РАЙОННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Наиболее распространены следующие типы районных электрических станций: тепловые на органическом топливе (ГРЭС), гидравлические (ГЭС) и атомные (АЭС).

Тепловые электростанции на органическом топливе разделяют на конденсационные (КЭС) и теплофикационные (ТЭЦ). В конденсационных электростанциях используется теплота от сжигания топлива в топках мощных паровых котлов. Получаемый в котлах пар направляется в паровые турбины, заставляет их вращаться и приводить во вращение электрогенераторы, вырабатывающие электроэнергию. Пройдя через турбину, пар конденсируется в воду в специальных аппаратах — конденсаторах, которые охлаждаются водой из рек или озер. Коэффициент использования энергии топлива невысок и составляет около 40 %.

В теплофикационных электростанциях пар, прошедший через турбину, не охлаждается до превращения в воду (в них нет конденсаторов), его используют для отопления промышленных предприятий и жилых зданий. Коэффициент использования энергии топлива значительно повышается и достигает 70 %. Это приводит к ликвидации мелких котельных, вследствие чего значительно улучшается чистота окружающего воздуха, экономится топливо.

В России теплофикация получила широкое распространение в промышленности и коммунальном хозяйстве. Мощность ТЭЦ превышает 38 % общей мощности всех тепловых электростанций. Тепловые электростанции работают на жидком топливе — мазуте, природном газе и каменном угле. В целях экономии жидкого топлива новые электростанции на мазуте не сооружают, а имеющиеся переводят на природный газ.

В районах добычи угля открытым способом (Сибирь) планируют сооружение новых тепловых электростанций большей мощности — до 4...6 млн кВт. В европейской части России сооружение тепловых станций на угле будет ограничено.

Гидравлические электростанции используют энергию рек, перегороженных плотинами. С помощью них создается необходимый перепад — напор между верхним и нижним уровнями воды. Мощность станции определяют произведением напора на расход воды. Преимущества ГЭС заключаются в том, что не нужно подвозить топливо и можно быстро (в течение нескольких минут) пустить в работу гидротурбины. Особенно выгодны ГЭС на горных реках с большим перепадом.

Таким образом, в европейской части России, где потребляется до 80 % производимой в стране электроэнергии, ГРЭС и ГЭС в дальнейшем строить почти не будут. Планируют строительство атомных электростанций повышенной безопасности, использующих теплоту, выделяемую при распаде тяжелых атомов урана или тория. Основа этих станций — атомный реактор, в котором происходит ядерная реакция и выделяется огромное количество теплоты. Так, 1 кг урана выделяет теплоты больше, чем 2 млн кг каменного угля.

На атомной электростанции теплота от ядерной реакции подводится к паровому котлу, а получаемый в котле пар вращает паровые турбины так же, как на тепловых станциях, использующих органическое топливо. Атомные станции работают по конденсационному циклу, но уже проектируют атомные ТЭЦ, а также атомные котельные большой мощности, на которых вырабатывается только теплота.
Современные АЭС работают на медленных или тепловых нейтронах и используют только несколько процентов энергии, запасенной в уране. Реакторы-размножители на быстрых нейтронах в десятки раз повышают использование ядерного горючего, но они значительно сложнее и дороже.

Еще более неограниченны перспективы для строительства АЭС, использующих энергию не распада тяжелых атомов, а синтеза легких атомов водорода с образованием гелия. При этом выделяется значительно больше энергии из единицы массы вещества, а в качестве топлива используют обыкновенную воду. Над созданием таких станций успешно работают ученые России и других стран. Это будет одно из вероятных направлений создания практически неисчерпаемого источника энергоснабжения в будущем.

Возможно использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии — солнца, теплоты земных недр, приливов и др. Однако это затруднено непостоянством подачи энергии во времени и ее малой плотностью на единицу площади. Поэтому, например, наиболее вероятно, что солнечную энергию в ближайшее время будут использовать для низкотемпературного теплоснабжения в южных районах страны и на мелких электростанциях у удаленных потребителей.

Как уже отмечалось, районные электростанции соединены ЛЭП в объединенные электрические системы. В России такие системы связаны и составляют Единую энергетическую систему страны. Для соединения электростанций в систему применяют сверхвысокие напряжения 500, 750 и 1150 кВ переменного тока и 800, 1500 кВ постоянного тока.

Контрольные вопросы и задания. 1. Какова протяженность сельских электрических сетей напряжением 0,38... 110 кВ? 2. Укажите единичные мощности генераторов крупных тепловых электростанций. 3. Назовите мощности российских АЭС. 4. Каковы преимущества энергетических систем по сравнению с автономными электростанциями? 5. Назовите возобновляемые источники энергии

И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В. И. Сукманов, Электроснабжение сельского хозяйства, М., Колос, 2000