3.2. Территориально-производственные комплексы и энергокомплексы

Создание крупных гидроэнергетических объектов с водохранилищами комплексного назначения и каскадов ГЭС во многих случаях прямо связано с проблемами малоосвоенных регионов и является основой территориально-производственных комплексов (ТПК).

В малонаселенных необжитых регионах они, являясь пионерными промышленными объектами, формируя новую производственную и социальную инфраструктуру и обеспечивая электроснабжение и водоснабжение, способствуют резкому подъему производительных сил и изменению социально-экономических условий.

При этом при проектировании и создании инфраструктуры ГЭС следует учитывать, что она является первоочередной частью будущей инфраструктуры ТПК, исходя из перспективы социально-экономического развития региона.

Например, на базе строительства Братской ГЭС и Саяно-Шушенской ГЭС (Россия) в Сибири в прилегающих к ГЭС малонаселенных регионах были созданы мощные территориально-производственные комплексы, имеющие развитую инфраструктуру с промышленными и сельскохозяйственными объектами.

Энергокомплексы. В последние десятилетия для повышения надежности энергоснабжения, снижения потерь электроэнергии в линиях электропередачи прослеживается стремление к близкому размещению, а в некоторых случаях технологическому объединению базисных электростанций (ТЭС и АЭС) и высокоманевренных электростанций (ГЭС и ГАЭС) в энергокомплексы. Работа всех электростанций тесно связана с водохранилищами, которые необходимы для обеспечения безвозвратного водопотребления и наиболее эффективного охлаждения циркуляционной воды конденсаторов турбин ТЭС и АЭС, для создания напора и аккумулирующей емкости для ГЭС и ГАЭС. В основе создания энергокомплексов лежат принцип многоцелевого использования водохранилищ и задача повышения эффективности электроснабжения. При этом появляется возможность не только уменьшить потери земельных ресурсов, но в ряде случаев при наложении различных режимов оказать положительное влияние на экологические условия. В то же время необходимо учитывать, что санитарные нормы предъявляют жесткие требования к качеству воды, включая допустимый перегрев, при использовании водохранилищ для хозяйственного и питьевого водоснабжения, рыбного хозяйства, рекреации.

В мире эксплуатируется ряд энергокомплексов, в США – Оровилл и Сан-Луис в Калифорнии, Хайуэсси в бассейне р.Теннесси, Норфилд-Маунтин, Кеови-Токсавей и др., в ЮАР – с ГАЭС Steenbrass Elandsberg и с АЭС Koeberg.

В энергокомплексах по условиям охлаждения циркуляционной воды ТЭС и АЭС можно выделить три основные схемы:

• прямоточная – с использованием русловых водохранилищ комплексного назначения;
• полупрямоточная – с использованием гидравлически связанной системы водохранилищ, как наливных, так и русловых комплексного назначения;
• оборотная – с использованием специальных наливных водохранилищ, расположенных вне основного водотока.

Все три схемы позволяют сократить потери в ЛЭП, обеспечить единую систему управления энергокомплексом, использовать ГЭС и ГАЭС в качестве дополнительного источника собственных нужд АЭС в аварийных ситуациях.

Рис. 3.3. Схемы энергокомплексов: а – с ГАЭС Fairfield (США); б – Keowee-Toxaway (США)

При схемах прямоточной и полупрямоточной в водохранилищах комплексного назначения допускается только слабый перегрев, регламентируемый санитарными нормами (в основном в пределах 1,5–3°С в летний период), однако за счет улучшения условий охлаждения циркуляционной воды ТЭС и АЭС увеличиваются их мощность и выработка.

Феноменом режима работы ГАЭС, в том числе в составе энергокомплексов, является улучшение качества воды в водохранилищах, что связано с созданием скоростного режима, перемешиванием поверхностных слоев с глубинными, дополнительным насыщением кислородом и усилением процессов самоочищения. Благодаря режиму ГАЭС при работе энергокомплекса по схемам прямоточной и полупрямоточной минимизируются отрицательные последствия, вызванные перегревом воды в нормируемых пределах.

В зимний период дополнительный нагрев воды водохранилищ при охлаждении циркуляционной воды, исключающий льдообразование, может оказать положительное влияние на экологические условия, улучшая кислородный режим водохранилищ.

Рис. 3.4. Схема Южно-Украинского энергокомплекса

Панорама Ташлыкской ГАЭС, образующей вместе с Южно-Украинской АЭС энергокомплекс

Представляет интерес опыт эксплуатации энергокомплекса Кеови-Токсавей (США), работающего по прямоточной схеме (рис. 3.3, б) и включающего АЭС мощностью 2,66 млн. кВт, ГАЭС мощностью 0,61 млн.кВт и ГЭС мощностью 0,14 млн.кВт, а после расширения путем строительства ГАЭС-II мощностью 1 млн. кВт. Натурные наблюдения показали, что температура воды, проходящей через ГЭС, находится в регламентируемых пределах, не превышая более чем на 1,7°С среднемесячные температуры воды в естественных условиях. Также выдерживаются ограничения на температуру воды, сбрасываемой на водовыпуске АЭС. Система мониторинга обеспечивает постоянный всесторонний контроль за окружающей средой, соблюдение экологических нормативов.

В ряде стран нормативами не разрешается или ограничивается применение прямоточных схем.

В Украине Ташлыкская ГАЭС мощностью 0,9 млн. кВт образует с Южно-Украинской АЭС мощностью 3 млн. кВт энергокомплекс, работающий по оборотной схеме без гидравлической связи водоема-охладителя АЭС и водохранилищ ГАЭС (рис. 3.4).