Электростанция Динорвиг ( / d ɪ ˈ n ɔːr w ɪ ɡ / ; валлийский : [dɪˈnɔrwɪɡ] ), известная на местном уровне как Электрическая Гора или Mynydd Gwefru , представляет собой гидроэлектростанцию с гидроаккумулирующим оборудованием близ Динорвига , Лланберис в национальном парке Сноудония в Гвинеде , Северный Уэльс . Схема может поставлять максимальную мощность 1728 МВт (2 317 000 л. с.) и имеет ёмкость хранения около 9,1 ГВт·ч (33 ТДж). [2]
Схема была построена в то время, когда ответственность за производство электроэнергии в Англии и Уэльсе находилась в руках Центрального совета по производству электроэнергии (CEGB) правительства; с целью обеспечения пиковой мощности, очень быстрого реагирования, накопления энергии и управления частотой. Возможность очень быстрого реагирования Dinorwig значительно снизила необходимость держать вращающийся резерв на частично загруженной тепловой электростанции. Когда станция была задумана, CEGB использовала низкоэффективные старые угольные и мазутные мощности для покрытия пикового спроса. Более эффективные тепловые агрегаты мощностью 500 МВт были введены в эксплуатацию в 1960-х годах, изначально только для работы в режиме базовой нагрузки. Dinorwig могла хранить дешевую энергию, вырабатываемую ночью на низкозатратной электростанции, а затем генерировать ее в периоды пикового спроса, тем самым вытесняя низкоэффективные электростанции в периоды пикового спроса.
Планировалось построить гидроаккумулирующее хранилище около Эксмура , но оно не было построено. [3] С ростом использования возобновляемых источников энергии, таких как ветровая и солнечная энергия, ожидается, что потребность в хранилищах возрастет, чтобы справиться с перебоями. [4] [5] [6] Строительство гидроаккумулирующего хранилища мощностью 50 МВт в соседнем Глин-Ронви в заброшенных сланцевых карьерах было одобрено в 2013 году, ожидаемая стоимость — 120 миллионов фунтов стерлингов. По состоянию на 2019 год этот проект достиг стадии «детального инженерного проектирования». [7]
Dinorwig используется не только для покрытия пиковых нагрузок , но и в качестве краткосрочного оперативного резерва (STOR), обеспечивая быструю реакцию на краткосрочные быстрые изменения спроса на электроэнергию или внезапную потерю электростанций. В распространенном сценарии (известном как TV pickup ) окончание популярной национальной телевизионной программы или рекламные паузы в коммерческих телевизионных программах приводят к тому, что миллионы потребителей включают электрочайники в течение нескольких минут, что приводит к общему увеличению спроса до 2800 МВт. [8]
В 2016 году было высказано предположение, что на открытом энергетическом рынке Великобритании финансовое обоснование для гидроаккумулирующих станций (PHES) было трудно количественно оценить. Арбитраж позволяет операторам PHES взимать высокие цены за энергию, поставляемую в короткие сроки, когда спрос высок, но исследования показывают, что доход от одних только продаж, даже по пиковым ценам, не оправдывает первоначальных инвестиций; прогнозы для подобных проектов указывают на срок окупаемости до сорока лет. Кроме того, однако, Dinorwig PHES получает стабильный доход за поддержание постоянной дежурной мощности для срочного регулирования частоты ; в 2016 году эта сумма составляла приблизительно 10,8 млн фунтов стерлингов. [9]
Схема была построена в соответствии с положениями Закона о гидроэлектростанциях Северного Уэльса 1973 года . Она была построена в заброшенном сланцевом карьере Динорвик . Чтобы сохранить природную красоту национального парка Сноудония , сама электростанция расположена глубоко внутри горы Элидир-Фаур , внутри туннелей и пещер. Проект, начатый в 1974 году и занявший десять лет на завершение стоимостью 425 миллионов фунтов стерлингов [10] , был крупнейшим контрактом на гражданское строительство, когда-либо заключенным правительством Великобритании в то время. Работа была выполнена консорциумом Alfred McAlpine / Brand / Zschokke . [11] Двенадцать миллионов тонн (12 000 000 длинных тонн; 13 000 000 коротких тонн) породы пришлось переместить изнутри горы, создав туннели, достаточно широкие для того, чтобы два грузовика могли свободно разъехаться, и огромную пещеру высотой 51 метр (167 футов), длиной 180 метров (590 футов) и шириной 23 метра (75 футов), известную как «концертный зал». [12]
Электростанция соединена с подстанцией Национальной электросети в Пентире кабелями напряжением 400 кВ, которые проложены под землей на протяжении примерно 10 километров (6 миль), вместо использования опор или пилонов линий электропередач для передачи электроэнергии по территории исключительной природной красоты.
Электростанция состоит из шести 300 МВт генераторов/двигателей GEC , соединенных с реверсивными турбинами типа Фрэнсиса . Генераторы представляют собой вертикальные вальные, явнополюсные, охлаждаемые воздухом блоки, каждый из которых имеет 12 электромагнитных полюсов весом 10 тонн каждый, вырабатывающих конечное напряжение 18 кВ; синхронная скорость составляет 500 об/мин. Из состояния покоя один 450-тонный генератор может синхронизироваться и достигать полной нагрузки примерно за 75 секунд. При синхронизации всех шести блоков и вращении в воздухе (вода рассеивается сжатым воздухом, и блок потребляет небольшое количество энергии для вращения вала на полной скорости), нагрузка от 0 МВт до 1800 МВт может быть достигнута примерно за 16 секунд. [13] После запуска на полном потоке станция может обеспечивать электроэнергией до шести часов, прежде чем закончится вода. [14]
Мощность накопления энергии на станции составляет приблизительно 9,1 ГВт-ч. [2] При пиковой производительности вода протекает через генераторы со скоростью 390 кубических метров (86 000 имперских галлонов) в секунду (примерно объем 25-метрового (27 ярдов) плавательного бассейна каждую секунду). [15]
Вода хранится на высоте 636 метров (2087 футов) над уровнем моря в водохранилище Марчлин-Мор . Когда необходимо выработать электроэнергию, вода из водохранилища отправляется вниз через турбины в Ллин-Перис , который находится примерно на высоте 100 метров (330 футов). Вода перекачивается обратно из Ллин-Перис в Марчлин-Мор в непиковые часы. Хотя для перекачивания воды наверх потребляется больше энергии, чем вырабатывается на пути вниз, перекачка обычно производится, когда электроэнергия дешевле, а генерация — когда она дороже.
В среднем КПД электростанции составляет 74–76%. [16] [17] Она удовлетворяет важную потребность в системе, реагируя на внезапные скачки спроса на электроэнергию благодаря своей быстрой способности поставлять мощность при пиках нагрузки. Одной из альтернатив было бы наличие резервной мощности от обычных электростанций, работающих с частичной нагрузкой (« вращающийся резерв »), следовательно, с более низкой эффективностью, чем в противном случае, и, таким образом, способных быстро выходить на полную нагрузку. Другие формы электростанций конкурируют на этом рынке за резервную мощность, такие как газовые турбины и дизельные генераторы для Национальной службы резерва электросети .
Избыток воды перельется в Ллин-Падарн и затем будет потерян из водохранилища. И Ллин-Перис, и Ллин-Падарн были родовыми местами арктического гольца , редкой рыбы в Соединенном Королевстве. Когда проект был введен в эксплуатацию, была проведена спасательная операция по перемещению гольца из Ллин-Периса в другие местные подходящие озера, и считается, что из-за очень изменчивого уровня воды в Ллин-Перис арктический голец теперь отсутствует в озере.
Электростанция также рекламировалась как туристическая достопримечательность, и посетители могли совершить поездку на микроавтобусе от «Electric Mountain» — так называется близлежащий туристический центр в Лланберисе — чтобы увидеть работу электростанции; [18] [17] 132 000 человек посетили достопримечательность в 2015 году . [19] В 2021 году First Hydro Company объявила, что экскурсии внутри электростанции прекратятся, а туристический центр будет закрыт, [20] а затем, что туристический центр будет снесен в 2023 году. [21]
