Плюс аккумулирование
Единственной в России ГЭС-ГАЭС – Зеленчукской в Карачаево-Черксссии – исполнилось 20 лет. Именно в 1999 году первый гидроагрегат гидроэлектростанции был поставлен под нагрузку. Сегодня Зеленчукская – крупнейшая электростанция в Карачаево-Черкесской республике (КЧР), благодаря работе которой обеспечивается до 45% необходимого республике объема электроэнергии. Объекты станции располагаются в пос. Правокубанском Карачаевского района и в Зеленчукском районе КЧР на реке Кубани), в 42 км от республиканского центра — Черкесска.
История электростанции началась в конце 1950-х – начале 1960-х годов, строительство ГЭС было частью развития водохозяйственного комплекса Верхней Кубани. При разработке его схемы институт «Гидропроект» предусмотрел возможность строительства деривационной электростанции на переброске стока из бассейна рек Большой и Малый Зеленчук в реку Кубань. Помимо выработки электроэнергии переброска должна была обеспечить и орошение сельхозугодий. Масштабное строительство на месте нынешних гидросооружений Зеленчукской ГЭС-ГАЭС развернулось в 1976 году. Практически одновременно гидростроители возводили станционный узел, водозаборный гидроузел на реке Аксаут и деривационный перебросный канал с системой тоннелей и дюкеров.
Но стройка по ряду причин сильно затянулась. А в 1989 году работы вообще были фактически приостановлены в связи с критикой проекта экологическими организациями и общим ухудшением экономической ситуации в стране. К тому времени была завершена проходка деривационных тоннелей и вертикальных шахт станционного узла, построен основной массив здания ГЭС, предусматривающего установку четырех гидроагрегатов. В начале 1990 годов проект был переработан в сторону снижения отбираемого в деривацию объема воды, что привело к уменьшению мощности строящейся ГЭС вдвое, с 320 до 160 МВт.
Активное возобновление работ датировано 1994 годом, с приходом в проект РАО «ЕЭС России». В это время была сформирована команда из опытных специалистов, работавших ранее на самой мощной в то время гидроэлектростанции Таджикистана – Нурекской ГЭС. Многие из них и сегодня работают на Зеленчукской электростанции. Через пять лет, 9 августа 1999 года, состоялся пуск первого гидроагрегата (с водозабором на реке Аксауте), еще через три года, 2 октября 2002 года, под нагрузку был поставлен второй гидроагрегат (с водозабором на реке Марухе).
С того момента электростанция ежегодно вырабатывала до 190 млн кВт*часов – почти пятую часть от всей потребляемой в КЧР электроэнергии (по итогам прошлого года – чуть более 1,34 млрд кВт*часов, это примерно сотая часть от потребления всей ОЭС Юга). В 2005 году пакет акций ОАО «Зеленчукские ГЭС» был внесен в уставный 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.
При этом ГЭС продолжала функционировать лишь на половину изначальной мощности. Чтобы исправить ситуацию, оставшийся неиспользуемым строительный задел в виде части емкости бассейна суточного регулирования, водоприемника БСР для агрегатов №3 и №4, напорного водопровода для агрегатов №3 и №4, предтурбинных шаровых затворов и спиральных камер для агрегатов №3 и №4, и здания ГЭС с кратерами под агрегаты №3 и №4, решено было использовать под сооружения гидроаккумулирующей электростанции. Концепция совмещенной ГЭС и ГАЭС подразумевала переброску в реку Кубань части стока рек Большой Зеленчук, Маруха и Аксаут с использованием перепада высот между этими реками и Кубанью для создания напора ГЭС.
К этому же располагала и неравномерность суточного графика электрических нагрузок ОЭС Северного Кавказа. 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. Заводом-изготовителем была подтверждена возможность усовершенствования рабочего колеса ОРО 230/5220 для достижения в турбинном и насосном режимах мощности 71,5 и 76,0 МВт соответственно. Учитывая строительный задел и указанные положительные решения, ОАО «Мособлгидропроект» в 2007 году разработал проект «Зеленчукская ГЭС-ГАЭС», который в феврале 2008 года получил положительное заключение Главгосэкспертизы России.
Строительство ГАЭС началось в 2010 году. Помимо достройки водоводов верхнего бьефа и монтажа обратимых гидроагрегатов в существовавшие кратеры, строители возвели нижний бассейн и проложили уникальные водоводы по дну реки Кубань. 23 декабря 2016 года состоялся торжественный пуск новой электростанции.
Сегодня в здании ГЭС-ГАЭС установлены два гидроагрегата мощностью по 80 МВт и два обратимых гидроагрегата мощностью по 70 МВт, установленная мощность электростанции в турбинном режиме составляет 300 МВт, в насосном – 156,18 МВт. Для сравнения: максимум потребления мощности в энергосистеме КЧР по итогам прошлого года был равен 218 МВт, при собственном производстве примерно в 486 млн кВт*часов (данные из Схемы и программы развития электроэнергетики республики за 2017 года). При этом, по данным «РусГидро», по итогам 2018 года выработка одной лишь Зеленчукской ГЭС-ГАЭС составила 460,83 млн кВт*часов. А с учетом результатов МГЭС на реке Большой Зеленчук (1,26 МВт), введенной в 2018 году, весь Карачаево-Черкесский филиал госхолдинга произвел 461,1 млн кВт*часов электроэнергии. Всего же за двадцать лет Зеленчукская ГЭС-ГАЭС выработала 5,76 млрд кВт*часов электроэнергии.
Сегодня станция работает в пиковой части графика нагрузок энергосистемы Юга России, обеспечивает высокоманевренный резерв при нарушениях и отклонениях в энергетической системе, а в насосном режиме поддерживает график нагрузки энергосистемы в ночные часы снижения электропотребления. Работа ГЭС-ГАЭС также позволяет перераспределять часть стока рек Большой Зеленчук, Марухи и Аксаута в реку Кубань для увеличения водоподачи в Большой Ставропольский канал с целью орошения засушливых земель Калмыкии, Ставропольского края и Ростовской области, а также увеличения выработки электроэнергии на станциях Каскада Кубанских ГЭС.
Интересно, что расчетный напор воды Зеленчукской ГЭС-ГАЭС составляет 234 метра. Это больше, чем у такой высоконапорной плотинной ГЭС, как Саяно-Шушенская (194 метра). Зеленчукская станция имеет и уникальную для России протяженность деривации – почти 40 км, включающей в себя три водонапорных гидроузла, четыре деривационных канала, четыре деривационных тоннеля, два дюкера, два железобетонных трубопровода, два безнапорных тоннеля, два напорных тоннеля. Не имеет аналога в мировой практике и техническое решение с размещением здания станции с гидроагрегатами на одном берегу реки Кубани, а нижнего бассейна – на другом берегу. Соединены они двумя нитками дюкеров, расположенных под руслом реки. А в 2017 году к существующей плотине водозаборного гидроузла на реке Большой Зеленчук была пристроена еще и малая ГЭС «Большой Зеленчук» мощностью всего 1,26 МВт!«РусГидро» начало строить две малые ГЭС в Карачаево-Черкессии по 24,9 МВт каждая. Эта мощность позволила проектам еще в 2017 году попасть в программу ДПМ ВИЭ, что обеспечит окупаемость инвестиций. А республике даст возможность снизить дефицит собственной генерации.
«Кислород.ЛАЙФ» побывал на второй по мощности ГЭС в Башкортостане. Гидроузел построен на реке Белой, для защиты от наводнений и рационального распределения годового стока в интересах мощных промышленных центров Стерлитамакской агломерации.