Природоохранные проблемы гидроэнергетики

В.П. Казанцев

Общая энергетика

Утверждено

Редакционно–издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Издательство

Пермского государственного технического университета

УДК 62–52

К14

Рецензенты:

Директор Научно–образовательного центра энергосбережения

Пермского государственного технического университета

канд. техн. наук А.В. Ромодин;

Директор Центра научно–технической информации (г. Пермь)

канд. техн. наук А.В. Трусов

Казанцев В.П.

К14 Общая энергетика: учеб. пособие / В.П. Казанцев. –

Пермь: Изд–во Перм. гос. техн. ун–та, 2009. – 256 с.

ISBN978–5–398–00221–8

Рассмотрены общие вопросы энергетики, характеризующие структуру топливно–энергетического комплекса и основные показатели единой энергетической системы России. Приведена общая характеристика электростанций, электрических и тепловых сетей, потребителей электроэнергии, а также типовые графики электрических и тепловых нагрузок энергосистем и условия обеспечения балансов мощности и энергии. Даны виды и характеристики углеводородных топлив как невозобновляемых источников энергии. Приведены тепловые, технологические и компоновочные схемы тепловых и атомных электростанций. Дана общая характеристика гидроэнергетических установок. Рассмотрены природоохранные проблемы гидроэнергетики, а также проблемы и перспективы использования традиционных и нетрадиционных, возобновляемых и невозобновляемых источников энергии.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 140211 “Электроснабжение”.

УДК 62–52

ISBN978–5–398–00221–8 © ГОУ ВПО

«Пермский государственный

технический университет», 2009

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ ……………………………... 6

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………. 7

1. Общие вопросы энергетики …………………... 9

1.1. Энергетические ресурсы земли и их

использование………………………………………… 9

1.2. Топливно–энергетический комплекс России …… 12

1.3. Единая энергетическая система России ………… 14

1.4. Электрические станции ………………………….. 19

1.5. Электрические и тепловые сети ………………… 23

1.6. Потребители электрической энергии …………… 29

1.7. Графики электрических и тепловых нагрузок

энергосистем …………………………………………... 32

1.8. Балансы мощности и энергии энергосистем …… 38

1.9. Традиционное топливо и его характеристики …... 44

2. Теоретические основы работы

энергетических установок ……………………… 50

2.1. Теплопередача, виды теплообмена ……………... 50

2.2. Основные термодинамические процессы

и законы (начала) термодинамики …………………... 54

2.3. Термодинамические циклы тепловых

двигателей ........................................................................ 58

2.3.1. Термодинамический цикл Карно ………. 59

2.3.2. Термодинамический цикл Ранкина ……… 61

2.3.3. Энергетические показатели цикла

Ранкина ………………………………………….. 63

3. Тепловые и атомные энергетические

установки ………………………………………………. 66

3.1. Тепловые электростанции ……………………….. 66

3.1.1. Тепловые схемы ТЭС …………………………… 68

3.1.1.1. Тепловые схемы КЭС …………………… 72

3.1.1.2. Когенерация. Тепловые схемы ТЭЦ …… 74

3.1.2. Технологические схемы ТЭС ……………… 78

3.1.3. Компоновочные схемы ТЭС ………………….. 84

3.1.4. Основное оборудование ТЭС …………………. 90

3.1.4.1. Паровые котлы ………………………….. 91

3.1.4.2. Паровые турбины ………………………. 99

3.1.4.3. Электрические генераторы

и трансформаторы ……………………………… 106

3.1.5. Вспомогательное оборудование ТЭС .............. 109

3.1.5.1. Насосы и газодувные машины ………… 109

3.1.5.2. Главные паропроводы и питательные

трубопроводы ТЭС …………………………….. 112

3.1.5.3. Системы регенеративного подогрева

питательной воды и промежуточного

перегрева ………………………………………… 114

3.1.5.4. Системы подогрева сетевой воды …… 118

3.2. Атомные электростанции ……………………... 121

3.2.1. Принцип действия и типы атомных

электростанций ……………………………………… 121

3.2.2. Ядерные реакторы ……………………............. 126

3.2.2.1. Принцип работы и классификация

ядерных реакторов …………………………………… 126

3.2.2.2. Реакторы на тепловых и быстрых

нейтронах …………………………………….............. 135

3.2.3. Ядерное топливо ……………………………… 138

3.2.4. Тепловые схемы АЭС ………………………… 140

3.2.5. Технологические схемы и компоновка

АЭС …………………………………………………… 146

3.2.6. Экономические аспекты атомной

энергетики …………………………………………… 153

3.2.7. Экология атомной энергетики ……………….. 155

3.2.8. Перспективы развития ядерной

и термоядерной энергетики …………………………... 157

4. Гидроэнергетические установки ………….. 159

4.1. Гидростатика и гидродинамика ……………....... 159

4.2. Гидроэнергоресурсы и состояние

гидроэнергетики России …………………………….. 160

4.3. Классификация, принцип работы

и характеристики гидроэнергетических установок.... 164

4.4. Схемы использования гидравлической

энергии ……………………………………………….. 169

4.5. Основное оборудование ГЭС ………………….. 175

4.5.1. Гидротурбины ………………………………... 175

4.5.1. Гидрогенераторы ……………………………... 179

Природоохранные проблемы гидроэнергетики

и их учет при проектировании ГЭС ……………….. 182

5. Нетрадиционные источники энергии

и их использование ……………………………….. 195

5.1. Состояние и перспективы нетрадиционной

энергетики …………………………………………... 195

5.2. Энергия ветра и ветроэлектрические станции.. 198

5.2.1. Ветроэнергетические установки …………….. 201

5.2.2. Основные проблемы и перспективы

ветроэнергетики ……………………………………... 208

5.3. Энергия Земли и геотермальные

электростанции …………………………………….... 211

5.4. Энергия Мирового океана и ее использование. 220

5.4.1. Гидротермальные электростанции …………... 220

5.4.2. Волновые электростанции ………………….,... 223

5.4.3. Приливные электростанции ………….............. 225

5.4.4. Электростанции морских течений …………... 227

5.5. Энергия Солнца и солнечные электростанции.. 229

5.6. Водородная энергетика ………………………… 236

5.7. Вторичные энергоресурсы ……………………... 239

5.8. Биомасса как возобновляемый источник

энергии ……………………………………………….. 242

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………... 251

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………… 254