Источники электроэнергии

возвраща¬ется в реку, либо подводится к след. де¬ривационной ГЭС. Деривация выгодна тогда, когда уклон реки велик. Деривац. схема концентрации напора в чистом виде (бесплотинный водозабор или с низкой водозаборной плотиной) на практике приводит к тому, что из реки забирается лишь небольшая часть её стока. В других случаях в начале деривации на реке соору¬жается более высокая плотина и созда¬ётся водохранилище; такая схема кон¬центрации падения паз. смешанной, т. к. используются оба принципа создания на¬пора. Иногда, в зависимости от местных условий, здание ГЭС выгоднее распола¬гать на некотором расстоянии от конца используемого участка реки вверх по течению; деривация разделяется по от¬ношению к зданию ГЭС на подводящую и отводящую. В ряде случаев с помощью деривации производится переброска сто¬ка реки в соседнюю реку, имеющую бо¬лее низкие отметки русла. Характер¬ным примером является Ингурская ГЭС, где сток реки Ингури перебрасывается туннелем в соседнюю реку Эрисцкали (Кавказ).

Сооружения безнапорных де¬ривационных ГЭС состоят из трёх основных групп: водозаборное соору¬жение, водоприёмная плотина и собствен¬но деривация (канал, лоток, безнапорный туннель). Дополнит, сооружениями на ГЭС с безнапорной деривацией являются отстойники и бассейны суточного регули¬рования, напорные бассейны, холостые водосбросы и турбинные водоводы. Крупнейшая ГЭС с безнапорной подводящей деривацией — ГЭС Роберт-Мозес (США) с мощностью 1950 Мвт, а с безнапорной отводящей деривацией — Ингурская ГЭС (СССР) мощностью 1300 Мвт.

На ГЭС с напорной дерива¬цией водовод (туннель, металлическая, деревянная или железобетонная труба) прокладывается с несколько большим про¬дольным уклоном, чем при безнапорной деривации. Применение напорной подводящей деривации обу¬словливается изменяемостью горизон¬та воды в верхнем бьефе, из-за чего в процессе эксплуатации изменяется и внутренний напор деривации. В состав соору¬жений ГЭС этого типа входят: плотина, водозаборный узел, деривация с напор¬ным водоводом, станционный узел ГЭС с уравнительным резервуаром и турбин¬ными водоводами, отводящая деривация в виде канала или туннеля (при подзем¬ной ГЭС). Крупнейшая ГЭС с напорной подводящей деривацией — Нечако-Кемано (Канада) проектной мощностью 1792 Мвт.

ГЭС с напор ной отводящей деривацией применяется в усло¬виях значит, изменений уровня воды в реке в месте выхода отводящей дерива¬ции или по экономическим соображениям, В этом случае необходимо сооружение уравнительного резервуара (в начале отводя¬щей деривации) для выравнивания не¬установившегося потока воды в реке. Наиболее мощная ГЭС (350 Мвт) этого типа — ГЭС Харспронгет (Швеция),

Особое место среди ГЭС занимают гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) и приливные электростанции (ПЭС). Сооружение ГАЭС обусловлено ростом потребности в пиковой мощности в крупных энергетических системах, что и определяет генераторную мощность, тре¬бующуюся для покрытия пиковых на¬грузок. Способность ГЛЭС аккумулиро¬вать энергию основана на том, что сво¬бодная в энергосистеме в некоторрый пе¬риод времени (провала графика потреб¬ности) электрическая энергия используется агрегатами ГАЭС, которые, работая в ре¬жиме насоса, нагнетают воду из водохра¬нилища в верхний аккумулирующий бас¬сейн. В период пиков нагрузки аккуму¬лированная т. о. энергия возвращается в энергосистему (вода из верхнего бассей¬на поступает в напорный трубопровод и вращает гидроагрегаты, работающие в режиме генератора тока). Мощность отд. ГАЭС с такими обратимыми гидроагрега¬тами достигает 1620 Мвт (Корнуолл, США).

ПЭС преобразуют энергию морских приливов в электрическую. Электроэнер¬гия приливных ГЭС в силу некоторых особенностей, связанных с периодичным ха¬рактером приливов и отливов, может быть использована в энергосистемах лишь совместно с энергией регулирующих электростанций, которые восполняют про¬валы мощности приливных электростан¬ций в течение суток или месяцев. В 1967 во Франции было завершено стро¬ительство крупной ПЭС на реке Ране (24 агрегата общей мощностью 240 Мвт). В СССР в 1968 в Кислой Губе (Кольский п-ов) вступила в строй первая опытная ПЭС мощностью 0,4 Мвт, на которой ныне проводятся эксперименталь¬ные работы для будущего строительства ПЭС.

По характеру использования воды и условиям работы различают ГЭС на бытовом стоке без регулирования, с суточным, недельным, сезонным (годовым) и многолетним регулированием. Отдельные ГЭС или каскады ГЭС, как прави¬ло, работают в системе совместно с конденсационными электростанциями (КЭС), теплоэлектроцентралями (ТЭЦ), атомными электростанциями (АЭС), газотурбинными установками (ГТУ), причём в зависимости от характера уча¬стия в покрытии графика нагрузки энер¬госистемы ГЭС могут быть базисными, полупиковыми и пиковыми.

Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами — их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низ¬кую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Поэтому сооруже¬нию ГЭС, несмотря на значительные, удельные капиталовложения на 1 квт установлен¬ной мощности и продолжительные сроки строи¬тельства, придавалось и придаётся боль¬шое значение, особенно когда это связано с размещением электроёмких производств.

Одни из первых гидроэлектрических уста¬новок мощностью всего в несколько сотен Вт были сооружены в 1876—81 в Штангассе и Лауфене (Германия) и в Грейсайде (Ан¬глия). Развитие ГЭС и их промышленное исполь¬зование тесно связано с проблемой пере¬дачи электроэнергии на расстояние: как правило, места, наиболее удобные для сооружения ГЭС, удалены от основных потре¬бителей электроэнергии. Протяжённость существовавших в то время линий электро¬передач не превышала 5—10 км, самая длинная линия 57 км. Сооружение линии электропередачи (170 км) от Лауфенской ГЭС до Франкфурта-на-Майне (Герма¬ния) для снабжения электроэнергией Международный электротехнический выставки (1891) открыла широкие возможности для развития ГЭС. В 1892 промышленный ток дала ГЭС, построенная на водопаде в Бюлахе (Швейцария), почти одновременно в 1893 были построены ГЭС в Гелыпене (Шве¬ция), на реке Изар (Германия) и в Кали¬форнии (США). В 1896 вступила в строй Ниагарская ГЭС (США) постоянного то¬ка; в 1898 дала ток ГЭС Рейпфельд (Гер¬мания), а в 1901 стали под нагрузку гид¬рогенераторы ГЭС Жонат (Франция).

В России существовали, но так и не бы¬ли реализованы детально разработанные проекты ГЭС русских учёных Ф. А. Пироцкого, И. А. Тиме, Г. О. Графтио, И. Г. Александрова и др., предусмат¬ривавших, в частности, использование порожистых участков рек Днепр, Вол¬хов, Западная Двина, Вуокса и др. Так, напр., уже в 1892—95 русским инженером В. Ф. Добротворским были составлены проекты сооружения ГЭС мощностью 23,8 Мвт на реке Нарова и 36,8 Мвт на водопаде

Б. Иматра. Реализации этих проектов препятствовали как косность царской бюрократии, так и интересы частных капиталистических групп, связанных с топливной промышленностью. Первая промышленная ГЭС в России мощностью около 0,3 Мвт (300 квт) была построена в 1895—96 под руководством русских инженеров В.Н.Чиколсва и Р. Э. Классона для электро¬снабжения Охтинского порохового завода в Петербурге. В 1909 закончилось строи¬тельство крупнейшей в дореволюционной Рос¬сии Гиндукушской ГЭС мощностью 1,35 Мвт (1350 квт) на р. Мургаб (Туркмения). В период 1905—17 всту¬пили в строй Саткинская, Алавердинская, Каракультукская, Тургусунская, Сестроредкая и др. ГЭС небольшой мощ¬ности. Сооружались также частные фаб¬рично-заводские гидроэлектрические установ¬ки с использованием оборудования ино¬странных фирм.

1-я мировая война 1914—18 и связан¬ный с ней интенсивный рост промышленности некоторых западных стран повлекли за собой раз¬витие действовавших и строительство новых энергопромышленных центров, в т. ч. на базе ГЭС. В результате мощность ГЭС во всём мире к 1920 достигла 17 тыс. Мвт, а мощ¬ность отдельных ГЭС, напр. Масл-Шолс (США), Иль-Малинь (Канада), превысила 400 Мвт (400 тыс. квт).

Общая мощность ГЭС России к 1917 составляла всего около 16 Мвт: самой круп¬ной была Гиндукушская ГЭС. Строи¬тельство мощных ГЭС началось по су¬ществу только после Великой Октябрьской социалистической революции. В восстановит. период (20-е гг.) в соответствии с планом ГОЭЛРО были построены первые круп¬ные ГЭС — Волховская (ныне Волхов¬ская ГЭС им. В. И. Ленина) и ЗемоАечальская ГЭС им. В. И. Ленина. В годы первых пятилеток (1929—40) всту¬пили в строй ГЭС — Днепровская, Нижнесвирская, Рионская и др.

К началу Великой Отечеств, войны 1941—45 было введено в эксплуатацию 37 ГЭС общей мощностью более 1500 Мвт. Во время войны было приостановлено на¬чатое строительство ряда ГЭС общей мощ¬ностью около 1000 Мвт (1 млн. квт). Значит, часть ГЭС общей мощностью около 1000 Мвт оказалась разрушенной или демонтированной. Началось соору¬жение новых ГЭС малой и средней мощ¬ности на Урале (Широковская, Верхотурская, Алапаевская, Белоярская и др. ), в Средней Азии (Аккавакские, Фархадская, Саларская, Нижнебуэсуйские и др.), на Северном Кавказе (Майкопская, Орджоникидзевская, Краснополянская), в Азербайджане (Мингечаурская ГЭС), в Грузии (Читахевская ГЭС) и в Армении (Гюмушская ГЭС). К кон. 1945 в Совет¬ском Союзе мощность всех ГЭС, вместе с восстановленными, достигла 1250 Мвт, а годовая выработка электроэнергии — 4,8 млрд. квт-ч.В начале 50-х гг. развернулось стро¬ительство крупных гидроэлектростанций на р. Волге у города. Горького, Куйбышева и Волгограда, Каховской и Кременчугской ГЭС на Днепре, а также Цимлян¬ской ГЭС на Дону. Волжские ГЭС им. В. И. Ленина и им. 22-го съезда КПСС стали первыми из числа наиболее мощ¬ных ГЭС в СССР и в мире. -Во 2-й пол. 50-х гг. началось строительство Брат¬ской ГЭС на реке Ангаре и Красноярской ГЭС на р. Енисее. С 1946 .по 1958 в СССР были построены и восстановлены 63 ГЭС общей мощностью