|
Переход от маленькой Кислогубской
установки мощностью 0,4 МВт к гигантской Мезенской ПЭС требует проведения
промежуточного эксперимента в масштабе промышленной электростанции.
Необходимо в натуре испытать агрегат с диаметром рабочего колеса 10 м и его различные модификации (соединение через мультипликатор, пониженная или переменная частота
вращения, пропеллерное колесо), а также проверить эффективность двусторонней
работы ПЭС и другие конструктивные, технологические и экологические решения.
Для этого в СССР ведется разработка проекта
опытно-промышленной Кольской ПЭС. Створ ее выбран так же, как Кислогубской
ПЭС, вблизи линии электропередачи, на небольшом удалении от речной ГЭС с
водохранилищем достаточной энергоемкости для работы с ПЭС.
Плотина длиной 800 м отсекает бассейн площадью 5 км2 в створе, где глубина пролива достаточна для установки здания ПЭС с двумя
агрегатами.
Средняя величина прилива здесь существенно ниже, чем в
створе Мезенской ПЭС (6 м). Это снижает экономичность ПЭС и эффективность
агрегатов Мезенской ПЭС при работе их в створе Кольской ПЭС. Однако
отсутствие на побережье удобных створов с большей величиной прилива [в
Лумбовском заливе значительная длина створа (5 км) исключает возможность экономического обоснования всего лишь одного-двух агрегатов!
предопределило необходимость выбора именно этого створа.
Климат смягчен влиянием течения Гольфстрим. Подход к
створу закрыт от сильного волнения. Скальные породы прикрыты слоем морских
отложений мощностью 1—2 м.
Рассмотрение варианта с агрегатами Страфло показал, что
применение этого агрегата с наибольшим возможным диаметром рабочего колеса 9 м, предлагаемым фирмой, позволяет снизить удельный расход бетона на 33 % по сравнению с капсульным
агрегатом (соответственно 0,87 и 0,53 м3/кВт). Однако уменьшение выработки на
63 % при односторонней работе ПЭС, неизбежной для агрегата Страфло в этих
условиях, привело к принятию для данного проекта капсульного агрегата.
Поскольку при небольшой мощности ПЭС удается разместить в
подводо- сливных помещениях вспомогательное, механическое и электрическое
оборудование, принята компоновка здания по типу Кислогубской ПЭС,
отличающаяся тем, что эксплуатационный затвор находится в середине водослива.
С учетом опыта Кислогубской ПЭС предусмотрено усиление
крепления бьефов на участке, непосредственно примыкающем к блоку, плитами
толщиной 0,5 м. Длина каждой плиты вдоль потока 35, ширина 4, общая ширина
крепления 52,5 м. Плита представляет собой разрезную по длине на 5-метровые
участки конструкцию, связанную арматурой. Это сделано для исключения
моментов, возникающих от волновых и пульсационных нагрузок. Для
транспортировки плит разработан специальный плитоуклад- чик — катамаран, к
днищу которого подвешивается плита. Он доставляет плиту к месту, где с
помощью водолазов она укладывается на полуметровый слой щебня. Со стороны
бассейнового бьефа ввиду худших условий растекания каменное крепление выходит
за пределы плит и имеет общую длину 45 м и 2-метровую толщину слоя камня с размером до 30 см, уложенного по полуметровому слою щебня.
Здание ПЭС сопрягается с берегами плотины из каменной
наброски, допускающей небольшую фильтрацию. В проекте принята установка на
ПЭС двух капсульных обратимых агрегатов (один с прямым соединением турбины с
генератором, другой предположительно с соединением через мультипликатор) с D1
— — 10 м. Их единичная мощность соответствует условиям Мезенской ПЭС, где
наблюдается более высокая, чем на Кольской ПЭС, величина прилива. Это
уменьшает число часов использования установленной мощности и ухудшает
энергоэкономические показатели ПЭС, но это может быть оправдано, так как
указанные агрегаты рассматриваются как прототип новой машины для мощных ПЭС и
речных ГЭС.
Режим работы ПЭС при регулировании ее на максимум отдачи
обеспечивает выдачу ее полной мощности (38 МВт) в период сизигии со снижением
до 6 МВт в период квадратуры. Годовая отдача составляет при этом 40 ГВт-ч,
что дает нетто (при учете затрат энергии на насосный режим) 35 ГВт-ч.
Так как мощность и выработка Кольской ПЭС весьма малы по
сравнению с электробалансом ОЭС Северо- Запада и даже местной системы (доли
процента), колебания отдачи ПЭС могут быть практически восприняты при
существующих характеристиках маневренности ГЭС и ТЭС.
Однако в целях моделирования в натуре работы в системе,
предлагаемой для мощных ПЭС с использованием регулирующих возможностей
существующих и будущих ГЭС, вырав- 260 нивание неравномерности режима
Кольской ПЭС принято не за счет эластичности системы, а с помощью
компенсирующего регулирования совместно работающей ГЭС. Это тем более
целесообразно, что Кольская ПЭС расположена неподалеку от существующей линии
электропередачи.
С помощью небольшой дополнительной сработки и форсировки
водохранилища обеспечивается компенсированное регулирование с разгрузкой ГЭС
во время работы ПЭС в генераторном режиме и последующей энергоотдачей ГЭС в
период остановки ПЭС. Оптимальным представляется накапливание отдачи Кольской
ПЭС в водохранилище со сработкой этой энергии в рабочие дни критических для
энергосистемы 1—2 зимних месяцев. Дополнительный объем водохранилища,
используемый для этих целей, составит незначительную долю объема
водохранилища совместно работающей ГЭС. Потери выработки компенсирующей ГЭС
будут меньше сезонного прироста выработки при дополнительном объеме
водохранилища. Дополнительный эффект Кольской ПЭС по используемой мощности
ГЭС в энергосистеме составит от 40 до 67 МВт. Этот эффект будет реализован в
первые же годы работы на ГЭС путем соответствующего увеличения ее
установленной мощности.
В результате совместной работы ПЭС— ГЭС Кольская ПЭС
увеличивает мощность этого комплекса до 55 МВт и отдачу на 33 ГВт-ч.
Стоимость Кольской ПЭС составляет 125 млн. руб.
Сооружение Кольской ПЭС в районе с величиной прилива
значительно меньшей, чем в Мезенском заливе, а также ее небольшая мощность не
позволяют обосновать ее эффективность по принятой обычной методике, т. е. при
учете ее самостоятельного использования. При работе указанного выше комплекса
ПЭС — ГЭС система получает дополнительную энергию и мощность, которые
обеспечивают повышение надежности энергоснабжения потребителей и
эффективность, близкую к нормативной для районов Севера. При этом учитывались
(за вычетом потерь) указанная выше энергоотдача Кольской ПЭС и ее
дополнительная мощность в системе.
При рассмотрении показателей Кольской ПЭС с малой
акваторией бассейна и относительно малой величиной прилива экономический
эффект ПЭС оправдывает XU ее капитальных вложений, тогда как остальные
затраты должны обосновываться значением этой установки как крупномасштабного
эксперимента для перехода к Мезенской ПЭС.
|