Актуальность эксплуатации деривационных ГЭС на территории западной части Республики Саха (Якутия)

Введение

Актуальность эксплуатации деривающих гидроэлектростанций в западной части Республики Саха (Якутия) обусловлена рядом факторов:
Растущие энергетические потребности региона. Наличие значительных ресурсов, таких как большие запасы полезных ископаемых и потенциал для производства электроэнергии, делает гидроэнергетику важным фактором устойчивого развития.
Децентрализованное электроснабжение сельской местности. Отводные гидроэлектростанции могут обеспечить эффективный и простой способ обеспечения электроэнергией отдаленных населенных пунктов.
Сокращение затрат на транспортировку топлива. Внедрение гидроэлектростанций поможет рационально использовать запасы топлива страны и снизить затраты на его транспортировку в регион Крайнего Севера.
Однако при эксплуатации деривающих ГЭС в условиях Якутии необходимо учитывать особенности региона, в том числе замерзание рек в зимний период, что усложняет проектирование и эксплуатацию центральных.
В западной части Республики Саха (Якутия) расположены следующие ГЭС:[1]
Вилюйская ГЭС-1,2. Гидроузел находится в верхнем течении реки Вилюй, на 1348 км от устья, вблизи пос. Чернышевский Мирнинского района. Установленная мощность электростанции — 680 МВт.
Светлинская ГЭС. Станция расположена на реке Вилюй у пос. Светлый Мирнинского района. В 2004–2008 годах введены в эксплуатацию три гидроагрегата общей мощностью 277,5 МВт, выход станции на проектную мощность 370 МВт запланирован на 2025 год.



1.Каскад Вилюйских ГЭС: «бриллианты» энергетики Якутии

Каскад ГЭС на реке Вилюй расположен примерно в ста километрах от города Мирный, почти в тысяче от Якутска и в четырех тысячах километров от Москвы. Расположенные на притоке Лены, две электростанции далеки от размеров таких всемирно известных гигантов, как Саяно-Шушенская ГЭС. Однако в прямом смысле «маленький золотник, но дорогой»: Вилюйский энергетический комплекс играет важнейшую роль в алмазодобывающей отрасли Якутии, а, следовательно, и в экономике всей России.
1. Вилюйские ГЭС называют «энергетическим сердцем» Западной Якутии. Они были построены для обеспечения электроэнергией алмазодобывающей промышленности региона.
2. Административное здание Вилюйской ГЭС возле Чернышевской электротехнической колонии. Этот старинный двухэтажный комплекс (ГЭС-I и ГЭС-II) был построен в период с 1960 по 1976 год. В конце прошлого века в составе Вилюйского проекта также предусматривалось строительство ГЭС-III ниже по течению реки. водопад; более современную станцию часто называют Светлинской ГЭС по названию соседней деревни.
3. Мощность Вилюйской ГЭС – 680 мегаватт. Для сравнения: Саяно-Шушенская ГЭС почти в десять раз мощнее (6400 МВт).
4. Электростанция является энергетическим объектом, образующим систему региона. Он снабжает энергией не только промышленные предприятия, но и гражданский сектор ряда улусных районов Якутии.
5. Вторая очередь станции Вилюйская - ГЭС-II - построена в 1974-76 годах.
6. Станции на реке Вилюй строились в чрезвычайно сложных природно-геологических условиях. Они стали первой в мире гидроэлектростанцией на вечной мерзлоты.
7. Станции Вилюйского водопада отличаются чрезвычайно низкими затратами электроэнергии – в пределах 10 копеек за киловатт-час.
Для якутских просторов ГЭС во второй половине 20 века практически не была альтернативным источником энергии. Топлива для СПА здесь нет, а его транспортировка очень дорогая. Атомная энергетика в то время находилась только в зачаточном состоянии. Но люди смогли контролировать потенциал бурной реки Вилюй.
Гидрогенераторы для Вилюйской ГЭС изготовили на новосибирском заводе «Сибэлектротяжмаш» (ныне НПО «Элсиб»). А турбины стоят в Харькове.[2]
Частота вращения ротора гидрогенератора составляет примерно 187,5 об/мин на ТЭЦ-1 и 136,4 об/мин на ТЭЦ-2.
Ежегодно работники механического цеха сталкиваются с двумя пиковыми нагрузками. Первый пик приходится на зимний период, когда станция испытывает максимальную нагрузку и работает на пределе проектной мощности.
Второе загруженное время механического цеха – лето, когда сотрудники ремонтируют технику и готовятся к новому сезону.
ТЭО Вилюйской ГЭС-3 начало разрабатываться в 1975 году, проект - в 1978 году. Строительство Вилюйской ГЭС началось в 1979 году по проекту института Ленгидропроект.
Сначала велись работы на так называемых разработках подготовительного периода, затем в апреле 1983 года на основных инженерных сооружениях (строительство канала и причалов). В октябре 1986 года русло реки было перекрыто и построен мост через строящийся обводной канал.
Более того, в 1990-е годы темпы работ по известным причинам замедлились, а затем и вовсе приостановились. В АК «Якутскэнерго» встал вопрос, стоит ли навсегда останавливать работы по созданию третьей очереди каскада Вилюйской ГЭС.
После трехлетнего периода консервации основных сооружений ГЭС строительство гидроузла возобновилось в июле 1999 года. С этого момента стройплощадку перешло в собственность нового акционерного общества, открытого совместно с заказчиком Вилюйской ГЭС-3. функций, а финансирование строительства осуществлялось за счет средств АК «АЛРОСА».
В июле 2000 года АК «АЛРОСА» приобрела контрольный пакет акций ОАО «Вилюйгессстрой» и с этого момента ГЭС получила статус филиала ОАО «Вилюйская ГЭС-3» и новое название Светлинская ГЭС. Генеральным подрядчиком строительства и реконструкции энергетических объектов было поручено дочернее предприятие АК "АЛРОСА" - ОАО "Вилюйгэсстрой".
Расположение гидротехнических сооружений определяется сложными климатическими и геокриологическими условиями площадки. Склоны долины сложены многолетнемерзлыми породами, содержание льда в некоторых местах достигает 40%.
Неизбежное таяние слоев льда после затопления водоема и значительное проседание грунта исключают установку здесь бетонных конструкций. Это предопределило размещение сборной бетонной конструкции, включающей здание ГЭС, в русле реки, в пределах талика на выветрелых, мергелевых и относительно уплотненных грунтах.
Гидросооружение ВГЭС-3 включает в себя следующие элементы:
- сборная бетонная конструкция;
- каменно-земляная плотина на правом берегу;
- каменно-земляная плотина на левом берегу;
В состав комбинированной бетонной конструкции входят: здание русловой ГЭС, состоящее из четырех агрегатных блоков и монтажной площадки; 16 глубоких плотин; два ЗРУ 220 кВ и здание диспетчерской. Строительная масса ГЭС имеет ширину 74,0 м, длину (на отметке 184,00 м) - 145,0 м и состоит из трех частей: блока монтажной площадки и двух энергоблоков, в каждом из которых размещено по два гидроагрегата