Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) строят для снятия пиков графиков нагрузки энергосистем. Как уже говорилось, для этой цели пригодны ГЭС с крупными водохранилищами при них. Однако расчеты показывают, что в связи с интенсивным развитием тепловых и атомных электростанций мощность существующих и намеченных к строительству ГЭС и регулирующие емкости их водохранилищ будут недостаточны для покрытия пиков графиков нагрузок формирующихся мощных энергосистем.
ГАЭС в своем составе имеют (рис. 5.20 а) верхнее и нижнее водохранилища, водоприемные и водовыпускные устройства при них, напорные трубопроводы и силовое (машинное) здание. Последнее размещается у каждого водохранилища. Оба водохранилища гидравлически связаны между собой с помощью напорных трубопроводов через машинное здание.
В машинном здании ГАЭС размещается оборудование, могущее работать как в турбинном, так и насосном режимах (рис. 5.20, б). Когда вода поступает в машинное здание из верхнего водохранилища по напорным трубопроводам, оборудование ГАЭС вырабатывает электроэнергию и направляет ее в энергосистему. При переводе оборудования ГАЭС в режим работы насосов происходит перекачка воды из нижнего водохранилища обратно в верхнее.
В насосном режиме ГАЭС всегда работают в часы малых нагрузок и энергосистеме, увеличивая тем самым продолжительность работы тепловых электростанций с постоянной нагрузкой. Вода, перекаченная за это время в верхнее водохранилище, в часы пик нагрузки пропускается обратно через гидроагрегаты ГАЭС, работающие в турбинном режиме для выработки электрической энергии и направления ее в эиергоснсгему тля полного покрытия графика нагрузки. Таким образом, ГАЭС оказывает двойное благоприятное воздействие на графики нагрузки: заполняет их провалы и срезает пики.
В мире уже насчитывается свыше 170 ГАЭС с суммарной мощностью 20 млн. кВт. Особенно широкое распространение они получили в таких промышленно развитых странах как США. Канада, ФРГ и Италия.
На одиночных ГАЭС верхнее водохранилище, располагаемое на возможно более высоких отметках, обычно создают путем обвалования соответствующих участков местности, не имеющих значительного естественного притока волы, или путем перегораживания плотиной реки, крупной балки. И качестве верхнего водохранилища используют водохранилища ГЭС, сооружая в их составе ГАЭС. Для подземных ГАЭС верхним водохранилищем может служить любой естественный водоем.
В качестве нижних водохранилищ ГАЭС используют естественные или искусственные водоемы нужного полезного объема, расположенные на низких отметках. Для подземных ГАЭС нижние водохранилища устраивают в специальных подземных выработках или в естественных пещерах.
Проектирование ГАЭС начинают с определения энергии заряда (наполнения) и разряда (сработки) водохранилищ. Энергию разряда и максимальную мощность ГАЭС в турбинном режиме принимают но графику нагрузки энергосистемы.
Мощность насосных агрегатов ГАЭС и их число обычно назначают из условия заполнения пропилов графика нагрузки энергосистемы. Опыт показывает, что мощность агрегатов в насосном режиме должна на 5 20% превышать их мощность в турбинном режиме.
Машинные здания ГАЭС отличаются от силовых зданий ГЭС большим заглублением под уровень и. б. вследствие необходимости расположения водозабор ни ков турбонасосов ниже минимального уровня воды, который устанавливается в нижнем водохранилище после сработки его полезного объема.
Строительство ГАЭС позволяет использовать воду из верхнего водохранилища нс только для выработки электроэнергии, но и для других водохозяйственных целей, например орошения и обводнения земель, расположенных на высоких отметках. Возможность комплексного использования ГАЭС одни из путей повышения их эффективности.