RU84402U1

RU84402U1 - ENERGY COMPLEX

Info

Publication number: RU84402U1
Application number: RU2009108315/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Морозов; Сергей Владимирович Ларионов
Original assignee: Юрий Михайлович Морозов; Сергей Владимирович Ларионов
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2009-07-10

Abstract

Энергетический комплекс, содержащий атомную или тепловую электростанцию (АЭС или ТЭС) с водоемом-охладителем и, по меньшей мере, одну примыкающую к ней гидроаккумулирующую электростанцию (ГАЭС), подающую электроэнергию потребителям АЭС или ТЭС и содержащую верхний бассейн, размещенный на возвышенности, и нижний бассейн, в качестве которого использован водоем-охладитель, и здание ГАЭС, гидравлически соединенное с верхними бассейном и водоемом-охладителем, отличающийся тем, что верхний бассейн размещен на возвышенности, служащей водоразделом между соседними реками, на реке со стороны водоема-охладителя размещена гидравлическая-гидроаккумулирующая электростанция (ГЭС-ГАЭС), ниже которой по течению реки размещена контррегулирующая ГЭС, а верхний бьеф ГЭС-ГАЭС соединен судоходным каналом с водоемом-охладителем, который также соединен судоходным каналом с рекой или морем по другую сторону возвышенности.An energy complex containing a nuclear or thermal power plant (NPP or TPP) with a cooling pond and at least one adjacent pumped storage power plant (PSPP), which supplies electricity to consumers of the NPP or TPP and contains an upper pool located on a hill and a lower a pool, which is a cooling reservoir, and a PSPP building, hydraulically connected to the upper pool and a cooling reservoir, characterized in that the upper pool is located on a hill that serves as a watershed between neighboring rivers, on the river from the side of the cooling reservoir, a hydraulic a pumped storage power plant (HPP-PSPP), below which a counter-regulating HPP is located along the river, and the upper pool of the HPP-PSPP is connected by a navigable canal with a cooling reservoir, which is also connected by a navigable canal to the river or the sea on the other side of the hill.

Description

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована при организации энергетического комплекса в составе атомной или тепловой электростанции (АЭС или ТЭС) и, по меньшей мере, одной гидроаккумулирующей электростанции (ГАЭС).The utility model relates to energy and can be used to organize an energy complex as part of a nuclear or thermal power plant (NPP or TPP) and at least one pumped storage power plant (PSP).

Ограниченные возможности маневрирования мощностью АЭС и ТЭС компенсируются параллельной с ними работой ГАЭС, что положительно влияет на работу всех составляющих комплекса.The limited maneuvering capacity of NPPs and TPPs is compensated by the parallel operation of the PSPP, which positively affects the operation of all components of the complex.

Известен энергетический комплекс, содержащий ТЭС с прудом-охладителем и ГАЭС с верхним и нижним бассейнами; воду на ТЭС подают из пруда-охладителя в часы пика нагрузки, сбрасывая воду из верхнего бассейна в нижний, и подают в часы провала нагрузки из нижнего бассейна в верхний, СН 450067. Однако насосный режим подачи воды в часы провала нагрузки связан с возможными сбоями в работе насосного оборудования и требует дублирования системы, а работа насосного оборудования в период между утренними и вечерними часами пика нагрузи и часами ночного провала нагрузки требует больших затрат энергии. Нагретая вода, поступившая в нижний бассейн, охлаждается недостаточно, перемешиваясь со сбросной водой ГАЭС, так как сразу после завершения сброса воды она забирается обратно. Это может привести к перегреву конденсаторов, а, следовательно, к снижению мощности ТЭС. Кроме того, зависимость техводоснабжения ТЭС от работы ГАЭС вызывает необходимость в наличии большого количества затворов, водоводов, реверсивных переключающих устройств для предотвращения обратного тока воды в конденсаторах ТЭС, что усложняет конструкцию и эксплуатацию системы.Known energy complex containing a thermal power plant with a cooling pond and a PSP with upper and lower basins; water is supplied to the TPP from the cooler pond during peak hours, discharging water from the upper pool to the lower one, and is supplied during the load failure hours from the lower pool to the upper one, СН 450067. However, the pumping mode of water supply during the load failure hours is associated with possible failures in the operation of pumping equipment and requires a duplication of the system, and the operation of pumping equipment between morning and evening peak hours and hours of night load failure requires a lot of energy. The heated water entering the lower basin is not cooled sufficiently, mixing with the waste water of the PSPP, since immediately after the completion of the water discharge it is taken back. This can lead to overheating of the capacitors, and, consequently, to a decrease in the power of the TPP. In addition, the dependence of technical water supply of TPPs on the operation of the PSPP necessitates the presence of a large number of gates, water conduits, reversing switching devices to prevent reverse water flow in the capacitors of TPPs, which complicates the design and operation of the system.

Более эффективны комбинированные энергетические комплексы, включающие сооружения разного назначения, связанные друг с другом. Комбинированная энергосистема SU 676740 содержит ТЭС с прудом-охладителем и ГАЭС с верхним и нижним бассейнами, при этом пруд-охладитель соединен сбросным трубопроводом с нижним бассейном и через дополнительно установленную насосную станцию с верхним бассейном, на сбросном трубопроводе установлена гидротурбина, причем вода на тепловую электростанцию подается из пруда-охладителя. Сброс воды осуществляется в часы пика нагрузок из пруда-охладителя в нижний бассейн, а в часы провала нагрузки вода подается в таком же количестве в нижние слои пруда-охладителя.Combined energy complexes are more effective, including structures for various purposes, connected to each other. The SU 676740 combined power system contains a TPP with a cooling pond and a PSPP with upper and lower pools, while the cooling pond is connected by a discharge pipe to the lower pool and a hydraulic turbine is installed on the discharge pipeline, with water to a thermal power station fed from a cooling pond. Water is discharged during peak hours from the cooling pond to the lower pool, and during the hours of load failure, water is supplied in the same amount to the lower layers of the cooling pond.

Основной недостаток этого энергетического комплекса заключается в том, что выпущенная из конденсаторов ТЭС в пруд-охладитель нагретая вода снова подается в ТЭС с еще достаточно высокой температурой, что снижает эффективность работы ТЭС и может привести к перегреву конденсаторов. Пруд-охладитель должен быть не только достаточно большим, но и иметь соответствующее очертание для обеспечения требуемого режима охлаждения воды; иначе высокая температура воды вызовет повышенное зарастание пруда-охладителя и цветение воды, что вызовет необходимость дополнительных затрат. Этот недостаток сохранится даже с учетом сброса части нагретой воды в часы пика нагрузки из пруда-охладителя через сбросной трубопровод и турбину в нижний бассейн ГАЭС, а в часы провала нагрузки - подачей холодной воды из верхнего бассейна ГАЭС в нижние слои пруда-охладителя в таком же количестве; нагретая вода охлаждается, главным образом, за счет пруда-охладителя, как это делается в обычных ТЭС.The main disadvantage of this energy complex is that the heated water discharged from the condensers of the TPP to the cooling pond is again fed to the TPP with a still rather high temperature, which reduces the efficiency of the TPP and can lead to overheating of the condensers. The cooling pond should not only be large enough, but also have an appropriate shape to ensure the required water cooling mode; otherwise, high water temperature will cause increased overgrowth of the cooling pond and flowering of water, which will necessitate additional costs. This drawback will continue even with the discharge of part of the heated water at peak load hours from the cooling pond through the discharge pipe and turbine to the lower PSPP basin, and during the hours of failure of the load, by supplying cold water from the PSP upper basin to the lower layers of the cooling pond in the same quantity; heated water is cooled mainly by the cooling pond, as is done in conventional thermal power plants.

Охлаждение части воды происходит за счет сброса ее в нижний бассейн ГАЭС с перемешиванием ее с объемом воды, циркулирующим в системе верхнего и нижнего бассейна ГАЭС, что требует устройства специальной насосной станции для закачивания воды из верхнего бассейна ГАЭС в пруд-охладитель. Мощность этой насосной станции должна обеспечить закачивание сброшенного в часы пика нагрузки объема воды за время провала нагрузки, что требует дополнительных затрат энергии. Двухступенчатый подъем воды из нижнего бассейна в пруд-охладитель с помощью ГАЭС и насосной станции, а также подача воды из пруда-охладителя требует значительных затрат энергии. Данный комплекс не обеспечивает никаких других потребностей, кроме работы самих ТЭС и ГАЭС, а нагретая вода охлаждается за счет испарения и теплообмена в ограниченном районе энергокомплекса, что вызывает ухудшение природных условий в этом районе.Part of the water is cooled by discharging it into the lower basin of the PSPP with mixing it with the volume of water circulating in the system of the upper and lower basin of the PSPP, which requires the construction of a special pumping station to pump water from the upper basin of the PSPP to the cooling pond. The power of this pumping station should ensure the pumping of the volume of water discharged during peak load hours during the failure of the load, which requires additional energy. The two-stage lifting of water from the lower pool to the cooling pond with the help of a PSPP and a pump station, as well as the supply of water from the cooling pond, require significant energy expenditures. This complex does not provide any other needs, except for the operation of the TPPs and PSPs themselves, and the heated water is cooled by evaporation and heat transfer in a limited area of the energy complex, which causes environmental degradation in this area.

Энергетический комплекс, содержащий атомную или тепловую электростанцию (АЭС или ТЭС) с водоемом-охладителем и, по меньшей мере, одну, примыкающую к ней гидроаккумулирующую электростанцию (ГАЭС), подающую электроэнергию потребителям АЭС или ТЭС и содержащую верхний бассейн, размещенный на возвышенности, и нижний бассейн, в качестве которого использован водоем-охладитель, и здание ГАЭС, гидравлически соединенное с верхним и нижним бассейнами; здания ГАЭС расположены у подножия возвышенностей и соединены с водоемом-охладителем подводящими (отводящими) каналами, а с верхними бассейнами напорными водоводами, дополнительная система ГАЭС служит аварийным энергоисточником для ответственных потребителей АЭС и соединена специальными линиями электропередачи с ответственными потребителями атомной электростанции, RU 39145 U1.An energy complex comprising a nuclear or thermal power plant (NPP or TPP) with a cooling pond and at least one adjoining pumped storage power plant (PSP), supplying electricity to consumers of a NPP or TPP and containing an upper pool located on a hill, and the lower pool, which is used as a cooling pond, and the PSPP building, hydraulically connected to the upper and lower pools; The PSPP buildings are located at the foot of the hills and are connected to the cooling pond by supply (outlet) channels and to the upper pressure head water basins, the additional PSP system serves as an emergency power source for responsible consumers of the NPP and is connected by special power lines to the responsible consumers of the nuclear power plant, RU 39145 U1.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.This technical solution was made as a prototype of this utility model.

Недостатком прототипа является высокая температура в водоеме-охладителе и в связанном с ним верхнем бассейне ГАЭС, что снижает эффективность работы АЭС (или ТЭС), а также ведет к экологически неблагоприятным последствиям, так называемому «тепловому загрязнению» окружающей среды.The disadvantage of the prototype is the high temperature in the cooling pond and in the associated upper pool of the PSPP, which reduces the efficiency of the NPP (or TPP), and also leads to environmentally unfavorable consequences, the so-called "thermal pollution" of the environment.

Кроме того, принятый за прототип энергетический комплекс не позволяет решать водохозяйственные задачи, а именно, не обеспечивает возможность перевода части стока более полноводной реки через водораздел в область с дефицитом местного стока, а также водотранспортные задачи по пропуску судов из бассейна одной реки в бассейн соседней реки или в море через водораздел.In addition, the energy complex adopted as a prototype does not allow solving water management problems, namely, it does not provide the possibility of transferring part of the runoff of a more full-flowing river through a watershed to a region with a deficit of local runoff, as well as water transport tasks for passing ships from one river basin to a neighboring river basin or at sea through a watershed.

Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности работы АЭС (или ТЭС), входящей в энергетический комплекс, за счет снижения температуры водоема-охладителя, предотвращение теплового загрязнения окружающей среды, улучшение водоснабжения областей с дефицитом местного стока, обеспечение пропуска судов из бассейна одной реки в бассейн соседней реки (или в море), а также продление навигации за счет отвода тепла из водоема-охладителя.The objective of this utility model is to increase the efficiency of nuclear power plants (or TPPs) included in the energy complex by lowering the temperature of the cooling pond, preventing thermal pollution of the environment, improving the water supply to areas with local runoff deficiency, and ensuring that ships pass from one river basin to the basin neighboring river (or at sea), as well as the extension of navigation due to heat removal from the reservoir-cooler.

Согласно полезной модели в энергетическом комплексе, содержащем атомную или тепловую электростанцию (АЭС или ТЭС) с водоемом-охладителем и, по меньшей мере, одну примыкающую к ней гидроаккумулирующую электростанцию (ГАЭС), подающую электроэнергию потребителям АЭС или ТЭС и содержащую верхний бассейн, размещенный на возвышенности, и нижний бассейн, в качестве которого использован водоем-охладитель, и здание ГАЭС, гидравлически соединенное с верхним бассейном и водоемом-охладителем, верхний бассейн размещен на возвышенности, служащей водоразделом между соседними реками, на реке со стороны водоема-охладителя размещена гидравлическая-гидроаккумулирующая электростанция (ГЭС-ГАЭС), ниже которой по течению реки размещена контррегулирующая ГЭС, а верхний бьеф ГЭС-ГАЭС соединен судоходным каналом с водоемом-охладителем, который также соединен судоходным каналом с рекой или морем по другую сторону возвышенности.According to a utility model, in an energy complex containing a nuclear or thermal power plant (NPP or TPP) with a cooling pond and at least one adjoining pumped storage power plant (PSP), which supplies electricity to consumers of a NPP or TPP and contains an upper pool located at elevations, and the lower pool, which was used as a cooling pond, and the PSPP building, hydraulically connected to the upper pool and cooling pond, the upper pool is located on a hill serving as water a section between neighboring rivers, on the river from the side of the cooling pond there is a hydraulic-accumulating power station (HPP-PSP), below which a counter-regulating hydroelectric station is located along the river, and the upper head of the PSP-PSP is connected by a shipping channel to a cooling pond, which is also connected by a shipping channel with a river or sea on the other side of the hill.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «новизна».The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed one, which allows us to conclude that the utility model meets the criterion of "novelty."

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором приведена схема энергетического комплекса.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a diagram of the energy complex.

Энергетический комплекс содержит АЭС (или ТЭС), в конкретном примере - ТЭС 1 с водоемом-охладителем 2 и, по меньшей мере, одну примыкающую к ней ГАЭС 3, подающую энергию потребителям ТЭС 1. ГАЭС 3 имеет верхний бассейн 4, в качестве нижнего бассейна ГАЭС 3 использован водоем-охладитель 2. Здание ГАЭС 3 соединено водоводами с верхним бассейном 4 и водоемом-охладителем 2. Верхний бассейн 4 размещен на возвышенности 5, служащей водоразделом между соседними реками 6 и 7. Река 7 находится со стороны водоема-охладителя 2. На реке 7 размещена гидравлическая-гидроаккумулирующая (ГЭС-ГАЭС) 8 электростанция, ниже которой по течению реки 7 размещена контррегулирующая ГЭС 9. Верхний бьеф 10 ГЭС-ГАЭС 8 соединен судоходным каналом 11 с водоемом-охладителем 2. Кроме того, водоем-охладитель 2 соединен судоходным каналом 12 с рекой 6 (или непосредственно с морем) по другую сторону водораздела 5. Судоходный канал 12 проходит через прорезь в возвышенности 5.The energy complex contains a nuclear power plant (or TPP), in a specific example - TPP 1 with a cooling pond 2 and at least one adjoining PSPP 3, supplying energy to consumers of TPP 1. The PSPP 3 has an upper pool 4, as a lower pool PSPP 3 used a cooling pond 2. The PSPP 3 building is connected by water conduits to the upper pool 4 and the cooling pond 2. The upper pool 4 is located on a hill 5, which serves as a watershed between the neighboring rivers 6 and 7. River 7 is located on the side of the cooling pond 2. On the river 7 there is a hydraulic guide a storage tank (HPP-PSP) 8 power station, below which a counter-regulating hydroelectric power station 9 is located along the river 7. The upper pool 10 of the HPP-PSP 8 is connected by a shipping channel 11 to a cooling pond 2. In addition, a cooling pond 2 is connected to a river 12 6 (or directly with the sea) on the other side of the watershed 5. The navigable canal 12 passes through a slot in a hill 5.

ТЭС 1 имеет ограниченные возможности маневрирования мощностью энергоблоков в течение суток и в течение недели, однако в ночные часы и в выходные дни имеет место резкое снижение потребления энергии. Неравномерность потребления электроэнергии в течение суток может доходить в энергосистеме до 40%, что вынуждает снижать мощность ТЭС с 23 часов до 7 часов утра.TPP 1 has limited maneuvering capacity of power units during the day and during the week, however, at night and on weekends there is a sharp decrease in energy consumption. The uneven consumption of electricity during the day can reach up to 40% in the power system, which forces a reduction in the capacity of thermal power plants from 23 hours to 7 hours in the morning.

Энергокомплекс принимает невостребованную энергосистемой мощность и позволяет сгладить суточный график нагрузки за счет включения обратимых агрегатов ГАЭС 3, ГЭС-ГАЭС 8, которые, работая в насосном режиме, потребляют энергию ТЭС 1. ГАЭС 3 перекачивает воду из водоема-охладителя 2 в верхний бассейн 4, расположенный выше водоема-охладителя 2. Снижение уровня воды в водоеме-охладителе 2 при этом компенсируется притоком воды самотеком по судоходному каналу 12 из верхнего бьефа 10 ГЭС-ГАЭС 8 на реке 7.The energy complex receives power unclaimed by the power system and makes it possible to smooth the daily load schedule by switching on the reversible units of the PSPP 3, HPP-PSP 8, which, when operating in the pump mode, consume the energy of TPP 1. The PSP 3 pumps water from the reservoir-cooler 2 to the upper pool 4, located above the reservoir-cooler 2. The decrease in the water level in the reservoir-cooler 2 is compensated by the influx of water by gravity through the shipping channel 12 from the upper pool 10 of the HPP-PSP 8 on the river 7.

ГЭС-ГАЭС 8 также принимает участие в сглаживании суточного графика нагрузки. Это происходит за счет работы ее обратимых агрегатов в насосном режиме с потреблением энергии ТЭС 1. Они перекачивают воду из своего нижнего бьефа-бассейна 13, являющегося одновременно водохранилищем контррегулирующей ГЭС 9, в верхний бьеф 10 ГЭС-ГАЭС 8. Уровень воды в верхнем бьефе 10 поддерживается выше уровня воды в водоеме-охладителе 2 для обеспечения его самотечного пополнения холодной пресной водой и снижения температуры воды в нем, что значительно уменьшает опасность теплового загрязнения и снижения вырабатываемой мощности ТЭС 1 из-за перегрева ее конденсаторов, особенно в период жаркой погоды, а также если они находятся в местности с дефицитом местного стока. Приток воды в водоем-охладитель 2 не только повышает эффективность работы ТЭС 1, но и компенсирует потери воды на испарение, фильтрацию из ограниченного суммарного объема водоема-охладителя 2 и верхнего бассейна 4. Кроме того, создается возможность пропуска судов из реки 7 по каналу 11 в водоем-охладитель 2. Из него вода по судоходному каналу 12 пойдет в области с дефицитом местного стока в бассейне соседней реки 6, обеспечивая также продление навигации за счет отвода теплой воды из водоема-охладителя.2.HPP-PSP 8 also takes part in smoothing the daily load schedule. This is due to the operation of its reversible units in the pump mode with the energy consumption of TPP 1. They pump water from their lower pool-pool 13, which is also the reservoir of the counter-regulating hydroelectric station 9, to the upper pool 10 of the HPP-PSP 8. Water level in the upper pool 10 It is maintained above the water level in the cooling pond 2 to ensure its gravity-filled replenishment with cold fresh water and a decrease in the water temperature in it, which significantly reduces the risk of thermal pollution and a decrease in the generated capacity of TPP 1 due to overheating of its capacitors, especially during hot weather, as well as if they are in areas with a deficit of local flow. The influx of water into the reservoir-cooler 2 not only increases the efficiency of TPP 1, but also compensates for the loss of water due to evaporation, filtration from the limited total volume of the reservoir-cooler 2 and the upper basin 4. In addition, it is possible to pass vessels from river 7 through channel 11 to the cooling pond 2. From it, water will be discharged through the navigable canal 12 to a region with a deficit of local runoff in the basin of the neighboring river 6, which will also ensure prolonged navigation by draining warm water from the cooling pond. 2.

Часть мощности ГЭС-ГАЭС 8 в период паводка на реке 7 может использоваться для производства электроэнергии в период пиковой суточной потребности в энергосистеме. Для сглаживания неравномерности поступления воды в нижний бьеф ГЭС-ГАЭС 8 в течение суток в период паводка по требованиям экологии и для создания ее нижнего бьефа-бассейна 13 ниже по течению размещена контррегулирующая ГЭС 9.Part of the capacity of the HPP-PSP 8 during the flood period on the river 7 can be used to generate electricity during the peak daily demand for the power system. To smooth out the uneven flow of water into the downstream of the HPP-PSP 8 during the day during the flood period according to environmental requirements and to create its downstream pool 13, a counter-regulating hydroelectric power station 9 is located downstream.

Судоходные каналы 11 и 12 имеют транспортное, энергетическое и водохозяйственное значение. По ним суда из верхнего бьефа 10 ГЭС-ГАЭС 8 через водоем-охладитель 2 и прорезь 14 в возвышенности 5 могут выйти к реке 6 (или непосредственно в море 15) по другую сторону возвышенности 5.Shipping channels 11 and 12 are of transport, energy and water value. According to them, vessels from the upper pool 10 of the HPP-PSP 8 through the cooling pond 2 and the slot 14 in the hill 5 can go to the river 6 (or directly to the sea 15) on the other side of the hill 5.

Полезная модель может быть реализована применительно к территории Южного Федерального округа России. Строительство канала от Волгоградского водохранилища на Волге до существующего Манычского водного пути и выход в р.Дон через Кумо-Манычскую впадину позволит осуществлять круглогодичную навигацию вместо строительства 19 шлюзов второй нитки по трассе существующего водного пути Волга - Дон.The utility model can be implemented in relation to the territory of the Southern Federal District of Russia. The construction of a canal from the Volgograd reservoir on the Volga to the existing Manych waterway and access to the Don River through the Kumo-Manych depression allows for year-round navigation instead of building 19 second string locks along the existing Volga-Don waterway.

Claims

An energy complex containing a nuclear or thermal power plant (NPP or TPP) with a cooling pond and at least one adjoining pumped storage power plant (PSP), supplying electricity to consumers of a NPP or TPP and containing an upper pool located on a hill and a lower a pool, which was used as a cooling pond, and the PSPP building, hydraulically connected to the upper pool and cooling pond, characterized in that the upper pool is located on a hill serving as a watershed spruce between neighboring rivers, on the river from the side of the cooling pond there is a hydraulic-accumulating power station (HPP-PSP), below which a counter-regulating hydroelectric power station is located downstream of the river, and the upper head of the PSP-PSP is connected by a shipping channel to a cooling pond, which is also connected by a shipping channel with a river or sea on the other side of the hill.