|
|
На север от г. Сен-Мало, вблизи
ПЭС Ране, вдоль всего п-ва Котантен раскинулось мелководное побережье залива
Ла-Манш. Глубины здесь не выходят за пределы 20- метровой изобаты (за
исключением северной части между островами Джерси, Гернси и Олдерни, где они
достигают 50 м, и южнее о. Менкье, где имеются глубины до 30 м). Нормандские острова, переходящие на юге в многочисленные рифы (Менкье) и группу островов под
общим названием Шозе, привлекли внимание французских специалистов,
занимавшихся проектированием ПЭС. Заманчивой представляется идея перебросить
плотины между островами, замкнуть их на материк, чтобы использовать энергию
приливов, которые здесь достигают 12 м, а энергопотенциал их оценивается в 100 млн. кВт. Еще в самом начале второй мировой войны была опубликована
заметка о грандиозном проекте Меля Он предложил плотинами длиной 115 км, опирающимися на Нормандские острова, отсечь всю мелководную акваторию (4750 км2) вдоль
побережья п-ва Кон- тантен. Плотина и электростанция мощностью 25 млн. кВт
(2500 агрегатов) требует 200 млн. м3 бетона, 1 млн. т металла. Ясно, что
проект 25-миллионной ПЭС не мог иметь реального значения в те годы, когда
мощность всех электростанций Франции составляла 10 млн. кВт.
В этих проектах рассматривалось создание почти
прямоугольного бассейна ПЭС путем возведения плотин общей длиной около 25 км, отсекав до 730 км2. На западе плртина проходит от м. Груэн до о. Шозе по большим глубинам, с
севера от этого острова до Гранвиля — по более мелководному участку. Трассы
плотин выбирались так, чтобы обеспечить минимальное воздействие на агрегаты и
водопропускные отверстия ветровой волны, которая достигает 8 м.
В первых проектах Кориолиса, а затем в 1921 г. Мэра предлагалась двухбассейновая установка, усовершенствованная в 1942—1947 гг. Како. В
1955—1962 гг. разрабатывались одно- бассейновые установки, которые
различались расположением трассы плотины, эволюцией капсульных агрегатов и
конструкцией здания ПЭС и плотин (появляются горизонтальные капсуль- ные
агрегаты типа Ране, которые от диаметра 5,35 м дошли в проектах 1957—1958 гг. до 8,2 м). Предлагаются также наплавные конструкции как плотины
(см. 13.8, б), так и агрегатных и водопропускных блоков. Эти компоновки
значительно опережали технический уровень того времени и предлагались в
двухъярусном исполнении с расходом бетона 0,5—1 м3/кВт.
В проекте 1957 г. было принято сооружение ПЭС за
перемычками, так как в то время считали, что этот вариант будет вдвое дешевле
наплавного. Предполагалось, что именно перемычки специальной конструкции с
открывающимися воротами для пропуска расходов при перекрытии обеспечат
возможность поэтапного ввода агрегатов ПЭС. Конструкция перемычек с
использованием колонн наплавной конструкции явилась прообразом идеи Како.
осуществленной в северной перемычке ПЭС Ране. Однако именно после этого опыта
наплавная конструкция восторжествовала не в перемычках, а в здании ПЭС
В послевоенных проектах Шозе до 1971 г. предлагались варианты однобассейновой ПЭС двустороннего действия, что является отражением
концепции, принятой SEUM и реализованной в проекте ПЭС Ране.
В проектах ПЭС Шозе 1950— 1958 гг. Велю (1950 г.) было предложено сделать в колене отсасывающей трубы вертикального агрегата отверстие для
пропуска расходов выравнивания так, как в довоенном проекте Лумбовской ПЭС в
СССР. Рассматривалось и подземное расположение здания ПЭС на о. Шозе, а в
проекте 1951 г.— в подземном туннеле между м. Груэн и о. Шозе.
В 1952—1958 гг. для обоснования проектов ПЭС Шозе были
развернуты обширные изыскательские и исследовательские работы. Под эгидой
SEUM и SOGREAH и других организаций здесь велись гидрографические и
геологические изыскания. Были разработаны и использованы новые приборы для
автономного и дистанционного наблюдения параметров волн, течений, скоростей,
миграции наносов, геофизических методов зондажа грунтов.
Полученные данные позволили выполнить ряд исследований
гидродинамических и энергетических характеристик прилива, по которым с
помощью электрической модели приливного явления, предложенной Вантруа, были
рассчитаны передаваемые активные мощности, а также рассеиваемая и реактивная
энергия. По этим расчетам были установлены относительные значения различных
энергосоставляющих баланса прилива и оказалось возможным определить
возмущения, которые внесет ПЭС в энергетические потоки.
Для определения влияния на приливы кориолисовой силы,
режимов ПЭС и гидравлических условий при производстве работ был создан ряд
моделей. В 1954 г. была создана модель всего района Ла-Манша, построенная в
национальной гидравлической лаборатории Шату, на которой решались вопросы
перекрытия бассейнов. Затем была создана модель такого же масштаба на
вращающейся платформе размером 14 м (Гренобль, SOGREAH), выявившая уменьшение
величины прилива на 0,5 м. После выяснения незначительности эффекта Ко-
риолиса в 1957 г. была построена крупнейшая в то время в мире стационарная
модель зал. Сен-Мало размером 50 x 60 м (масштабы 1:2500 и 1:3000).
Исследования на этой модели, откорректированной с учетом
математических моделей, показали, что при мощности ПЭС 5,5 ГВт величина
прилива уменьшается на 1 м, а выработка на 10 %, а при мощности ПЭС 22 ГВт
выработка снижается на 20 %.
Кроме указанных в табл. 17.1 проектов ПЭС Шозе в 1954 г. Кервран предложил соорудить на п-ове Котантен ПЭС Лессе и другие, работающие по принципу
двойного прилива. Используя разность фаз прилива, турбины, установленные в
перешейке полуострова, смогут работать под напором, образующимся при приливе
с одной стороны полуострова и отливе с другой стороны. Подводящие и отводящие
каналы образуются расширением русл рек, текущих с во- 206 дораздела. По
данным К ер врана, ПЭС Лессе может давать непрерывную мощность от 50 до 120
МВт в течение 7670 ч в году. Однако по подсчетам Жибра для получения
допустимых потерь напора в подводящих каналах им придется придать такие
размеры, при которых проект оказывается нерентабельным.
Возвращаясь к проекту ПЭС Шозе по обычной схеме,
приходится отметить, что с 1958 до 1971 г. по нему не было подробных публикаций. Это, очевидно, объясняется сосредоточением всех сил до 1967 г. на проекте ПЭС Ране, реализация которого потребовала исключительного напряжения и решала
будущее всей проблемы. После пуска ПЭС' Ране проектирование ПЭС Шозе было
прекращено ввиду выявившейся тогда возможности строительства АЭС при меньших
капиталовложениях. Кроме того, очевидно, действовали и другие соображения. В
перспективе 15—20 лет энергосистемы страны не могли бы принять прерывистую и
пульсирующую от 4 до 12 ГВт мощность ПЭС Шозе, так как, несмотря на
доказанную при эксплуатации ПЭС Ране возможность реализации циклов Жибра, в
существующих и перспективных водохранилищах ГЭС невозможно было бы
осуществить межсизигийное регулирование ПЭС. Альтернатива крупномасштабного
использования энергопотенциала прилива. выдвинутая Бернштейном в 1959—1961
гг., при совместной работе ПЭС Котантен (50 ГВт, 120 ТВтХ X ч) с ГЭС Швеции и
Норвегии не была осуществлена отнюдь не по техническим причинам.
Однако энергетический кризис выдвинул проект, в котором
был сделан первый шаг в направлении этой альтернативы. В 1974 г. Энергетическая комиссия стран Общего рынка рассмотрела проект Како, который представлял
видоизмененный проект ПЭС Менкье с площадью акватории 1100 км2 и двухбассей
новой схемой.
В проекте Како 1971 г. створ плотины проходит на юге в виде дуги от Сен-Мало до о. Менкье, т. е. значителыю западнее створа ПЭС Шозе, а
на севере он отсекает акваторию низового бассейна от о. Менкье до м. Картере.
Площадь бассейнов составляет по 1500 км2. Здание ПЭС (200 агрегатов по 30
МВт) предполагалось расположить в плотине Менкье — Шозе. Такая
двухбассейновая схема обеспечила бы при цикле Декера годовую выработку 39
ТВт-ч при колебании мощности от 3,5 до 6 ГВт. Длина глухой плотины 35 и
водопропускной 50 км при расходе через последнюю 500 тыс. м3/с. На мелководье
между о. Шозе и Гранвилем предусматривалось сооружение АЭС.
В 1974 г. при рассмотрении проекта в Энергетической
комиссии стран Общего рынка он был отклонен как неэкономичный. Кроме того,
население прибрежных районов опротестовало его из-за нарушений экологии в
результате изменений при двухбассейновой схеме естественного ритма и величины
прилива (с 12 до 6 м). Применение двухбассейновой схемы Декера повторило
ошибку проектов ПЭС Кводди 1925 и 1963 гг., когда отбор энергии оказывался
существенно ниже технического потенциала и требовал сооружения дополнительной
разделительной плотины и почти полного дублирования мощности.
В 1976 г. была сделана еще одна попытка вернуться к
однобассейно- вой схеме: предлагалось осуществить ее как первую очередь
проекта 1971 г. с сохранением той же мощности 6 ГВт. Жибра считал, что такая
или даже большая мощность при однобассей- новой схеме может быть подключена к
энергосистеме ЕЭС. После этого произошло некоторое оживление идеи ПЭС Шозе, и
в 1980 г. были даже объявлены торги по реализации проекта. Но и это
предложение постигла участь предыдущих, поскольку однобассейновая ПЭС в
энергосистемах с преобладанием АЭС (в 1990 г. предположительно 74 %) не могла бы быть оправдана без компенсированного регулирования. Однако, учитывая
предполагаемый к 2010 г. рост энергопотребления стран ЕЭС на 60 % и
исчерпание речных энергоресурсов, включение 120 ТВт-ч приливной энергии имело
бы существенное значение для обеспечения базисной работы АЭС—ТЭС.
Именно поэтому в 1982 г. вновь был рассмотрен проект ПЭС Котантен — Центр по модернизированному циклу Како, в котором в целях изоляции
побережья от негативных воздействий на экологическую систему с помощью
кольцевой дамбы длиной 69 км обра зовались два бассейна площадью по 100 км®
каждый. На участках соединения разделительной плотины с кольцевой дамбой
предлагалось расположить два здания ПЭС, окруженных плотинами для коммутации
бьефов. В этих плотинах должны быть расположены водопропускные сооружения. В
обоих ПЭС размещается 36 агрегатов общей мощностью 1,44 ГВт и годовой
выработкой 5,3 ТВт-ч.
Понятно, что неизбежный при этой, как и при любой
двухбассейновой схеме, пульсирующий график мощности не позволяет включить ее
в систему общенационального энергопотребления.
Так, и в современных условиях подтверждается решение 1961 г., в котором предлагалось осуществить межсизигийное регулирование ПЭС Котантен в водохранилищах
скандинавских ГЭС.
Рассмотрим, насколько эта современная ситуация оправдывает
такое решение.
Следует учесть, что опыт ПЭС Ране и Кислогубской, а также
проектирование крупных ПЭС в последние годы полностью подтвердили концепцию,
положенную в основу схемы ПЭС Котантен. Вместе с тем исследования на
математических и физических моделях показали необходимость учета влияния
работы ПЭС на величину прилива, для условий ПЭС Котантен это требует
уменьшения ее параметров. Принимая это уменьшение (в запас расчета) на 30 % и
учитывая возможности объединения ПЭС Котантен с ПЭС Великобритании, по современным
их проектам можно установить, что параметры такого комплекса будут равны
прежним показателям ПЭС Котантен.
В отношении энергетического значения комплекса Котантен в
современных условиях необходимо учесть, что к 1980 г. пиковая мощность в часы потребления странами СКППЭ (Союз по координации производства и
передачи энергии Западной Европы) составляла 140 ГВт. Из этой мощности
участвовало в межнациональном обмене 36 ГВт (по выработке 71,5 ГВт- ч), в том
числе во Франции из выработки 258 ТВт-ч в обмене участвовало 12,5. Этот обмен
заключался главным образом в экспорте в Италию и Швейцарию избыточной ночной
энергии и в импорте пиковой дневной энергии, а также в межсезонном обмене.
Кроме СКППЭ в Зап. Европе имеется объединение НОРДЭЛ, в котором состоят
Дания, Швеция, Норвегия и Финляндия, НОРДЭЛ также участвует в обмене с
СКППЭ.В 1986 г. проложены кабельные линии через Ла-Манш пропускной
способностью 2 ГВт.
Очевидно, что уже достигнутые масштабы обмена энергией
доказывают техническую возможность и реальность обмена ПЭС Котантен —
скандинавские ГЭС, хотя это и потребует увеличения расстояний передачи до
1500—2000 км. Однако опыт проектирования передачи постоянного тока мощностью
6 ГВт при напряжении 1500 кВ от Экибастуза в Центр (СССР) на 2414 км подтверждает реальность этой идеи.
Остается рассмотреть на современном уровне возможности в
этом отношении ГЭС Швеции, Норвегии и Швейцарии. Эти страны обладают большими
гддроэнергоресурсами, которые в значительной мере уже использованы: в
Норвегии по мощности из 130 использовано 106 ТВт, в Швейцарии по выработке
использовано 37 ТВт-ч, что приближается к 100 % экономичных ресурсов, в
Швеции по выработке использовано 62 из 85 ТВтХч . Значение для решения данной
задачи этих же использованных и остающихся гидроэнергоресурсов состоит в том,
что они обладают большими возможностями регулирования (общий объем
водохранилищ ГЭС этих стран соответствует 33 ТВт-ч энергии), благодаря
которым они могли бы осуществить межсизигийное регулирование сверхмощного
объединения Котантен — ПЭС Великобритании.
Понятно, что установка дополнительных агрегатов для
использования водных ресурсов, сэкономленных в водохранилищах существующих
ГЭС, представляется сложной и дорогостоящей задачей в тех случаях, когда
имеется подземное здание ГЭС. Но в этих условиях можно заменить гидроагрегаты
на обратимые. Кроме того, установка дополнительных агрегатов возможна с
меньшими затратами на вновь создаваемых ГЭС.
Таким образом, на основе современных технических
возможностей и с учетом их реально прогнозируемого прогресса можно
представить такую интерпретацию комплекса ПЭС Котантен — ПЭС Великобритании:
ПЭС комплекса мощностью 50 ГВт включались бы в энергосистемы Западной Европы,
охватывающие также Скандинавию. В водохранилищах этих стран аккумулировалась
бы часть энергии сизигийных приливов, превышающая энергию ПЭС при средних
приливах ( 17.3), что составляет за 5-дневный период около 1 ТВтХч. Это
аккумулирование не требует перетока энергии, так как на это время
соответствующие ГЭС уменьшают свою отдачу. Минуя 5 сут средних приливов,
речные ГЭС в период квадратур возвращали бы в систему энергию, накопленную во
время сизигии, компенсируя внутримесячную неравномерность отдачи ПЭС.
Что касается совмещения волн приливной энергии с волнами
потребления (внутрисуточное регулирование), то оно может быть осуществлено
использованием насосного эффекта при совместной работе с ТЭС и АЭС, а также
установкой дополнительных или обратимых агрегатов на существующих ГАЭС
частично в самой Франции, но главным образом в Швейцарии и
Австрии, где имеются возможности суточного
компенсирования.
Так, предложенный еще в 1961 г. мощный комплекс ПЭС в современных УСЛОВИЯХ с еше большим эффектом раскрывает возможности
приливной энергии для стран Западной Европы, обеспечивая выдачу мощности в
часы пик и оптимальную работу с неизменной мощностью ТЭС и АЭС.
|