Характеристика источников электроэнергии России

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА

Кафедра электроэнергетики и электротехники

ОТЧЕТ

по учебной практике

на тему «Характеристика источников электроэнергии России»

Специальность 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

студента (ки) бак 2ЭЭЭ Сайко Василия Юрьевича

Руководитель практики от предприятия: начальник ВГПС

Могильная О.В.

Руководитель практики от ДВФУ: Троянов Д.А.

Филиал ПАО «ФСК ЕЭС», Приморское ПМЭС ПС 220 кВ «Волна»

(место прохождения практики)

Владивосток 2019Оглавление

Введение

1. Общие сведения

2. Тепловые электростанции (ТЭС)

2.1 Классификация тепловых электростанций

2.2 Преимущества и недостатки ТЭС

3. Гидравлические электростанции (ГЭС)

3.1 Общие сведения

3.2 Классификация ГЭС

3.3 Преимущества и недостатки ГЭС

4. Атомные электростанции (АЭС)

4.1 Общие сведения

4.2 Классификация АЭС

4.3 Преимущества и недостатки АЭС

5. Альтернативные источники электроэнергии

5.1 Солнечные электростанции (СЭС)

5.2 Ветряные электростанции (ВЭС)

5.3 Приливные электростанции (ПЭС)

5.4 Геотермальные источники энергии

5.5 Новые перспективные источники энергии

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Источник электрической энергии (Electric energy source) - электротехническое изделие (устройство), преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию (ГОСТ 18311-80).

Основными источниками электрической энергии в России являются:

-Тепловые электростанции(ТЭС) - 68,4%

-Гидравлические электростанции(ГЭС) - 20,3%

-Атомные электростанции(АЭС) -11.1%

-Альтернативные виды электроэнергии.

Чтобы выявить преимущества того или иного вида энергии рассматриваются четыре основных параметра: Эффективность использования; Применение природных ресурсов; Влияние на окружающую среду; потенциальная опасность.

На данный момент в России действуют около 600 электростанций общей мощностью 218145,8 МВт.

Потребление электрической энергии

Фактическое потребление электроэнергии в Российской Федерации в 2018 г. составило 1076,2 млрд кВт•ч (по ЕЭС России 1055,6 -- млрд кВт•ч).

Производство электрической энергии

В 2018 г. выработка электроэнергии электростанциями России, включая производство электроэнергии на электростанциях промышленных предприятий, составила 1091,7 млрд кВт•ч (по ЕЭС России -- 1070,9 млрд кВт•ч):

* ТЭС -- 630,7 млрд кВт•ч

* ГЭС -- 193,7 млрд кВт•ч

* АЭС -- 204,3 млрд кВт•ч

* электростанции промышленных предприятий -- 62,0 млрд кВт•ч

* СЭС -- 0,8 млрд кВт•ч (увеличение на 35,7% в сравнении с 2017г.).

* ВЭС -- 0,2 млрд кВт•ч (увеличение на 69,2% в сравнении с 2017г.).

Весьма показателен рост выработки электроэнергии из альтернативных источников в 2018 году по отношению к 2017 году, несмотря на их общую незначительную долю в общем объёме выработки.

Структура и показатели использования установленной мощности

Число часов использования установленной мощности электростанций в целом по ЕЭС России в 2018 г. составило 4411 часов или 50,4% календарного времени (коэффициент использования установленной мощности).

В 2018 г. число часов и коэффициент использования установленной мощности (доля календарного времени) по типам генерации следующие:

* ТЭС -- около 4 075 часов (46,5% календарного времени);

* АЭС -- 6 869 часов (78,4% календарного времени);

* ГЭС -- 3 791 часов (43,3% календарного времени);

* ВЭС -- 1 602 часов (18,3% календарного времени);

* СЭС -- 1 283 часов (14,6% календарного времени).

На общем фоне весьма заметно выделяется коэффициент использования установленной мощности АЭС.

1. Общие сведения

Основным типом электростанций в России являются тепловые (ТЭС). Эти установки вырабатывают примерно 67% электроэнергии России. На их размещение влияют топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные электростанции располагаются в местах добычи топлива. ТЭС, использующие калорийное, транспортабельное топливо, ориентированы на потребителей. Топливом на ТЭС является: природный газ, уголь, мазут, торф или горячие сланцы. Вырабатывает электроэнергию за счет преобразования тепловой энергии, полученной в результате горения топлива.

Рис.1 Примеры фото ТЭС

Стоит иметь в виду, что в ее конструкции может быть предусмотрено несколько контуров - теплоноситель от тепловыделяющего реактора может не идти сразу на турбину, а отдать свое тепло в теплообменнике теплоносителю следующего контура, который уже может поступать на турбину, а может дальше передавать свою энергию следующему контуру. Также в любой электростанции предусмотрена система охлаждения отработавшего теплоносителя, чтобы довести температуру теплоносителя до необходимого для повторного цикла значения. Если поблизости от электростанции есть населенный пункт, то это достигается путем использования тепла отработавшего теплоносителя для нагрева воды для отопления домов или горячего водоснабжения, а если нет, то излишнее тепло отработавшего теплоносителя просто сбрасывается в атмосферу в градирнях. Конденсатором отработавшего пара на неатомных электростанциях чаще всего служат именно градирни.

Рис.2 Принципиальная схема тепловой электростанции

Основное оборудование ТЭС - котел-парогенератор, турбина, генератор, конденсатор пара, циркуляционный насос. В котле парогенератора при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется в энергию водяного пара. В турбине энергия водяного пара превращается в механическую энергию вращения. Генератор превращает механическую энергию вращения в электрическую. Схема ТЭЦ отличается тем, что по ней, помимо электрической энергии, вырабатывается и тепловая путем отвода части пара и нагрева с его помощью воды, подаваемой в тепловые магистрали.

Существуют ТЭС с газотурбинными установками(ГТУ). Рабочее тело в них - газ с воздухом. Газ выделяется при сгорании органического топлива и смешивается с нагретым воздухом. Газовоздушная смесь при 750-770°С подается в турбину, которая вращает генератор. ТЭС с газотурбинными установками более маневренна, легко пускается, останавливается, регулируется. Но их мощность в 5-8 раз меньше паровых

Рис.3 ТЭС с ГТУ

Процесс производства электроэнергии на ТЭС можно разделить на три цикла: химический - процесс горения, в результате которого теплота передается пару; механический - тепловая энергия пара превращается в энергию вращения; электрический - механическая энергия превращается в электрическую.

Общий КПД ТЭС состоит из произведения КПД (з) циклов:



КПД идеального механического цикла определяется так называемым циклом Карно:

где T1 и Т2 - температура пара на входе и выходе паровой турбины. На современных ТЭС Т1=550°С (823°К), Т2=23°С (296°К).

Практически с учетом потерь зтэс=36-39%. Из-за более полного использования тепловой энергии КПД ТЭЦ = 60-65%.

2. Тепловые электростанции (ТЭС)

2.1 Классификация тепловых электростанций

Тепловые электростанции подразделяются на:

-- газотурбинные(ГТУ);

-- котлотурбинные;

-- комбинированного цикла;

-- на базе парогазовых установок(ПГУ);

-- на основе поршневых двигателей (дизельные электростанции (ДЭС)).

Котлотурбинные ТЭС, в свою очередь делятся на конденсационные (КЭС или ГРЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

2.2 Преимущества и недостатки ТЭС

К недостаткам теплоэлектростанций относится использование невозобновляемых ресурсов. Недостатком будет и влияние на окружающую среду так, как в химический состав топлива входит углерод, пагубно действующий на атмосферу, создавая так называемый «парниковый эффект». Также отрицательным будет и выброс в гидросферу теплой воды. Теплоэлектростанции являются взрывопожарными и химически опасными объектами. Еще одним существенным недостатком ТЭС является медленный выход на рабочий режим.

Преимущества теплоэлектростанций:

-- малые финансовые затраты на постройку и обслуживание;

-- высокая скорость строительства;

-- возможность стабильной работы вне зависимости от сезона.

3. Гидравлические электростанции (ГЭС)

3.1 Общие сведения

Гидроэлектростанция (ГЭС) -- это электростанция, преобразующая энергию движущейся воды в электрическую энергию. Устанавливаются ГЭС на реках. При помощи плотины создается перепад высот воды (до и после плотины). Возникающий напор воды приводит в движение лопасти турбины. Турбина приводит в действие генераторы, которые вырабатывают электроэнергию. Получение электроэнергии таким методом считается самым экологичным за счет того, что не происходит сжигание различных видов топлива, следовательно, отсутствуют вредные отходы. ГЭС обладают высоким КПД достигающим до 95%.

Рис.4 Пример фото ГЭС

ГЭС выгодно строить на полноводных горных реках. Поэтому наиболее крупные ГЭС построены на сибирских реках. Енисее, Ангаре. Но также построены каскады ГЭС и на равнинных реках: Волге, Каме.



3.2 Классификация ГЭС

Гидроэлектростанции можно классифицировать следующими образами:

По типу исполнения

- гидравлические электростанции (ГЭС)

- приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию приливов и отливов морей и океанов

- гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), накапливающие и использующие энергию водоемов и озер

В зависимости от мощности вырабатываемой электроэнергии, гидроэлектростанции подразделяются на: малые (до 5 МВт), средние (5-25 МВт) и мощные (свыше 25 МВт).

По максимально используемому напору они делятся на: низконапорные (максимальный напор -- от 3 до 25 м), средненапорные (25-60 м) и высоконапорные (свыше 60 м).

Также ГЭС классифицируют по принципу использования природных ресурсов: плотинные, приплотинные, деривационные и гидроаккумулирующие.

3.3 Преимущества и недостатки ГЭС

Основным преимуществом этого вида энергии является, экологически чистая кинетическая энергия воды, а также выработка дешевой электроэнергии, использование возобновляемой энергии, простота управления, быстрый выход на рабочий режим. Кроме того, ГЭС не загрязняют атмосферу.

Недостатки ГЭС:

- привязанность к водоемам

- возможное затопление пахотных земель, населенных пунктов вблизи ГЭС

- пагубное влияние на экосистему рек, изменение водных биоценозов

- ограниченная зона постройки из-за сейсмической опасности

-длительность и дороговизна строительства

Также существует опасность катастрофических последствий вследствии аварии на ГЭС.

4. Атомные электростанции (АЭС)

4.1 Общие сведения

Атомная электростанция (АЭС) -- станция, в которой получение электроэнергии (или тепловой энергии) происходит за счет работы ядерного реактора.КПД АЭС примерно равен ТЭС - 35%. В качестве топлива применяется ядерное горючее - уран, плутоний. Для биологической защиты от радиации используется слой бетона в несколько метров толщиной. Атомная электростанция отличается от ТЭС тем, что котел заменен ядерным реактором. Теплота ядерной реакции используется для получения пара. Через активную зону реактора проходит вещество теплоноситель, которое служит для отвода тепла (вода, инертные газы и т.д.). Теплоноситель уносит тепло в парогенератор, отдавая его воде. Образующийся водяной пар поступает в турбину. Регулирование мощности реактора производится с помощью специальных стержней. Они вводятся в активную зону и изменяют поток нейтронов, а значит, и интенсивность ядерной реакции. При сжигании 1 кг урана можно извлечь столько же теплоты сколько из 3000 т каменного угля.

АЭС построены в районах, где потребляется много энергии, а других энергоресурсов не хватает (в западной части страны).

Рис.5 Примеры фото АЭС



Рис.6 Схема АЭС

4.2 Классификация АЭС

АЭС классифицируются по типу используемого реактора. В атомных электростанциях используются два вида реакторов: на тепловых и на быстрых нейтронах. Реакторы первого типа подразделяются на: кипящие, водоводяные, тяжеловодные, газоохлаждаемые, графито-водные.

Реакторы на быстрых нейтронах позволяют осуществлять глубокую переработку отработанного топлива тепловых реакторов, используя его в качестве основного топлива.

В зависимости от вида получаемой энергии, атомные электростанции бывают двух типов:

-Станции, предназначенные для выработки электроэнергии.

-Станции, предназначенные для получения электрической и тепловой энергии (АТЭЦ).

4.3 Преимущества и недостатки АЭС

К недостаткам относится проблема захоронения атомных отходов, а также выброс в окружающую среду радионуклидов, оказывающих на человека и все живые существа мутагенное воздействие, и вызывающих лучевую болезнь. Потенциальная опасность радиационного загрязнения при авариях, представляет угрозу для жизни в течение многих лет. А также дороговизна и долгое время строительства, необходимость в высококвалифицированных узкопрофильных специалистах для обслуживания.

Главный недостаток станций этого типа -- тяжелые последствия в случае аварийных ситуаций.

Преимущества атомных электростанций:

-- независимость от источников топлива;

-- экологическая чистота;

5. Альтернативные источники электроэнергии

5.1 Солнечные электростанции (СЭС)

Есть несколько способов применения энергии солнца. Во время физического метода получения энергии солнца применяются гальванические батареи, способные поглощать и преобразовывать солнечную энергию в электрическую или тепловую. Также используется система зеркал, отражающая солнечные лучи и направляющая их в трубы, заполненные теплоносителем, где концентрируется солнечное тепло.

В некоторых регионах целесообразнее использовать солнечные коллекторы, с помощью которых есть возможность в частичном решении экологической проблемы и использования энергии для бытовых нужд.

Основные достоинства энергии солнца - общедоступность и неисчерпаемость источников, полная безопасность для окружающей среды, основные экологически чистые источники энергии.

Главный недостаток - потребность в больших площадях земли для строительства солнечной электростанции.

5.2 Ветряные электростанции (ВЭС)

Ветряные электростанции способны производить электрическую энергию только в том случае, когда дует сильный ветер. Основные современные источники энергии ветра - ветряки, представляющий собой достаточно сложную конструкцию из лопастей и электрогенератора. В них запрограммированы два режима работы - слабый и сильный ветер, а также предусмотрена остановка двигателя, если очень сильный ветер.

Основной недостаток ветряных электростанций (ВЭС) - шум, получаемый во время вращения лопастей пропеллеров. Самыми целесообразными являются небольшие ветряки, предназначенные для обеспечения экологически безопасной и недорогой электроэнергией дачных участков или отдельных ферм.

5.3 Приливные электростанции (ПЭС)

Для производства электрической энергии используется энергия прилива. Для того, чтобы построить простейшую приливную электростанцию потребуется бассейн, перекрытое плотиной устье реки или залив. Плотина оснащена гидротурбинами и водопропускными отверстиями.

Вода во время прилива поступает в бассейн и когда происходит сравнение уровней воды в бассейне и в море, водопропускные отверстия закрываются. С приближением отлива водный уровень уменьшается, напор становится достаточной силы, турбины и электрогенераторы начинают свою работу, постепенно вода из бассейна уходит.

Минусы - нарушение нормального обмена пресной и соленой воды; влияние на климат, так в результате их работы - меняется энергетический потенциал вод, скорость и площадь перемещения.

Плюсы - экологичность, невысокая себестоимость производимой энергии.

5.4 Геотермальные источники энергии

тепловой атомный электростанция альтернативный

Для производства энергии используется тепло земных пород (глубинные горячие источники). Данное тепло можно применять в любом регионе, но расходы смогут окупиться лишь там, где горячие воды максимально приближены к земной коре - местности активной деятельности гейзеров и вулканов.

Основные источники энергии представлены двумя типами - подземный бассейн естественного теплоносителя (гидротермальный, паротермальный или пароводяной источники) и тепло горных горячих пород.

Первый тип представляет собой готовые к применению подземные котлы, из которых пар или воду добывать можно обычными буровыми скважинами. Второй тип дает возможность получения пара или перегретой воды, которые в дальнейшем можно использовать в энергетических целях.

Основной недостаток обоих типов - слабая концентрация геотермических аномалий, когда горячие породы или источники подходят близко к поверхности. Также требуется обратная закачка в подземный горизонт отработанной воды, поскольку термальная вода имеет множество солей токсичных металлов и химических соединений, которые нельзя сбрасывать в поверхностные водные системы.

Достоинства - данные запасы неисчерпаемы. Геотермальная энергия пользуется большой популярностью благодаря активной деятельности вулканов и гейзеров, территория которых занимает 1/10 площади Земли.

5.5 Новые перспективные источники энергии - биомасса

Биомасса бывает первичной и вторичной. Для получения энергии можно использовать высушенные водоросли, отходы сельского хозяйства, древесину и т. д. Биологический вариант использования энергии - получение из навоза биогаза в результате сбраживания без доступа воздуха.

На сегодняшний день в мире накопилось приличное количество мусора, ухудшающего окружающую среду, мусор оказывает губительное влияние на людей, животных и на все живое. Именно поэтому требуется развитие энергетики, где будет использоваться вторичная биомасса для предотвращения загрязнения окружающей среды.

Согласно подсчетам ученых, населенные пункты могут полностью обеспечивать себя электроэнергией только за счет своего мусора. Более того, отходы практически отсутствуют. Следовательно, будет решаться проблема уничтожения мусора одновременно с обеспечением населения электроэнергией при минимальных расходах.

Преимущества - не повышается концентрация углекислого газа, решается проблема использования мусора, следовательно, улучшается экология.

Заключение

Поставленные цели научно-исследовательской работы достигнуты в полном объеме. Изучены правила по охране труда при эксплуатации электроустановок,

Задачи оперативного персонала ПС в процессе выработки, передачи и распределения эл. энергии в эл. сетях, основные сведения о структуре предприятия, зоны обслуживания эл. сетей подразделениями ПАО «ФСК ЕЭС» Приморское ПМЭС (службы, группы ПС).

Изучена техническая документация, средства защиты, инструмент и аппаратура, средства связи.

Изучено электрооборудование электроустановок подстанции «Волна»: оборудование ОРУ, ЗРУ: выключатели, разъединители заземляющие, приводы, шины, элементы присоединения оборудования к шинам, трансформаторы силовые, автотрансформаторы, заземляющие устройства, вводы на оборудовании, устройства освещения, кабельное хозяйство, ящики и шкафы зажимов для вторичных цепей и устройств РЗА.

Овладел способностью осуществлять поиск, хранение, обработку и анализ информации из различных источников и баз данных, представлять ее в требуемом формате.

Список используемой литературы

1. Рыжкин В.Я., ред. Гиршфельд В.Я. Тепловые электрические станции. Учебник для вузов. М.: «Энергоатомиздат», 1987, -328с.

2. Аракелян Э.К., Старшинов В.А. Повышение экономичности и маневренности оборудования тепловых электростанций. М.: МЭИ, 1993, -328с.

3. Стерман Л.С., Лавыгин В.М., Тишин С.Г. Тепловые и атомные электростанции: Учебник для вузов. - 2-е изд. - М.:Изд-во МЭИ, 2004. - 424 с.

4. Введение в гидроэлектроэнергетику : учебное пособие для вузов / А.Л.

Можевитинов, Г.В. Симаков, А.В. Михайлов, В.Н. Поспелов; под ред.

А.Л. Можевитинова. - М. : Энергоатомиздат, 1984. - 232 с. : ил.

5. История электротехники / под ред. И.А. Глебова. - М. Изд-во МЭИ,

1999. - 524 с. : ил.

6. Электроэнергетика России. История и перспективы развития ) под общ.

ред. А.Ф. Дьякова. - М. : АО «Информэнерго», 1997. - 568 с. : ил.

7. Материалы с сайта министерства энергетики РФ https://minenergo.gov.ru/

Размещено на Allbest.ru

...