Энерговектор
О насНовостиНаука и технологииСтратегияАрхив

Возвращая молодость

27.01.2017, Анна Марченко, руководитель группы наблюдений за ГТС ООО «ЛУКОЙЛ-Экоэнерго»
Модернизация ГЭС - вложения в будущее гидроэнергетики

Многие крупные гидроэлектростанции в России сегодня уже подошли к тому возрасту, когда старое оборудование требует не просто ремонта, но и, во многих случаях, полной замены. Гидроагрегаты, установленные в 1940-1960 гг. (а таких всё ещё около половины), уже давно выработали свой нормативный срок эксплуатации и накопили большое количество дефектов. В таких условиях для обеспечения безопасности и надёжности энергетической системы жизненно необходимо масштабное техническое перевооружение ГЭС.

 

Получить больше

Основные причины для модернизации ГЭС - это, конечно, возраст и недопустимые дефекты гидросилового оборудования и гидротехнических сооружений, но есть и другие соображения, о которых не следует забывать. Например, если по проекту станция была рассчитана на какие-то определённые гидрологические условия, но по прошествии времени они изменились, то с помощью обновлённого оборудования можно приспособить станцию к новым условиям. Или же в случае, если при проектировании ГЭС была допущена ошибка (как на Иовской ГЭС, где в период весеннего паводка объём собственного водосброса превышает полезный объём водохранилища), модернизация поможет нивелировать её последствия. Кроме того, за десятилетия эксплуатации станций в промышленности появляются новые конструкционные материалы, технологии и методы расчётов, которые помогут значительно улучшить технико-экономические показатели ГЭС, повысить надёжность и безопасность производства.


Цимлянская ГЭС

Глубина модернизации станций варьируется в очень широких пределах. Начиная с того, что можно поменять только рабочее колесо или его лопасти, и заканчивая полной заменой гидроагрегата и энергосилового оборудования.

Обычно модернизация ГЭС направлена на достижение следующих результатов:
* увеличение выработки электроэнергии благодаря оптимальному использованию доступных водных ресурсов;
* сокращение затрат на техническое обслуживание оборудования и механизмов;
* увеличение доходов от производства электроэнергии;
* снижение рисков простоев и незапланированных ремонтных работ;
* выполнение требований надзорных органов и регуляторов рынка электроэнергии.
Как результат, после модернизации ГЭС повышается надёжность региональной энергосистемы.

 

Без запаса прочности

Нельзя сказать, что проблемы старения парка гидрооборудования ГЭС характерны только для России. В европейских странах большая часть ГЭС тоже была построена в середине ХХ века. Сегодня в Европе в целом освоено более 75% водно-энергетического потенциала рек, а в Швейцарии этот показатель достигает и вовсе 87%. Строить новые станции фактически негде, поэтому основной путь развития для европейской гидроэнергетики - модернизация старых станций. Причём эта модернизация может быть довольно радикальной. Так, в 2011 г. была демонтирована старейшая немецкая ГЭС Райнфельден (построенная ещё в 1898 г.), а на её месте была сооружена новая станция с аналогичным названием, но с вчетверо возросшей мощностью (100 МВт вместо 25,7 МВт).

Кроме того, растут вложения в действующие гидротехнические сооружения (небольшие плотины и дамбы), которые не используются для получения гидроэнергии, но влияют на работу ГЭС. Дело в том, что перестройка гидросооружений нередко более эффективна по сравнению со строительством новых гидроэлектростанций: во многих случаях она обеспечивает существенно меньшие капитальные и временные затраты на единицу дополнительной мощности.

Необходимость в замене оборудования на российских ГЭС назрела ещё в начале 1990-х, но, в отличие от Европы, мы станции практически не модернизировали. Несмотря на солидный возраст, гидроагрегаты работали в основном исправно, десятилетиями выдавая мегаватты чистой энергии без больших вложений. Однако запас прочности, заложенный советскими проектировщиками и строителями, в конце концов, исчерпался, пришло время менять «сердца» ГЭС. Это стало очевидно в 2009 г. после аварии на Саяно-Шушенской ГЭС, которая продемонстрировала реальное состояние отечественных гидроэлектростанций и опасность пренебрежения вопросами их технического обслуживания и ремонта.

 

Обширный план

В 2011 г., после анализа причин аварии на Саяно-Шушенской ГЭС, крупнейший оператор гидроэлектростанций России компания «РусГидро» приняла Программу комплексной модернизации, рассчитанную до 2025 г. Всего по программе было запланировано заменить 55% турбин, 42% генераторов и 61% трансформаторов от общего парка компании 2011 г., а также реконструировать некоторые гидротехнические сооружения. По оценкам специалистов, к моменту окончания программы должно быть заменено генерирующее оборудование общей мощностью 12618 МВт, а установленная мощность объектов компании вырастет на 779 МВт. И самое главное, что на её гидроэлектростанциях в итоге не должно остаться оборудования, отработавшего свой срок.

За пять лет со старта программы многое сделано на станциях Волжско-Камского каскада (Рыбинская, Нижегородская, Чебоксарская, Камская, Воткинская, Жигулёвская и Волжская гидроэлектростанции), кавказских ГЭС (Миатлинская, Егорлыкская ГЭС, несколько станций каскада Кубанских ГЭС, Гизельдонская и Эзминская ГЭС). В Сибири модернизируются Новосибирская, Саяно-Шушенская, Майнская и Зейская ГЭС.

В 2016 г. финансирование программы было сокращено, но, несмотря на это, на Саратовской ГЭС запустили уже пятый гидроагрегат с новой турбиной, модернизированный совместно с австрийской фирмой Voith Hydro. Кроме того, началось обновление гидросилового оборудования на Воткинской ГЭС (здесь планируется заменить все десять гидроагрегатов), продолжается реконструкция гидроагрегатов Чебоксарской и Жигулёвской ГЭС.

Не только «РусГидро» модернизирует свои станции. Аналогичную программу в последние годы реализует и компания «ЕвроСибЭнерго», владеющая Иркутской, Братской, Усть-Илимской и Красноярской ГЭС. На самой «пожилой» в компании Иркутской ГЭС (она была пущена в 1956 г.) уже заменена большая часть электротехнического оборудования (силовые трансформаторы, распределительные устройства) и планируется полная замена гидроагрегатов. А на Братской, Усть-Илимской и Красноярской ГЭС модернизацию гидроагрегатов решено провести путём замены рабочих колёс турбин.

На станциях ООО «ЛУКОЙЛ-Экоэнерго» (Цимлянская, Белореченская, Майкопская и Краснополянская ГЭС) также развёрнута программа модернизации, меняется физически изношенное и отработавшее свой срок оборудование. В ближайшей перспективе планируется модернизация Белореченской ГЭС с заменой гидроагрегатов и увеличением мощности.

 

Надёжность и мощь

Естественно, что владельцы гидроэлектростанций, вкладывая большие деньги в модернизацию, рассчитывают на то, что новые турбины будут мощнее, надёжнее и долговечнее прежних. Требуемые заказчиками КПД для современных радиально-осевых турбин превышают 93,5%, а для поворотно-лопастных - 92%. Значительно возросли требования и к кавитационным характеристикам, допустимым механическим напряжениям, уровням вибрации, шума и другим параметрам.

Обычно конструирование гидротурбин проходит в два основных этапа. На первом этапе для наиболее характерных режимов работы проводят теоретические расчёты, определяют основные параметры и выбирают тип турбины и конфигурацию проточной части гидроагрегата. А на втором - по результатам лабораторных экспериментов с моделями турбин уточняют их конструкцию и определяют окончательные энергетические характеристики во всём диапазоне эксплуатационных режимов. Это трудоёмкая и долгая работа, которую в последнее время всё чаще пытаются автоматизировать, чтобы ускорить и удешевить моделирование.



 

Редакция

Главный редактор: Иван Рогожкин
Консультант: Людмила Зимина
Корректор: Анатолий Печейкин
Дизайнер: Мария Хомутская
Руководитель проекта:
Максим Родионов

Контакты

Россия, 101000,
г. Москва, а/я 230.
Тел.: +7 (916) 422-95-19
Web-site: www.enegrovector.com
E-mail: oilru.com
facebook.com/energovector


©2011-2017. Ежемесячная газета «Энерговектор». Все права защищены.