Эрчим хүчний систем дэх хийн цахилгаан станцууд
Хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станц (PLTG) нь хий - ихэвчлэн байгалийн хий - шаталтаас гаргаж авсан энергийг ашиглан цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэдэг цахилгаан станцын нэг төрөл юм. Орчин үеийн эрчим хүчний системд PLTG нь уян хатан ажилладаг, ачааллын өөрчлөлтөд хурдан хариу үйлдэл үзүүлдэг, бусад эрчим хүчний эх үүсвэрүүд хэлбэлзэх үед системийн найдвартай байдлыг хангаж чаддаг тул чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Индонез зэрэг олон оронд PLTG нь цахилгаан эрчим хүчний сүлжээний тогтвортой байдлыг хадгалахын зэрэгцээ өсөн нэмэгдэж буй цахилгаан эрчим хүчний эрэлтийг хангах зорилготой эрчим хүчний нэг хэсэг юм.
Хийн турбины цахилгаан станцын ажиллах зарчим
Ерөнхийдөө хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станц нь Брэйтон циклээр ажилладаг. Агаар мандлын агаарыг компрессороор соруулж шахаж, даралтыг нь нэмэгдүүлдэг. Дараа нь даралттай агаар нь шаталтын камерт орж, хийн түлшийг шахаж шатаадаг. Үүссэн шаталт болох халуун, өндөр даралттай хий нь хийн турбинаар дамжин урсаж, турбины ирийг эргүүлж, механик энерги үүсгэдэг. Дараа нь энэхүү механик энерги нь генераторыг ажиллуулж цахилгаан үүсгэдэг.
Хийн турбины гол шинж чанаруудын нэг нь уурын цахилгаан станцуудтай (жишээлбэл, нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станцууд) харьцуулахад харьцангуй богино хугацаанд нэрлэсэн ажиллах нөхцөлд хүрэх чадвар юм. Энэ нь цахилгаан эрчим хүчний эрэлт огцом өөрчлөгдөх үед оргил ачааллын үед эсвэл ачааллыг дагадаг цахилгаан станц болгон ашиглахад тохиромжтой болгодог.
Эрчим хүчний систем дэх хийн турбины цахилгаан станцуудын үүрэг
Эрчим хүчний системд генераторууд нь зөвхөн эрчим хүч үйлдвэрлэхээс гадна давтамжийн тогтвортой байдал, хүчдэлийн тогтвортой байдал, хангамжийн найдвартай байдлыг хангах үүрэгтэй. Хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцуудыг ихэвчлэн хэд хэдэн чухал үүрэгт ашигладаг бөгөөд үүнд:
1. Оргил ачааллын генератор (Оргил)
Хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь хурдан ажилладаг тул тодорхой цаг үед, тухайлбал айл өрхийн цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ нэмэгдэх эсвэл үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаа оргил үедээ ачааллын огцом өсөлтийг хангахад тохиромжтой.
2. Сэргээгдэх эрчим хүчний буфер
Нар, салхины цахилгаан станц зэрэг сэргээгдэх эрчим хүчний үүсгүүрүүд нь нар, салхинд тулгуурлан завсарлагатай ажилладаг. Хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь нөөц үүсгүүр болж, сэргээгдэх эрчим хүчний гарц буурахад хурдан асч, системийн тогтвортой байдлыг хадгалдаг.
3. Давтамжийн хяналт ба эргэлтийн нөөц
Цахилгаан системийн давтамжийг нэрлэсэн утгатай (жишээлбэл, 50 Гц) ойр байлгах ёстой. Ачааллын эвдрэл эсвэл гэнэтийн өөрчлөлт гарсан тохиолдолд хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станц давтамжийг хадгалахын тулд хурдацтай өсч эсвэл буурч болно.
4. Системийн найдвартай байдал ба тасалдлыг сэргээх
Зарим хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцуудыг хар асаалтад ашиглаж болох бөгөөд энэ нь сүлжээнээс цахилгаан хангамжгүйгээр генераторыг асаах чадвартай тул бүрэн цахилгаан тасарсны дараа системийн сэргэлтийг хурдасгадаг.
Тохиргооны төрөл: Энгийн хийн турбин ба хосолсон циклийн цахилгаан станц
Практикт хийн турбин дээр суурилсан цахилгаан станцууд нь хоёр үндсэн тохиргоотой байж болно:
– Энгийн циклийн хийн турбины цахилгаан станц
Зөвхөн хийн турбин болон генератор ашигладаг. Давуу талууд нь илүү энгийн загвар, харьцангуй бага хөрөнгө оруулалтын зардал, хурдан үйл ажиллагааны хариу үйлдэл зэрэг орно. Гэсэн хэдий ч турбины яндангийн дулааныг ашигладаггүй тул үр ашиг нь бага байх хандлагатай байдаг.
– Хосолсон циклтэй хий ба уурын цахилгаан станц (PLTGU)
Хийн турбины яндангийн дулааныг Дулаан сэргээх уурын генератор (HRSG)-д усыг халааж, уур гаргаж, дараа нь нэмэлт уурын турбин ажиллуулдаг. Энэхүү тохиргоо нь үр ашгийг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг, учир нь өмнө нь алдсан дулааны энергийг цахилгаан үйлдвэрлэхэд дахин ашигладаг. Эрчим хүчний системд хосолсон циклийн цахилгаан станцууд (CCPPs) нь өндөр үр ашигтай тул дунд болон суурь ачааллын генератор болгон ашигладаг.
PLTG-ийн давуу талууд
Хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь эрчим хүчний системд стратегийн ач холбогдолтой хэд хэдэн давуу талтай байдаг, үүнд:
1. Үйл ажиллагааны хурдан хариу арга хэмжээ
Хурдан эхлүүлэх хугацаа болон эрчим хүч хувиргах чадвар нь хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцуудыг системийн уян хатан байдлын хэрэгцээнд найдвартай болгодог.
2. Нүүрснээс бага ялгаруулалт
Нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станцуудтай харьцуулахад хийн шаталт нь CO₂ болон тоосонцор бохирдуулагч бодисын ялгарлыг бага ялгаруулдаг. Энэ нь чулуужсан түлш хэвээр байгаа ч ялгарлыг бууруулах хүчин чармайлтыг дэмждэг.
3. Харьцангуй бага газрын ул мөр
Хийн турбины үйлдвэрүүд нь ерөнхийдөө харьцуулж болох хүчин чадалтай бусад үйлдвэрүүдээс бага газар шаарддаг.
4. Динамик цахилгаан системд тохиромжтой
Сэргээгдэх эрчим хүчний нэвтрэлт нэмэгдэхийн хэрээр уян хатан эрчим хүч үйлдвэрлэх хэрэгцээ нэмэгдэж байна. Хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцууд (PLTG) нь эрчим хүчний шилжилтийн "гүүр" болж чаддаг бол эрчим хүч хадгалах технологиуд (жишээлбэл, том оврын батерей) илүү хэмнэлттэй болж байна.
Сорилтууд ба хязгаарлалтууд
Олон давуу талтай хэдий ч PLTG нь хэд хэдэн бэрхшээлтэй тулгардаг:
1. Хийн хангамжаас хамааралтай байдал
Хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцуудын (ХТЦ) үйл ажиллагаа нь хийн дэд бүтэц (хоолой, шингэрүүлсэн байгалийн хий, дахин хийжүүлэх байгууламж)-ийн хүртээмж, найдвартай байдлаас ихээхэн хамаардаг. Нийлүүлэлтийн тасалдал нь цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлд шууд нөлөөлж болно.
2. Шатахууны үнийн хэлбэлзэл
Хийн үнэ дэлхийн эрчим хүчний зах зээлээс хамааран хэлбэлзэж болох бөгөөд энэ нь урт хугацааны хүчтэй нийлүүлэлтийн гэрээ байхгүй тохиолдолд цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн зардлыг тогтворгүй болгодог.
3. Энгийн мөчлөгийн үр ашгийг бууруулах
Энгийн циклтэй хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь ерөнхийдөө хосолсон циклтэй цахилгаан станцуудаас бага үр ашигтай байдаг. Хэрэв үндсэн ачааллын дагуу тасралтгүй ажиллавал кВт.ц тутамд ногдох түлшний зардал өндөр байж болно.
4. Нийлүүлэлтийн сүлжээн дэх метаны ялгаралтын асуудлууд
Хэдийгээр хий нүүрснээс илүү цэвэр шатдаг ч хийн үйлдвэрлэл, түгээлтийн үед метаны алдагдал нь хүрээлэн буй орчинд үзүүлэх нөлөөллийг нэмэгдүүлдэг, учир нь метан нь хүчтэй хүлэмжийн хий юм.
Хийн турбины цахилгаан станцыг эрчим хүчний системийн үйл ажиллагаатай нэгтгэх
Эрчим хүчний системийн үйл ажиллагаанд сүлжээний операторууд аль цахилгаан үүсгүүрийн нэгжийг ажиллуулахаа шийдэхдээ эдийн засгийн болон техникийн талуудыг хоёуланг нь харгалзан үздэг. Нэгжийн хуваарь гаргах (нэгжийн үүрэг амлалт болон эдийн засгийн диспетчерийн зохицуулалт) нь түлшний зардал, хурдасгах хязгаар, эхлүүлэх хугацаа, хамгийн бага ашиглалтын хязгаар, нөөцийн шаардлагыг харгалзан үздэг. Уян хатан хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцуудыг ихэвчлэн ачаалал хурдацтай өөрчлөгдөж буй, сэргээгдэх эрчим хүчний өндөр нэвчилттэй бүс нутгийг дэмжих эсвэл бусад цахилгаан үүсгүүрийн нэгжүүд тасарсан үед нөөц болгон байрлуулдаг.
Үүнээс гадна, хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь генераторын өдөөлтийн системээр дамжуулан хүчдэлийг зохицуулах, агшин зуурын хүчдэлийн хэлбэлзлийг тэсвэрлэх (алдаа гарах), давтамжийн өөрчлөлтөд хариу үйлдэл үзүүлэх зэрэг сүлжээний кодын стандартыг хангасан байх ёстой.
Хийн цахилгаан станцуудын ирээдүйн хэтийн төлөв
Цаашид хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцууд (PLTG) нь ялангуяа сэргээгдэх эрчим хүчийг нөхөх уян хатан генераторуудын хувьд чухал хэвээр байх төлөвтэй байна. Гэсэн хэдий ч эрчим хүч, технологийн бодлогын чиглэлүүд нь хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцуудыг ялгаруулалт багатай болгоход түлхэц өгч байгаа бөгөөд жишээлбэл, хосолсон циклийн цахилгаан станцуудын (CCS) үр ашгийг нэмэгдүүлэх, нүүрстөрөгчийн баригч технологийг (CCS) өргөн хүрээнд хэрэгжүүлэх, нийцтэй хийн турбинуудад устөрөгчийн хольцыг ашиглах зэргээр дамжуулан хийж байна.
Хийн дэд бүтцийг бэхжүүлэх, үр ашгийг нэмэгдүүлэхээс эхлээд ялгарлыг зохицуулах хүртэл зөв стратеги хэрэгжүүлбэл хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь найдвартай, цэвэр эрчим хүчний системийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг болж, илүү тогтвортой эрчим хүчний систем рүү шилжих гүүр болж чадна.
-
Хэрэв та хүсвэл би энэ нийтлэлийг илүү эрдэм шинжилгээний хувилбар (ишлэл, үр ашиг/ялгаруулалтын өгөгдөлтэй хамт) эсвэл сургуулийн даалгаврын хувьд илүү энгийн хувилбар болгон өөрчилж болно.
