محطات الطاقة الحرارية الكبيرة. الطاقة الحرارية في روسيا

المحطة الكهربائية عبارة عن مجموعة من المعدات المصممة لتحويل طاقة أي شيء مصدر طبيعيإلى كهرباء أو حرارة. هناك عدة أنواع من هذه الأشياء. على سبيل المثال، غالبا ما تستخدم محطات الطاقة الحرارية لتوليد الكهرباء والحرارة.

تعريف

محطة الطاقة الحرارية هي محطة طاقة كهربائية تستخدم أي وقود أحفوري كمصدر للطاقة. يمكن استخدام الأخير، على سبيل المثال، النفط والغاز والفحم. تعد المجمعات الحرارية حاليًا أكثر أنواع محطات الطاقة شيوعًا في العالم. ترجع شعبية محطات الطاقة الحرارية في المقام الأول إلى توفر الوقود الأحفوري. يتوفر النفط والغاز والفحم في أجزاء كثيرة من الكوكب.

TPP هو (نسخة منيبدو اختصارها مثل "محطة الطاقة الحرارية")، من بين أمور أخرى، مجمع ذو كفاءة عالية إلى حد ما. اعتمادًا على نوع التوربينات المستخدمة، يمكن أن يصل هذا الرقم في المحطات من هذا النوع إلى 30 - 70٪.

ما هي أنواع محطات الطاقة الحرارية الموجودة؟

ويمكن تصنيف المحطات من هذا النوع وفق معيارين رئيسيين:

غاية؛
نوع المنشآت.

في الحالة الأولى، يتم التمييز بين محطات توليد الطاقة في المناطق الحكومية ومحطات الطاقة الحرارية.محطة توليد الكهرباء في منطقة الولاية هي محطة تعمل عن طريق تدوير توربين تحت ضغط قوي لنفاثة بخارية. لقد فقد فك رموز الاختصار GRES - محطة كهرباء منطقة الولاية - أهميته حاليًا. ولذلك، غالبا ما تسمى هذه المجمعات أيضا CES. يشير هذا الاختصار إلى "محطة توليد الطاقة التكثيفية".

يعد CHP أيضًا نوعًا شائعًا إلى حد ما من محطات الطاقة الحرارية. على عكس محطات توليد الطاقة في مناطق الولاية، فإن هذه المحطات ليست مجهزة بتوربينات التكثيف، بل بتوربينات التدفئة. يعنيCHP محطة الحرارة والطاقة.

بالإضافة إلى محطات التكثيف والتدفئة (التوربينات البخارية)، يمكن استخدام الأنواع التالية من المعدات في محطات الطاقة الحرارية:

غاز البخار.

TPP وCHP: الاختلافات

في كثير من الأحيان يخلط الناس بين هذين المفهومين. CHP، في الواقع، كما اكتشفنا، هو أحد أنواع محطات الطاقة الحرارية. وتختلف هذه المحطة عن الأنواع الأخرى من محطات الطاقة الحرارية في المقام الأول في ذلكيذهب جزء من الطاقة الحرارية التي تولدها إلى الغلايات المثبتة في الغرف لتسخينها أو لإنتاج الماء الساخن.

أيضًا، غالبًا ما يخلط الناس بين أسماء محطات الطاقة الكهرومائية ومحطات الطاقة في المقاطعات الحكومية. هذا يرجع في المقام الأول إلى تشابه الاختصارات. ومع ذلك، تختلف محطات الطاقة الكهرومائية اختلافًا جوهريًا عن محطات الطاقة الإقليمية التابعة للدولة. كلا النوعين من المحطات مبنيان على الأنهار. ومع ذلك، في محطات الطاقة الكهرومائية، على عكس محطات الطاقة الإقليمية التابعة للدولة، لا يتم استخدام البخار كمصدر للطاقة، بل تدفق المياه نفسه.

ما هي متطلبات محطات الطاقة الحرارية؟

محطة الطاقة الحرارية هي محطة طاقة حرارية حيث يتم توليد الكهرباء واستهلاكها في وقت واحد. ولذلك، يجب أن يتوافق هذا المجمع تماما مع عدد من المتطلبات الاقتصادية والتكنولوجية. وهذا سيضمن إمدادات الكهرباء بشكل مستمر وموثوق للمستهلكين. لذا:

يجب أن تتمتع مباني محطات الطاقة الحرارية بإضاءة وتهوية وتهوية جيدة؛
يجب حماية الهواء داخل النبات وحوله من التلوث بالجسيمات الصلبة والنيتروجين وأكسيد الكبريت وما إلى ذلك؛
يجب حماية مصادر إمدادات المياه بعناية من دخول مياه الصرف الصحي؛
يجب أن تكون أنظمة معالجة المياه في المحطات مجهزةخالية من النفايات.

مبدأ تشغيل محطات الطاقة الحرارية

TPP هي محطة للطاقةالتي يمكن استخدام التوربينات فيها أنواع مختلفة. بعد ذلك، سننظر في مبدأ تشغيل محطات الطاقة الحرارية باستخدام مثال أحد أنواعها الأكثر شيوعا - محطات الطاقة الحرارية. يتم توليد الطاقة في هذه المحطات على عدة مراحل:

يدخل الوقود والمؤكسد إلى المرجل. عادة ما يستخدم غبار الفحم كأول مرة في روسيا. في بعض الأحيان يمكن أن يكون الوقود المستخدم في محطات الطاقة الحرارية هو الخث وزيت الوقود والفحم والصخر الزيتي والغاز. في هذه الحالة، العامل المؤكسد هو الهواء الساخن.

يدخل البخار الناتج عن حرق الوقود في الغلاية إلى التوربين. والغرض من هذا الأخير هو تحويل الطاقة البخارية إلى طاقة ميكانيكية.

تنقل الأعمدة الدوارة للتوربين الطاقة إلى أعمدة المولد، والتي تحولها إلى كهرباء.

يدخل البخار المبرد الذي فقد بعضًا من طاقته في التوربين إلى المكثف.وهنا يتحول إلى ماء، والذي يتم توفيره من خلال سخانات لجهاز نزع الهواء.

ضياءيتم تسخين المياه النقية وتزويدها بالغلاية.

مزايا اتفاقية الشراكة عبر المحيط الهادئ

وبالتالي فإن محطة الطاقة الحرارية هي محطة النوع الرئيسي من المعدات هو التوربينات والمولدات. تشمل مزايا هذه المجمعات في المقام الأول:

انخفاض تكلفة البناء مقارنة بمعظم أنواع محطات الطاقة الأخرى؛
رخص الوقود المستخدم؛
انخفاض تكلفة توليد الكهرباء.

أيضًا إضافة كبيرةويعتقد أنه يمكن بناء مثل هذه المحطات في أي مكان مرغوب فيه، بغض النظر عن توفر الوقود. يمكن نقل الفحم وزيت الوقود وما إلى ذلك إلى المحطة عن طريق البر أو السكك الحديدية.

ومن المزايا الأخرى لمحطات الطاقة الحرارية أنها تشغل مساحة صغيرة جدًا مقارنة بأنواع المحطات الأخرى.

عيوب محطات الطاقة الحرارية

وبطبيعة الحال، فإن هذه المحطات ليس لها مزايا فحسب. لديهم أيضا عدد من العيوب. محطات الطاقة الحرارية عبارة عن مجمعات، للأسف، ملوثة للغاية بيئة. يمكن للمحطات من هذا النوع أن تنبعث منها كميات هائلة من السخام والدخان في الهواء. كما أن عيوب محطات الطاقة الحرارية تشمل ارتفاع تكاليف التشغيل مقارنة بمحطات الطاقة الكهرومائية. كما أن كافة أنواع الوقود المستخدم في هذه المحطات يعتبر من الموارد الطبيعية التي لا يمكن تعويضها.

ما هي الأنواع الأخرى من محطات الطاقة الحرارية الموجودة؟

بالإضافة إلى محطات توليد الطاقة الحرارية للتوربينات البخارية ومحطات الطاقة الحرارية (GRES)، تعمل في روسيا المحطات التالية:

توربينات الغاز (GTPP). في هذه الحالة، لا تدور التوربينات من البخار، بل من الغاز الطبيعي. كما يمكن استخدام زيت الوقود أو وقود الديزل كوقود في مثل هذه المحطات. كفاءة مثل هذه المحطات، للأسف، ليست عالية جدا (27 - 29٪). ولذلك، فهي تستخدم بشكل رئيسي فقط كمصادر احتياطية للكهرباء أو تهدف إلى توفير الجهد لشبكة المستوطنات الصغيرة.

توربينات البخار والغاز (SGPP). وتبلغ كفاءة هذه المحطات المدمجة حوالي 41 - 44%. في الأنظمة من هذا النوع، تقوم كل من توربينات الغاز والبخار بنقل الطاقة إلى المولد في نفس الوقت. مثل محطات الطاقة الحرارية، يمكن استخدام محطات الطاقة الكهرومائية المدمجة ليس فقط لتوليد الكهرباء نفسها، ولكن أيضًا لتدفئة المباني أو تزويد المستهلكين بالمياه الساخنة.

أمثلة على المحطات

لذلك، يمكن اعتبار أي كائن منتجا تماما، وإلى حد ما، حتى عالمي. أنا محطة للطاقة الحرارية، محطة للطاقة. أمثلةنقدم هذه المجمعات في القائمة أدناه.

محطة بيلغورود للطاقة الحرارية. وتبلغ قوة هذه المحطة 60 ميجاوات. تعمل توربيناتها على غاز طبيعي.

ميشورينسكايا CHPP (60 ميجاوات). يقع هذا المرفق أيضًا في منطقة بيلغورودويعمل على الغاز الطبيعي.

تشيريبوفيتس غريس. يقع المجمع في منطقة فولغوغراد ويمكن أن يعمل بالغاز والفحم. وتبلغ قوة هذه المحطة 1051 ميجاوات.

ليبيتسك CHPP-2 (515 ميجاوات). مدعوم من الغاز الطبيعي.

CHPP-26 "موسينرغو" (1800 ميجاوات).

تشيربيتسكايا غريس (1735 ميجاوات). مصدر الوقود لتوربينات هذا المجمع هو الفحم.

بدلا من الاستنتاج

وهكذا اكتشفنا ما هي محطات الطاقة الحرارية وما هي أنواع هذه الأشياء الموجودة. تم بناء المجمع الأول من هذا النوع منذ زمن طويل - عام 1882 في نيويورك. وبعد مرور عام، بدأ مثل هذا النظام في العمل في روسيا - في سانت بطرسبرغ. اليوم، تعد محطات الطاقة الحرارية أحد أنواع محطات الطاقة، والتي تمثل حوالي 75٪ من إجمالي الكهرباء المولدة في العالم. ويبدو أنه على الرغم من عدد من السلبيات، فإن محطات من هذا النوع ستزود السكان بالكهرباء والحرارة لفترة طويلة. بعد كل شيء، فإن مزايا هذه المجمعات هي أمر أكبر من العيوب.

شظايا المقال

أين يتم حرق معظم الوقود؟

في المجمل، استخدمت محطات الطاقة الحرارية في روسيا 330.2 مليون طن نفطي* في عام 1998 (73% من مستوى عام 1990).
دعونا نسلط الضوء على المناطق - "عمالقة الطاقة الحرارية"، حرق أكثر من 7 ملايين هنا سنويًا. من بينها، في المقام الأول، "العمالقة الفائقة": موسكو (أكثر من 20 مليون طن طن)، خانتي مانسيسك أ. يا. ومنطقة سفيردلوفسك (أكثر من 15 مليون هنا)، منطقة كراسنويارسكوباشكيريا ومنطقة كيميروفو وتاتاريا (أكثر من 10 ملايين طن). تليها مناطق سمارة وبيرم وموسكو وتشيليابينسك. يوجد في معظم هذه المناطق 3-5 محطات طاقة كبيرة على مستوى الولاية وحوالي عشر محطات طاقة حرارية. الاستثناءات هي موسكو، التي ليس لديها محطة توليد كهرباء في منطقة حكومية، ولكن لديها أكبر عدد من محطات الطاقة الحرارية - 14، وكذلك منطقة سمارة وباشكيريا، حيث توجد محطة كهرباء واحدة فقط في منطقة الولاية، ولكن 7 و 10 محطات للطاقة الحرارية على التوالي.
وجميع هذه المناطق صناعية. في التسعينيات، لوحظ هنا انخفاض طفيف نسبيًا في استهلاك الوقود مقارنة بعام 1990، كما زادت منطقتان (خانتي مانسي أوكروج ذاتية الحكم وإقليم كراسنويارسك) من استهلاك الوقود - بمقدار 5 و 2 مليون طن على التوالي.
تتركز ثلث أكبر محطات توليد الطاقة ومحطات الطاقة الحرارية في البلاد في مجموعة المناطق - "عمالقة الطاقة".
تمثل المناطق العشر الرائدة في روسيا من حيث استهلاك الوقود في صناعة الطاقة الكهربائية نصف الوقود المستهلك و46% من الناتج الإقليمي الإجمالي.
العشرة الأوائل تبرز:

أ) أكبر مناطق الفحم (إقليم كراسنويارسك، منطقة كيميروفو)؛
ب) المناطق التي تنمو فيها التجمعات الحضرية القوية التي تضم أصحاب الملايين مع تدفئة المناطق بنسبة 100٪ على أساس احتراق الغاز الطبيعي (مناطق موسكو وموسكو وسامارا وبيرم)؛
ج) المنطقة التي يتم فيها إنتاج 96% من الغاز الروسي (منطقة خانتي مانسي المتمتعة بالحكم الذاتي)؛
د) المناطق الصناعية المتقدمة للغاية ذات توازن الوقود المتنوع، حيث يتم استخدام الوقود المحلي أو القريب - الفحم في منطقة سفيردلوفسك، إلى جانب الغاز. وزيت الوقود في باشكيريا وتاتاريا.

خلال التسعينيات، لم تكن هناك تغييرات كبيرة في تكوين أكبر عشرة مستهلكين للوقود. فقط موسكو وخانتي مانسيسك أ. يا. تفوقت على منطقة سفيردلوفسك. هذا أمر مفهوم: صناعة الطاقة الكهربائية في موسكو هي في الأساس محطات طاقة حرارية (وهي تزود المناطق السكنية والتجارية بالحرارة في المقام الأول، ولم ينخفض إنتاجها من الطاقة بالتزامن مع انخفاض الإنتاج الصناعي)، Surgutskaya GRES-2، مع التركيز على المناطق المحلية الوقود، وزيادة قوتها لا تزال هناك، ومنطقة سفيردلوفسك الصناعية. وفي ظروف الأزمة الاقتصادية خفضت استهلاك الكهرباء وبالتالي إنتاجها. يرجع التغيير في موقع إقليم كراسنويارسك في الجدول إلى حقيقة أن البيانات لعام 1990 كانت غير مكتملة - ولم يتم تضمين البيانات المتعلقة بمحطات الطاقة الحرارية الثلاث في نوريلسك في الإجمالي الإجمالي للمنطقة.

المناطق ذات الاستهلاك العالي للوقودبحرق من 2 إلى 7 ملايين طن سنوياً. هذه هي في المقام الأول منطقة أورينبورغ ومنطقة ستافروبول وريازان وكوستروما ونوفوسيبيرسك وروستوف ومنطقة خاباروفسك ونيجني نوفغورود وتفير وساراتوف وفولغوجراد ومناطق لينينغراد ومنطقة بريمورسكي وياكوتيا *. يوجد في معظم هذه المناطق 1-2 محطة توليد كهرباء في منطقة الولاية وفي المتوسط 5 محطات طاقة حرارية (في بعضها، يتم تعويض غياب محطات توليد الطاقة في منطقة الولاية بعدد كبير من محطات الطاقة الحرارية: على سبيل المثال، في منطقة إيركوتسك .
14 محطة للطاقة الحرارية في سانت بطرسبرغ - 8 في منطقة أومسك. وجمهورية كومي - 5 لكل منهما، في مناطق تيومين وفولغوجراد وكيروف، وكذلك في ألتاي و منطقة كراسنودار- 3-4 لكل منهما.
منذ بداية التسعينيات، انخفض استهلاك الوقود في هذه المجموعة من المناطق بمعدل 20%، مع أقل انخفاض في إقليم كراسنودار (2%) فقط، والأكبر في منطقة إيركوتسك. (من 10.5 مليون هنا إلى 6 ملايين هنا).

المناطق ذات متوسط استهلاك الوقود -سنويًا 1-2 مليون هنا: مناطق ياروسلافل وأرخانجيلسك وأوليانوفسك وليبيتسك وتشيتا وأستراخان وفولوغدا وسخالين وسمولينسك وتومسك وتشوفاشيا وبورياتيا.
يوجد في كل منطقة من هذه المناطق 2-4 محطات للطاقة الحرارية، وفي بعضها توجد محطة كهرباء واحدة لمنطقة الولاية. وفي معظم مناطق هذه المجموعة، خلال التسعينيات، حدث انخفاض في استهلاك الوقود بنسبة 20-30%. الاستثناءات: زيادة طفيفة (1%) في منطقة تشيتا. وزيادة كبيرة جدًا (بنسبة 53٪) في منطقة أستراخان.

المناطق ذات استهلاك الوقود المنخفض- سنويًا ما يصل إلى مليون هنا.
في الجزء العلوي من هذه المجموعة توجد مناطق إيفانوفو وفورونيج وفلاديمير وكورغان وبينزا ومورمانسك المكتئبة، والتي استهلكت في عام 1990 أكثر من مليون طن من الوقود سنويًا، ولكنها خفضت الآن استهلاك الوقود إلى مستوى 700-900 ألف طن .
وهذا يشمل أيضًا مناطق أوريول وبيلغورود وبسكوف** ويامالو-نينيتس أ. o.، خاكاسيا، ماري إل، داغستان.

* وفقا للتقديرات، يجب أن تقع منطقة تولا أيضا ضمن هذه المجموعة. - منطقة بها 3 محطات كهرباء على مستوى الولاية و3 محطات طاقة حرارية كبيرة. في عام 1998، فقط في محطة كهرباء منطقة تشيربيتسكايا الحكومية، المملوكة لشركة RAO UES الروسية، تم حرق 1.2 مليون طن من الوقود هنا. بالنظر إلى أن قوة المحطات المتبقية في المنطقة، مجتمعة، تساوي تقريبًا قدرة Cherepetskaya GRES (وحتى أكثر قليلاً)، يمكننا تقدير إجمالي استهلاك الوقود في قطاع الطاقة في تولا بـ 2.4 مليون طن متري ( في عام 1990 - 8.2 مليون طن نفط). ويعود الانخفاض الحاد في قطاع الطاقة في المنطقة في المقام الأول إلى تراجع المجمع الصناعي العسكري. - تقريبا. إد.

** في منطقة بسكوف. كانت هناك زيادة في استهلاك الوقود بسبب تشغيل وحدة الطاقة الثانية في محطة كهرباء منطقة بسكوف الحكومية في ديدوفيتشي في عام 1998.

الجدول 1

أكبر عشر مناطق من حيث كمية الوقود المحروق في محطات الطاقة الحرارية في عام 1990

الجدول 2

أكبر عشر مناطق من حيث كمية الوقود المحروق في محطات الطاقة الحرارية عام 1998

أكبر محطات الطاقة الحرارية في روسيا

تشمل قائمة أكبر 20 محطة للطاقة الحرارية في روسيا محطات تقع في مناطق "عملاقة الطاقة" (محطات الطاقة الحرارية في موسكو وتتارستان وسفيردلوفسك وكيميروفو)، كما توجد أيضًا محطات كهرباء كبيرة في مناطق الدولة تقع في مناطق منخفضة الطاقة اقتصاديًا وتوليد الكهرباء بشكل أساسي لتزويد أنظمة الطاقة العامة، وذلك بشكل أساسي لتزويد الجيران "الشرهين" (مثل محطات توليد الطاقة في مناطق الدولة في مناطق كوستروما وتفير وريازان وإقليم ستافروبول). في المجموع، تشمل القائمة 5 محطات طاقة تعمل بالفحم و 13 محطة لتوليد الطاقة بالغاز، بالإضافة إلى محطات توليد الطاقة في مقاطعة كارمانوفسكايا وريازان، التي تعمل على أنواع مختلفة من الوقود (من المستحيل تحديد النوع السائد).
وتبين مقارنة الجدولين 3 و4 أنه على الرغم من أن جميع المحطات خفضت استهلاكها للوقود، إلا أن قائمة المتصدرين لم تتغير إلا قليلاً. ظلت جميع محطات الطاقة الحرارية الكبرى، والتي تولد الحرارة بالإضافة إلى الكهرباء (وبالتالي، بالكاد تستجيب للتدهور الصناعي في البلاد)، في أماكنها في القائمة. في عام 1998، غادرت مجموعة من قادة محطات توليد الطاقة في المقاطعات الحكومية في المناطق الصناعية الكبيرة ترويتسكايا وزينسكايا وكيريشسكايا وبيرمسكايا. في سياق انخفاض الإنتاج الصناعي في هذه المناطق، حدث بعض إعادة توزيع استهلاك الطاقة - من الكهرباء إلى الحرارة؛ وبناءً على ذلك، انخفض إنتاج محطات توليد الطاقة في مناطق الولاية، لكن تشغيل محطات الطاقة الحرارية المحلية ظل عند نفس المستوى تقريبًا. على وجه الخصوص، في منطقة بيرم. مع انخفاض إنتاج الكهرباء في Dobryanskaya GRES، زاد الإنتاج، وبالتالي استهلاك الوقود في محطات توليد الكهرباء بالطاقة الكهربائية (CHPPs) بالمدينة ومحطات توليد الكهرباء بالطاقة الكهربائية (CHPPs) التابعة لجمعية إنتاج Permnefteorgsintez*. وفقًا لهذا الاتجاه، تم استبدال مكان العديد من محطات توليد الطاقة في المناطق الحكومية، التي سقطت من قائمة القادة في عام 1998، بمحطتين للطاقة الحرارية في موسكو، VAZ CHPP**. ومن الأعراض أيضًا ظهور محطات توليد الطاقة في مقاطعة بيلوفسكايا ونزاروفو الحكومية، التي تعمل بالفحم، في قائمة القادة.

الجدول 3

أكبر عشرين محطة للطاقة الحرارية من حيث كمية الوقود المحروق عام 1990

نوع الوقود السائد في محطات الطاقة الحرارية عام 1998
(حسب الموضوعات الفيدرالية)

* وهذا يعني أن رصيد الوقود ينقسم بالتساوي تقريباً بين نوعين أو ثلاثة أنواع من الوقود
ملحوظة. بيانات منطقة تولا. غير مكتمل (في الواقع دور الغاز
في المنطقة أعلاه).

في 4 سبتمبر 1882، أضاء 400 مصباح كهربائي في 82 منزلًا في مدينة نيويورك. تم توفير التيار لهم من خلال أول محطة للطاقة الحرارية في العالم - محطة للطاقة الحرارية. كان يطلق عليها ببساطة - "محطة شارع اللؤلؤة" ("محطة شارع اللؤلؤة"، الإنجليزية "محطة في شارع اللؤلؤة"). تم اختراعه وبنائه على يد الأسطوري توماس ألفا إديسون.

تعمل محطة توليد الكهرباء في إديسون تقريبًا وفقًا لنفس المخطط الذي تعمل به العديد من محطات الطاقة الحرارية اليوم. يقوم الفحم المحترق في أفران الغلايات بتسخين الماء، وتحويله إلى بخار شديد السخونة. قام هذا البخار بتدوير عمود دينامو الآلات، وقاموا بدورهم بتوليد التيار.

وفي غضون عامين، لم تتمكن محطة بيرل ستريت من استعادة عملها فحسب، بل تمكنت أيضًا من تبرير تكلفة مد الكابلات. في ذلك الوقت، وضعوهم تحت الأرض، لذا كان عليهم أن يحفروا مساحة لا بأس بها من مانهاتن. وعلى الرغم من كل التكاليف - تم تركيب الأسلاك في المبنى أيضًا من قبل شركة إديسون - في مثل هذه الفترة القصيرة من الزمن، تمكنت محطة الطاقة الحرارية من الوصول إلى ربحية صفر وبدأت في تحقيق الربح.

قام إديسون بزيادة قوة محطة بيرل ستريت تدريجياً حتى دمر حريق محطة توليد الكهرباء في عام 1890. احترق كل شيء باستثناء دينامو واحد، والذي أصبح الآن معرضًا قيمًا لأحد المتاحف في الولايات المتحدة.

وعلى الرغم من قصر فترة التشغيل، أظهرت محطة بيرل ستريت فعالية مثل هذا المخطط. علاوة على ذلك، أدرك إديسون بالفعل أن الحرارة الناتجة عن خرج الدينامو يمكن استخدامها أيضًا - حيث تم تدفئة العديد من المنازل المجاورة بالبخار من محطة الطاقة.

تقع محطة إديسون للطاقة الحرارية في الطابق السفلي من مبنى سكني عادي. محطات الطاقة الحرارية الحديثة عمالقة حقيقيون. وترتفع فوق قاعات الطاقة أنابيب ضخمة تبلغ مساحتها عشرات الآلاف من الأمتار المربعة. ويتجاوز ارتفاع بعضها ارتفاع برج إيفل. يتطلب بناء محطة للطاقة الحرارية تكاليف باهظة ويستغرق عدة سنوات.

في صناعة الطاقة الكهربائية الحديثة، تمثل محطات الطاقة الحرارية حوالي ثلثي إجمالي الطاقة المولدة. الوقود الأكثر استخداما هو الفحم، وثاني مصدر للطاقة الأكثر شعبية هو الغاز الطبيعي، يليه النفط، الذي تبلغ حصته في السنوات الاخيرةيتقلص بسرعة.

تنقسم محطات الطاقة الحرارية عادة إلى نوعين رئيسيين - تلك التي تعمل أيضًا للتدفئة (CHP)، ومحطات "كهربائية بحتة"، تسمى IES أو GRES. تعمل أكبر محطات الطاقة الحرارية في العالم وفق مخطط GRES، أي يتم استخدام الكهرباء المولدة منها فقط.

أقوى محطة طاقة في العالم هي محطة توليد الكهرباء Tuoketuo، وتقع في المقاطعة الصينيةمنغوليا الداخلية.

لفترة طويلة، كانت هذه المحطة هي الثالثة في السلطة، بعد محطة تايتشونغ الصينية للطاقة الحرارية ومحطة توليد الكهرباء في منطقة سورجوت الروسية -2. ومع ذلك، بعد تشغيل وحدتين أخريين بقدرة 660 ميجاوات لكل منهما في توكيتو في عام 2017، وصلت القدرة الإجمالية لوحدات الطاقة الـ 12 بالمحطة إلى 6720 ميجاوات، مما يجعلها الأقوى في العالم. تراجعت Surgutskaya-2 من المركز الثالث، لكنها ظلت الأقوى في روسيا.

10. سورجوتسكايا جي آر إس-2 (5600 ميجاوات)

يقع Surgutskaya GRES-2 في منطقة خانتي مانسيسك ذاتية الحكم على ضفاف نهر أوب على نفس المسافة تقريبًا بين نفتيوغانسك وخانتي مانسيسك. بدأ بناء المحطة في عام 1979، وتم إطلاق أول وحدة طاقة بعد ست سنوات. خلال الفترة 1985-1988، تم تشغيل جميع وحدات الطاقة الست بقدرة 800 ميجاوات لكل منها. تعمل جميعها بالغاز المصاحب، أي أنها تستخدم موردًا يجب أيضًا استخدامه أثناء إنتاج الغاز.

كان من المخطط بناء وحدتين مماثلتين للطاقة، ولكن بالفعل في القرن الحادي والعشرين تقرر بناء وحدتين للطاقة بسعة 400 ميجاوات، تعملان بالغاز الطبيعي المنقى. وبعد تشغيل هاتين الوحدتين، بلغت القدرة الإجمالية لسورجوتسكايا جي آر إس-2 5600 ميجاوات.

9. ريفتينسكايا غريس (3800 ميجاوات)

Reftinskaya GRES هي أكبر محطة للطاقة الحرارية في البلاد، وتستخدم كوقود فحم. تقع على بعد حوالي 100 كم من يكاترينبورغ.

استغرق بناء محطة توليد الكهرباء 17 عامًا - بدءًا من تشغيل الوتد الأول في عام 1963 حتى تشغيل آخر وحدة طاقة في عام 1980. وترتفع فوق المحطة أربعة أنابيب بارتفاع 180 إلى 320 مترًا.

تتمتع 10 وحدات طاقة تابعة لشركة Reftinskaya GRES بقدرة إجمالية تبلغ 3800 ميجاوات. هذه الطاقة كافية لتوفير نصف استهلاك الطاقة منطقة سفيردلوفسكبصناعتها القوية.

8. محطة كهرباء منطقة كوستروما (3600 ميجاوات)

تقع محطة توليد الكهرباء هذه في الجزء الأوروبي من روسيا، في منطقة كوستروما على ضفاف نهر الفولغا. يُستخدم الغاز الطبيعي لتوليد الكهرباء في محطة توليد الكهرباء في مقاطعة كوستروما، ويمكن استخدام زيت الوقود كوقود احتياطي.

تم تشغيل تسع وحدات طاقة بالمحطة من عام 1969 إلى عام 1980. وبعد إطلاق وحدة الطاقة التاسعة بقدرة 1200 ميجاوات، وصلت القدرة الإجمالية لمحطة كهرباء منطقة كوستروما الحكومية إلى 3600 ميجاوات.

7. سورجوتسكايا جي آر إس-1 (3268 ميجاوات)

يبلغ عمر أول Surgutskaya GRES ما يقرب من عقد ونصف من الزمن الذي يحمل الاسم الأقوى - حيث تم إطلاق أول وحدة طاقة خاصة بها في عام 1972. ثم بدأ تشغيل وحدة طاقة أخرى كل عام. ونتيجة لذلك تم إنشاء 16 محطة منها بقدرة إجمالية تبلغ 3,268 ميجاوات.

يتم إنتاج 40% من الكهرباء المولدة في المحطة باستخدام الغاز المصاحب، والباقي باستخدام الغاز الطبيعي.

6. بيرمسكايا جريس (3260 ميجاوات)

5. محطة كهرباء منطقة ريازان (3130 ميجاوات)

على الرغم من اسمها، تقع محطة توليد الكهرباء في منطقة ريازان على مسافة بعيدة (80 كم) عن ريازان في مدينة نوفوميشورينسك. بدأ بناء محطة كهرباء منطقة الولاية في عام 1971 واكتمل بعد 10 سنوات.

في البداية، كانت المحطة تعمل بالفحم الصلب. ومع ذلك، بعد التحديث في منتصف الثمانينات، تم تحويل وحدتي طاقة إلى الغاز الطبيعي. في المجمل، يمكن لـ 6 وحدات طاقة في محطة كهرباء منطقة ريازان توليد 3130 ميجاوات من الكهرباء. ويبلغ ارتفاع مداخن المحطة 180 و320 مترا.

4. محطة كهرباء منطقة كيريشي (2600 ميجاوات)

تقع المحطة في منطقة لينينغرادفي مدينة كيريشي (حوالي 150 كم من سانت بطرسبرغ). تمت الموافقة على مشروع محطة كهرباء منطقة ولاية كيريشي من قبل حكومة اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في عام 1961، وبدأ البناء في نفس الوقت. أنتجت المحطة، التي تعمل بزيت الوقود، أول طاقة لها في أكتوبر 1965.

تعتبر محطة توليد كهرباء منطقة ولاية كيريشي فريدة من نوعها من حيث أنه منذ بداية تشغيلها، تم استكمالها أو تحديثها بشكل مستمر تقريبًا. توقفت العملية فقط من عام 1983 إلى عام 1999. وفي بقية الوقت، تم تشغيل وحدات طاقة جديدة تعمل بزيت الوقود، وتم تحويل الوحدات القديمة إلى الغاز الطبيعي، وتم بناء وحدات غاز الدورة المركبة، وما إلى ذلك. ونتيجة لذلك، وصلت محطة توليد الكهرباء في منطقة ولاية كيريشي إلى قدرة 2600 ميجاوات.

3. كوناكوفسكايا غريس (2520 ميجاوات)

من عام 1965 إلى عام 1982، كانت محطة توليد الكهرباء في منطقة كوناكوفو الحكومية تعمل بزيت الوقود المستورد، وتحرق ما يصل إلى 10000 طن من الوقود يوميًا. ثم تم التحول إلى الغاز الطبيعي. تبلغ القدرة التصميمية لمحطة توليد الكهرباء الواقعة في منطقة تفير 2400 ميجاوات، ولكن بعد التحديث زادت قدرتها إلى 2520 ميجاوات.

2. إيركلينسكايا غريس (2430 ميجاوات)

تم بناء Iriklinskaya GRES على شاطئ خزان يتكون من محطة الطاقة الكهرومائية التي تحمل الاسم نفسه في منطقة أورينبورغ. وبعد سبع سنوات من بدء البناء في عام 1963، أنتجت محطة الغاز الطبيعي أول طاقة لها. وصلت Iriklinskaya GRES إلى طاقتها القصوى البالغة 2430 ميجاوات في عام 1979. ومن المثير للاهتمام أن مداخن المحطة تستخدم في وقت واحد كدعامات لخطوط الكهرباء.

1. محطة كهرباء منطقة ستافروبول (2419 ميجاوات)

تقع أقصى جنوب محطات الطاقة الحرارية الكبيرة في روسيا في قرية سولنتشنودولسك بإقليم ستافروبول. مثل العديد من محطات توليد الطاقة الأخرى في مناطق الولاية، عملت ستافروبولسكايا في البداية (منذ عام 1974) على زيت الوقود، وفي الثمانينيات تم تحويلها إلى الغاز. تولد وحدات الطاقة الثمانية بالمحطة 2419 ميجاوات من الكهرباء. في عام 2010، كان من المخطط بناء وحدة طاقة أخرى، ولكن بعد ذلك تم إلغاء هذا القرار.

ووفقا للتعريف المقبول عموما، محطات توليد الطاقة الحرارية- محطات توليد الطاقة التي تولد الكهرباء عن طريق تحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة ميكانيكية لدوران عمود المولد الكهربائي.

أولاً الشراكة عبر المحيط الهادئظهرت في نهاية القرن التاسع عشر في نيويورك (1882)، وفي عام 1883 تم بناء أول محطة للطاقة الحرارية في روسيا (سانت بطرسبرغ). منذ لحظة ظهورها، كانت اتفاقيات الشراكة عبر المحيط الهادئ هي التي تلقتها أعظم التوزيع، مع الأخذ في الاعتبار الطلب المتزايد باستمرار على الطاقة في العصر التكنولوجي القادم. حتى منتصف السبعينيات من القرن الماضي، كان تشغيل محطات الطاقة الحرارية هو الأسلوب السائد لتوليد الكهرباء. على سبيل المثال، في الولايات المتحدة الأمريكية واتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، كانت حصة محطات الطاقة الحرارية من بين جميع الكهرباء المستلمة 80٪، وفي جميع أنحاء العالم - حوالي 73-75٪.

التعريف الوارد أعلاه، على الرغم من اتساعه، ليس واضحًا دائمًا. دعونا نحاول أن نشرح بكلماتنا الخاصة المبدأ العامتشغيل محطات الطاقة الحرارية من أي نوع.

توليد الكهرباء في محطات الطاقة الحراريةتحدث عبر عدة مراحل متتالية، لكن المبدأ العام لعملها بسيط للغاية. أولاً، يتم حرق الوقود في غرفة احتراق خاصة (غلاية بخارية)، والتي يتم إطلاقها عدد كبير منالحرارة التي تحول الماء المتداول عبر أنظمة الأنابيب الخاصة الموجودة داخل الغلاية إلى بخار. يؤدي ضغط البخار المتزايد باستمرار إلى تدوير دوار التوربين، الذي ينقل الطاقة الدورانية إلى عمود المولد، ونتيجة لذلك، يتم توليد تيار كهربائي.

نظام البخار/الماء مغلق. يتكثف البخار، بعد مروره عبر التوربين، ويتحول مرة أخرى إلى ماء، والذي يمر أيضًا عبر نظام السخان ويدخل مرة أخرى إلى غلاية البخار.

هناك عدة أنواع من محطات الطاقة الحرارية. حاليا، من بين محطات الطاقة الحرارية أكثر من غيرها محطات توليد الطاقة الحرارية لتوربينات البخار (TPES). في محطات توليد الطاقة من هذا النوع، يتم استخدام الطاقة الحرارية للوقود المحترق في مولد البخار، حيث يتم تحقيق ضغط مرتفع جدًا من بخار الماء، مما يؤدي إلى تشغيل دوار التوربين، وبالتالي المولد. كوقود، تستخدم محطات الطاقة الحرارية زيت الوقود أو الديزل، وكذلك الغاز الطبيعي والفحم والجفت والصخر الزيتي، وبعبارة أخرى، جميع أنواع الوقود. تبلغ كفاءة TPES حوالي 40%، ويمكن أن تصل قوتها إلى 3-6 جيجاوات.

GRES (محطة كهرباء منطقة الولاية)- اسم معروف ومألوف إلى حد ما. هذه ليست أكثر من محطة توليد توربينات بخارية حرارية، مجهزة بتوربينات تكثيف خاصة لا تستغل طاقة غازات العادم ولا تحولها إلى حرارة، على سبيل المثال، لتدفئة المباني. وتسمى محطات الطاقة هذه أيضًا بمحطات الطاقة التكثيفية.

وفي نفس الحالة إذا TPESمجهزة بتوربينات تسخين خاصة تعمل على تحويل الطاقة الثانوية الناتجة عن بخار النفايات إلى طاقة حرارية، تستخدم لاحتياجات الخدمات البلدية أو الصناعية، فهي بالفعل محطة مشتركة للحرارة والكهرباء أو محطة مشتركة للحرارة والكهرباء. على سبيل المثال، في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، شكلت محطات توليد الطاقة في المناطق الحكومية حوالي 65٪ من الكهرباء المولدة بواسطة محطات توليد الطاقة التوربينية البخارية، وبالتالي، 35٪ - لمحطات الطاقة الحرارية.

هناك أيضًا أنواع أخرى من محطات الطاقة الحرارية. في محطات توليد الطاقة بتوربينات الغاز، أو GTPPs، يتم تدوير المولد بواسطة توربينات غازية. يتم استخدام الغاز الطبيعي أو الوقود السائل (الديزل وزيت الوقود) كوقود في محطات الطاقة الحرارية هذه. ومع ذلك، فإن كفاءة محطات توليد الطاقة هذه ليست عالية جدًا، حوالي 27-29٪، لذلك يتم استخدامها بشكل أساسي كمصادر احتياطية للكهرباء لتغطية الأحمال القصوى على الشبكة الكهربائية، أو لتزويد المستوطنات الصغيرة بالكهرباء.

محطات توليد الطاقة الحرارية مع وحدة توربينات البخار والغاز (SGPP). هذه هي محطات توليد الطاقة من النوع المشترك. وهي مجهزة بآليات التوربينات البخارية والتوربينات الغازية وتصل كفاءتها إلى 41-44٪. تتيح محطات الطاقة هذه أيضًا إمكانية استعادة الحرارة وتحويلها إلى طاقة حرارية تستخدم لتدفئة المباني.

العيب الرئيسي لجميع محطات الطاقة الحرارية هو نوع الوقود المستخدم. جميع أنواع الوقود المستخدمة في محطات الطاقة الحرارية لا يمكن الاستغناء عنها الموارد الطبيعية، والتي تنتهي ببطء ولكن بثبات. ولهذا السبب، في الوقت الحاضر، إلى جانب استخدام محطات الطاقة النووية، تم إنشاء آلية لتوليد الكهرباء باستخدام الطاقة المتجددة أو غيرها مصادر بديلةطاقة.

Surgutskaya GRES-2 هي أقوى محطة للطاقة الحرارية (CHP) في روسيا، وتقع في مدينة سورجوت في منطقة خانتي مانسي المتمتعة بالحكم الذاتي على نهر تشيرنايا. اعتبارًا من عام 2012، تعد واحدة من أكبر محطات الطاقة الحرارية في العالم من حيث التوليد السنوي وأكبر منتج للكهرباء في روسيا.

في الثمانينيات، بسبب النمو السريع لإنتاج النفط والغاز في منطقة أوب الوسطى، نشأ نقص في الطاقة. وكان من الضروري زيادة حصة الكهرباء المنتجة بمقدار 5 مرات. تقرر بناء محطة كهرباء قوية في مدينة سورجوت - عاصمة النفط في روسيا.

تم تشغيل الكتلة الأولى في 23 فبراير 1985. تم تشغيل ست وحدات طاقة رئيسية تستخدم الغاز المصاحب في الفترة 1985-1988. وفقًا للمشروع الأولي، كان من المقرر تشغيل ما مجموعه 8 وحدات طاقة بقدرة 800 ميجاوات لكل منها، وبعد ذلك ستصل القدرة الإجمالية للمحطة إلى 6400 ميجاوات. كان من المفترض أن تجعل السعة التصميمية القياسية للمحطة أقوى محطة للطاقة الحرارية في العالم، لكن الوحدتين المتبقيتين اللتين تستخدمان الغاز المصاحب لم يتم تشغيلهما كما أن أحد الأنابيب الثلاثة لمحطة الطاقة لم يتم استخدامه.

الطاقة المثبتة للمحطة في هذه اللحظةهو 5597.1 ميجاوات. هذه القوة تجعل من SuGRES-2 أقوى محطة للطاقة الحرارية في روسيا والثانية في العالم.

تم تنفيذ إنشاء وحدتي توليد الطاقة بالغاز الطبيعي السابعة والثامنة بقدرة 400 ميجاوات خارج التصميم الأصلي للمحطة. يتم بناء وحدات الطاقة التي تستخدم الغاز الطبيعي المنقى كوقود في مباني منفصلة وتبلغ كفاءتها الكهربائية حوالي 51-58%. تم توفير المعدات من قبل شركة جنرال إلكتريك الأمريكية.

وحدات الطاقة رقم 7 ورقم 8. في الخلفية يوجد Surgutskaya GRES-1:

وفي عام 2012، وصل إنتاج الكهرباء إلى مستوى قياسي طوال مدة وجود المحطة - 39.967 مليار كيلووات ساعة من الكهرباء. في المجموع، منذ إطلاق أول وحدة طاقة، أنتجت Surgutskaya GRES-2 أكثر من 820 مليار كيلووات في الساعة!

تعمل محطة Surgutskaya GRES-2 بالغاز النفطي المصاحب (70%) والغاز الطبيعي (30%)، مما يجعلها أكثر صداقة للبيئة مقارنة بأي محطة طاقة حرارية أخرى تعمل بالفحم. لأن: أولاً، الغاز هو أنظف أنواع الوقود، والذي، على عكس الفحم، لا ينتج السخام. ثانيا، الغاز الذي يذهب إلى أقوى محطة للطاقة الحرارية في روسيا يخضع لتنقية خطيرة. وقبل إرساله إلى المرجل، تتم إزالة الكبريت والشوائب الأخرى منه.

ارتفاع الأنبوب - 273 متر:

تقع أقوى محطة للطاقة الحرارية في روسيا بجوار محطة قوية أخرى - SuGRES-1. تشكل كلتا محطتي الطاقة هاتين خزانين:

دعونا نتحرك داخل وحدات الطاقة. وتظهر الصورة غرفة التوربينات التي تضم 6 توربينات بخارية قدرة كل منها 800 ميجاوات:

غلاية بخارية بقدرة 2650 طن بخار في الساعة. يوجد أيضًا 6 منها - واحد لكل وحدة طاقة. في الصورة، يظهر نصف المرجل فقط بسبب الأسقف. يبلغ الارتفاع الإجمالي للغلاية حوالي 70 مترًا:

تحتوي المحطة على لوحات تحكم جماعية (في الصورة) ولوحة تحكم مركزية (CPU):

وحدة التحكم المركزية (وحدة المعالجة المركزية):

ويبلغ إجمالي عدد العاملين في المحطة حوالي 1250 فرداً:

دعنا ننتقل إلى وحدات الطاقة. تُظهر الصورة توربينًا بخاريًا من النوع D10 GE بقدرة تصل إلى 400 ميجاوات تقريبًا. هناك نوعان من هذه التوربينات هنا. لم يكن من الممكن إزالة الغلايات البخارية لأنها مغلقة بالكامل، ومن المستحيل إزالة أي شيء: