Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС)
Гидроэлектростанция, которая перекачиванием воды из нижнего бассейна в верхний накапливает (аккумулирует) избыточную энергию, вырабатываемую другими электростанциями, когда спрос на электроэнергию мал (напр., ночью). Затем преобразует потенциальную энергию запасённой воды в электрическую (вода из верхнего бас. через гидроагрегаты перетекает в нижний) в часы пиковой нагрузки в энергосистеме.
В отличие от обычной ГЭС, может работать не только в турбинном, но и в насосном режиме, закачивая воду из нижнего бьефа в
верхний. ГАЭС состоит из водоемов, образующих верхний и нижний бьефы, соединяющих бьефы водоводов и здание ГАЭС, где размещены обратимые гидроагрегаты. В зависимости от конструкции ГАЭС в качестве верхних и нижних бьефов могут использоваться либо вновь создаваемые водохранилища, либо существующие водохранилища, озера или море. По сравнению с классической ГЭС сопоставимой мощности у ГАЭС зона затопления намного меньше, поэтому мощные ГАЭС могут размещаться в густонаселенных районах, в частности в Европейской части России.
Существуют также ГЭС-ГАЭС, сочетающие черты как ГЭС (наличие существенного притока в верхний бьеф), так и ГАЭС (способность всех или части гидроагрегатов работать в насосном режиме).
ГАЭС необходимы для обеспечения надежности и экономичности работы энергосистемы, особенно при наличии в ней большой доли
тепловых электростанций. Ночью, когда нагрузка в энергосистеме падает, ГАЭС работают в насосном режиме, потребляя электроэнергию и закачивая воду в верхний бассейн. Утром и вечером, при максимальных нагрузках в энергосистеме, они работают в турбинном режиме, сбрасывая воду в нижний бассейн и вырабатывая электроэнергию.
В отличие от довольно инерционных тепловых и атомных станций ГАЭС может оперативно реагировать на изменения нагрузки в энергосистеме и в течение нескольких минут набрать с нуля значительную мощность. Это особенно актуально при авариях в энергосистеме.
ГАЭС стали особенно эффективными после появления оборотных гидротурбин, которые выполняют функции и турбин, и насосов.
Перспективы применения ГАЭС во многом зависят от КПД, под которым относительно этих станций понимается отношение энергии, выработанной станцией в генераторном режиме, к энергии, израсходованной в насосном режиме.
Первые ГАЭС в начале XX века имели КПД, не больше 40%, в современных ГАЭС КПД составляет 70-75%. К преимуществам ГАЭС, кроме относительно высокого значения КПД, относится также и низкая стоимость строительных работ. В отличие от обычных ГЭС, здесь нет необходимости перекрывать речки, строить высокие дамбы с длинными туннелями и т.п.
В процессе перекачки воды снизу вверх и обратно неизбежны потери, КПД ГАЭС составляет около 75%, то есть фактически ГАЭС не является электростанцией как таковой, поскольку она потребляет электроэнергии больше, чем вырабатывает.
Работа гидроаккумулирующих электростанций позволяет тепловым и атомным электростанциям работать с постоянной загрузкой в наиболее экономичном режиме. При этом снижаются затраты топлива и выбросы загрязняющих веществ на каждый выработанный киловатт-час электроэнергии.
Существенно снижается износ оборудования тепловых и атомных электростанций, затраты на ремонт. Повышается надежность энергосистемы, резко снижаются риски возникновения масштабных системных аварий с отключением многих потребителей и экстренной остановкой значительного количества электростанций, наносящих огромный экономический ущерб.
За рубежом установленные государством правила функционирования рынков электроэнергии различными способами обеспечивают окупаемость работы ГАЭС и стимулируют их строительство.
