Принцип действия электростанции

Электроэнергия, переходящая в энергосистему, поступает от различных типов электростанций. Электростанции — это объекты, на которых энергия в различных формах преобразуется в электричество. Элементом, в котором происходит преобразование, являются генераторы. На средних и крупных электростанциях в качестве генераторов используются синхронные генераторы, на малых электростанциях синхронные агрегаты применяются в дополнение к асинхронным машинам, которые работают как генераторы.

Основные принципы

Согласно принципу сохранения энергии, электрическая энергия, полученная на клеммах генераторов, не больше энергии, полученной в результате преобразования той, которая потребляет эквивалентное количество другой энергии. В реальных системах, после учета всех потерь, полученная от системы энергия всегда меньше, чем поставленная. Таким образом, каждое преобразование энергии сопровождается потерей энергии.

На большинстве электрогенераторов механическая энергия преобразуется в электрическую на заключительном этапе. Но, в зависимости от типа электростанции, ранние этапы и решения выглядят по-разному.

Электроэнергия, произведенная на электростанции, передается в энергосистему, откуда ее забирают потребители. Нагрузка на систему меняется на протяжении времени. Можно выделить несколько характерных периодов спроса на энергию:

в ночные часы (с 11 вечера до 7 утра) отмечается мощность, потребляемая из системы, самая низкая;
в часы работы большинства промышленных предприятий наблюдается пиковая нагрузка;
в период, когда некоторые промышленные предприятия не работают и освещение еще не включено, наблюдается снижение спроса на электроэнергию;
когда работают многосменные установки и включается освещение, возникает вечерний пик нагрузки.

Переменная нагрузка представляет собой определенную проблему для электроэнергетики из-за трудностей с хранением энергии. Энергия не может храниться и должна производиться для удовлетворения спроса в любое время. Работа энергосистемы должна обеспечивать минимально возможные затраты на производство и передачу электроэнергии.

Электростанции можно разделить на определенные группы:

электростанции базовой нагрузки — электростанции, на которых производство электроэнергии является наиболее дешевым. В эту группу могут входить более новые тепловые электростанции и атомные электростанции;
промежуточные — электростанции, которые работают в периоды, когда спрос на электроэнергию превышает то, что могут покрыть электростанции с базовой нагрузкой. Иногда это старые станции с относительно низким КПД.
пиковые — электростанции, которые подключаются к энергосистеме только во время пиковой нагрузки. Эти электростанции в основном представляют собой водохранилища и насосно-аккумулирующие электростанции. Особенностью электростанций этого типа является относительно простой и часто автоматизированный запуск и остановка.

На обычных тепловых электростанциях энергия, содержащаяся в топливе (например, угле или буром угле), преобразуется в электричество.