Инновационные технические решения в проекте Северной

Инновационные технические
решения в проекте Северной
приливной электростанции
Шполянский Ю.Б., к.т.н.,
Усачев И.Н., к.т.н.,
Золотов А.Л., инженер
Научно-технический центр Приливной энергетики
ОАО «НИИЭС»
125362, г. Москва, Строительный проезд, дом 7А
Москва, 2011
Использование энергии прилива
800
700
600
500
400
300
200
100
Индия
Аргентина
Бразилия
Франция
Канада
Россия
Великобритания
Австралия
 Высокая стоимость, сложность изготовления и необходимость
производства на специализированных предприятиях классических
для ПЭС капсульных гидроагрегатов;
 Большие глубины и протяженность створов крупных ПЭС и, как
следствие, значительные капиталовложения и сроки строительства;
 Негативное воздействие традиционных способов строительства
ПЭС на экологию.
0
В мире
Проблемы широкомасштабного использования
энергии приливов:
Потенциальная мощность ПЭС в мире – 811 ГВт,
в том числе в России – 110 ГВт
В настоящее время используется менее 500 МВт
или порядка 0,06%
Потенциальная мощность ПЭС, ГВт
Амплитуда прилива (в метрах)
Опыт строительства ПЭС в России
Кислогубская ПЭС
Ввод в эксплуатацию - 1968 г.
Мощность ПЭС - 0,4 МВт
Тип гидроагрегата - горизонтальный
капсульный (Франция)
Реконструкция Кислогубской ПЭС
(Энергоблок «Малая Мезенская ПЭС»)
Ввод в эксплуатацию - 2007 г.
Мощность станции – 1,5 МВт
Тип гидроагрегата – ортогональный (ОАО «НИИЭС» ПО «СЕВМАШ»)
Цели сооружения опытно-промышленной
СЕВЕРНОЙ ПЭС
Северная ПЭС - передовой инновационный проект совмещенной приливной и волновой
электростанции сравнительно небольшой мощности, на которой предстоит проверить и
отработать новые технические решения и оборудование:
- по изготовлению тонкостенных наплавных железобетонных блоков;
- по выбору долговечного для условий арктического климата состава бетона и его
защиты от биологического обрастания;
- по отработке наплавного способа строительства с установкой блоков на естественное
основание;
- по изготовлению, доставке на ПЭС, монтажу и пуско-наладочным работам
трехъярусных ортогональных гидроагрегатов;
- по исследованию конструктивных особенностей морской каменно-набросной плотины;
- по обеспечению экологической безопасности ПЭС в период строительства и
эксплуатации, включая безопасный пропуск рыбы через гидроагрегаты;
- по созданию волновых энергетических установок.
Отработка в натурных условиях новых конструктивных решений и технологий позволит
кардинально снизить стоимость строительства и оптимизировать работу в энергосистеме
сверхмощных Мезенской и Тугурской ПЭС.
Положительный опыт, полученный в ходе строительства, даст возможность экспортировать
отечественные технологии создания приливных электростанций для целого ряда
зарубежных объектов (в Аргентине, Чили, Англии, Франции и др.).
Ситуационный план района
строительства
Створ Северной ПЭС располагается в губе Долгая Баренцева моря (Мурманская область)
 расстояние от пос. Териберка до створа ПЭС по проектируемой автодороге– 7,6 км;
 расстояние от г. Мурманска до створа ПЭС – 115 км.
Основные сооружения Северной ПЭС
Установленная мощность ПЭС – 12 МВт
Расчетный напор – 2,5 м
Макс. площадь бассейна ПЭС – 5,7 км2
Длина напорного фронта – 900 м
Максимальная глубина в створе – 30 м
Годовая выработка электроэнергии на ПЭС – 18 900 тыс. кВт.ч
Наплавной способ строительства
Вывод наплавного блока здания
Кислогубской ПЭС из
строительного дока
Транспортировка типового
энергоблока с одноярусной
ортогональной турбиной на 970 км в
створ Кислогубской ПЭС
Строительные доки для изготовления
наплавных блоков
Док ПО «Севмаш» г.Северодвинск –
самый глубокий строительный док на
Северном побережье России (с
отметкой порога -10 м). Вывод блоков
на акваторию Белого моря возможен с
помощью понтонов.
Расстояние до створа – 730 км
Док «Хенойтанген» г.Берген
(Норвегия) – самый глубоководный
строительный док в Европе (с
отметкой порога -17 м), где возможно
изготовление наплавных блоков
Северной ПЭС без применения
понтонов.
Расстояние до створа – 1930 км
Примеры использования наплавных
конструкций
Строительство наплавным способом водозаборного сооружения
АЭС «Куданкулам», Индия 2009 г. (ОАО «Институт Гидропроект»)
- габаритные размеры ж/б блоков 36,0-46,0 (Д) х 15,0 (Ш) х 12,5 (В);
- глубина фарватера 5 м, осадка блоков – 3,9-4,3 м
Железобетонные тонкостенные конструкции.
Агрегатный блок
39,5 м
Поперечный разрез
Наплавной ж/б блок здания ПЭС
Габаритные размеры 120,0 (Д) х 45,4 (Ш) х 39,5 (В)
Осадка блока – 16,5 м
45,4 м
Железобетонные тонкостенные конструкции.
34,5 м
«Глухие» блоки
«Глухой» ж/б блок здания ПЭС
Габаритные размеры 50,0-120,0 (Д) х 30,5 (Ш) х 14,0- 36,5 (В)
Осадка блока – 14,0 м
30,5 м
Ортогональный гидроагрегат ОГА-5
Генератор
Мультипликатор
Вал
турбины
Основные конструктивные особенности
ортогональной турбины:
 направление вращения и характеристики турбины не
зависят от направления течения;
 высокая эффективность;
 конструкция турбины проста и технологична;
 возможно использование многоярусных
гидроагрегатов;
 большая пропускная способность турбины в
холостом режиме
Рабочее
колесо
Прототип гидроагрегатов Северной ПЭС
Монтаж ОГА-5 на
судостроительном заводе
ПО «Севмаш»
Энергоблок «Малая Мезенская ПЭС» с
ОГА с серийным диаметром 5 м
Энергетический комплекс – Северная ПЭС
Волновая камера «глухого» блока
с ортогональной воздушной турбиной
Свободнопоточная ортогональная
ветроэнергоустановка
с вертикальным валом и аэродинамическим
тормозом на экспериментальном комплексе
«Сенеж» в Московской области.
 Размеры камеры в плане 9 х 5 м
 Установленная мощность
воздушной турбины для одной
камеры 100 кВт
 Общее число камер 120 шт.
 Установленная мощность
волновой станции 12 МВт
 Ожидаемая выработка энергии
19 млн. кВтч/год
Водородный экспериментальный комплекс в
составе Северной ПЭС
Схема водородного комплекса
Н2О
Электролизная
установка
электроэнергия
(генератор Н2/О2)
от ПЭС
О2
Емкости
хранения
Н2
Топливный
элемент
тепло к
потребителю
электроэнергия
к потребителю
к потребителю
Одним из решений проблемы переменного характера энергоотдачи систем, использующих
возобновляемые источники энергии, является аккумулирование вырабатываемой
электроэнергии путём производства водорода методом электролиза воды.
Предлагаемые к реализации на Северной ПЭС инновационные технологии наплавного
строительства и нового ортогонального гидроагрегата с разработкой водородного участка
открывают путь к широкомасштабному и экономически оправданному применению
гарантированно обеспеченной и экологически безопасной приливной энергии в России и за
рубежом.
Спасибо за внимание!