Общие сведения
Карачаево-Черкесский Филиал ПАО «РусГидро» эксплуатирует Зеленчукскую ГЭС-ГАЭС и две малых ГЭС - на водозаборном узле «Большой Зеленчук» и Усть-Джегутинскую общей мощностью 306,86 МВт.
Зеленчукская ГЭС-ГАЭС
Зеленчукская ГЭС-ГАЭС расположена в Северо-Кавказском федеральном округе, в Карачаево-Черкесской Республике, на территории Зеленчукского и Карачаевского районов. Является крупнейшей электростанцией Карачаево-Черкесии и одной из крупнейших гидроэлектростанций на Северном Кавказе.
Характеристики Зеленчукской ГЭС-ГАЭС:
Установленная мощность в турбинном режиме – 300 МВт, в насосном режиме – 156,18 МВт. Среднегодовая выработка электроэнергии составляет 415 млн кВт.ч, в том числе в части ГЭС – 275 млн кВт.ч, в части ГАЭС – 140 млн кВт.ч. Среднегодовое потребление электроэнергии на заряд ГАЭС – 181 млн кВт.ч.
В здании станции установлены четыре гидроагрегата, два из которых – агрегаты ГЭС и два – обратимые гидроагрегаты ГАЭС.
К основным задачам Зеленчукской ГЭС-ГАЭС относится работа в генераторном режиме в пиковой части графика нагрузки, обеспечение высокоманевренного резерва при нарушениях и отклонениях в энергетической системе, а в насосном режиме - поддержание графика нагрузки энергосистемы в ночные часы снижения электропотребления. Также в функции станции входит перераспределение части стока рек Большой Зеленчук, Аксаут и Маруха в реку Кубань для увеличения водоподачи в Большой Ставропольский канал.
По конструкции Зеленчукская ГЭС-ГАЭС - деривационного типа с расчетным напором 234 м и проектным расходом по каналу 70 м3/сек. Концепция работы станции в части ГЭС заключается в переброске в реку Кубань части стока ее притоков – Большого Зеленчука, Марухи и Аксаута. В части ГАЭС в качестве верхнего бассейна используется бассейн суточного регулирования станции, нижний бассейн построен на правом берегу Кубани. Зеленчукская ГЭС-ГАЭС представляет собой сложный комплекс гидротехнических сооружений длинной более 30 км, включающий в себя три водозаборных узла, протяженную систему каналов, тоннелей и дюкеров.
История строительства и эксплуатации Зеленчукской ГЭС
По территории Карачаево-Черкесии протекают 172 больших и малых рек. Однако, несмотря на огромный гидропотенциал, республика и по сей день остается энергодефицитной. Энергии требуют и крупные промышленные предприятия, и курорты федерального значения - Архыз и Домбай. Более полувека назад Минводхоз совместно с Минэнерго СССР рассмотрели и одобрили «Схему комплексного использования рек Верхней Кубани, Большого и Малого Зеленчуков». В 1970-х годах было принято решение о строительстве Каскада Зеленчукских ГЭС.
Строительство Зеленчукской ГЭС было начато в 1976 году, однако в конце 1980-х из-за недостатка финансирования оно было заморожено и возобновилось в 1994 году. Первая очередь ГЭС в составе одного гидроагрегата и водозаборного узла на реке Аксаут заработала в 1999 году, через три года включен в сеть второй гидроагрегат и построен водозабор на реке Маруха. С этого момента станция ежегодно вырабатывала до 190 млн кВтч - почти пятую часть от всей потребляемой в Карачаево-Черкесии электроэнергии. В 2005 году пакет акций ОАО «Зеленчукские ГЭС» был внесен в уставной капитал ОАО «ГидроОГК» (сегодня – ПАО «РусГидро»). Тогда же началось строительство объектов третьего пускового комплекса с водозабором на реке Большой Зеленчук, ввод которого состоялся 16 декабря 2006 года.
Зеленчукская ГЭС изначально была спроектирована в составе четырех гидроагрегатов, но после переработки проекта в начале 1990-х годов объем перебрасываемого стока был по экологическим соображениям сокращен и мощность станции уменьшилась. При этом остался ранее построенный технологический задел, который было решено использовать для создания гидроаккумулирующей электростанции (ГАЭС). Для этого, помимо достройки водоводов верхнего бьефа и монтажа гидроагрегатов в существовавшие кратеры, был построен бетонированный нижний бассейн и уникальные водоводы по дну реки Кубань.
Проект Зеленчукской ГЭС-ГАЭС является первым, принципиально новым опытом в нашей стране по проектированию технологического оборудования и сооружений ГАЭС с напорами воды 220-230 м. Строительство Зеленчукской ГЭС-ГАЭС началось в 2010 году. В 2016 году, 23 декабря, состоялся ее торжественный ввод в эксплуатацию. Благодаря вводу объекта в эксплуатацию уровень обеспеченности республики собственной электроэнергией увеличился до 45%.
Принцип работы ГАЭС и их значение для энергосистемы
Гидроаккумулирующая электростанция является уникальным гидроэнергетическим сооружением, посредством которого удается аккумулировать (запасать) электрическую энергию, возвращая её в энергосистему по мере необходимости. В часы, когда в энергосистеме избыток электрической энергии (преимущественно - ночью), гидроагрегаты ГАЭС работают в качестве насосов и, потребляя дешевую избыточную электроэнергию, перекачивают воду из нижнего бассейна в верхний аккумулирующий бассейн.
В период, когда в энергосистеме образуется дефицит генерирующей мощности, преимущественно в утренние и вечерние часы максимума нагрузок, гидроагрегаты ГАЭС работают в качестве генераторов, преобразуя энергию падающей воды в электрическую. Она поступает в объединенную энергетическую систему. Учитывая высокую маневренность гидроэнергетического оборудования, число пусков обратимых гидроагрегатов ГАЭС, в отличие от обычных ГЭС, достигает нескольких сот (500-700) в месяц, а иногда составляет около 30 пусков в сутки.
В настоящее время ГАЭС эксплуатируются в 35 странах мира. Гидроаккумулирование наиболее развито в Японии, США, Германии, Италии, Франции, Швейцарии. На эти страны приходится около 200 гидроаккумулирующих электростанций, или 60% их общего числа. Мощность ГАЭС США и Японии составляет около 40% от мировой. Сейчас в разных странах строится около 40 ГАЭС, при этом отмечается тенденция к увеличению единичной мощности агрегатов этих станций, которая на некоторых установках превышает 300 мегаватт.
В СССР параллельно со строительством ГЭС, учитывая интенсивное развитие тепловой и атомной энергетики, разрабатывались проекты строительства около 20 гидроаккумулирующих станций. В России таких станций всего три: помимо Зеленчукской ГЭС-ГАЭС это Загорская ГАЭС мощностью 1200 МВт в Подмосковье и Ставропольская ГАЭС на трассе Большого Ставропольского канала, установленная мощность которой составляет 15,9 МВт.
Особенности водных режимов Зеленчукской ГЭС - ГАЭС
Зеленчукская ГЭС - ГАЭС не имеет регулирующих водохранилищ, и выработка электроэнергии напрямую зависит от водности рек Большой Зеленчук, Маруха и Аксаут. Разрешенный объем отбора воды из рек составляет не более 50% водности при гарантированном сохранении санитарных попусков.
Режимы перераспределения водных ресурсов, осуществляемые Зеленчукской ГЭС, контролируются Кубанским бассейновым водным управлением, Управлением охраны окружающей среды и водных ресурсов Карачаево-Черкесской Республики, Росприроднадзором Российской Федерации по Карачаево-Черкесской Республике, Северокавказским управлением Ростехнадзора. Оперативное задание по выработке электроэнергии на ГЭС выдает филиал АО «Системный оператор Единой энергетической системы», осуществляющий единое оперативно-диспетчерское управление на территории Юга России.
Малая ГЭС «Большой Зеленчук»
В 2014-2017 годах был реализован проект строительства малой ГЭС «Большой Зеленчук» мощностью 1,26 МВт и среднегодовой выработкой электроэнергии 7 млн кВт.ч. Новая станция была пристроена к существующей плотине водозаборного узла Зеленчукской ГЭС-ГАЭС на реке Большой Зеленчук и использует для выработки электроэнергии воду, которая раньше сбрасывалась через водосброс. После пуска станции в декабре 2017 года ее эксплуатирует Карачаево-Черкесский филиал ПАО «РусГидро».
Усть-Джегутинская МГЭС
Усть-Джегутинская МГЭС была введена в эксплуатацию 10 ноября 2020 года. Имеет установленную мощность 5,6 МВт и среднегодовую выработку – более 25 млн кВт*ч электроэнергии.
Усть-Джегутинская МГЭС расположена в одноименном районе республики, на реке Кубань. Для создания напора воды на турбинах станция использует существующую с 1962 года плотину Усть-Джегутинского гидроузла, обеспечивающего забор воды в Большой Ставропольский канал. Такое конструктивное решение позволило снизить затраты на строительство станции и повысить эффективность использования водных ресурсов – для своей работы Усть-Джегутинская МГЭС использует воду, которая раньше просто пропускалась через водосброс гидроузла. Генеральным проектировщиком строительства станции выступил «Институт Гидропроект», строительство велось компаниями «Гидроремонт-ВКК» и «ЧиркейГЭСстрой». Все они входят в Группу РусГидро.
Усть-Джегутинская МГЭС оборудована двумя вертикальными гидроагрегатами мощностью по 2,8 МВт каждый, с поворотно-лопастными турбинами, работающими на расчетном напоре 31 метр. Электроэнергия выдается в энергосистему по двум линиям электропередачи напряжением 6 кВ на подстанцию «Головная».
ПАО РусГидро
