Тепловая электроэнергетика: Как осуществляется производство (генерация) электрической энергии?

Содержание

Как осуществляется производство (генерация) электрической энергии?

Производство (Генерация) электроэнергии — это процесс преобразования различных видов энергии в электрическую на индустриальных объектах, называемых электрическими станциями. В настоящее время существуют следующие виды генерации:

Тепловая электроэнергетика. В данном случае в электрическую энергию преобразуется тепловая энергия сгорания органических топлив. К тепловой электроэнергетике относятся тепловые электростанции (ТЭС), которые бывают двух основных видов:

Конденсационные (КЭС, также используется старая аббревиатура ГРЭС). Конденсационной называют не комбинированную выработку электрической энергии;

Теплофикационные (теплоэлектроцентрали, ТЭЦ). Теплофикацией называется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии на одной и той же станции;

КЭС и ТЭЦ имеют схожие технологические процессы. В обоих случаях имеется котёл, в котором сжигается топливо и за счёт выделяемого тепла нагревается пар под давлением.

Далее нагретый пар подаётся в паровую турбину, где его тепловая энергия преобразуется в энергию вращения. Вал турбины вращает ротор электрогенератора — таким образом энергия вращения преобразуется в электрическую энергию, которая подаётся в сеть. Принципиальным отличием ТЭЦ от КЭС является то, что часть нагретого в котле пара уходит на нужды теплоснабжения;

Ядерная энергетика. К ней относятся атомные электростанции (АЭС). На практике ядерную энергетику часто считают подвидом тепловой электроэнергетики, так как, в целом, принцип выработки электроэнергии на АЭС тот же, что и на ТЭС. Только в данном случае тепловая энергия выделяется не при сжигании топлива, а при делении атомных ядер в ядерном реакторе. Дальше схема производства электроэнергии ничем принципиально не отличается от ТЭС: пар нагревается в реакторе, поступает в паровую турбину и т. д. Из-за некоторых конструктивных особенностей АЭС нерентабельно использовать в комбинированной выработке, хотя отдельные эксперименты в этом направлении проводились;

Гидроэнергетика. К ней относятся гидроэлектростанции (ГЭС). В гидроэнергетике в электрическую энергию преобразуется кинетическая энергия течения воды. Для этого при помощи плотин на реках искусственно создаётся перепад уровней водяной поверхности (т. н. верхний и нижний бьеф). Вода под действием силы тяжести переливается из верхнего бьефа в нижний по специальным протокам, в которых расположены водяные турбины, лопасти которых раскручиваются водяным потоком. Турбина же вращает ротор электрогенератора. Особой разновидностью ГЭС являются гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Их нельзя считать генерирующими мощностями в чистом виде, так как они потребляют практически столько же электроэнергии, сколько вырабатывают, однако такие станции очень эффективно справляются с разгрузкой сети в пиковые часы;

Альтернативная энергетика. К ней относятся способы генерации электроэнергии, имеющие ряд достоинств по сравнению с «традиционными», но по разным причинам не получившие достаточного распространения. Основными видами альтернативной энергетики являются:

Ветроэнергетика — использование кинетической энергии ветра для получения электроэнергии;

Гелиоэнергетика — получение электрической энергии из энергии солнечных лучей;

Общими недостатками ветро- и гелиоэнергетики являются относительная маломощность генераторов при их дороговизне. Также в обоих случаях обязательно нужны аккумулирующие мощности на ночное (для гелиоэнергетики) и безветренное (для ветроэнергетики) время;

Геотермальная энергетика — использование естественного тепла Земли для выработки электрической энергии. По сути геотермальные станции представляют собой обычные ТЭС, на которых источником тепла для нагрева пара является не котёл или ядерный реактор, а подземные источники естественного тепла. Недостатком таких станций является географическая ограниченность их применения: геотермальные станции рентабельно строить только в регионах тектонической активности, то есть, там, где естественные источники тепла наиболее доступны;

Водородная энергетика — использование водорода в качестве энергетического топлива имеет большие перспективы: водород имеет очень высокий КПД сгорания, его ресурс практически не ограничен, сжигание водорода абсолютно экологически чисто (продуктом сгорания в атмосфере кислорода является дистиллированная вода). Однако в полной мере удовлетворить потребности человечества водородная энергетика на данный момент не в состоянии из-за дороговизны производства чистого водорода и технических проблем его транспортировки в больших количествах;

Стоит также отметить альтернативные виды гидроэнергетики: приливную и волновую энергетику.

В этих случаях используется естественная кинетическая энергия морских приливов и ветровых волн соответственно. Распространению этих видов электроэнергетики мешает необходимость совпадения слишком многих факторов при проектировании электростанции: необходимо не просто морское побережье, но такое побережье, на котором приливы (и волнение моря соответственно) были бы достаточно сильны и постоянны. Например, побережье Чёрного моря не годится для строительства приливных электростанций, так как перепады уровня воды Чёрном море в прилив и отлив минимальны.

Вернуться назад

Что такое Тепловая электростанция ТЭС?

2 сентября 2013 в 21:54

107092

Тепловая электростанция — это энергоустановка для преобразования энергии топлива в механическую энергию

ИА Neftegaz. RU. Тепловая электростанция ( тепловая электрическая станция) — энергетическая установка, на которой вырабатывается электрическая энергия за счет преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.


1	Cooling tower	Градирня
2	Cooling water pump	Насос водяного охлаждения; Циркуляционный насос
3	Transmission line (3-phase)	Линия электропередачи (3-х фазная)
4	Step-up transformer (3-phase)	Повышающий трансформатор
5	Electrical generator (3-phase)	Электрогенератор; Электромашинный генератор
6	Low pressure steam turbine	Паровая турбина низкого давления
7	Condensate pump	Конденсатный насос
8	Surface condenser	Поверхностный конденсатор
9	Intermediate pressure steam turbine	Паровая турбины среднего давления
10	Steam control valve	Клапан регулировки подачи пара
11	High pressure steam turbine	Паровая турбина высокого давления
12	Deaerator	Деаэратор
13	Feedwater heater	Подогреватель питательной воды
14	Coal conveyor	Транспортёр угля
15	Coal hopper	Бункер угля
16	Coal pulverizer	Углеразмольная мельница; Мельница для измельчения угля
17	Boiler drum	Барабан котла
18	Bottom ash hopper	Шлаковый бункер
19	Superheater	Пароперегреватель; Перегреватель пара
20	Forced draught (draft) fan	Дутьевой вентилятор; Тягодутьевой вентилятор
21	Reheater	Промежуточный пароперегреватель
22	Combustion air intake	Заборник первичного воздуха; Заборник воздуха в топку
23	Economiser	Экономайзер
24	Air preheater	Предварительный воздухоподогреватель
25	Precipitator	Золоуловитель
26	Induced draught (draft) fan	Дымосос; Вытяжной вентилятор
27	Flue-gas stack	Дымовая труба
28	Feed pump	Питательный насос

Уголь транспортируется (14) из внешней шахты и измельчается в очень мелкий порошок крупными металлическими сферами в мельнице (16).

Там он смешивается с предварительно подогретым воздухом (24), нагнетаемым вентилятором поддува (20).

Горячая воздушно-топливная смесь принудительно, при высоком давлении, попадает в котел, где быстро воспламеняется.

Вода поступает вертикально вверх по трубчатым стенкам котла, где превращается в пар и поступает в барабан котла (17), в котором пар отделяется от оставшейся воды.

Пар проходит через коллектор в крышке барабана в подвесной подогреватель (19), где его давление и температура быстро возрастают до 200 бар и 570°С, достаточных для того, чтобы стенки труб светились тускло-красным цветом.

Затем пар поступает в турбину высокого давления (11), первую из трех в процессе генерации электроэнергии.

Клапан регулировки подачи пара (10) обеспечивает как ручное управление турбиной, так и автоматическое по заданным параметрам.

Пар выпускается из турбины высокого давления как со снижением давления, так температуры, после чего он возвращается на подогрев в промежуточный пароперегреватель (21) котла.

ТЭС — основной тип электростанций в России, доля вырабатываемой ими электроэнергии составляет 67% на 2000 г.

В промышленно развитых странах этот показатель доходит до 80%.

Тепловая энергия на ТЭС используется для нагрева воды и получения пара — на паротурбинных электростанциях или для получения горячих газов — на газотурбинных (ГТЭС).

Для получения тепла органическое топливо сжигают в котлоагрегатах ТЭС.

В качестве топлива используется:

уголь, торф,
природный газ,
мазут, горючие сланцы.

Типы ТЭС

1.Котлотурбинные электростанции

1.1. Конденсационные электростанции (КЭС, исторически получили название ГРЭС — государственная районная электростанция)

1.2.Теплоэлектроцентрали (теплофикационные электростанции, ТЭЦ)

2.Газотурбинные электростанции

3. Электростанции на базе парогазовых установок

4.Электростанции на основе поршневых двигателей

5. Комбинированного цикла

#тепловая электростанция #ТЭС #преобразование #энергия топлива #механическая энергия

Последние новости

Производство тепловой энергии | Электроэнергия и природный газ

Поскольку более низкие цены на газ, ограниченный спрос, более строгий экологический контроль и переход на возобновляемые источники энергии в совокупности оказывают давление на маржу генерирующих компаний, операционное превосходство имеет большое значение. Наш комплексный подход помогает клиентам одновременно повышать производительность предприятия, укреплять центральные закупки и оптимизировать портфели капиталовложений.

Чтобы добиться максимального эффекта, мы помогаем клиентам учитывать все факторы создания стоимости на уровне предприятия: выручка, коммерческая оптимизация, фиксированные и переменные затраты, включая затраты на топливо. Мы внедряем наращивание потенциала в дизайн проекта, чтобы клиенты все больше полагались на свои собственные ресурсы по мере расширения программы, а наша поддержка постепенно сокращалась от одной волны к другой.

Мы сотрудничаем со многими крупнейшими в мире парками электростанций, чтобы обеспечить долгосрочное улучшение операций на переднем крае. Мы помогаем нашим клиентам развивать возможности для создания прочной основы для достижения высоких результатов. Мы предоставляем доступ к беспрецедентной глобальной сети специалистов, обладающих глубокими знаниями и практическим опытом в области энергетики, бережливого производства и энергоэффективности.

Передовые заводские операции . Наш отличительный проверенный на практике процесс, поддерживаемый учебными модулями, ИТ-пакетами и методами бережливого производства, помогает клиентам выявлять возможности для улучшения, генерировать и оценивать идеи, устанавливать приоритеты и отслеживать результаты. Мы адаптируем каждую программу к соответствующей технологии генерации — ископаемой, гидро- или ядерной — с учетом тепловых мощностей, индивидуальной производительности и времени простоя.
Управление портфелем и операционным риском. Следуя нашему систематическому подходу к оценке рисков и доходности, клиенты могут принимать более обоснованные решения по подбору поставщиков, балансу оптовых и розничных продаж, долгосрочным и краткосрочным продажам и программам хеджирования. Мы помогаем клиентам согласовывать коммерческие и операционные стимулы для использования возможностей и обеспечения устойчивого воздействия.
Трансформация производительности . Наш прагматичный акцент на создании ценности позволяет клиентам быстро получать операционные выгоды, корректировать производительность в режиме реального времени и эффективно отслеживать прогресс. Чтобы трансформация обеспечивала непрерывное улучшение, мы фокусируемся на долгосрочных изменениях мышления и поведения, а также на краткосрочном повышении производительности.

Примеры нашей работы

За последние 5 лет мы поддержали клиентов по более чем 400 проектам в области теплоэнергетики, включая следующие:

Увеличение мощности электроэнергетики страны

Поддержка страны в наращивании мощности электроэнергетики на 20 гигаватт за 20-летний период, включая помощь в разработке моделей спроса и предложения, разработку стратегии и плана реализации, изучение возможностей повышения эффективности с разработчика оффшорной ветроэнергетики и добиться экономии 30 процентов капитальных затрат и 10 процентов экономии времени

Выявление кадровых тенденций

Создание инструментов управления персоналом на основе неиспользованных баз данных, чтобы помочь клиенту определить тенденции сверхурочной работы и невыходов на работу и сократить количество часов, затронутых вдвое клиент анализирует более 3000 производственных переменных и миллионы точек данных, чтобы выделить шесть параметров, влияющих на теплопроизводительность, которые могут контролироваться операторами, что приводит к улучшению теплопроизводительности на 2-3 процента и существенному снижению затрат

Мы постоянно инвестируем в создание инновационных инструментов и методов для повышения качества обслуживания клиентов, таких как:

McKinsey Power Gauge. Наш глобальный инструмент сравнительного анализа использует данные 600 тепловых электростанций, чтобы получить представление о передовых методах эксплуатации и улучшениях.
Сравнительный анализ эксплуатации и технического обслуживания ветроэнергетики. Этот специализированный инструмент по эксплуатации и техническому обслуживанию предоставляет технические и экономические оценки более чем 440 ветряных электростанций и 10 000 генераторов ветряных турбин.
Коммерческий набор инструментов для оптимизации. Наша запатентованная модель оптимизации диспетчеризации помогает производителям максимизировать прибыль в различных условиях оптового рынка.
Тетрис. Используя запатентованный McKinsey инструмент Power IQ, Tetris помогает определить оптимальные профили расходов и нормативные конструкции, чтобы максимизировать ценность для коммунальных предприятий и их клиентов.

Антонио Кастеллано

Партнер, Сингапур

Co возглавляет практику McKinsey в области электроэнергетики и природного газа в Юго-Восточной Азии и обладает глубоким опытом в энергетическом секторе, включая стратегию,. ..

Пол Колтер

старший партнер, Остин

Консультирует клиентов в сфере энергетики, особенно в секторах электроэнергетики и производства электроэнергии, включая ископаемые, атомные и ветряные…

История воздействия

Как электростанция перешла на устойчивую экономию

Пилотный проект по бережливому производству устанавливает курс коммунального предприятия на достижение годовой чистой прибыли в размере 9,5 миллионов долларов на гигаватт.

Связанная информация

Статья

Раскрытие ценности цифровых операций в производстве электроэнергии

11 октября 2019 г. — Чтобы оставаться конкурентоспособными в производстве электроэнергии, газовым и угольным электростанциям необходимо повышать топливную эффективность и производительность. Цифровая операционная трансформация позволяет им это сделать.

Как мы помогаем клиентам

Свяжитесь с нашей практикой электроэнергетики и природного газа

Связаться с нами

Схема производства тепловой энергии [KEPCO]

Схема производства тепловой энергии

Спрос на электроэнергию сильно зависит от сезона и времени суток. Поскольку производство тепловой энергии может гибко адаптироваться к изменениям спроса, оно играет центральную роль в поддержании энергоснабжения.
Комбинируя различные источники энергии, мы можем обеспечить количество энергии, необходимое для удовлетворения спроса в зависимости от времени года и времени суток.

Тип энергоснабжения	Режим работы	Характеристики
Тепловая энергия, работающая на угле часы и выход постоянный. Его нельзя отрегулировать, чтобы он реагировал на колебания потребляемой мощности.
Тепловая энергия, работающая на СПГ	Работа от базовой до средней нагрузки	Эти источники энергии могут гибко реагировать на ежедневные колебания спроса на электроэнергию. Они работают в дневное время, останавливаются ночью и повторяют эту схему ежедневно.
Тепловая энергия, работающая на жидком топливе	Работа со средней и пиковой нагрузкой	Эти источники энергии можно настроить для удовлетворения пиковых нагрузок на электроэнергию. Они эксплуатируются в основном летом и зимой в периоды повышенного спроса. В противном случае они остаются в режиме ожидания и готовы к работе в любое время, чтобы обеспечить резервную мощность при неожиданном скачке нагрузки.

Сжигание таких видов топлива, как нефть, уголь и СПГ (сжиженный природный газ), приводит в действие котел для выработки пара высокой температуры и высокого давления. Этот пар используется для привода паровой турбины. Генератор, присоединенный к паровой турбине, вырабатывает электричество.

Производство паровой энергии

Топливо, такое как мазут, СПГ (сжиженный природный газ) и уголь, сжигается внутри котла для получения пара при высокой температуре и высоком давлении.
Этот пар используется для вращения рабочего колеса паровой турбины. Это приводит в действие генераторы электроэнергии, подключенные к турбине, которые вырабатывают электроэнергию.
Тепловой КПД этой системы составляет от 42% до 46%, и она функционирует как источник питания от базовой до средней нагрузки.

Электростанции, использующие энергию пара

Производство электроэнергии с комбинированным циклом

Этот метод производства электроэнергии включает газовую турбину, отработанное тепло которой повторно используется для приведения в действие паровой турбины.