Стартовая >> Архив >> Генерация >> Гидроэлектрические станции

Введение - Гидроэлектрические станции

Оглавление
Гидроэлектрические станции
Введение
Гидравлическая энергия
Водные ресурсы и водохозяйственные комплексы
Водохозяйственные и энергетические комплексы
Состав сооружений и компоновка
Гидроэлектростанции с приплотинными зданиями
Деривационные гидроэлектростанции
Головные узлы, сооружения станционных узлов деривационных гидроэлектростанций
Использование технико-экономических показателей при проектировании
Водохозяйственные и водноэнергетические расчеты
Многолетнее регулирование стока
Диспетчерское регулирование
Водноэнергетические расчеты на основе балансового метода
Работа гидроэлектростанций в энергосистеме
Гидроаккумулирующие электростанции
Схемы гидроаккумулирующих электростанций
Особенности компоновок ГАЭС
Приливные электрические станции
Нетрадиционные источники гидравлической энергии
Волновые энергетические установки
Состав оборудования зданий
Выбор агрегатов ГЭС
Гидрогенераторы
Системы и устройства гидрогенераторов
Схемы главных электрических соединений
Повышающие трансформаторы
Схемы питания собственных нужд
Элегазовые подстанции
Средства измерения
Механическое оборудование
Сороудерживающие стержневые решетки и их очистка
Подъемно-транспортное оборудование
Масляное хозяйство
Пневматическое хозяйство
Система осушения проточной агрегатов
Служебные помещения здания станции
Подъездные пути
Русловые здания
Русловые здания совмещенного типа
Русловые здания с горизонтальными агрегатами
Водоприемники русловых зданий станций
Особенности приплотинных зданий станций
Здания деривационных станций
Подземные здания гидроэлектростанций
Размещение главных повышающих трансформаторов
Конструкции обделок подземных зданий
Полуподземные здания станций
Русловые здания малых ГЭС
Приплотинные здания и здания деривационных малых ГЭС
Элементы конструкций зданий
Конструкции и размеры надагрегатной части зданий станций
Температурные и осадочные швы
Монтажная площадка
Специальные вопросы гидравлики зданий
Элементы отводящего русла
Здания гидроаккумулирующих электростанций
Здания ГАЭС с двухмашинными агрегатами
Специальные типы агрегатов и зданий ГАЭС
Здания приливных электростанций
Водоприемники гидроэлектростанций
Работа, типы и конструкции безнапорных водоприемников
Отстойники гидроэлектростанций
Типы отстойников гидроэлектростанций
Деривационные каналы
Деривационные туннели
Напорные деривационные   трубопроводы
Технико-экономические расчеты деривационных водоводов
Напорные бассейны ГЭС
Бассейны суточного регулирования ГЭС и верхние бассейны ГАЭС
Напорные станционные водоводы
Конструкции стальных трубопроводов
Опоры свободно лежащих стальных трубопроводов
Железобетонные и сталежелезобетонные трубопроводы
Туннельные станционные водоводы
Неустановившиеся режимы работы гидроэлектростанций
Строительство, монтаж оборудования
Пусковой комплекс
Эксплуатация гидроэлектростанций
Проектирование гидроэлектростанций
Порядок выполнения и утверждения проектов гидроэлектростанций
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Страна

Удельное производство электроэнергии. кВтч/(чел-год).

Норвегия

20245

США

11 109

ФРГ

6010

Индия

240

Судан

56

Электроэнергетика является основой народного хозяйства' и имеет исключительно большое значение для жизни современного общества. В промышленности электричество служит для привода различных станков и машин, а также непосредственно используется в технологических процессах (электрометаллургия, электрохимия). Электричество широко применяется в сельском хозяйстве, и здесь роль его быстро возрастает по мере развития механизации и мелиорации. Огромна роль электричества для транспорта, связи, коммунального хозяйства городов и поселков. Уже сейчас электричество широко используется в быту; если первым шагом являлось электрическое освещение, то сейчас его функции значительно расширились: это и телевизоры, и бытовые электроприборы, причем номенклатура их и мощность непрерывно возрастают.
Производство (выработка) электроэнергии быстро увеличивается во всех странах мира, о чем свидетельствует график на рис. В.1.
За одно десятилетие производство электроэнергии возрастает примерно в 1,5 — 2 раза и значительно опережает темпы роста населения. Это свидетельствует о быстром увеличении энерговооруженности человечества. Так, если в 1950 г. среднее удельное потребление электроэнергии в год составляло 400 кВт-ч/(чел-год), то в 1980 г. оно уже достигло 1840 кВт-ч/(чел-год).
Необходимо отметить, что удельное годовое производство электроэнергии, как и уровень хозяйственно-экономического развития различных стран, отличается высокой неравномерностью, что видно из приводимых ниже данных:
Развитие электроэнергетики СССР характеризуется графиком на рис. В.2. Обращают на себя внимание высокие темпы прироста выработки электроэнергии: за десятилетие выработка увеличивалась в 1,8 — 3,2 раза. Удельное производство электроэнергии в 1985 г. составило 5570 кВт-ч/(чел-год), а в 1990 г. предусматривается 6450 кВт-ч/(чел-год).

Рис. В.1. Удельная (1) и общая (2) годовая выработка электроэнергии в мире

Рис. В.2. Годовая выработка электроэнергии (1) и мощность электростанций (2) в СССР
Виды электростанций. Современные электрические станции разделяются на две группы: использующие невозобновляемые источники энергии и работающие на возобновляемых источниках энергии.
К первой группе относятся тепловые электростанции (ТЭС), в которых электрическая энергия получается за счет сжигания органического топлива (уголь, нефть, газ, торф и др.). К этой же группе можно отнести и атомные электростанции (АЭС), которые используют ядерное топливо: уран-235, уран-233, плутоний-239. Первенец ядерной энергетики был создан в СССР — это Обнинская АЭС мощностью 5 тыс. кВт, пущенная в 1954 г. В настоящее время ядерная энергетика развивается высокими темпами и в перспективе займет ведущее место в топливно-энергетическом комплексе.
Ко второй группе относятся гидроэлектростанции (ГЭС), использующие энергию естественных водотоков; приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию морских приливов; ветроэлектростанции, работающие на энергии ветра. Кроме того, в настоящее время повышается интерес к другим источникам возобновляемой энергии (иногда их называют «нетрадиционными»). Это — установки для использования энергии ветровых волн, геотермальные установки, установки, использующие энергию солнечного излучения, и многие другие. Из станций второй группы практическое значение пока имеют только ГЭС.
Особым видом гидроэлектрических станций* являются гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), предназначенные для выравнивания нагрузки тепловых электростанций (ТЭС) и АЭС и служащие резервом энергосистемы.

* Термин гидроэлектрические станции [иногда гидроэнергетические установки (ГЭУ), иногда гидроузлы] включает все виды электрических станций, в которых электрическая энергия получается за счет использования механической энергии воды. т. е. собственно гидроэлектростанции (ГЭС), приливные электростанции (ПЭС), гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) и др.

Нагрузка потребителей электроэнергии неравномерно распределена во времени. Наиболее существенна суточная неравномерность: максимальная мощность требуется в дневные часы (работа односменных и двухсменных предприятий и организаций) и в вечерние часы (коммунальные и бытовые потребители), в ночные часы нагрузка резко снижается. Имеется и недельная неравномерность, связанная с уменьшением нагрузки в выходные дни, а также сезонная, вызываемая климатическими и другими факторами. В соответствии с нагрузкой потребителей приходится изменять и мощность, развиваемую электростанциями. Однако для некоторых видов станций, особенно для ТЭС с высокоэкономичными блочными агрегатами большой мощности, а также для АЭС такие колебания нагрузки крайне неблагоприятны, так как они приводят к увеличению расхода топлива, эксплуатационных издержек и снижают сроки службы агрегатов.
Эта проблема решается путем сооружения специальных маневренных электростанций, наиболее эффективным видом которых являются гидроаккумулирующие электростанции. Принцип работы ГАЭС состоит в том, что в период ночного провала графика нагрузки потребителей их агрегаты включаются в насосный режим и накачивают воду в верхний бассейн, аккумулируя энергию ТЭС и АЭС; в период пика нагрузки агрегаты ГАЭС включаются в генераторный режим и выдают мощность в энергосистему. Таким образом выравнивается нагрузка ТЭС и АЭС. В настоящее время ГАЭС имеются более чем в 60 странах, а суммарная их мощность превышает 80 тыс. МВт.
В качестве маневренных используются и газотурбинные электростанции (ГТЭС), работающие на нефти или естественном газе, но они не могут заполнить провал графика нагрузки, так как способны работать только в генераторном режиме.
Энергетические системы. Производство электроэнергии и ее распределение потребителям осуществляется с помощью энергетической системы, включающей различные электростанции, воздушные линии электропередачи (ВЛ), распределительные подстанции и сети, выходящие к потребителям электроэнергии. Каждая энергосистема охватывает определенную территорию страны. Отдельные энергосистемы соединяются линиями электропередачи и образуют объединенные энергосистемы. Завершается создание Единой электроэнергетической системы (ЕЭС) СССР. Такое объединение дает большой технико-экономический эффект, повышает надежность энергоснабжения и позволяет наиболее целесообразно использовать электростанции «различного вида.
Эффективной формой организации производства электроэнергии является сооружение энергокомплексов (ЭК), объединяющих АЭС, ТЭС, ГЭС и ГАЭС, а иногда включающих и крупные насосные станции (НС). В настоящее время завершается строительство Южно-Украинского энергокомплекса, проектируется ряд других.

Гидроэлектростанции как источник электрической энергии имеют существенные преимущества перед тепловыми и атомными электростанциями. Они лучше приспособлены для автоматизации и требуют меньшего количества эксплуатационного персонала. Показательны средние значения удельной численности персонала станций различного вида на 1 млн. кВт установленной мощности, которые составляют: для ГЭС — 300, для ТЭС — 1400, для АЭС — 1800 чел.
Из приведенных данных следует, что численность персонала на ГЭС в 4 раза меньше, чем на ТЭС, и в 6 раз меньше, чем на АЭС. Но это только на самой станции, а еще нужно добавить трудозатраты на добычу и транспорт топлива. В итоге требуемая удельная численность персонала на 1 млн. кВт для ТЭС (АЭС) в среднем составляет 2500 чел. На начало 1987 г. установленная мощность гидроэлектростанций СССР составляла 62,7 млн. кВт и, следовательно, их работа позволила сэкономить труд более, чем 150 тыс. чел., что в современных условиях является чрезвычайно важным.
Большое значение имеет использование на ГЭС возобновляемой энергии, не приводящей к истощению топливных ресурсов земли. Расчеты показывают, что на уровне 1986 г. годовая экономия топлива за счет работы ГЭС составила около 70 млн. т условного топлива (энергоемкость 1 кг условного топлива соответствует 7000 ккал, или 30 -106 Дж=8,3 кВт-ч). Это эквивалентно заменяемым капиталовложениям на добычу и транспорт топлива 7,7 млрд. руб.
Энергия, вырабатываемая ГЭС, имеет низкую себестоимость, составляющую по стране в среднем 0,14 — 0,17 коп/(кВт-ч) [для отдельных крупных ГЭС это значение ниже, например, для      Волжской ГЭС имени  ХХII съезда КПСС оно составляет 0,08 — 0,12 коп/(кВт-ч)]. В то же время себестоимость энергии         ТЭС составляет 0,74 — 1,0     коп/(кВт-ч).Таким образом, себестоимость энергии ГЭС в 4 — 6 раз ниже себестоимости энергии тепловых станций.
Агрегаты ГЭС обладают очень высокой маневренностью, т. е. способны быстро изменять мощность в соответствии с изменением нагрузки потребителей без заметного ухудшения своих эксплуатационных показателей. Следовательно, ГЭС приспособлены для покрытия переменной части графика нагрузки энергосистемы, что не только дает требуемые энергию и мощность, но и улучшает условия работы тепловых электростанций. В аварийных условиях дефицита мощности в энергосистеме ГЭС обеспечивают быстрый ввод дополнительной мощности, что повышает надежность энергоснабжения и позволяет уменьшить резервные мощности на тепловых станциях. Это дает добавочную экономию топлива.
В большинстве случаев ГЭС представляют собой сооружения комплексного назначения. Например, каскад ГЭС на Волге и Днепре создал глубоководный путь, позволивший расширить водный транспорт; орошение на базе водохранилищ Нурекской, Токтогульской и других ГЭС средней Азии обеспечивает стабильно высокие урожаи хлопка и других ценных культур; Зейская ГЭС, осуществляя регулирование паводков, защищает большие территории от опустошительных наводнений.
Большое значение имеет и то, что при правильном проектировании и эксплуатации гидроэлектростанции не оказывают отрицательного воздействия на экологические и природоохранные аспекты района. Этим свойством не обладают тепловые электростанции. Процесс сжигания органических топлив неизбежно связан с выбросом в атмосферу твердых отходов, углекислого газа и тепла. Накопление в атмосфере углекислого газа, по мнению многих специалистов, приведет к «парниковому эффекту», грозящему опасным повышением средней температуры атмосферы планеты. Выбрасывание в атмосферу колоссальных количеств тепловой энергии (нужно помнить, что КПД тепловых станций составляет около 30 % и, следовательно, 2 /3 тепловой энергии топлива расходуется на нагрев атмосферы) создает так называемое «тепловое загрязнение», которое также опасно. Для атомных электростанций добавляется требование обеспечения высокой надежности работы и необходимость захоронения радиоактивных отходов. Из сказанного выше видно, что тепловая энергетика при современных масштабах ее развития ставит много проблем не только регионального, но даже глобального масштаба. Это, безусловно, должно найти отражение и в оценках ее технико-экономической эффективности.
Выше были рассмотрены положительные стороны гидроэлектростанций. Имеются, конечно, и трудности в использовании гидроэнергии. Прежде всего это связано с ограниченностью гидроэнергетических ресурсов, неравномерным их распределением, наличием мощных источников гидроэнергетики в отдаленных, мало обжитых и труднодоступных районах. Кроме того, сооружение ГЭС и создание водохранилищ часто связано с необходимостью затопления больших площадей, в том числе сельскохозяйственных угодий, с дорогостоящими природоохранными работами, а также по предотвращению возможных ущербов, по переселению из зоны затоплений населения, перенесению предприятий, дорог.
При сооружении ГЭС приходится выполнять большие объемы строительных работ, возводить высокие плотины (например, бетонная плотина Саяно-Шушенской ГЭС имеет высоту около 250 м и длину около 1 км, грунтовая плотина Рогунской ГЭС имеет высоту около 350 м и длину 1,5 км), прокладывать длинные туннели (так, туннели Ингурской ГЭС имеют диаметр 9,5 м и длину 15 км), строить железобетонные конструкции зданий ГЭС, монтировать сложные металлические конструкции (затворы, трубопроводы), устанавливать «мощное гидросиловое и электрическое оборудование (турбины, генераторы, трансформаторы и др). Все это требует больших капиталовложений, больших материальных ресурсов (металл, цемент, строительные механизмы, оборудование), высококвалифицированных кадров. Неблагоприятными являются и длительные сроки строительства, которые для крупных ГЭС составляют 10 — 15 лет и более. Однако длительные сроки не являются специфической особенностью строительства ГЭС, а зависят от планирования и организации строительномонтажных работ.
Энергетическая программа СССР. Учитывая первостепенное значение энергетики для народного хозяйства, партия и правительство уделяют большое внимание ее развитию и совершенствованию. На июльском (1983 г.) Пленуме ЦК КПСС была рассмотрена Энергетическая программа СССР на перспективу до 2000 года, в которой поставлены задачи совершенствования структуры топливно-энергетического комплекса. В настоящее время около 60% всего добываемого органического топлива расходуется на производство электроэнергии. Энергетическая программа предусматривает снизить эту долю за счет строительства атомных электростанций, тепловых электростанций, использующих дешевые угли, а также крупных гидроэлектростанций в основном в восточных районах страны.
Предусматривается завершение формирования Единой электроэнергетической системы и повышение ее маневренности и надежности путем строительства пиковых электростанций, линий электропередачи сверхвысокого напряжения.
Осуществление Энергетической программы СССР рассчитано на два этапа. В период до 90-х годов будут строиться крупные атомные электростанции в европейской части страны, мощные тепловые электростанции, особенно на базе Экибастузского и Канско- Ачинского угольных бассейнов, гидроэлектростанции— главным образом в восточных районах, гидроаккумулирующие электростанции в европейской части страны. До конца XX в. в европейской части страны и на Урале увеличатся масштабы ядерной энергетики, возрастет объем строительства крупных тепловых электростанций на канскоачинских углях, освоение гидроэнергетических ресурсов восточных районов будет доведено до половины их экономического потенциала, дальнейшее развитие получит строительство гидроаккумулирующих электростанций, предусматривается модернизировать и заменить устаревшее оборудование на существующих электростанциях общей мощностью 70 — 80 млн. кВт.
Гидроэнергетические ресурсы и их использование. Располагаемые ресурсы гидроэнергии определяются падением (уклоном) и расходом естественных водотоков. Из них выделяют так называемый экономический гидроэнергетический потенциал, учитывающий реальную возможность и экономическую целесообразность сооружения ГЭС на данном участке реки. Совершенно очевидно, что если располагаемые ресурсы зависят только от природных условий, то экономический гидроэнергетический потенциал зависит и от других факторов, например от стоимости топлива, а точнее — от стоимости энергии, получаемой от других источников. Поэтому со временем значение экономического потенциала может изменяться.

Рис. В.3. Выработка энергии (1) и установленная мощность (2) ГЭС СССР
В настоящее время экономический гидроэнергетический потенциал для всего мира определен в 9800 млрд. кВт-ч среднегодовой выработки, причем по странам он распределен неравномерно: США — 705, Бразилия — 657, Япония —132, Швеция — 80 млрд. кВт-ч. Для СССР экономический гидроэнергетический потенциал, определенный в 1965 г., составляет 1095 млрд. кВт-ч (по оценкам на настоящее время он значительно выше).
Развитие гидроэнергетики СССР характеризуется графиком на рис. В.3 (снижение прироста выработки энергии ГЭС в 1970 — 1975 гг. объясняется тем, что это был чрезвычайно маловодный период).
Приведенные данные показывают, что к настоящему времени использовано всего около 20 %· гидроэнергетического потенциала СССР, причем в европейской части 50%. В ряде промышленно развитых стран гидроэнергетический потенциал использован более полно, например в США он использован на 39,9%, в Канаде — на 45,9%, в Японии — на 57,6%, во Франции — на 87,8%, в Швеции — на 65,3 %, в Швейцарии — на 91,6 %.
Кроме того, из рис. В.2 и В.3 следует, что выработка энергии ГЭС составляет около 15% общей выработки электроэнергии по Советскому Союзу, а мощность — около 20 %. Соотношение между электростанциями различного вида по выработке энергии характеризуется следующими показателями (в % суммарной выработки):


ТЭС

85,9

80,2

71,0

ГЭС

12,1

14,2

14,8

АЭС

2,0

5,6

14,2

Эти данные свидетельствуют о том, что доля ГЭС в выработке электроэнергии пока сохраняется на уровне 14 — 15%, а наиболее быстрыми темпами увеличивается доля АЭС.
Строительство гидроэлектростанций. Использование гидроэнергетических ресурсов в нашей стране началось только после Великой Октябрьской социалистической революции. В соответствии с планом ГОЭЛРО, разработанным по указанию В. И. Ленина и утвержденным Всероссийским съездом Советов в декабре 1920 г., предусматривалось строительство 30 крупных электростанций общей мощностью 1,7 млн. кВт, в том числе ГЭС общей мощностью 640 тыс. «Вт. Это был огромный шаг в развитии энергетики, если учесть, что суммарная мощность всех электростанций России в 1913 г. составляла около 500 тыс. кВт. Первыми крупными объектами гидроэнергетического строительства СССР были Волховская ГЭС мощностью 66 тыс. кВт, введенная в строй в 1926 г., Земо-Авчальская ГЭС в Грузии — 38 тыс. кВт, Ереванская — 44 тыс. кВт, Дзорагетская—25 тыс. кВт. В 1927 г. было начале строительство Днепровской ГЭС имени В.   И. Ленина мощностью 650 тыс. кВт, а в 1932 г. она уже начала выдавать ток. Это была в то время крупнейшая ГЭС в Европе.
В 30-х годах был построен сложный комплекс сооружений канала имени Москвы, включающий ряд ГЭС сравнительно небольшой мощности (в том числе Иваньковскую ГЭС на Волге мощностью 30 тыс. кВт). Одновременно было начато строительство двух Верхне-Волжских ГЭС — Угличской (110 тыс. кВт) и Рыбинской (330 тыс. кВт), каскада Нивских ГЭС и др.
Великая Отечественная война на время приостановила сооружение крупных гидроэлектростанций. Однако сразу после ее окончания были организованы работы по быстрому восстановлению ГЭС, разрушенных во время войны, и прежде всего Днепровской имени В. И. Ленина. Развернулось интенсивное и планомерное строительство новых «крупных гидроэлектростанций, которое продолжается до настоящего времени. Были сооружены ГЭС на Волге, самые мощные из них — Волжская ГЭС имени В. И. Ленина (2300 тыс. кВт) и Волжская ГЭС имени XXII съезда КПСС (2530 тыс. кВт), комплекс сооружений канала Волга — Дон, включающий Цимлянскую ГЭС (164 тыс. кВт), гидроэлектростанции на Днепре, в том числе Киевская ГЭС (350 тыс. кВт) и Каневская ГЭС (420 тыс. кВт) с горизонтальными капсульными агрегатами, и многие другие. В настоящее время полностью завершено строительство каскадов ГЭС на Волге, Днепре и Каме.
Освоение крупных рек Сибири было начато только после Великой Отечественной войны. Первенцами сибирской гидроэнергетики являются Иркутская ГЭС (662 тыс. кВт) и Братская ГЭС имени 50-летия Великого Октября (4500 тыс. кВт) на Ангаре. А в настоящее время с окончанием строительства Богучанской ГЭС (4000 тыс. кВт) будет завершен весь каскад станций на Ангаре.
В 1972 г. была введена в эксплуатацию одна из самых мощных Красноярская ГЭС имени 50-летия СССР (6000 тыс. кВт) на Енисее (рис. В.4), сейчас закончено строительство еще более мощной Саяно-Шушенской ГЭС имени В. И. Ленина (6400 тыс. кВт).
Район освоения гидроэнергии расширяется на север и на восток: построены Вилюйские ГЭС, Усть-Хантайская (рис. В.5), Колымская ГЭС, строится ряд ГЭС в районе БАМ, в том числе Бурейская ГЭС (2000 тыс. кВт) на Бурее, эксплуатируется крупнейшая на Дальнем Востоке Зейская ГЭС имени 60-летия Ленинского комсомола (1290 тыс. кВт).

Большой размах имеет гидроэнергетическое строительство в республиках Средней Азии, причем здесь оно тесно связано с мелиорацией. Первенцем явилась Бозсуйская ГЭС (3 тыс. кВт), пущенная в 1926 г. Затем были сооружены каскады Чирчикских, Варзобских, Алмаатинских и других ГЭС. В послевоенный период была сооружена крупнейшая Нурекская ГЭС (2700 тыс. кВт) на р. Вахш (рис. В.6), сейчас здесь строится Рогунская ГЭС (3600 тыс. кВт). Построена Токтогульская ГЭС (1200 тыс. кВт) на р. Нарын (рис. В.7), и в настоящее время приступили к строительству Камбаратинской ГЭС (1600 тыс. кВт) с уникальной взрывонабросной плотиной.
Интенсивное гидроэнергетическое строительство ведется на Северном Кавказе и в Закавказье. Наиболее крупными станциями являются Ингурская ГЭС (1300 тыс. кВт) на р. Ингури (рис. В.8), сейчас здесь строится Худонская ГЭС (740 тыс. кВт), построены Чиркейская ГЭС (1000 тыс. кВт) на р. Сулак и др.
Проблемой использования энергии морских приливов в СССР начали заниматься в 30-х годах. Но только после Великой Отечественной войны были выполнены широкомасштабные проработки, в результате которых удалось создать принципиально новую конструкцию, осуществленную на Кислогубской ПЭС, пущенной в 1968 г. Эта станция, расположенная недалеко от Мурманска, имеет проектную мощность 800 кВт (установлен один агрегат мощностью 400 кВт с горизонтальной турбиной диаметром 3,3 м) и по существу является опытной. Но исключительно большое ее значение состоит в том, что ее строительство открыло новый подход к использованию энергии приливов путем сооружения наплавных тонкостенных железобетонных конструкций, изготовляемых в специальных доках и транспортируемых на плаву к месту установки (в дальнейшем такие конструкции нашли применение и в других гидротехнических сооружениях, например так выполнены огромные водопропускные сооружения в системе защиты Ленинграда от наводнений). Таким образом, создана реальная база для проектирования и строительства эффективных ПЭС большой мощности.
В процессе своего развития гидроэнергетика СССР прошла несколько этапов. В предвоенные годы на водотоках сооружались в основном отдельные гидроузлы — там, где имелись наиболее благоприятные створы, расположенные близко к местам потребления нагрузки, что позволяло ограничить длину линий электропередачи.
Первые два послевоенных десятилетия характеризуются в основном сооружением крупных комплексных гидроузлов, создающих связанные каскады ГЭС на крупнейших равнинных реках. При этом необходимо отметить создание новых конструктивных решений, в частности применение совмещенных зданий ГЭС, позволивших получить экономию за счет сокращения бетонных водосбросных плотин. К настоящему времени построены и находятся в эксплуатации все ступени каскадов ГЭС на Волге, Каме, Днепро, завершается каскад ГЭС на Ангаре, строятся каскады ГЭС на других реках.
Дальнейшее развитие гидроэнергетики связано с освоением огромных природных ресурсов Сибири и восточных районов страны путем создания мощных территориальнопроизводственных комплексов (ТПК), объединяющих в себе энергетическое, промышленное, транспортное, городское и коммунальное строительство. Следует подчеркнуть, что ядром создания ТПК является, как правило, строительство крупных ГЭС. Созданы ТПК Братско — Усть-Илимский, Красноярский, Саянский и др.
Современный этап развития гидроэнергетики в европейской части СССР характеризуется ограниченными возможностями строительства новых ГЭС. Сейчас здесь серьезное внимание уделяется сооружению гидроаккумулирующих электростанций, которые при относительно небольших объемах бассейнов существенно улучшают условия покрытия графика нагрузки энергосистемы. Завершается строительство Загорской ГАЭС под Москвой мощностью 1200 тыс. кВт и Кайшядорской ГАЭС вблизи Каунаса мощностью 1600 тыс. кВт. Приступают к строительству других ГАЭС.
Повышение роли гидроэнергетики достигается также расширением и реконструкцией существующих ГЭС. Так, в 1978 г. была введена в эксплуатацию Днепровская ГЭС-2 мощностью 856 тыс. кВт (рис. В.9), сооруженная на левом берегу Днепра за существующей плотиной Днепровской ГЭС. Завершается строительство Южно-Украинского энергокомплекса, включающего АЭС мощностью 4000 тыс. кВт, Ташлыкскую ГАЭС мощностью 1820 тыс. кВт, Константиновскую ГЭС — ГАЭС мощностью 400 тыс. кВт, крупную насосную станцию мощностью 7 тыс. кВт, а также Александровскую ГЭС мощностью 10 тыс. кВт.
«Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986 — 1990 годы и на период до 2000 года», утвержденными XXVII съездом КПСС, планируется дальнейшее расширение гидроэнергетического строительства. В РСФСР предусмотрено сооружение Ирганайской ГЭС, ввод в  эксплуатацию Загорской ГАЭС; начато строительство Катунской ГЭС, ведутся подготовительные работы по сооружению Среднеенисейской ГЭС; строительство Усть-Среднеканской ГЭС; будут введены в действие первые агрегаты Вилюйской ГЭС-3 и Бурейской ГЭС. В Украинской ССР возводятся Днестровская и Каневская ГАЭС; в Грузинской ССР будет введена в эксплуатацию Худонская ГЭС, в Литовской ССР — Кайшядорская ГАЭС. Крупное гидроэнергетическое строительство продолжается в республиках Средней Азии; предусматривается ввести в действие агрегаты Ташкумырской, Шамалдысайской и Рогунской ГЭС, начать строительство Сангтудинской и Памирской ГЭС, развернуть сооружение Камбаратинских ГЭС.


Рис. В.9. Днепровская ГЭС имени В. И. Ленина после расширения

Проектируются мощные ГЭС Ангаро-Енисейского каскада, Туруханская ГЭС мощностью до 20 млн. кВт, Игарская ГЭС и др., разрабатываются схемы использования гидроэнергетических ресурсов бассейна Оби, притоков Лены, Амура и др. Намечены к строительству Тельмамская ГЭС на р. Мамакан, Амгуэмская ГЭС на Крайнем Севере. Предусмотрено продолжение проектно-исследовательских работ по использованию энергии морских приливов в районах Белого, Баренцева и Охотского морей.
При этом первостепенное значение придается повышению эффективности и дальнейшему улучшению технико-экономических показателей гидроэнергетического строительства на базе использования современных достижений технического прогресса в области конструкций, сооружений и оборудования, а также в методах строительства, причем одной из важнейших задач является ускорение строительства гидроэнергетических объектов и сокращение сроков ввода их в эксплуатацию.
В последние годы проявляется значительный интерес к хозяйственному использованию малых водотоков, в частности к строительству малых ГЭС мощностью от нескольких десятков до 5 — 10 тыс. кВт. Во многих промышленно развитых странах — США, Японии, ФРГ, Франции и др., а также в развивающихся странах, особенно в КНР, ведется интенсивное строительство малых ГЭС. В период 50 — 60-х годов в Советском Союзе строилось и работало большое число малых ГЭС (около 6000), но они оказались неэффективными из-за недостаточно качественного строительства и высокой стоимости эксплуатации. В итоге сейчас эксплуатируется очень немного малых ГЭС. В настоящее время их строительство решается на новой технической основе.
Базой развития гидроэнергетики в Советском Союзе явилось создание крупного энергетического машиностроения. Если на первых ГЭС (Волховской, Днепровской) устанавливались гидротурбины и генераторы, изготовленные зарубежными фирмами, то с 30-х годов все оборудование для ГЭС поставляется отечественными заводами: производственным объединением «Ленинградский металлический завод» (ПО ЛМЗ) и производственным объединением атомного турбостроения «Харьковский турбинный завод» (ПОАТ ХТЗ). Развертывается производство малых гидротурбин на Сызранском турбостроительном заводе.
Параметры гидроэлектростанций, состав и типы их сооружений и оборудования, в значительно большей степени зависят от особенностей природных условий, чем параметры тепловых и атомных электростанций. Поэтому проектирование каждой крупной гидроэлектростанции представляет собой самостоятельную задачу, решение которой требует выполнения сложного комплекса всесторонних изысканий, глубокого анализа вопросов экологии, проработки многих вариантов компоновок и конструктивных решений, проведения всесторонних технико-экономических сопоставлений. При этом большое значение имеют научные разработки, включая модельные исследования, позволяющие оптимизировать гидравлические и прочностные показатели сооружений и оборудования, что способствует обеспечению высокой эффективности, экономичности и надежности всего комплекса.
Подавляющее большинство проектных и изыскательских работ для гидроэлектростанций Советского Союза, а также для многих зарубежных объектов выполняет Всесоюзный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт Гидропроект имени С. Я. Жука, имеющий отделения в некоторых союзных республиках и отдельных городах.
Научные исследования по проблемам гидроэнергетики и гидротехники проводятся специализированными исследовательскими организациями: научно-исследовательским сектором (НИС) Гидропроекта, Всесоюзным научно-исследовательским институтом гидротехники (ВНИИГ) имени Б. Е. Веденеева, Грузинским научно-исследовательским институтом энергетики и гидротехнических сооружений (ГрузНИИЭГС). Большой объем исследований выполняется также кафедрами ряда вузов: Ленинградского политехнического института (ЛПИ) имени М. И. Калинина, Московского инженерно-строительного института (МИСИ) имени В. В. Куйбышева, Московского энергетического института (МЭИ), Г рузинского политехнического института, Украинского института инженеров водного хозяйства (УИИВХ), Одесского инженерностроительного института, Куйбышевского инженерно-строительного института и др.
Гидроэлектростанции всегда рассматривались как комплексные объекты и при их проектировании учитывались требования водного транспорта, мелиорации и других водопользователей. Но основное внимание уделялось энергетическому эффекту. В настоящее время все большее значение приобретает влияние гидроузла на комплексное освоение новых территорий, на формирование крупных территориально-производственных комплексов и промышленных узлов на базе использования его инфраструктуры. Все это диктует необходимость и нового комплексного подхода к проектированию самих гидроэлектростанций.
Современный период развития гидроэнергетики происходит в условиях общей интенсификации народного хозяйства, повышения значимости экономических факторов, эффективности, окупаемости, самофинансирования. При этом углубляются требования системного подхода к проектированию, строительству и эксплуатации гидроэлектростанций. Значительно повышены требования к решениям вопросов экологии, к учету воздействия ГЭС на окружающую среду, на обеспечение наиболее благоприятных условий использования водотоков, не только для промышленности, но и с учетом общественно-социальных интересов.
Все большее развитие получает каскадный метод строительства, позволяющий ускорить полное освоение ресурсов рек, сократить сроки и стоимость сооружения гидроэлектростанций, обеспечить планомерную загрузку строительных коллективов. Ускорение ввода, снижение стоимости и увеличение эффективности ГЭС достигается внедрением разработанного в последние годы метода строительства «под ключ», т. е. полного завершения всех строительных и монтажных работ к моменту сдачи станции в эксплуатацию.



 
« Гидратный водно-химический режим на электростанциях с барабанными котлами   Главные электрические схемы электростанций »
электрические сети