DESCRIPTION OF THE MAIN CHARACTERISTICS AND OPERATING MODES OF PUMPED STORAGE POWER PLANTS

Mazkur maqolada gidroto‘plashelektr stansiyalarining asosiy xususiyatlari va ishrejimlari tadqiq etiladi. Manevr (o‘zgaruvchanlik)qobiliyatining yetishmasligi sabablari vayechimlari aniqlanadi. Gidroto‘plash elektrstansiyasining imkoniyatlari va uning energetikatizimiga ijobiy ta‘siri batafsil tavsiflanadi.

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.13996814

ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩИХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Ведущий специалист управления Бехзод КOМИЛЖOНОВ Перпективного развития и реализации ГЧП проектов АО “Узбекгидроэнерго”

Аннотация: В статье рассматриваются основные характеристики и режимы работы гидроаккумулирующих электростанций. Раскрывается причина дефицита способности маневрерования и пути её решения. Подробно описаны возможности ГАЭС и её положительное влияние на электроэнергетическую систему.

Ключевые слова: нижний и верхний бассейн, гидроагрегаты, гидроак­ кумулирующая электростанция, электроэнергетическая система, аккумулирование

электроэнергии, энергосбережение, энергоэффективность.

GIDROTO‘PLASH ELEKTR STANSIYALARINING ASOSIY XUSUSIYATLARI VA ISH REJIMLARI TAVSIFI Behzod KOMILJONOV “O‘zbekgidroenergo” AJ Istiqbolli rivojlantirish va DXSh loyihalarini amalga oshirish boshqarmasi yetakchi mutaxassisi Annotatsiya: Mazkur maqolada gidroto‘plash elektr stansiyalarining asosiy xususiyatlari va ish rejimlari tadqiq etiladi. Manevr (o‘zgaruvchanlik) qobiliyatining yetishmasligi sabablari va yechimlari aniqlanadi. Gidroto‘plash elektr stansiyasining imkoniyatlari va uning energetika tizimiga ijobiy ta’siri batafsil tavsiflanadi. Kalit so‘zlar: energiyani saqlash, pastki va yuqori havzalar, gidroagregatlar, gidroto‘plash elektr stantsiyasi, elektr energiya tizimi, elektr energiyasini saqlash, energiya tejash, energiya samaradorligi.

DESCRIPTION OF THE MAIN CHARACTERISTICS AND OPERATING MODES OF PUMPED STORAGE POWER PLANTS

Bekhzod KOMILJONOV Leading specialist of the department Prospective development and implementation of PPP projects of JSC “Uzbekhydroenergo”

Abstract: The article examines the main features and operating modes of pumped storage power plants. The reason for the deficit of maneuverable capacities and ways to solve it are revealed. The capabilities of the pumped storage power plant and its positive impact on the electric power system are described in detail.

Keywords: Energy storage, lower and upper basin, hydroelectric units, pumpedstorage power plant, electric power system, electricity storage, energy saving, energy efficiency.

Особую роль в современных энергосистемах выполняют гидроак­ кумулирующие электростанции (ГАЭС), которые являются разновидностью гидроэлектростанций (ГЭС). ГАЭС служат для аккумулирования электри­ ческой энергии во время низкого потребления сетями электричества (в ночной период) и отдачи её во время пиковых нагрузок, уменьшая тем

YOSH TADQIQOTCHI MINBARI YOUNG RESEARCHER’S TRIBUNE

самым необходимость изменения мощности в течение суток основных электростанций – атомных (АЭС) и тепловых (ТЭС). Тепловые и атомные электростанции не способны быстро снижать свою мощность во время значительного спада электрических нагрузок, поэтому часть мощности ТЭС или АЭС может быть использовано на ГАЭС. Принцип действия гидроаккумулирующей станции основан на ее работе в двух режимах: насосном и турбинном. В насосном режиме вода из нижнего водохранилища (бассейна) ГАЭС перекачивается в вышерасположенный верхний бассейн на высоту несколько десятков или сотен метров с помощью гидроагрегатов (рис. 1). Во время работы в насосном режиме (обычно в ночные часы, когда нагрузка в энергосистеме снижается) ГАЭС потребляет электрическую энергию, вырабатываемую другими электростанциями энергосистемы. В часы, когда в энергосистеме образуется дефицит генерирующей мощности, преимущественно – в утренние и вечерние часы, гидроагрегаты ГАЭС начинают работать в турбинном режиме, используя энергию потока воды из верхнего бассейна на вращение гидротурбины, соединенной с электрогенератором. Поэтому на ГАЭС удобно использовать так называемые обратимые гидроагрегаты, которые могут работать и как турбины, и как насосы [1].

Рисунок 1 – Общая схема гидроаккумулирующей электростанции.

Учитывая высокую маневренность гидроэнергетического обору­ дования, число пусков обратимыхгидроагрегатов ГАЭС, в отличие от обычных ГЭС, достигает нескольких сотен (500-700) в месяц, а иногда составляет около

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 122 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 2 | 2024

30 пусков в сутки. Таким образом, применение ГАЭС помогает выравнивать график нагрузки энергосистемы, что повышает экономичность работы тепловых и атомных электростанций.

Если верхний бассейн не имеет естественной приточности, ГАЭС работает только на аккумулированной воде («чистая» гидроаккумулирующая электростанция). В отличие от нее, «смешанная» гидроаккумулирующая электростанция имеет дополнительную естественную приточность и, таким образом, работает на приточном стоке и аккумулированном объеме или в каскаде гидроэлектростанций. В последнем случае в здании станции устанавливают дополнительно к основным турбинным агрегатам обратимые турбины или насосы для подкачивания воды в верхний бьеф водохра­- нилища из нижнего. В процессе перекачки воды снизу вверх и обратно неизбежны потери, КПД ГАЭС составляет около 75%, то есть фактически ГАЭС не является электростанцией как таковой, поскольку она потребляет электроэнергии больше, чем вырабатывает [2]. К 2019 году глобальная мощность хранения энергии достигла 180 млн кВт, а установленная мощность гидроаккумулирующих электростанций превысила 170 млн кВт, что составляет 94% от общего объема хранения энергии в мире. Аккумулирующая гидроэлектростанция использует мощность при низкой нагрузке энергосистемы для перекачки воды на возвышенность для хранения и сброса воды для выработки электроэнергии в период пиковой нагрузки. Когда нагрузка низкая, аккумулирующая гидроэлектростанция является пользователем, при пиковой нагрузке это силовая установка.

Аккумулирующая гидроэлектростанция в основном отвечает за сглаживание пиков, частотную модуляцию, аварийный режим ожидания и запуск из обесточенного состояния энергосистемы, что может

YOSH TADQIQOTCHI MINBARI YOUNG RESEARCHER’S TRIBUNE

улучшить и сбалансировать нагрузку энергосистемы, улучшить качество энергоснабжения и экономические выгоды энергосистемы, а также является опорой для обеспечения безопасной, экономичной и стабильной работы энергосистемы. ГАЭС известна как «стабилизатор», «регулятор» и «балансир» в безопасной эксплуатации энергосистемы. Тенденция развития аккумулирующих гидроэлектростанций в мире - высокий напор, большая мощность и высокая скорость. Высокий напор означает, что установка развивает более высокий напор. Большая мощность означает, что мощность отдельного блока увеличивается. Высокая скорость означает, что устройство принимает более высокую удельную скорость. Структура и характеристики Основные здания ГАЭС обычно включают верхний резервуар, нижний резервуар, систему подачи воды, электростанцию ​​и другие специальные здания. Гидротехнические сооружения ГАЭС по сравнению с обычными ГЭС имеют следующие основные характеристики: Есть два водохранилища. По сравнению с обычными ГЭС с такой же установленной мощностью емкость резервуара ГАЭС обычно невелика. Уровень воды в водохранилище сильно меняется, часто поднимается и опускается. Для того, чтобы выполнить задачу по срезанию пиков и заполнению впадин в энергосистеме, суточный диапазон колебаний уровня воды в водохранилище ГАЭС обычно велик, как правило, более 10 ~ 20 м, а некоторые гидроэлектростанции достигают 30 ~ 40 м, и скорость изменения уровня воды в водохранилище быстрая, обычно до 5 ~ 8 м / ч или даже 8 ~ 10 м / ч. Требования к против фильтрации резервуара высоки. Если чистая аккумулирующая гидроэлектростанция теряет много воды из-за протечки верхнего водохранилища, выработка электроэнергии электростанцией будет снижена. Поэтому требования к против фильтрации резервуара высокие. В то же время, для предотвращения ухудшения гидрогеологических условий в районе проекта, фильтрационных повреждений и концентрированных утечек, вызванных просачиванием воды, также выдвигаются повышенные требования к противофильтрационной защите водохранилища. Напор воды высокий. Напор воды ГАЭС, как правило, высокий, в основном 200 ~ 800 м. Гидроаккумулирующая электростанция Цзиси общей установленной мощностью 1,8 млн кВт является первым проектом напорной секции 650 м в Китае, а ГАЭС Дуньхуа общей установленной мощностью 1,4 млн кВт является первым проектом напорной секции 700 м в Китае. С непрерывным развитием технического уровня гидроаккумулирующих электростанций количество гидроэлектростанций высокого напора и большой мощности в Китае будет все больше и больше. Высота установки агрегата низкая. Чтобы преодолеть влияние плавучести и просачивания на электростанцию, крупные аккумулирующие гидроэлектростанции, построенные в стране и за рубежом, в последние годы в основном принимают форму подземной электростанции.

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 124 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 2 | 2024

1. Деривационные гидроэлектростанции. Электронный ресурс / Режим доступа: http://studopedia.org/7- 168187.html. 2. Аккумулирующие электростанции. Электронный ресурс / Режим доступа: http:// pue8.ru/gidroenergetika/376-akkumuliruyushchie-lektrostantsii.html. 3. Объекты РусГидро: Загорская ГАЭС. Э л е к т р о н н ы й ресурс / Режим доступа: http://olymp.hydroschool.ru/info/articles/11/. 4. Мухаммадиев М.М., Халматов В.А., Джураев К.С. Проблемы развития гидроэнергетических комплексов. // «Современное состояние и перспективы развития энергетики». Международная научно-техническая конференция, 18–20 декабрь 2006, Ташкент. 5. Мухаммадиев М.М., Джураев К.С., Мукольянц А.А., Сотникова И.В. Использование гидроаккумулирующих электростанций малой мощности как решение проблемы обеспечения электроэнергией фермерских и индивидуальных хозяйств. «Прогрессивные технологии и процессы». Сборник статей международной молодежной научно-технической конференции, посвященной 50-летию механико-технологического факультета ЮЗГУ. 25–26 сентябрь 2014, Курск, с 91-95. 6. Васильев Ю.С., Кубышкин Л.И. О технологии проектирования объектов гидроэнергетики // Гидротехническое строительство. 2014. № 7, с 2-8. 7. Елистратов В.В. Возобновляемая энергетика. СПб.: Наука, 2013, 308 с, Изд. 2. 8. Бальзанников М.И., Евдокимов С.В., Галицкова Ю.М. Развитие возобновляемой энергетики – важный вклад в обеспечение защиты окружающей среды // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 3, с 16-19.