География

Электростанция: определение и виды. Какие бывают виды электростанций Основы функционирования электростанций

электростанция

Электростанция, электрическая станция , совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определенной территории. В зависимости от источника энергии различают тепловые электростанции, гидроэлектрические станции, гидроаккумулирующие электростанции, атомные электростанции, а также приливные электростанции, ветроэлектростанции, геотермические электростанции и . с магнитогидродинамическим генератором. Тепловые Э. (ТЭС) являются основой электроэнергетики; они вырабатывают электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. По виду энергетического оборудования ТЭС подразделяют на паротурбинные, газотурбинные и дизельные Э. Основное энергетическое оборудование современных тепловых паротурбинных Э. составляют котлоагрегаты, паровые турбины, турбогенераторы, а также пароперегреватели, питательные, конденсатные и циркуляционные насосы, конденсаторы, воздухоподогреватели, электрические распределительные устройства. Паротурбинные Э. подразделяются на конденсационные электростанции и теплоэлектроцентрали (теплофикационные Э.). На конденсационных Э. (КЭС) тепло, полученное при сжигании топлива, передается в парогенераторе водяному пару, который поступает в конденсационную турбину, внутренняя энергия пара преобразуется в турбине в механическую энергию и затем электрическим генератором в электрический ток. Отработанный пар отводится в конденсатор , откуда конденсат пара перекачивается насосами обратно в парогенератор . КЭС, работающие в энергосистемах СССР , называются также ГРЭС . В отличие от КЭС на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) перегретый пар не полностью используется в турбинах, а частично отбирается для нужд теплофикации. Комбинированное использование тепла значительно повышает экономичность тепловых Э. и существенно снижает стоимость 1 квт·ч вырабатываемой ими электроэнергии. В 50-70-х гг. в электроэнергетике появились электроэнергетические установки с газовыми турбинами. Газотурбинные установки в 25-100 Мвт используются в качестве резервных источников энергии для покрытия нагрузок в часы «пик» или в случае возникновения в энергосистемах аварийных ситуаций. Перспективно применение комбинированных парогазовых установок (ПГУ), в которых продукты сгорания и нагретый воздух поступают в газовую турбину, а тепло отработанных газов используется для подогрева воды или выработки пара для паровой турбины низкого давления. Дизельной Э. называется энергетическая установка , оборудованная одним или несколькими электрическими генераторами с приводом от дизелей. На стационарных дизельных Э. устанавливаются 4-тактныс дизель-агрегаты мощностью от 110 до 750 Мвт; стационарные дизельные Э. и энергопоезда (по эксплуатационным характеристикам они относятся к стационарным Э.) оснащаются несколькими дизельагрегатами и имеют мощность до 10 Мвт. Передвижные дизельные Э. мощностью 25-150 квт размещаются обычно в кузове автомобиля (полуприцепа) или на отдельных шасси либо на ж.-д. платформе, в вагоне. Дизельные Э. используются в сельском хозяйстве, в лесной промышленности, в поисковых партиях и т. . в качестве основного, резервного или аварийного источника электропитания силовых и осветительных сетей. На транспорте дизельные Э. применяются как основные энергетические установки (дизель-электровозы, дизель-электроходы). Гидроэлектрическая станция (ГЭС) вырабатывает электроэнергию в результате преобразования энергии потока воды. В состав ГЭС входят гидротехнические сооружения (плотина, водоводы, водозаборы и пр.), обеспечивающие необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетическое оборудование (гидротурбины, гидрогенераторы, распределительные устройства и т. п.). Сконцентрированный, направленный поток воды вращает гидротурбину и соединенный с ней электрический генератор . По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные, гидроаккумулирующие и приливные. Русловые и приплотинные ГЭС сооружают как на равнинных многоводных реках, так и на горных реках, в узких долинах. Напор воды создается плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды верхнего бьефа. В русловых ГЭС здание Э. с размещенными в нем гидроагрегатами является частью плотины. В деривационных ГЭС вода реки отводится из речного русла по водоводу (деривации), имеющему уклон , меньший, чем средний уклон реки на используемом участке; деривация подводится к зданию ГЭС, где вода поступает на гидротурбины. Отработавшая вода либо возвращается в реку, либо подводится к следующей деривационной ГЭС. Деривационные ГЭС сооружают главным образом на реках с большим уклоном русла , как правило , по совмещенной схеме концентрации потока (плотина и деривация совместно). Гидроаккумулирующая Э. (ГАЭС) работает в двух режимах: аккумулирования (энергия, получаемая от других Э., главным образом в ночные часы, используется для перекачки воды из нижнего водоема в верхний) и генерирования (вода из верхнего водоема по трубопроводу направляется к гидроагрегатам; вырабатываемая электроэнергия отдается в энергосистему). Наиболее экономичны мощные ГАЭС, сооружаемые вблизи крупных центров потребления электроэнергии; их основное назначение - покрывать пики нагрузки , когда мощности энергосистемы использованы полностью, и потреблять излишки электроэнергии в то время суток, когда другие Э. оказываются недогруженными. Приливные Э. (ПЭС) вырабатывают электроэнергию в результате преобразования энергии морских приливов. Электроэнергия ПЭС из-за периодического характера приливов и отливов может быть использована лишь совместно с энергией др. Э. энергосистемы, которые восполняют дефицит мощности ПЭС в пределах суток и месяца. Источником энергии на атомной Э. (АЭС) служит ядерный реактор, где энергия выделяется (в виде тепла) вследствие цепной реакции деления ядер тяжелых элементов. Выделившееся в ядерном реакторе тепло переносится теплоносителем, который поступает в теплообменник (парогенератор); образующийся пар используется так же , как на обычных паротурбинных Э. Существующие способы и методы дозиметрического контроля полностью исключают опасность радиоактивного облучения персонала АЭС. Ветроэлектростанция вырабатывает электроэнергию в результате преобразования энергии ветра. Основное оборудование станции - ветродвигатель и электрический генератор. Ветровые Э. сооружают преимущественно в районах с устойчивым ветровым режимом. Геотермическая Э. - паротурбинная Э., использующая глубинное тепло Земли. В вулканических районах термальные глубинные воды нагреваются до температуры свыше 100°С на сравнительно небольшой глубине, откуда они по трещинам в земной коре выходят на поверхность . На геотермических Э. пароводяная смесь выводится по буровым скважинам и направляется в сепаратор , где пар отделяется от воды; пар поступает в турбины, а горячая вода после химической очистки используется для нужд теплофикации. Отсутствие на геотермических Э. котлоагрегатов, топливоподачи, золоуловителей и т. п. снижает затраты на строительство такой Э. и упрощает ее эксплуатацию. Э. с магнитогидродинамическим генератором (МГД-генератор) - установка для выработки электроэнергии прямым преобразованием внутренней энергии электропроводящей среды (жидкости или газа). Лит.: см. при статьях Атомная электростанция, Ветроэлектрическая станция, Гидроэлектрическая станция, Приливная электростанция. Тепловая паротурбинная электростанция, а также при ст. Наука (раздел Энергетическая наука и техника. Электротехника). . . Прокудин.

В современном мире для выработки большого количества энергии используются электростанции. Область эксплуатации электрических станций достаточно широкая, в частности, они могут применяться для снабжения энергий удаленных зданий и сооружений во множестве отраслей промышленности.

Типы электростанций

Наиболее распространенными из которых являются:

Тепловые
Гидравлические
Атомные

Осуществляющие выработку энергии, отличаются быстротой возведения и дешевизной, по сравнению с иными разновидностями. Данный тип электростанции способен функционировать надлежащим образом без сезонных колебаний. Несмотря на неоспоримые достоинства, различные типы электростанций имеют несколько собственных недостатков. К примеру, ТЭС работают на невозобновимых ресурсах, создают отходы и режим их работы изменяется медленно, поскольку для разогрева котельной установки требуется несколько суток.

Гидравлические электростанции более экономичны и просты в управлении. Для обслуживания данных станций не требуется многочисленного персонала. Помимо всего прочего, ГЭС обладают продолжительным сроком полезного использования, превышающим 100 лет, а также маневренностью при изменении нагрузки. Невысокая себестоимость производимой энергии является одной из причин большого распространения гидравлических станций на сегодняшний день. Проблема гидроэлектростанций состоит в том, что на их возведение уходит от 15 до 20 лет и процесс строительства осложняется затопление больших площадей плодородных земель. В отдельных случаях могут возникнуть дополнительные проблемы с выбором места для возведения объекта.

Функционируют на ядерном топливе и чаще всего размещаются в тех местах, где требуется электрическая энергия, но отсутствуют прочие источники сырья. Около 25 тонн топлива позволяют станции работать на протяжении нескольких лет. Действие АЭС не становится причиной увеличения парникового эффекта, а процесс выработки энергии осуществляется без загрязнения окружающей среды.

Основы функционирования электростанций

Вне зависимости от того, какие бывают электростанции , они по большей части используют энергию вращения вала генератора. Назначение генератора заключается в том, что он:

Должен обеспечивать продолжительную стабильную параллельную работу с энергосистемами различной мощности, а также функционирование на автономную нагрузку
Претерпевает моментальный сброс и наброс нагрузки, сопоставимой с его номинальной мощностью
Выполняет защитную функцию благодаря наличию специальных устройств
Запускает двигатель, обеспечивающий функционирование станции

Электростанции являются наиболее оптимальным способом выработки энергии по ряду факторов. На сегодняшний день не существует аналогичных методов, которые смогут обеспечить производство электроэнергии в настолько больших масштабах.

Электрическая энергия, которую активно стали использовать, по историческим меркам, не так давно, существенным образом изменила жизнь всего человечества. В настоящее время разные виды электростанций вырабатывают огромное количество энергии. Конечно, для более точного представления можно было найти конкретные числовые значения. Но для качественного анализа это не так важно. Важно отметить тот факт, что электрическая энергия используется во всех сферах человеческой жизни и деятельности. Современному человеку даже трудно себе представить, как можно было обходиться без электричества еще каких-то сто лет тому назад.

Высокая потребность в требует и соответствующих генерирующих мощностей. Для выработки электричества, как иногда выражаются люди в обиходе, используются тепловые, гидравлические, атомные и другие виды электростанций. Как не трудно заметить, конкретный вид генерации определяется тем видом энергии, который требуется для выработки электрического тока. На гидроэлектростанциях энергия падающего с высоты водного потока превращается в электрический ток. Точно так же электростанции на газу превращают в электричество тепловую энергию сгорающего газа.

Всем известно, что в природе действует закон сохранения энергии. Все перечисленные по своей сути превращают один вид энергии в другой. В происходит цепная реакция распада определенных элементов с выделением тепла. Это тепло с помощью определенных механизмов превращается в электричество. Точно по такому же принципу действуют и тепловые электростанции. Только в этом случае источником тепла служит органическое топливо - уголь, мазут, газ, торф и другие вещества. Практика последних десятилетий показала, что такой способ выработки электроэнергии весьма затратен наносит существенный ущерб окружающей среде.

Проблема заключается в том, что запасы на планете ограничены. Расходовать их следует экономно. Передовые умы человечества давно поняли это и ведут активный поиск выхода из создавшегося положения. Одним из возможных вариантов выхода считаются альтернативные электростанции, которые работают на других принципах. В частности для выработки энергии используется солнечный свет и ветер. Солнце будет светить всегда и ветер дуть никогда не устанет. Как выражаются специалисты, это неиссякаемые или которые нужно рационально использовать.

Совсем недавно перечень, в который входят виды электростанций, был коротким. Всего три позиции - тепловые, гидравлические и атомные. В настоящее несколько известных в мире компаний ведут серьезные исследования и опытно-конструкторские разработки в области применения солнечной энергии. В результате их деятельности на рынке появились преобразователи солнечного света в электричество. Следует отметить, что КПД их еще оставляет желать лучшего, но эта проблема рано или поздно будет решена. Точно так же обстоят дела с утилизацией энергии ветра. получают все большее распространение.

Электроста́нция - электрическая станция, совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии , а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории.

Классификация

Большинство электростанций, будь то гидроэлектростанции, тепловые (АЭС, ТЭС и прочие) или ветроэлектростанции, используют для своей работы энергию вращения вала генератора.

В зависимости от источника энергии (в частности, вида топлива)

Атомные электростанции (АЭС)
- Станции реакции деления
- Станции реакции синтеза (еще не существуют)
Электростанции, работающие на органическом топливе (тепловые электростанции (ТЭС) в узком смысле)
- Газовые электростанции
  - Электростанции на природном газе
  - Электростанции на рудничном , болотном газах, биогазе , лэндфилл газе
- Жидкотопливные электростанции
- Твердотопливные электростанции
  - Торфяные электростанции (подсветка факела основного топлива газом или жидким топливом, являющимся также резервным топливом)
Гидроэлектрические станции (ГЭС)
Солнечные электростанции (СЭС)
- Гелиостанции (с паровым котлом)

В зависимости от типа силовой установки

Электростанции с тепловой установкой (тепловые электростанции (ТЭС) в широком смысле)
- Котлотурбинные электростанции
  - Конденсационные электростанции (КЭС, ГРЭС)
  - Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) - теплофикационные электростанции
- Электростанции на базе парогазовых установок
- Комбинированного цикла
Электростанции с простым машинным генератором
- Электростанции с гидротурбиной
- Электростанции с ветродвигателем
Электростанции с магнитогидродинамическим генератором
Электрохимические электростанции (ЭЭС) на основе топливных элементов

В зависимости от степени применения

Перспективные (пока не применяемые)

Станции реакции синтеза

Экзотические (редко применяемые)

Солнечная энергетика
- Электростанции на солнечных элементах
Электростанции на биомассе
- Гелиостанции
Электрохимические электростанции (ЭЭС) на основе топливных элементов
Электростанции с магнитогидродинамическим генератором
Электростанции на рудничном , болотном газах, биогазе , лэндфилл газе
Осмотические электростанции (способные вырабатывать энергию путём смешивания пресной и соленой воды).

Широко применяемые

Все остальные

Доля различных электростанций в энергобалансе

по России

ТЭС - около 9 % (66 % электроэнергии)
ГЭС - около 4 % (18 % электроэнергии)
АЭС - около 2 % (16 % электроэнергии)

Доля потребляемой энергии ТЭС составляет около 15 %, АЭС - 6 % - в результате положение электростанций среди основных потребителей исходных энергоресурсов следующее:

Электростанции - 25 %,
- ТЭС - 15 %
- ГЭС - 4 %
- АЭС - 6 %
Отопление (котельные или бойлерные станции)и обогрев - около 30 %,
Транспорт - приблизительно 45 % (прежде всего на основе ДВС).

Примечательные факты

Самая крупная существующая электростанция Санься , Итайпу
Самая крупная существующая атомная электростанция Касивадзаки-Карива
Самая крупная проектируемая электростанция в России Эвенкийская ГЭС

Напишите отзыв о статье "Электростанция"

Примечания

См. также

Литература

Савельев Н. Ф. ,. // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.

Отрывок, характеризующий Электростанция

Никто не приказывал Тушину, куда и чем стрелять, и он, посоветовавшись с своим фельдфебелем Захарченком, к которому имел большое уважение, решил, что хорошо было бы зажечь деревню. «Хорошо!» сказал Багратион на доклад офицера и стал оглядывать всё открывавшееся перед ним поле сражения, как бы что то соображая. С правой стороны ближе всего подошли французы. Пониже высоты, на которой стоял Киевский полк, в лощине речки слышалась хватающая за душу перекатная трескотня ружей, и гораздо правее, за драгунами, свитский офицер указывал князю на обходившую наш фланг колонну французов. Налево горизонт ограничивался близким лесом. Князь Багратион приказал двум баталионам из центра итти на подкрепление направо. Свитский офицер осмелился заметить князю, что по уходе этих баталионов орудия останутся без прикрытия. Князь Багратион обернулся к свитскому офицеру и тусклыми глазами посмотрел на него молча. Князю Андрею казалось, что замечание свитского офицера было справедливо и что действительно сказать было нечего. Но в это время прискакал адъютант от полкового командира, бывшего в лощине, с известием, что огромные массы французов шли низом, что полк расстроен и отступает к киевским гренадерам. Князь Багратион наклонил голову в знак согласия и одобрения. Шагом поехал он направо и послал адъютанта к драгунам с приказанием атаковать французов. Но посланный туда адъютант приехал через полчаса с известием, что драгунский полковой командир уже отступил за овраг, ибо против него был направлен сильный огонь, и он понапрасну терял людей и потому спешил стрелков в лес.
– Хорошо! – сказал Багратион.
В то время как он отъезжал от батареи, налево тоже послышались выстрелы в лесу, и так как было слишком далеко до левого фланга, чтобы успеть самому приехать во время, князь Багратион послал туда Жеркова сказать старшему генералу, тому самому, который представлял полк Кутузову в Браунау, чтобы он отступил сколь можно поспешнее за овраг, потому что правый фланг, вероятно, не в силах будет долго удерживать неприятеля. Про Тушина же и баталион, прикрывавший его, было забыто. Князь Андрей тщательно прислушивался к разговорам князя Багратиона с начальниками и к отдаваемым им приказаниям и к удивлению замечал, что приказаний никаких отдаваемо не было, а что князь Багратион только старался делать вид, что всё, что делалось по необходимости, случайности и воле частных начальников, что всё это делалось хоть не по его приказанию, но согласно с его намерениями. Благодаря такту, который выказывал князь Багратион, князь Андрей замечал, что, несмотря на эту случайность событий и независимость их от воли начальника, присутствие его сделало чрезвычайно много. Начальники, с расстроенными лицами подъезжавшие к князю Багратиону, становились спокойны, солдаты и офицеры весело приветствовали его и становились оживленнее в его присутствии и, видимо, щеголяли перед ним своею храбростию.

Князь Багратион, выехав на самый высокий пункт нашего правого фланга, стал спускаться книзу, где слышалась перекатная стрельба и ничего не видно было от порохового дыма. Чем ближе они спускались к лощине, тем менее им становилось видно, но тем чувствительнее становилась близость самого настоящего поля сражения. Им стали встречаться раненые. Одного с окровавленной головой, без шапки, тащили двое солдат под руки. Он хрипел и плевал. Пуля попала, видно, в рот или в горло. Другой, встретившийся им, бодро шел один, без ружья, громко охая и махая от свежей боли рукою, из которой кровь лилась, как из стклянки, на его шинель. Лицо его казалось больше испуганным, чем страдающим. Он минуту тому назад был ранен. Переехав дорогу, они стали круто спускаться и на спуске увидали несколько человек, которые лежали; им встретилась толпа солдат, в числе которых были и не раненые. Солдаты шли в гору, тяжело дыша, и, несмотря на вид генерала, громко разговаривали и махали руками. Впереди, в дыму, уже были видны ряды серых шинелей, и офицер, увидав Багратиона, с криком побежал за солдатами, шедшими толпой, требуя, чтоб они воротились. Багратион подъехал к рядам, по которым то там, то здесь быстро щелкали выстрелы, заглушая говор и командные крики. Весь воздух пропитан был пороховым дымом. Лица солдат все были закопчены порохом и оживлены. Иные забивали шомполами, другие посыпали на полки, доставали заряды из сумок, третьи стреляли. Но в кого они стреляли, этого не было видно от порохового дыма, не уносимого ветром. Довольно часто слышались приятные звуки жужжанья и свистения. «Что это такое? – думал князь Андрей, подъезжая к этой толпе солдат. – Это не может быть атака, потому что они не двигаются; не может быть карре: они не так стоят».
Худощавый, слабый на вид старичок, полковой командир, с приятною улыбкой, с веками, которые больше чем наполовину закрывали его старческие глаза, придавая ему кроткий вид, подъехал к князю Багратиону и принял его, как хозяин дорогого гостя. Он доложил князю Багратиону, что против его полка была конная атака французов, но что, хотя атака эта отбита, полк потерял больше половины людей. Полковой командир сказал, что атака была отбита, придумав это военное название тому, что происходило в его полку; но он действительно сам не знал, что происходило в эти полчаса во вверенных ему войсках, и не мог с достоверностью сказать, была ли отбита атака или полк его был разбит атакой. В начале действий он знал только то, что по всему его полку стали летать ядра и гранаты и бить людей, что потом кто то закричал: «конница», и наши стали стрелять. И стреляли до сих пор уже не в конницу, которая скрылась, а в пеших французов, которые показались в лощине и стреляли по нашим. Князь Багратион наклонил голову в знак того, что всё это было совершенно так, как он желал и предполагал. Обратившись к адъютанту, он приказал ему привести с горы два баталиона 6 го егерского, мимо которых они сейчас проехали. Князя Андрея поразила в эту минуту перемена, происшедшая в лице князя Багратиона. Лицо его выражало ту сосредоточенную и счастливую решимость, которая бывает у человека, готового в жаркий день броситься в воду и берущего последний разбег. Не было ни невыспавшихся тусклых глаз, ни притворно глубокомысленного вида: круглые, твердые, ястребиные глаза восторженно и несколько презрительно смотрели вперед, очевидно, ни на чем не останавливаясь, хотя в его движениях оставалась прежняя медленность и размеренность.