Гидроаккумулирующие электростанции

Электрическая сеть. Она всегда находится в балансе. Производство равно потреблению, и этот принцип всегда соблюдается. Поэтому энергетики постоянно мониторят систему и регулируют мощность так, чтобы она соответствовала потреблению. Утром начинается смена на заводе – надо прибавить мощности. Ночью все спят – потребление снижается. Это называется маневрирование мощностью.

С этим не всё так просто, как хотелось бы. Не все электростанции можно включать от 0% до 100% как нам захочется. Тут и технические ограничения, и экономические, и даже законодательные. Например, АЭС почти всегда работают на полную мощность, угольные блоки не очень хочется опускать ниже 60%, а где-то операторы обязаны в приоритетном порядке потреблять энергию с определенных электростанций. Мы же больше остановимся на технических аспектах.

А технические аспекты говорят, что разные электростанции меняют мощность с разной скоростью. Для не быстрых и прогнозируемых изменений достаточно “обычных” электростанций, но иногда нам надо быстро подкрутить туда-сюда какие-нибудь пол гигаватта. И тут в дело вступают гидроаккумулирующие электростанции. Что это такое?

Это отдельный, обычно не-проточный резервуар, к которому подключены водные турбины определённого типа, Фрэнсиса. Эти турбины позволяют работать в обоих направлениях, в отличии от турбин Пелтона или Каплана (три основных типа турбин, используемых на ГЭС). Далее – электрические машины, подключённые к турбинам, спроектированы не только чтобы быть только генераторами, но и моторами. Когда энергии в сети много – мы начинаем перекачивать воду из мимопротекающей реки или нижнего резервуара в верхний резервуар. При этом это прямо высоко наверх, часто их строят с перепадом по высоте в несколько сотен метров, хотя бывают и всего на пару десятков. Когда энергии в сети наоборот мало – комплекс переходит в режим электростанции, сбрасывая воду сверху. Это всё позволяет маневрировать по мощности не в пределах 60%-100%, как у угольного блока, а в -100% - +100%. И делать это в рамках единиц минут, что не умеет никакая другая электростанция. Настоящая магия!

Теперь к тому, зачем это надо. Компенсация и работы с пиками нагрузки с одной стороны, и быстрая реакция на события средней тяжести – с другой. При большие ЧП на энергосети такой инструмент не поможет, да. При этом сильно много их не надо – постоянно работать они не могут, ибо резервуар не бесконечный, а постоянно жечь энергию в переработку желания тоже нет. Например, в Чехии, на 20 с небольшим установленных гигаватт энергии имеется всего одна ГАЭС на 650 мегаватт. Где-то треть процента, но иногда это именно то, что нужно.

На фотографии как раз чешская ГАЭС Dlouhé Stráně. Выглядит, как горное озеро.

На графике пример использования энергии ГАЭС в течении ДНЯ. Настолько часто и быстро они реагируют на то, что происходит в сети.

#Плавник
#Электричество@cat0science