Коэффициент полезного действия электрических станций
Электрический КПД электростанций
Коэффициент полезного действия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. При производстве электрической энергии только часть (кинетической, тепловой и т.д.) преобразуется в электрическую энергию, остальное выделяется в виде тепла Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно η («эта»). η = Wпол/Wcyм. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Математически определение КПД может быть записано в виде:
η=A/Q*100%
где А — полезная работа, а Q — затраченная энергия.
В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше единицы, то есть невозможно получить полезной работы больше, чем затрачено энергии.
КПД теплового двигателя — отношение совершённой полезной работы двигателя, к энергии, полученной от нагревателя. КПД теплового двигателя может быть вычислен по следующей формуле:
η=(Q1-Q2)/Q2
где Q1 — количество теплоты, полученное от нагревателя, Q2 — количество теплоты, отданное холодильнику. Наибольшим КПД среди циклических машин, оперирующих при заданных температурах горячего источника T1 и холодного T2, обладают тепловые двигатели, работающие по циклу Карно; этот предельный КПД равен:
η=(T1-T2)/T2
Тепловой КПД электростанций
При производстве электрической энергии часть тепловой энергии утилизируется на теплоснабжение. Соотношение между потраченной энергией и утилизированной, выраженное в процентах называется тепловым КПД.
Общий или суммарный КПД электростанций
Сумма КПД электрического и теплового КПД называется КПД использования топлива. Чем выше электрический и суммарный КПД, тем экономичнее работа электростанции. На АЭС и ГРЭС чаще всего тепло не используется и суммарный КПД равен электрическому. При расчете технико-экономического обоснования строительства (ТЭО) станции берется суммарный КПД. При выполнении проета отдельно разрабатывается схема выдачи электрической и тепловой мощности. Для стимулирования более высокого коэффициента использования топлива принят ФЗ-261 энергосбережение и о повышении энергетической эффективности.
Электрический КПД станций, работающие на сжигании органического топлива
При сжигании органического топлива для расчетов КПД берется удельная теплоемкость топлива.
Тип генерации |
Расшифровка |
Электрический КПД |
Сырье |
Сезонность |
ТЭС |
тепловые, вырабатывают электрическую энергию |
33-35% |
Уголь, газ, мазут, торф |
способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний |
ТЭЦ |
вырабатывающие электроэнергию + тепло (расстояние передачи тепла не более 20-30 км); |
35-38% |
Уголь, газ, мазут, торф |
способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний |
ГРЭС |
государственные районные электростанции |
36-44% |
Уголь, газ, мазут, торф |
способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний |
ПГУ |
Парогазовые установки |
50-65% |
Газ |
способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний |
ГТЭС |
Газотурбинные электростанции |
30-35% |
Газ |
способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний |
ГПЭС |
Газопоршневые электростанции |
40-46% |
Газ, дизтопливо (возможно на сырой нефти и жидких и газообразных нефтепродуктах) |
способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний |
Электрический КПД гидроэлектростанций и приливных электростанций
При расчете электрического КПД ГЭС и ПЭС в расчет берется изменение потенциальной энергии воды
Тип генерации |
Расшифровка |
Электрический КПД |
Сырье |
Сезонность |
ГЭС |
гидроэлектростанции |
92-94% |
Вода равнинных и горных рек. |
способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний |
ПЭС |
приливная электростанция |
92-94% |
Движение воды во время приливов и отливов |
Суточные колебания |
Электрический КПД атомных электростанций
При расчете электрического КПД АЭС берется суммарная энергия расщепляемого топлива.
Тип генерации |
Расшифровка |
Электрический КПД |
Сырье |
Сезонность |
АЭС |
Атомные электростанции |
40-44% |
Ядерное топливо (плутоний и уран). |
способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний |
Электрический КПД ветрогенерации
Тип генерации |
Расшифровка |
Электрический КПД |
Сырье |
Сезонность |
Ветро |
Ветроэлектростанции |
50% |
Энергия ветра |
Зависит от погоды |
Электрический КПД солнечных батарей
Тип генерации |
Расшифровка |
Электрический КПД |
Сырье |
Сезонность |
Солнечные батареи |
Солнечные батареи |
40% |
Энергия солнца |
Зависит от времени суток и погоды |