4. Wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej 4.1. Uwagi ogólne

Transkrypt

1 4. Wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej 4.1. Uwagi ogólne Elektrownia zakład produkujący energię elektryczną w celach komercyjnych; Ciepłownia zakład produkujący energię cieplną w postaci pary lub gorącej wody w celach komercyjnych; Elektrociepłownia zakład produkujący jednocześnie energię elektryczną i cieplną w celach komercyjnych. Kryteria klasyfikacyjne elektrowni: rodzaj wykorzystywanej energii pierwotnej, czas pracy w ciągu roku, przynaleŝność administracyjna Podział elektrowni ze względu na rodzaj wykorzystywanej energii pierwotnej Elektrownie cieplne Elektrownia cieplna zakład produkujący energię elektryczną na skalę przemysłową i wykorzystujący do tego celu energię paliw organicznych (konwencjonalnych) lub jądrowych [3] energia paliwa energia cieplna energia mechaniczna energia elektryczna Rys Schemat przemian energii w elektrowni cieplnej: 1 kocioł parowy lub komora spalania lub reaktor jądrowy, 2 silnik cieplny (turbina parowa lub gazowa), 3 prądnica [3] 1

2 Elektrownie cieplne parowe Rys Konwencjonalna elektrownia parowa; 1 kocioł, 2 turbina parowa, 3 skraplacz, 4 pompa wody zasilającej, 5 pompa wody chłodzącej, 6 prądnica (generator), 7 układ odpylania i odsiarczania spalin, 8 komin; a - woda zasilająca, b para, c woda w obiegu chłodzenia, d spaliny [7] Rys Elektrownia jądrowa z ciśnieniowym reaktorem wodnym; 1 reaktor, 2 stabilizator ciśnienia, 3 główna pompa obiegowa, 4 wytwornica pary, 5 turbina parowa, 6 międzystopniowy separator i przegrzewacz pary, 7 skraplacz, 8 pompa wody zasilającej, 9 pompa wody chłodzącej, 10 prądnica (generator), 11 obudowa bezpieczeństwa; a woda w obiegu pierwotnym, b para w obiegu wtórnym, c woda w obiegu wtórnym, d woda w obiegu chłodzenia [7] 2

3 Schemat procesu technologicznego elektrowni parowej i jego podział na najwaŝniejsze układy. układ paliwo powietrze spaliny układ cieplny (parowo-wodny) układ chłodzenia układ wyprowadzenia mocy 1 - palenisko, 2 doprowadzenie paliwa, 3 doprowadzenie powietrza do spalania, 4 odprowadzenie ŜuŜla i popiołu, 5 podgrzewacz wody, 6 parownik, 7 przegrzewacz par, 8 odprowadzenie spalin, 9 turbina, 10 skraplacz, 11 pompa skroplin, 12 zbiornik wody zasilającej, 13 pompa wody zasilającej, 14 woda uzupełniająca, 15 podgrzewacz wody zasilającej, 16 chłodnia kominowa, 17 pompa wody chłodzącej, 18 źródło wody (dla otwartego obiegu chłodzenia),19 prądnica, 20 transformator blokowy, 21 transformator potrzeb własnych. Źródło: Laudyn D.,Pawlik M., Strzelczyk F.:Elektrownie. WN-T, Warszawa

4 W zaleŝności od rodzaju oddawanej energii elektrownie cieplne parowe dzielą się na: elektrownie kondensacyjne, wytwarzające tylko energię elektryczną w turbozespołach kondensacyjnych; elektrociepłownie, wytwarzające energię elektryczną i cieplną, oddawaną na zewnątrz w postaci pary lub gorącej wody w ilości co najmniej 10% produkowanej energii. Rys Schematy ideowe ciepłowni, elektrociepłowni i elektrowni; a) układ niskopręŝny (ciepłownia), b) układ przeciwpręŝny z reduktorem, c) układ wyłącznie przeciwpręŝny, d) układ upustowo-kondensacyjny z reduktorem, e) układ upustowokondensacyjny bez reduktora, f) układ kondensacyjny (elektrownia) [8] 4

5 Elektrownie cieplne gazowe Rys.4.5. Schemat ideowy otwartego obiegu cieplnego z turbiną gazową; 1- spręŝarka, 2 turbina gazowa, 3- doprowadzenie powietrza, 4 komora spalania, 5 prądnica, 6 doprowadzenie paliwa [3] Elektrownie wodne Elektrownie wodne zamieniają energię potencjalną wody (energię spadku wód) na energię mechaniczną w turbinie wodnej, a następnie na energię elektryczną w prądnicy napędzanej przez turbinę wodną. Rys.4.6. Wykorzystanie cyklu krąŝenia wody w przyrodzie do produkcji energii elektrycznej; 1 parowanie, 2 opad, 3 zbiornik, T- turbina wodna, G - generator [3] 5

6 elektrownie pompowe (szczytowo-pompowe) - w okresach małego obciąŝenia systemu elektroenergetycznego woda jest przepompowywana ze zbiornika dolnego do górnego; Rys.4.7. Zasada pracy elektrowni pompowej [3] elektrownie przepływowe - wykorzystują naturalny, ciągły przepływ cieku wodnego (nie mają zbiornika do magazynowania wody); elektrownie zbiornikowe - wyposaŝone w zbiorniki wody dla lepszego wykorzystania cieku wodnego; elektrownie zbiornikowe z członem pompowym - zbiorniki górne są częściowo napełniane przez dopływy naturalne, a częściowo (w okresach małych obciąŝeń) uzupełniane wodą tłoczoną przez pompy ze zbiorników dolnych. 6

7 Elektrownie wykorzystujące inne, w tym odnawialne rodzaje energii elektrownie i ciepłownie słoneczne, elektrownie wiatrowe, elektrownie morskie, elektrownie, elektrociepłownie i ciepłownie geotermiczne, elektrownie, elektrociepłownie i ciepłownie wykorzystujące biomasę, itd Podział elektrowni ze względu na czas pracy w ciągu roku Rys.4.8. Podział elektrowni wg zadań (N I elektrownie podstawowe, N II elektrownie podszczytowe, N III elektrownie szczytowe) [2] 7

8 Elektrownie podstawowe pracują z prawie niezmiennym obciąŝeniem przez większość dni w roku, dostarczają do systemu przewaŝającą część energii elektrycznej (czas pracy T>5500 h/a) elektrownie parowe o małym jednostkowym koszcie paliwa i duŝej sprawności, elektrownie jądrowe i elektrociepłownie. Elektrownie podszczytowe zmniejszają znacznie swoje obciąŝenie w dolinach obciąŝenia systemu starsze elektrownie parowe, elektrownie wodne ze zbiornikiem o nieduŝym czasie napełniania. Elektrownie szczytowe uruchamiane tylko w okresach szczytowego obciąŝenia kaŝdej doby (czas pracy T<3000 h/a) elektrownie wodne pompowe i zbiornikowe, elektrownie gazowe i gazowo-parowe, specjalne elektrownie parowe o szybkim rozruchu, stare elektrownie parowe o duŝym koszcie paliwa Podział elektrowni krajowych ze względu na przynaleŝność administracyjną Elektrownie zawodowe (podsektor wytwarzania) są to obiekty (elektrownie i elektrociepłownie), które sprzedaŝ energii elektrycznej realizują w przewaŝającej części z wykorzystaniem sieci elektroenergetycznych przedsiębiorstw sieciowych (elektrownie zaliczane tradycyjnie do elektroenergetyki zawodowej); Elektrownie zawodowe niezaleŝne: elektrociepłownie dostarczające energię elektryczną w większości jednemu odbiorcy finalnemu (elektrociepłownie powstałe w wyniku restrukturyzacji przedsiębiorstw przemysłowych i wydzieleniu ich jako odrębnych jednostek), małe elektrownie wodne oraz wykorzystujące inne źródła odnawialne działające poza strukturami przedsiębiorstw sieciowych i wytwórczych sektora; 8

9 Elektrownie przemysłowe są częścią zakładów przemysłowych, a wytwarzana w nich energia jest zuŝywana głównie na potrzeby macierzystego zakładu przemysłowego. WaŜniejsze parametry charakteryzujące krajowy system elektroenergetyczny w 2004 r. (na podstawie danych statystycznych ARE S.A. i PSE S.A.) Rodzaj wielkości Moc zainstalowana elektrowni w tym: - elektrownie zawodowe - elektrownie przemysłowe Jednost ka MW Wartość Moc osiągalna elektrowni w tym: - elektrownie zawodowe - elektrownie przemysłowe MW Maksymalne zapotrzebowanie mocy w roku Data (dzień, miesiąc) MW Minimalne zapotrzebowanie mocy w roku Data (dzień, miesiąc) MW Roczna produkcja energii elektrycznej w tym: - elektrownie zawodowe - elektrownie przemysłowe GWh Roczne zuŝycie energii GWh Import energii elektrycznej GWh

10 Eksport energii elektrycznej GWh Moc największej elektrowni cieplnej (Elektrownia Bełchatów) Moc największej elektrowni wodnej (Elektrownia śarnowiec) MW Moc zainstalowana w elektrowniach wodnych MW Liczba elektrowni cieplnych - 57 Liczba elektrowni wodnych Liczba elektrociepłowni przemysłowych Moc największej elektrociepłowni przemysłowej MW 345 Moc największego bloku elektrowni cieplnej MW 500 Moc zainstalowana w elektrowniach wiatrowych (stan na kwiecień 2004) MW 60 Liczba elektrowni wiatrowych (stan na kwiecień 2004) - 49 Moc największej turbiny wiatrowej MW 2 Moc największej farmy wiatrowej (Zagórze gmina Wolin) MW 30 Największe napięcie znamionowe sieci kv 750 Długość linii 750 kv km 114 Długość linii 400 kv km Długość linii 220 kv km