Юрий Флаксерман - Глеб Максимилианович Кржижановский

Сокращение капитальных затрат достигается в результате: снижения размера резервной мощности, так как резерв становится общим для всего объединения; возможности установки более дешевых резервных агрегатов на гидравлических электростанциях; укрупнения мощности агрегатов и электрических станций; уменьшения величины пиковой мощности, так как совмещенный максимум нагрузки объединенной системы ниже суммы максимальных нагрузок отдельных промышленных центров, а различные пояса по времени позволяют производить переброску мощности для покрытия пиковых нагрузок из одного района в другой. Экономия топлива в объединенных системах достигается путем увеличения выработки электрической энергии на гидравлических электростанциях, так как крупные системы позволяют полнее использовать естественный сток реки путем самого оптимального совместного использования электроэнергии тепловых и гидравлических электростанций и в результате более экономичной работы крупных агрегатов на тепловых электростанциях. Экономика гидроэлектростанции в значительной мере зависит от того, работает ли она изолированно или в энергетической системе, а также от мощности системы. Сток рек меняется в различные времена года и в разные годы. На равнинных реках (Волга, Кама, Днепр и др.) максимальные расходы воды (во время паводков) в десятки и даже в сотни раз превышают минимальные расходы (зимой). В этих условиях выбор мощности гидравлической станции представляет сложную задачу. Потребность в электрической энергии данного района или города также не постоянна: она меняется и по времени года и в течение суток. Обычно электрические нагрузки зимой выше, чем летом. Максимальные нагрузки бывают зимой в вечерние часы. В обеденный перерыв и ночью электрические нагрузки значительно снижаются и достигают минимальных величин. Возрастание нагрузки в вечерние часы происходят очень быстро, максимальная нагрузка держится короткое время и затем так же быстро падает. На суточных графиках она имеет вид пика и потому получила название «пиковой» нагрузки. Если электрическая станция работает изолированно, одна, то для полного обеспечения электроэнергией всех 212

потребителей ее мощность должна быть во всяком случае не менее пиковой нагрузки. G другой стороны, мощность изолированной гидроэлектрической станции должна определяться соответственно минимальному расходу воды в маловодный год. Если минимальный сток реки обеспечивает мощность гидроэлектростанции, покрывающую или превышающую пиковую йагрузку, то большие количества воды будут проходить через плотину, не совершая полезной работы. Дорогостоящие гидротехнические сооружения не будут использованы в достаточной степени, стоимость установленного киловатта и киловатт-часа электроэнергии будет высокой. Сложнее обстоит дело, когда минимальный сток реки не обеспечивает пиковую нагрузку. Мощность гидроэлектростанции должна быть большей, чем это соответствует минимальному стоку реки. В этом случае приходится сооружать водохранилище, чтобы обеспечить необходимую мощность и выработку энергии, когда естественный сток воды недостаточен. Годовое регулирование обычно удается осуществить путем строительства нескольких гидроэлектростанций, располагаемых на всем протяжении реки, так называемым каскадом гидроэлектростанций. Для обеспечения потребителей электроэнергией в часы пик и в другое время, когда воды недостаточно, строится резервная тепловая электростанция. В этом случае обе электростанции, гидравлическая и тепловая, недостаточно используют свое оборудование и имеют низкие экономические показатели. Совсем другое положение создается, если гидроэлектростанция работает в энергетической системе, особенно в мощной. Совместная работа гидроэлектростанции и тепловых электростанций обеспечивает наиболее благоприятные условия для работы всей энергосистемы и повышает ее экономичность. Электрические нагрузки покрываются всеми электростанциями системы. Круглосуточный сток реки проходит через турбины станции, и вырабатываемая этим стоком электроэнергия совместно с электроэнергией от тепловых электростанций направляется потребителям. Пиковая часть нагрузки покрывается гидроэлектростанцией, в водохранилище которой за сутки накапливается необходимое количество воды, позволяющее в течение короткого времени получить большую мощность (рис. 6). Кроме 15 Ю. Н. Флаксерман 213

% Рис. 6. Покрытие суточного графика электрических нагрузок в системе при участии тепловых и гидравлических элект ростанций того, на гидроэлектростанции могут устанавливаться дополнительные агрегаты для создания резерва мощности в системе. Участие гидроэлектростанции в покрытии основной и пиковой нагрузок позволяет наиболее полно использовать сток реки и выработать наибольшее количество электроэнергии, что значительно снижает ее стоимость. Тепловые электростанции, освобождаясь от покрытия пиковых нагрузок, работают с постоянной нагрузкой, что обеспечивает наиболее экономичный режим их работы. Преимущества совместной работы гидроэлектростанций с тепловыми электростанциями не могут быть полностью использованы, если система имеет недостаточную мощность по отношению к мощности гидроэлектростанции. 214

Также мощные гидроэлектростанций, как волжские — имени Ленина (2,3 млн. квт) и имени XXII съезда (2,56 млн. квт), могут быть наиболее эффективно использованы только при очень большом объединении электростанций, например, в Единой энергетической системе Европейской части СССР. Еще до разработки плана ГОЭЛРО, в брошюре «Основные задачи электрификации СССР», Г. М. Кржижановский указывал, что крупные электростанции с мощными агрегатами на них более экономичны, чем мелкие. В настоящее время преимущество более мощных электростанций и агрегатов проявляется наиболее наглядно. Объединение электростанций, создание мощных энергетических систем сопровождались ростом мощности как электростанций, так и устанавливаемых на них агрегатов. Особенно благоприятные условия в этом отношении создаются при объединении мощных систем между собой, т. е. при создании Единой электроэнергетической системы. Многочисленные исследования, проводившиеся у нас и за рубежом, привели к выводу о допустимой единичной мощности агрегата на электростанции, равной примерно 7—10% суммарной мощности системы. Увеличение мощности агрегатов на электростанциях в крупных системах привело к созданию тепловых электростанций нового типа. Такие электростанции, мощностью 1—2,5 млн. квт, с небольшим количеством агрегатов, сооружаются по наиболее простой и экономичной схеме блоков (котел — турбина). Развитие энергетической техники убедительно показывает, что экономичность тепловых электростанций возрастает с ростом их мощности и мощности устанавливаемых агрегатов. Внедрение новой техники, связанное с повышением параметров пара, экономически целесообразно только при крупных агрегатах. Подсчитано, что при возрастании мощности агрегата с 2,5 тыс. квт до 250 тыс. квт при учете прогресса энергетической техники, расход топлива на каждый киловатт-час электроэнергии сокращается почти в два раза. При увеличении мощности агрегатов (котлов, турбин, вспомогательного оборудования) удельные издержки на их производство значительно уменьшаются. По данным Харь¬ 215 15*