Гидроаккумулирующие электростанции

в. – в 1882 г. в Швейцарии близ г. Цюриха

была сооружена установка Леттем с двумя насосами мощностью по 51,5 кВт, накачивающими воду на высоту 153 м в резервуар емкостью 18 тыс. м3. В 1894 г. на прядильной фабрике в Италии была введена в работу установка Крева-Луино мощностью 50 кВт с напором 64 м, работавшая по недельному циклу аккумулирования: запасенный в субботу и воскресенье объем воды срабатывался в рабочие дни.
К 1900 г. в Германии, Австрии и Италии было построено еще несколько ГАЭС мощностью по 50 – 100 кВт. В 1912 г. в этих странах насчитывалось 7 ГАЭС с единичной мощностью агрегатов до 3 МВт, установленных по раздельной схеме. Это были преимущественно малые установки, назначением которых было повышение суточной выработки ГЭС, не имевших водохранилищ достаточной емкости.

Тем не менее в период с 1912 по 1930 г.

было построено 32 ГАЭС, часть которых оборудована трехмашинными агрегатами. Первые относительно крупные ГАЭС были сооружены в конце 1920-х гг.: высоконапорная ГАЭС Треморджо мощностью 11 МВт в Италии с максимальным напором 905 м и ГЭС – ГАЭС Вегиталь в Швейцарии с мощностью турбинного режима 67 МВт, сезонным регулированием стока и гидроаккумулированием.

Преобладающей схемой основного гидроэнергетического оборудования стали трехмашинные агрегаты горизонтального исполнения

с единичной мощностью агрегатов в турбинном режиме до 50 МВт. Первая обратимая гидромашина с поворотно-лопастным рабочим колесом диаметром 1,77 м и неподвижным направляющим аппаратом была введена в 1934 г. на ГАЭС Бальденей в Руре (Германия): мощность в турбинном режиме 1,32 МВт при 256 об/мин и в насосном режиме 1,47 МВт при 326 об/мин; напор 8,5 – 10 м. В этот же период началось строительство ГАЭС в США: в 1928 г. была введена ГЭС – ГАЭС Рокки-Ривер мощностью 25 МВт при максимальном напоре 74 м.

Великобритании, Испании, США, Японии и других странах. В 1945 –

1960 гг. построено 27 ГАЭС мощностью 35 – 240 МВт. В этот период получили широкое распространение обратимые гидромашины, особенно в США и Японии, где все ГАЭС, за исключением самых ранних, оборудованы такими машинами.
Достоинства ГАЭС как источника маневренной мощности предопределили их быстрое развитие во всем мире. Темп строительства и ввода ГАЭС резко возрос в 1960-е гг. в связи с широким распространением АЭС и ТЭС с турбоблоками большой единичной мощности и ограниченными возможностями регулирования, а также вследствие исчерпания гидроресурсов в некоторых странах.

148 эксплуатируемых ГАЭС суммарной мощностью 15,3 млн кВт. Из этой

мощности на долю США приходилось 3640 МВт, что составляло 1,2 % мощности всех электростанций страны. К 1980 г. эта доля выросла до 4 % (32 ГАЭС, 14 млн кВт) и в стадии проектирования находилось еще 33 ГАЭС, а к 1990 г. – до 5,6 % (37,3 млн кВт). Более половины ГАЭС построено в Германии, Японии, США, Швейцарии и других странах Западной Европы. В частности, в Японии количество эксплуатируемых ГАЭС составляет около 50, в Германии – более 30. Доля ГАЭС в энергосистемах Западной Европы с 1,0 % в 1970 г. (6 млн кВт) к 1980 г. увеличилась до 4 % (26 млн кВт). Кроме того, в 1970 г. в стадии строительства находилось еще 48 ГАЭС общей мощностью около 22 млн кВт.

В насосном режиме вода из нижнего водоема перекачивается гидроагрегатами ГАЭС

в верхний водоем. В насосном режиме ГАЭС обычно работает в ночной период, когда в связи со снижением нагрузки в энергосистеме имеется избыток электроэнергии, которую и потребляет ГАЭС (заполняет провальную часть суточного графика нагрузок). В турбинном режиме вода из верхнего водоема сбрасывается в нижний через агрегаты ГАЭС, а вырабатываемая электроэнергия подается в энергосистему потребителям. В турбинном режиме ГАЭС работают в периоды максимальной нагрузки в энергосистеме (обычно в часы вечернего и утреннего пиков в суточном графике нагрузок).

практически полное отсутствие притока воды в верхний водоем (рис. 2.8,

а). Такая схема используется на большинстве ГАЭС, например на Киевской мощностью 230 МВт, Ладингтон (США) – 1872 МВт (рис. 2.9), строящейся Днестровской – 2270 МВт (рис. 2.10), Загорской (Россия) – 1200 МВт (рис. 2.11), Динорвик (Англия) – 1800 МВт, Tianhuangping (Китай) – 1836 МВт (рис. 2.12).
ГАЭС смешанного типа, или ГЭС-ГАЭС, с притоком воды в верхний водоем, при сработке которого в турбинном режиме обеспечивается дополнительная выработка электроэнергии (см. рис. 2.8, б).
ГАЭС с неполной высотой подкачки воды в верхний водоем. Такие ГАЭС используются при переброске стока из одной реки в другую путем закачки воды насосной станцией в верховой водоем на водоразделе и сброса ее через агрегаты ГЭС в низовой водоем на другой реке (см. рис. 2.8, в), а также при устройстве на реке двух рядом расположенных водохранилищ с перекачкой воды агрегатами ГАЭС из верхнего водохранилища на реке в самый верхний водоем, размещенный на более высоких отметках, и сбросом воды через агрегаты ГАЭС в нижнее водохранилище на реке.

только на крупных реках с использованием уже существующих водохранилищ в

качестве нижнего водоема, но и вдали от крупных рек на небольших реках, где имеются благоприятные топографические условия для создания напора, вблизи от крупных ТЭС и АЭС, что позволяет повысить надежность их работы в энергосистеме, снизить затраты на сооружение ЛЭП.

несовмещенные;
по схеме концентрации напора - приплотинные и деривационные;
по величине действующего

напора - низконапорные (40-60 м), средненапорные (120-150 м) и высоконапорные (свыше 200 м);
по компоновке элементов гидроузла - с наземными, подземными или полуподземными машинными зданиями;
по конструкции напорных водоводов - с открытым или подземным расположением;
по конструкции верхнего и нижнего бассейнов - с искусственно сооружаемыми или естественными бассейнами (в том числе могут быть использованы бассейны ГЭС, ТЭС или АЭС);
по наличию естественной приточности - с приточностью в верхний бассейн, с приточностью в нижний бассейн;
по типу (компоновке) основного гидроэнергетического оборудования - с двухмашинными, трехмашинными или четырехмашинными гидроагрегатами;
по длительности цикла насосного аккумулирования - с суточным, недельным и сезонным (годичным) циклом работы.

генератор работает как в генераторном режиме, так и в насосном

(насос – мотор).
В трёхмашинных ГАЭС имеется один мотор-генератор, который либо принимает мощность отдельной турбины, либо передаёт момент отдельному насосу.
В четырёхмашинных ГАЭС имеется турбина, совмещённая с генератором, и мотор, совмещённый с насосом.