Статья:

Развитие гидроэнергетического потециала

Конференция: VIII Студенческая международная научно-практическая конференция «Технические и математические науки. Студенческий научный форум»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Плюснин А.О., Рочагов В.О. Развитие гидроэнергетического потециала // Технические и математические науки. Студенческий научный форум: электр. сб. ст. по мат. VIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 8(8). URL: https://nauchforum.ru/archive/SNF_tech/8(8).pdf (дата обращения: 25.06.2022)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Развитие гидроэнергетического потециала

Плюснин Андрей Олегович
магистрант, Рязанский государственный радиотехнический университет, РФ, г. Рязань
Рочагов Владимир Олегович
магистрант, Рязанский государственный радиотехнический университет, РФ, г. Рязань
Фефелов Андрей Анатольевич
научный руководитель, канд. техн. наук, доц., Рязанский государственный радиотехнический университет, РФ, г. Рязань

 

В последние годы наблюдается значительный рост развития гидроэнергетики в глобальном масштабе. Общая установленная мощность увеличилась на 39% с 2005 по 2015 год, при этом средний темп роста составил почти 4% в год. Рост был сосредоточен на развивающихся рынках, где гидроэнергетика предлагает не только чистую энергию, но также обеспечивает водоснабжение, энергетическую безопасность и способствует региональному сотрудничеству и экономическому развитию. В число факторов, способствующих росту гидроэнергетики, относятся увеличение спроса на электроэнергию, хранение энергии, гибкость производства, управление пресноводными ресурсами и решения по смягчению последствий изменения климата и адаптации. Гидроэнергетика является ведущим источником возобновляемой энергии для производства электроэнергии во всем мире, обеспечивая 71% всей возобновляемой электроэнергии. Достигнув 1,064 ГВт установленной мощности в 2016 году, она произвела 16,4% мировой электроэнергии из всех источников.

С 2004 года возросло развитие гидроэнергетики, особенно на развивающихся рынках и в менее развитых странах. Значительные разработки сосредоточены на рынках Азии (в частности, в Китае), Латинской Америке и Африке. В этих регионах гидроэнергетика дает возможность поставлять электроэнергию недостаточно обслуживаемым группам населения и производственную базу, в то же время предоставляя ряд дополнительных преимуществ, связанных с многоцелевыми проектами.

Глобальный потенциал. Существует множество возможностей для развития гидроэнергетики во всем мире, и, хотя нет четкого консенсуса, оценки указывают на наличие около 10000 ТВт-ч / год неиспользованного гидроэнергетического потенциала во всем мире. Энергетические бассейны, увеличение двусторонней торговли электроэнергией и новые клиенты, требующие «чистой» энергии, могут обеспечить дальнейший рост гидроэнергетики. В различных сценариях рассматривается потенциальное будущее развитие, причем некоторые из них указывают на возможность достичь к 2020 году до 2000-2050 ГВт установленной мощности гидроэнергетики.

Таблица 1.

Возможность развития гидроэнергетического потенциала

 

Ключевыми недавними инновациями в гидроэнергетике были:

Гибкое поколение: 20-й век достиг больших успехов в технологиях гидравлических турбин, в частности, изобретение регулируемых лопастей ротора и направляющих лопаток, обеспечивающих больший рабочий диапазон и эффективность. На новых электростанциях теперь работают насосы с переменной скоростью, что обеспечивает гибкую генерацию как в режиме накачки, так и в режиме генерации. Текущая работа в этой области направлена на то, чтобы модернизировать существующие станции и турбины до аналогичных уровней откачки / генерации, что позволяет гидроэнергетике предоставлять нужное количество электроэнергии в сеть. Кроме того, новые разработки в области автоматического регулирования напряжения сокращают время отклика турбин, улучшая гибкость и стабильность сети. Другие достижения включают новые подходы к сокращению трения и низковольтных турбинных технологий, позволяя гидроэнергетике для работать на менее традиционных объектах.

Производство оборудования: турбины выиграли от продвижения науки о материалах, в которую входят новые сплавы, такие как карбид вольфрама, которые являются более устойчивыми к эрозии и истиранию от осадков. Эффект заключается в том, что части турбины могут подвергаться более высоким потокам давления, тем самым создавая большую мощность. Эти материалы также позволяют работать в более суровых средах, где осадки составляют больший процент. Гидроэнергетика также выиграла от достижений в области вычислительной техники. Интеграция позволило создать более эффективные турбины. Также предпринимаются улучшения в методах и процедурах для поддержания и восстановления устаревающей гидроэнергетической инфраструктуры для повышения производительности и сокращения времени простоя.

Экологически сознательные проекты: хотя гидроэнергетика является низкоуглеродистой возобновляемой энергией, строительство плотины неизбежно изменяет речной режим, возможно, влияя на прохождение рыбы, концентрацию растворенного кислорода и многое другое. Внедряются новые меры для противодействия этим воздействиям, таким как: дружественные к рыбам турбины; рыбные лифты и более эффективные рыбные лестницы, специально адаптированные к местным видам; выбор турбин с ограниченным воздействием на растворенный кислород; безмасляные турбины и биологически разлагаемые смазочные материалы; и добавление нижних сливных шлюзов и многое другое.

Оптимизация управления водными ресурсами: в отличие от ископаемого топлива выработка зависит от климатических условий, а хранение зависит от множества ограничений, таких как режимы работы, ограничения лицензии для минимального и максимального уровней воды, приоритетность использования воды (орошение, выработка электроэнергии и т. Д.). Оптимизация управления водными ресурсами имеет решающее значение для максимизации доходов для производителей электроэнергии. Достижения в математическом моделировании были направлены на разработку высокотехнологичного программного обеспечения для оптимизации и инструментов, которые помогают принимать оперативные решения. Также новые разработки в автоматических регуляторах напряжения (AVR) и управлении возбуждением улучшили скорость реакции гидросистемы. Это еще больше укрепляет позиции гидроэнергетики как единственного возобновляемого источника, способного надежно предлагать вспомогательные услуги для обеспечения безопасности сетей.

Благодаря высокому уровню промышленного развития, страны Западной Европы и Северной Америки в течение длительного времени опережали все другие страны по степени освоения гидроэнергоресурсов. Уже в середине 20-х годов гидропотенциал был освоен в Западной Европе примерно на 6 %, а в Северной Америке, располагавшей в этот период наибольшими гидроэнергетическими мощностями, - на 4 %. Через полвека соответствующие показатели составляли для Западной Европы около 60 %, а для Северной Америки - примерно 35 %. Уже в середине 70-х годов абсолютные мощности ГЭС Западной Европы превосходили таковые в любом другом регионе мира.

В развивающихся странах относительно высокие темпы использования гидроэнергии в значительной мере обусловлены крайне низким исходным уровнем. При более чем 50-кратном увеличение за полвека установленных гидроэнергетических можностей развивающиеся страны в середине 70-х годов более чем в 4,5 раза отставали от развитых стран и по мощности электростанций, и по выработке на них электроэнергии. И если в развитых странах гидропотенциал в середине 70-х использовался примерно на 45 %, то в развивающихся странах - только на 5 %. Для всего мира этот показатель в целом составляет 18 %. Таким образом пока еще для мира характерно использование лишь небольшой части гидроэнергетического потенциала.

Также большой интерес в мире в последнее время представляет использование энергии морских приливов для получения электроэнергии, это перспективное направление в гидроэнергетике, т.к. энергия морских приливов возобновляема и практически неисчерпаема - это огромный источник энергии. Во многих странах уже действуют приливные электростанции (ПЭС). Дальше всех в этом направлении пока продвинулась Франция.

 

Список литературы:
1. Обрезков В.И. "Гидроэнергетика", учебник для ВУЗов, М: 1989г.
2. Б.Б. Богуш, Р.М. Хазиахметов, В.В. Бушуев. Гидроэнергетика XXI века: Россия и мировая интеграция, 2016г.
3. Evan Mangold, Hydrokinetic power: an analysis of its performance and potential in the Roza and Kittitas canals, 2012г.