Лекция 20. Приливные электростанции

ГОУ-ВПО «Уральский государственный
технический университет- УПИ»
Кафедра «Атомная энергетика»
Приливные электростанции
Руководитель:
Студент:
доц. Велькин В.И.
Чуешов Д.А.
гр. Т-416
Вопросы лекции
1 - Устройство приливных
электростанций.
2 - Проекты ПЭС.
3 - Стоимость электроэнергии
вырабатываемой ПЭС.
4 - Преимущества ПЭС.
Водные ресурсы
 Объем морской воды
составляет 1370 млн.
куб. км.
 На каждого жителя
Земли приходится
примерно 270 млн. куб.
метров морской воды.
270 млн. м3
Вид приливной электростанции

Такая станция
должна иметь
огромный
накопительный
бассейн или
резервуар и
реверсивные
турбины.
Упрощенная схема ПЭС
 Обратимая
гидротурбина
позволяет получать
энергию как во
время прилива, так и
во время отлива.
Накопительный
бассейн
Работа воды
Вода действует на лопасти турбины, приводя их в движение
(механическая работа).
Накопительный
бассейн
ЛЭП
гидрогенератор
Система трансформаторов
шлюзы
гидротурбина
Быстроходный гидрогенератор
Ротор с обмоткой

механическая работа с
турбины передается с
помощью редукторов и
карданов к генератору,
который преобразует
механическую энергию в
электрическую.
 частота вращения 125
об/мин, диаметр ротора 10 м,
масса 1450 т.
 Кпд=97,5—98,8%,
статор
Тихоходный гидрогенератор
 Тихоходный
гидрогенератор зонтичного типа.
 частота вращения
93,8 об/мин,
диаметр ротора 16
м и масса 1640 т.
 Кпд=96,3—97,6%.
Возможность использования ПЭС в
пики энергопотребления
 Электрическая энергия
может накапливаться в
аккумуляторах.
 И расходоваться только в
пики энергопотребления
( вечернее время)
 Таким способом ПЭС
компенсирует нехватку
электроэнергии.
Турбина Горлова
 Турбина Горлова геликоидная турбина.
 имеет три спиральные
лопасти.
 под действием потока
воды вращается в 2-3
раза быстрее скорости
течения.
лопасти
Параметры турбины Горлова:






Отличие от многотонных
металлических турбин:
малый размер.
изготовлена из пластика
малый вес
Эластичное покрытие
поверхности лопастейуменьшает трение о воду и
исключает налипание
морских водорослей и
моллюсков.
Коэффициент полезного
действия турбины Горлова в
три раза выше, чем у
обычных турбин.
Диаметр,
см
Длина,
см
Масса,
кг
50
84
35
Первая и самая крупная в мире ПЭС
 Ранс, Франция. Приливная электростанция находится на
бретонском берегу Ла-Манша.
Характеристика прилива Ранс
Обьем
воды,
м3/с
Разница
уровней,
м
Скорость
течения,
км/ч
189000
13
90
Не только ПЭС, но и автомагистраль
 По верху дамбы
пролегла
автодорога между
двумя курортными
городами: СенМало и Динард.
Коэффициент использования
мощности ПЭС Ранс
 Управляемая с
помощью компьютера
станция Ранс не
зависит от
нерегулярности
приливов
 Мощность в
оптимальных условиях
достигает 240 мегаватт
 в течение года средняя
величина полезной
отдачи составлялет 25%
от
максимальной(60МВт)








Гидроагрегат приливной
электростанции Ранс
2
1
1-шахта сообщения
2-металлический
кожух, подводящий
воду к турбине
3-статор турбины
4-поворотный
направляющий
аппарат
5-вентилятор
6-генератор
7-вал
8-рабочее колесо
7
5
6
3
4
8
Экспериментальная станция в Кислой
Губе (Россия)
 расположенна вблизи
Мурманска на
Баренцевом море.
 Строительство было
завершено в 1968 году.
 станция сразу же
начала производить
около 400 киловатт
электроэнергии.
Место предварительной сборки
Кислогубской ПЭС
Сборка основной части ПЭС была
произведена на мысе Притыка, где
наиболее удобно расположен порт,
имеющий достаточно развитую
производственную базу.
Кессон для транспортировки
Кислогубской ПЭС
 была построена
сборная ПЭС на
плавучем кессоне.
 на основе
использования
одной реверсивной
турбины (такой же,
как на ПЭС- Ранс)
Буксировка Кислогубской ПЭС
 С помощью плавучего
кессона ПЭС была
отбуксирована в Кислую
Губу.
 затоплена в горловине
залива.
 установлена в нужном
положении.
 надстроена по бокам
заранее
изготовленными
секциями плотины.
Снижение издержек при строительстве
Кислогубской ПЭС
 Стоимость проекта
была оптимизирована
за счет:
 Отказа от
строительства
кессона для подводных
работ.
 Отказ от
строительства
поселений для рабочих
Кислогубская ПЭС установленная в назначенном месте
Проекты ПЭС в России
 Российской школе
использования
приливной энергии 60 лет.
 В России выполнены
проекты:
 Тугурской ПЭС.
 Пенжинской ПЭС на
Охотском море
 На Белом море
проектируется
Мезенская ПЭС.
Название ПЭС
Мощность,
Гвт.
Тугурская
8
Пенжинская
87
Мезенская
11,4
энергия этих ПЭС может
быть передана в
энергодефицитные районы
Юго-Восточной Азии.
Тугурская ПЭС
 Тугурский залив в
южной части Охотского
моря.
 район города
Николаевска-на-Амуре,
600 км до Хабаровска,
940 км до Японии.
 Мощность 8 Гвт.
Характеристики Тугурского залива
 Природные условия в заливе
благоприятные для создания
мощной приливной
электростанции (ПЭС):
 средняя величина прилива на
входе в залив - 4,74 м
 залив защищён грядой
Шантарских островов от
сильных ветров и тяжёлых
льдов Охотского моря
 площадь бассейна (при
расположении ПЭС на входе в
залив) - 1800 км
 ширина залива на входе - 37 км
(что позволяет разместить там
около 1000 гидроагрегатов
мощностью по 7-9 МВт).
Цели проекта Тугурской ПЭС
 сокращение добычи, транспортировки и сжигания топлива для
тепловых электростанций на 7 млн.т условного заменяемого
топлива
 уменьшение загрязнения атмосферы Дальнего Востока на 17
млн.т выбросов в год
 обеспечение дешёвой и возобновляемой энергией морских
приливов потребителей всего региона, в том числе Южной
Кореи, Японии и Китая.
Новые идеи постройки приливной
электростанции
 Авторы-«Научноисследовательский
институт энергетических
сооружений»
 соединение двух морей
позволит:
 создать пульсирующую реку
с увлечением теплых вод
Гольфстрима в сторону
Чешской губы.
 избавить залив ото льда.
 По трассе предлагаемого
канала создать
пульсирующую ПЭС.
Серийное производство
 На ФГУП «ПО «Севмаш»
приступили к изготовлению
опытного ортогонального
гидроагрегата (мощностью
200 кВт) Для Кислогубской
ПЭС.
 Испытания пройдут в августе
в присутствии заказчика уже
на месте.
 В случае успешного
проведения этой операции
можно говорить о серийном
изготовлении приливных
электростанций.
лопасть турбины
приливной электростанции
Стоимость электроэнергии
(на примере Франции)
 стоимость
1 кВт/ч электроэнергии на ПЭС Ранс, Франция
составила 101 копейка (по курсу на 30.06.2003)
Вид электростанции
Стоимость
1кВт/ч в коп.
ТЭС
АЭС
ГЭС
ПЭС
188
144
125
101
По курсу на 30.06.2003
Стоимость электроэнергии в Росии.
 В России при сравнении вариантов сооружения Тугурской
ПЭС и Амгуньской АЭС был установлен явный приоритет
ПЭС.
Вид электростанции
Стоимость
1кВт/ч в
копейках
АЭС
ПЭС
Амгуньская
Тугурская
8,7
2,4
Себестоимость 1 кВт/ч в коп. в ценах 1996 года
Затраты на строительство
 капиталовложения в строительство в долларах за 1 кВт мощности.
Вид
эллектростанции
Капиталовложения
$ за 1кВт
ПЭС
ПЭС
ГЭС
ГЭС
Тугурская
Мезенская
Гилюйская
СреднеУчурская
882
1076
994
1005
Преимущества приливных
электростанций.
Экологическая безопасность:
 плотины ПЭС биологически проницаемы
 пропуск рыбы через ПЭС происходит практически
беспрепятственно
 натурные испытания на Кислогубской ПЭС не обнаружили
погибшей рыбы или ее повреждений (исследования Полярного
института рыбного хозяйства и океанологии)
 основная кормовая база рыбного стада - планктон: на ПЭС
гибнет 5-10 % планктона, а на ГЭС - 83-99 %
 снижение солености воды в бассейне ПЭС, определяющее
экологическое состояние морской фауны и льда составляет
0,05-0,07 %, т.е. практически неощутимо
Энергетическое преимущество
приливных электростанций.
Приливная энергия:
 возобновляема
 неизменна в месячном (сезонном и
многолетнем) периодах на весь срок
эксплуатации
 независима от водности года и наличия
топлива
 используется совместно с электростанциями
других типов в энергосистемах как в базе, так
и в пике графика нагрузок
Приливные электростанции не
оказывают вредного воздействия на
человека:
 нет вредных выбросов (в отличие от ТЭС)
 нет затопления земель и опасности волны
прорыва в нижний бьеф (в отличие от ГЭС)
 нет радиационной опасности (в отличие от
АЭС)
 влияние на ПЭС катастрофических
природных и социальных явлений
(землетрясения, наводнения, военные
действия) не угрожают населению в
примыкающих к ПЭС районах.
Благоприятные факторы в бассейнах
ПЭС:
 смягчение (выравнивание) климатических
условий на примыкающих к бассейну ПЭС
территориях
 защита берегов от штормовых явлений
 расширение возможностей хозяйств
морекультуры в связи с увеличением почти
вдвое биомассы морепродуктов
 улучшение транспортной системы района
 исключительные возможности расширения
туризма.
Литература.
 Р. Жибра: «Энергия приливов и приливные электростанции».
 Л.Б. Берштейн: «Приливные электростанции в современной
энергетике».
 Л.Б. Берштейн: «Кислогубская приливная электростанция».
 Л.Б. Берштейн: «Приливные электростанции».
 SCI Tec Library: «Новости науки и техники», «New Scientist».
 НИИЭС (Открытое Акционерное Общество НаучноИсследовательский Институт Энергетических Сооружений):
«Приливные электростанции».
 РДИЭ-Новости.