Лекция тақырып: «Энергияның негізгі көздері, электрстанцияларының сипаттамасы»

Пән: «Мамандыққа кіріспе: Электрэнергиясын өндіру, жеткізу және тарату» №2 ЛЕКЦИЯ Тақырып: «Энергияның негізгі көздері, электрстанцияларының сипаттамасы»

• Жоспар: 1 Энергияның негізгі көздері. Отынның түрлері.
• 2. Электрстанциялары. ЭС мәнісі.
• 3. Электрстанцияларын жіктеу және олардың жұмысының ерекшеліктері.

• Электр энергетикасы ОЭК (ТЭК) құраушысы ретінде

• Отын – энергетикалық кешен ОЭК (ТЭК) отынды өндіру және өңдеу, электрэнергияны өндіру, оларды тарату, тасу және тұтынушыға жеткізудің күрделі салааралық жүйесі.
• Отын өндірісін және электр энергетикасын біріктіреді.

• ОЭК құрылымы

• Негізгі органикалық отындар

• ● қатты: антрацит, тас және құба көмірлер, шымтезек, отын, тұрмыстық және өндірістік қалдықтар (отындар олардың геологиялық жасының азайу ретінде орналасқан);
• ● сұйық: мұнай және оны айыру өнімдері – бензин,
• керосин, дизель отыны, лигроин, мазут;
• ● газтәріздес: табиғи газ метан, ілесетін газ, синтезгаз, металлургиялық өндірістің қалдықтары болатын домналық және шихталық газдар.

• Біріншіреттік энергия ресурстарының қоры

• Электр энергетикасындағы отын

• ҚР энергетика және минералды ресурстар министрлігі

• Қазақстанда көмірсутегі шикізатының шығарылатын қоры

• Мұнайдың әлемдік қоры

• Қазақстанның дәлеледенген шығарылатын қоры:
• мұнай - 4,8 млрд.
• әлемдегі мұнай қорының 3,2%
• Қазақстан көмірсутегі қоры бойынша әлемдегі ондыққа кіреді

• Қазақстан - 3.2%

Ірі электрстанциялардың өндіру үлесі (АҚ ЕЭК, «Екібастұз ГРЭС-1», «Қарағанды ГРЭС-2», «Екібастұз ГРЭС-2») – ҚР электрэнергияның жалпы өндіруінен 44 %.

• Көмір энергетикасы
• ҚР электрэнергияның 72% 37 ЖЭС өндіреді. ҚР – да ең ірісі – Екібастұздағы ГРЭС-1 (500 МВт - тан 8 энергоблок), бірақ қазіргі станцияның беріп тұрған қуаты 2250 МВт. Бар қуат ресурсының пайдаланылып тұрғаны 55%. Көмір өндірудің төменгі деңгейі және ЭБЖ Қазақстан инфраструктурасының толық дамымағаны электрстанцияларды толық пайдалануға мүмкіндік бермейді. Табиғи ортаны негізінен ластайтын көмір энергетикасы. Екібастұзда минералды заттарының құрамы 30% жоғары құба көмір пайдаланылғасын көмір ЖЭС – ң шығаратын заттары ҚР солтүстік шығысына, Сібірге және Монголияға тарайды.

• Гидроэнергетика
• ҚР – да маңызды гидроресурстар бар, олардың жыл бойындағы жалпы энергиясы 170 млрд кВт·сағ, бірақ пайдаланылатыны оның шамалы бөлігі.
• Негізгі өзендер: Ертіс, Іле және Сырдария. Экономикалық тиімді гидроресурстар негізінде елдің шығысында (таулы Алтай) және оңтүстігінде орналасқан. Ірі ГЭС - тер: Бұқтырма, Шульба, Өскемен (Ертіс өзенінде) және Қапшағай (Іле өзенінде), олар ел мұқтажының 12 % қамтамасыз етеді.
• ҚР – да гидроресурстарды пайдалануды көбейту жоспарланып отыр. Мойнақ ГЭС - і (300 МВт) салынды, Бұлақ ГЭС - і (78 МВт), Кербұлақ ГЭС - і (50 МВт) және бір қатар кіші ГЭС – тер жобалануда .

• Табиғи газдан электрэнергия алу
• ҚР – да мұнаймен бірге өндіретін газдың едәуір ресурстары бар. Оны жағу елдің 10% электрэнергиясын береді, бұл Қазақстанның батысында энергияның негізін құрайды.
• Газ жағатын электрстанциялардың экологиясы жоғары, бірақ «газды жаққан ақшаны отқа жаққанмен бірдей» деп ұлы химик Д.И. Менделеев айтқандай химия өндірісіне өте құнды өнімді отқа жағу оңтайлы емес.

• Мазуттан, мұнай қалдықтарынан электрэнергияны алу
• ҚР мұнайдың көбісін шикізат түрінде сыртқа сатады, бұл көпеселі ысырапқа алып келеді:
• мұнайды бөлу өнімдерінің негізінде өзіміздің мұнай химиясын дамытудың мүмкіндігі жойылады.
• мазут және мұнай қоқысы электрэнергетикасын дамыту мүмкіндігі жойылады, бұл ҚР – да өндірілетін электрэнергияның 5% аз құрайды, мысалы, АҚШ – та энергетиканың бұл секторы негізгі болып табылады.

• Атом энергиясы
• ҚР – ғы реакторы жылдам нейтронда қуаты 350 МВт жалғыз АЭС Ақтау қаласында болды. АЭС 1973 -1999 жылдары жұмыс істеді. Осы кезде атом энергиясы ҚР – да пайдаланылмайды, бірақ, елдегі уранның қоры 469 мың тоннаға бағаланған. Қазір Балқаш көлінің маңында қуаты 1900 МВт жаңа атом электрстанциясының құрылысы туралы мәселе қарастырылуда. Сейсмологтардың пікірі бойынша бұл аудан аса қауіпті аймақта орналасқан, мұны 1979 жылы магнитудасы Ms = 6 Бақанас жер сілкінуі көрсетті.

• Электрэнергияның балама көздері
• ҚР – да балама энергия ресурстарының меншікті салмағы электрэнергияның қосынды өнімінің 0,2 % құрайды.

• Жел энергетикасы ҚР – да тиісті табиғи жағдайларына қарамастан дамымаған.
• Бүгінде Қазақстанда көп фирмаларымен және осы істің ынталыларымен жел электрстанцияларының аэродинамикалық қиыстырмаларын құру жақсы дамып келеді.
• Егер ЖЭС – ді аккумуляторсыз жалпы торапқа қосу режимінде пайдаланса, электр тораптарында орнықтылықты қамтамасыз ету қиын болады, бұл апаттық жағдайға алып келуі мүмкін. Жақында шыққан жел электрстанцияларын жалпы энергия жүйесіне қосуды қамтамасыз ету заңы электр тораптарының электрмен жабдықтауының орнықтылығын және апатсыздығын ойластырмаған және арзан орнықты электрэнергияны жалпы торапқа беріп тұрған электрэнергияның негізгі өндірушілерінің мүдделерін ескермейді.

• Күн энергетикасы
• Қазақстанда күн энергиясын пайдалану да мәнді емес, мұнда күн жарығының жылдық ұзақтығы 2200—3000 сағат құрайды, ал орта қуаты 130 — 180 Вт/м2.
• Мұндай жағдай байланысты:
• стоимость электрэнергиясының және и энергия тасушыларының құны Қазақстанда салыстырмалы төмен, ал сондықтан күн электрстанцияларына жылу және дизель станцияларымен бәсекелесу қиын;
• Қазақстанда күн элементтері мен батареяларының өз өндірісі жоқ;
• бұл саланың дамуына мемелекеттің іс жүзіндегі көмегі жоқ.

• Эфирлік энергетика және салқын ядролық реакциялар
• Академиялық орталар, атом саласының мамандары және мұнай өндіретіндер жағынан байқалатын едәуір наразылыққа қарамастан Қазақстанда, басқа елдердегідей эфирлік энергетика саласында, яғни ғарыш эфирінен энергия алу туралы зерттеулер жүргізіліп жатыр. Кавитация және соған ұқсас физикалық құбылыстарды пайдаланып, суық ядролық реакцияларды іске асырудың сәтті үлгілері бар. Үлгілердің бірі болып табылатын Казмеханобр ҒЗИ конструкторы Н.В. Рыжовтың жасалымы.
• Эфирден энергияны тиімді өндірудің үлгісі жоғары температуралар ҒЗИ қызметкерлері Рощин мен Годинннің қондырғысы.
•  Фарадейдің униполярлық машинасының негізіндегі Брюс де - Пальманың және басқа эфирлік электргенераторлардың жасалымы эфирлік электргенераторлардың классикалық түрі болып табылады.

• Табиғи отын ресурстарының деңгейі

• Қайталанатын энергоресурстардың потенциалы және
• оны пайдалану (млрд. кВт*сағ.)

Электрстанциялар

• Электрста́нция — электрэнергиясын өндіру үшін пайдаланатын қондырғылардың, жабдықтың және аппаратураның жиынтығы, және осыған қажет белгілі ауданда орналасқан құрылымдар мен ғимараттар.

• Электрстанциялары ұлттық мағынасы, өндірістік мағынасы және региондық мағынасы бар электрстанцияларға бөлінеді.
• Ұлттық мағынасы бар электрстанцияларға ҚР электрэнергиясын өндіруін және көтерме сату нарығын қамтамасыз ететін ірі жылу электрстанциялары:
• «Екібастұз ГРЭС-1 ЖШС;
• «Екібастұз ГРЭС-1 станциясы» АҚ ;
• «Еуразиалық Энергетикалық Корпорация» (Ақсу ГРЭС - і) АҚ;
• «Казахмыс корпорациясы» ГРЭС – і ЖШС;
• «Жамбыл ГРЭС - і» АҚ,
• Сонымен қатар қосымша пайдаланылатын және ҚР БЭЖ жүктеме графигін реттеу үшін пайдаланылатын қуаты үлкен су электрстанциялары :
• Бұқтырма ГЭК АҚ «Казцинк»,
• ЖШС «AES Өскемен ГЭС - і»,
• ЖШС «AES Шульба ГЭС - і».

• ЖЭО – лар өндірістік мағынасы бар электрстанциялар қатарына жатады, мұнда электр және жылу энергиялары өндіріледі, оларды ірі өндірістік кәсіпорындарды және жақын елді мекендерді электрмен және жылумен жабдықтауға пайдаланады :
• ЖЭО-3 ЖШС «Қарағанды - Жылу;
• ЖЭО ПВС, ЖЭО-2 АҚ «Арселор Миттал Теміртау» Корпорациясы;
• Рудный ЖЭО (АҚ «ССГПО»);
• Балқаш ЖЭО, Жезқазған ЖЭО ЖШС «Казахмыс»;
• Павлодар ЖЭО-1 АҚ «Қазақстан Алюминийі»;
• Шымкент ЖЭО -1,2 (АҚ «Южполиметал») және басқалар.

• КЭС – те жанатын отынның химиялық энергиясы қазанда турбоагрегатты (генератормен жалғанған бу турбинасын) айналдыратын су буының энергиясына түрленеді. Айналудың механикалық энергиясы генератормен электрлікке түрленеді. Отын болатындар көмір, шымтезек, жанатын тақтатастар, және газ бен мазут. КЭС үлесіне өндірілген электрэнергияның 60% келеді.
• КЭС негізгі ерекшеліктері:
• электрэнергия тұтынушыларынан қашықтығы, мұнда қуат жоғары және асқын жоғары кернеулермен беріледі;
• - электрстанция құрылысының блоктық қағидасы.
• КЭС қуаты әдетте елдің ірі ауданын электрэнергиямен қамтамасыз етуге жарайды.

• Жылу конденсациялық электрстанциялары (КЭС)

• Осы кездегі КЭС жалпы түрі

• 1 – бас ғимарат; 2 – көмекші ғимарат; 3 – ашық таратушы құрылғы; 4 – отын қоймасы

• Жылу электростанциялары – жылу электр орталықтары (ТЭЦ)

• Өндірістік кәсіпорындарды және қалаларды электрэнергия және жылумен орталықтандырып жабдықтауға арналған. Олардың КЭС – тен айырмашылығы өндірістік мұқтажға, жылытуға, ауаны қоңдауға және жылумен жабдықтауға турбиналарда пайдаланылған буды қолдану.
• ТЭЦ – де барлық өндірілген электрэнергияның 25 % шығарылады.

• Қоршаған ортаға әсері: ЖЭО – лардың ірі өндіріс орталарында орналасуы олардың экологиялығына қоятын талапты көтереді. ЖЭО – лардан шығатын зиянды заттарды азайту үшін бірінші кезекте газтәріздес немесе сұйық отынды және жоғарысапалы көмірді пайдалану қажет.

• ЖЭО – ның негізгі ерекшеліктері:
• ЖЭО – ның электр бөлігінің ерекшелігі электр жүктемелерінің ортасына жақын орналасуымен анықталады. Бұл жағдайда қуаттың бір бөлігі жергілікті торапқа генераторлық кернеумен берілуі мүмкін. Осы мақсатпен электрстанцияда әдетте генераторлық таратушы құрылғы (ГРУ) жасалынады. КЭС – тегідей қуаттың артығы, жоғары кернеумен энергия жүйесіне қашық тұтынушыларға жеткізіледі, мұнда жоғары және асқын жоғары кернеулер қолданылады;
• - Электрстанцияның электр қуатымен салыстырғанда жылу жабдығының жоғары қуаты (КЭС – ке қарағанда өзіндік мұқтажға электрэнергияның көп жұмсалуы).

• Жылу электрстанциясының сұлбасы (ЖЭС/ЖЭО)

• 1 – электр генераторы; 2 – бу турбинасы; 3 – басқару пульті; 4 – деаэратор; 5 және 6 – бункерлер; 7 – сепаратор; 8 – циклон; 9 – қазан; 10 – қызу беті (жылу алмастырғыш); 11 – түтін құбыры; 12 – ұнтайтын тұрғынжай; 13 – резервтік отынның қоймасы; 14 – вагон; 15 – түсіретін құрылғы; 16 – конвейер; 17 – түтін сорғыс; 18 – арна; 19 – күл ұстағыш; 20 – желдеткіш; 21 – ошақ; 22 – диірмен; 23 – сорап станциясы; 24 – судың көзі; 25 – айналдырма сорабы; 26 – жоғары қысымды регенеративтік жылытқыш; 27 – қоректендіруші сорап; 28 – конденсатор; 29 – суды химиялық тазартатын қондырғы; 30 – жоғарылатқыш трансформатор; 31 – төменгі қысымды регенеративтік жылытқыш; 32 – конденсаттық сорап.