія, Намібія);
    • Спосіб підземного вилуговування (США, Канада, Росія).

    Для використання на АЕС потрібно збагачення урану, тому його після видобутку відправляють на збагачувальний завод, після переробки на якому 90% побічного збідненого урану спрямовується на зберігання, а 10% збагачується до кількох відсотків (3-5% для енергетичних реакторів). прямує на спеціальний завод, де з нього виготовляють циліндричні таблетки, які поміщають у герметичні цирконієві трубки довжиною майже 4 м, ТВЕЛи (тепловиділяючі елементи).

    Види та типи електростанцій: базова класифікація

    Що таке електростанція? - На перший погляд, банальне питання для сучасної людини, вже просто не здатної жити без безперебійної подачі електроенергії. , що перелік типів та видів електростанцій настільки розширений, що обивателю з першого разу важко взагалі розібратися з таким Але ми все ж таки спробуємо в статті запропонувати чітку градацію всіх типів і видів електростанцій.

    Що таке електростанція та чому термін відноситься до розділу складних технічних понять енергетики

    Електростанція - це сукупність строго цільового обладнання, налагодженого для функціонування в єдиній мережі та виробництва електричної енергії, що спрямовується до споживачів. Зазвичай до технічного розширеного комплексу електростанцій включають усі енергетичні установки, які працюють на продукування, трансформацію, регулювання та транспортування енергії по створеній магістралі на близькі чи далекі відстані з урахуванням інтересів користувачів того чи іншого регіону держави.