КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ИХ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

В настоящее время применяется разделение электростанций на КЭС, ТЭЦ, ПГУ, газотурбинные электростанции (ГТЭС), АЭС, ГЭС. Для более полной характеристики электростанции можно классифицировать по следующим основным признакам:

1) по видам использованных первичных энергоресурсов;

2) процессам преобразования энергии;

3) числу и виду энергоносителей;

4) видам отпускаемой энергии;

5) кругу охватываемых потребителей;

6) режиму работы.

По видам использованных первичных энерго­ресурсов различаются электростанции, применяющие: орга­ническое топливо — ТЭС; ядерное топливо — АЭС; гидроэнер­гию — ГЭС, ГАЭС и приливные; солнечную энергию — солнеч­ные электростанции (СЭС); энергию ветра — ВЭС; подземное тепло — геотермальные (ГЕОЭС).

По применяемым процессам преобразования энер­гии выделяются электростанции, в которых: тепловая энергия пре­образуется в механическую, а затем в электрическую энергию — ТЭС, АЭС; тепловая энергия непосредственно превращается в элек­трическую — электростанции с МГД-генераторами (МГД-ЭС), СЭС с фотоэлементами и др.; энергия воды и воздуха превращается в механическую энергию вращения, затем в электрическую — ГЭС, ГАЭС, ПЭС, ветроэлектрические (ВЭС), воздушно-аккумулиру­ющие газотурбинные электростанции.

По числу и виду энергоносителей различаются сле­дующие электростанции: с одним энергоносителем — КЭС и ТЭЦ, атомные КЭС и ТЭЦ на паре, АЭС с газовым энергоносителем, ГТЭС; с двумя разными по фазовому состоянию энергоносителя­ми — парогазовые (ПГ) электростанции, в том числе ПГ-КЭС и

ПГ-ТЭЦ; с двумя разными энергоносителями одинакового фазо­вого состояния — бинарные электростанции.

По видам отпускаемой э н е р г и и различаются следу­ющие электростанции: отпускающие только или в основном элек­трическую энергию — ГЭС, ГАЭС, КЭС, атомные КЭС, ГТЭС, ПГ-КЭС и др.; электрическую и тепловую энергию — ТЭЦ, атом­ные ТЭЦ, ГТ-ТЭЦ и др. В последнее время КЭС и атомные КЭС все в большей степени увеличивают отпуск тепловой энергии. Теплоэлектроцентрали кроме электроэнергии вырабатывают теп­ло. Использование тепла отработавшего пара при комбинирован­ном производстве энергии обеспечивает значительную экономию топлива. Если отработавший пар или горячая вода используется для технологических процессов, отопления и вентиляции про­мышленных предприятий, то ТЭЦ называются промышленными. При использовании тепла для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий городов ТЭЦ называются комму­нальными (отопительными). Промышленно-отопительные ТЭЦ снабжают теплом как промышленные предприятия, так и населе­ние. На отопительных ТЭЦ, наряду с теплофикационными турбо-установками, имеются водогрейные котлы для отпуска тепла в периоды пиков тепловой нагрузки.

По кругу охватываемых потребителей выделяют: районные электростанции — ГРЭС (государственная районная электрическая станция); местные электростанции для электроснаб­жения отдельных населенных пунктов; блок-станции для элек­троснабжения отдельных потребителей.

По режиму работы в электроэнергетической системе (ЭЭС) различаются электростанции: базовые; маневренные, или полупиковые; пиковые.

К первой группе относятся крупные, наиболее экономичные КЭС, АЭС, ТЭЦ на теплофикационном режиме и частично ГЭС, ко второй — маневренные конденсационные электростанции, пи­ковые КЭС и ТЭЦ, а к третьей — пиковые ГЭС, пиковые ТЭС. Частично в пиковом режиме работают ТЭЦ и менее экономичные КЭС.

Кроме общих основных признаков классификации электростан­ций для каждого их типа имеются свои внутренние признаки клас­сификации. Например, КЭС и ТЭЦ различаются по начальным параметрам, технологической схеме (блочные и с поперечными связями), единичной мощности блоков и т.п. Атомные электро­станции классифицируются по типу реакторов (на тепловых и быстрых нейтронах), конструкции и др.

В настоящее время развиваются также парогазовые и чисто га­зотурбинные электростанции. Парогазовые электростанции (ПГЭС) применяются в двух вариантах: с высоконапорным паро­генератором и сбросом выхлопных газов в котлоагрегаты обычно-

го типа. В первом случае продукты сгорания из камеры сгорания под давлением направляются в высоконапорный компактный па­рогенератор, где вырабатывается пар высокого давления, а про­дукты сгорания охлаждаются до 750...800°С, после чего они на­правляются в газовую турбину, а пар высокого давления подается в паровую турбину.

Во втором случае продукты сгорания из камеры сгорания с добавлением необходимого количества воздуха для снижения тем­пературы до 750... 800 °С направляются в газовую турбину, откуда отходящие газы при температуре примерно 350...400°С с боль­шим содержанием кислорода поступают в обычные котлоагрегаты паротурбинных ТЭС, где выполняют функцию окислителя и отдают свое тепло.

В первой схеме сжигается природный газ либо специальное га­зотурбинное жидкое топливо, во второй — топливо должно сжи­гаться только в камере сгорания газовой турбины, а в котлоагрегатах — мазут или твердое топливо, что представляет определен­ное преимущество. Комбинирование двух циклов даст повышение общего КПД ПГЭС примерно на 5... 6 % по сравнению с паротур­бинной КЭС. Мощность газовых турбин ПГЭС составляет при­мерно 20...25 % мощности парогазового блока. В связи с тем, что удельные капиталовложения в газотурбинную часть ниже, чем в паротурбинную, в ПГЭС достигается уменьшение удельных ка­питаловложений на 10... 12 %. Парогазовые блоки обладают боль­шей маневренностью, чем обычные конденсационные блоки, и могут быть использованы для работы в полупиковой зоне, так как более экономичны, чем маневренные КЭС.

Чисто газотурбинные электростанции используются как пико­вые. Удельные капиталовложения в ГТЭС примерно на 25...30 % меньше, чем в маневренные паротурбинные КЭС. Коэффициент полезного действия ГТЭС на 4... 5 % ниже, чем на паротурбинных ТЭС, что допустимо при работе в пиковом режиме. В настоящее время в России выпускаются газовые турбины для ГТЭС мощно­стью 100 и 150 МВт. При использовании для теплоснабжения теп­ла выхлопных газов от газовых турбин ГТЭС можно повысить КПД ГТЭС.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте ТЭЦ и КЭС по всем классификационным приз­накам.

2. Какие основные особенности ТЭЦ вы знаете? Для покрытия какой
части графика нагрузки используются их мощности?

3. Перечислите особенности ГЭС и ГАЭС. Каково их участие в покры­тии суточного графика нагрузки?

4. В чем состоят основные особенности ПГЭС и ГТЭС, как это влияет
на технико-экономические показатели?