Развитие электроэнергетики в россии - реферат. Проблемы и перспективы развития электроэнергетики в россии

Страница 3 из 3

Развитие ЕЭС России осложняется рядом проблем, требующих своего решения в перспективный период.
Общий экономический кризис и перестройка финансовой системы страны затронули и электроэнергетику. Переход на самофинансирование при государственном регулировании тарифов на электроэнергию резко ограничил финансовые ресурсы электроэнергетики. Объемы инвестиций в отрасль сократились с 1990 по 1998 г. в 3 раза. В результате темпы ввода мощностей за 1991-1998 гг. снизились до 1,5 млн. кВт, а среднегодовые вводы электрических сетей за последние 15 лет уменьшились в 3 раза.

Одну из серьезнейших проблем в энергетике представляет старение основных фондов. В ОЭС России находится в эксплуатации 30 млн. кВт генерирующего оборудования, достигшего предельных сроков наработки. В 2010 г. объемы устаревшего оборудования составят порядка 110 млн. кВт (из них ТЭС - 75 млн., ГЭС - 25 млн., АЭС - 8,4 млн. кВт), т.е. около 50 % установленной мощности электростанций. Нарастание объемов оборудования электростанций, выработавшего свой парковый ресурс, намного превышает темпы вывода его из работы и обновления. Эта проблема стоит в электрических и тепловых сетях. Уже сейчас 5 тыс. км ВЛ 110-220 кВ и подстанций общей мощностью 8 млн. кВ-А подлежат полной замене. К 2010 г. потребуется реконструкция 20 тыс. км ВЛ 110 кВ и выше. Проблема технического перевооружения затрагивает основы надежности и живучести электроэнергетики всех регионов страны и Единой энергетической системы России в целом.
При сохранении существующего уровня инвестиций в электроэнергетику и большом объеме устаревшего оборудования уже с 2005 г, может начаться неуправляемое выбытие электромощностей и электросетевых объектов и, как результат, резкое снижение надежности функционирования ЕЭС и электроснабжения потребителей.
Важнейшей проблемой развития энергетики является внедрение современного эффективного оборудования с высокими технико- экономическими и экологическими параметрами, в том числе и для решения задач технического перевооружения. Необходимо ускоренное внедрение высокоэкономичных парогазовых и газотурбинных технологий на базе появляющегося отечественного оборудования, расширение связей с зарубежными фирмами по производству оборудования на совместных предприятиях, создание экологически чистых энергоблоков на твердом топливе, оборудованных котлами с циркулирующим кипящим слоем, реакторов АЭС нового поколения, отвечающих международным стандартам безопасности.
Проблемой ЕЭС России является частичная энергетическая зависимость отдельных регионов от транзита электроэнергии через энергосистемы других государств (Калининградская, Псковская, Омская энергосистемы).
Из-за недостаточной компенсации зарядной мощности линий 750 кВ - 75, при рекомендуемых 100-110 %, и 500 кВ - 42 против 80- 100% острейшей проблемой функционирования электрических сетей в последние годы является повышение рабочего напряжения в сетях 750, 500 и 330 кВ в ряде районов ЕЭС России, иногда до опасных для оборудования значений, весной-летом в ночные часы и в часы дневного провала нагрузок.
Появление вынужденных неоптимальных режимов работы электростанций, увеличение реверсивных перетоков мощности по электрическим сетям привели к повышению относительных потерь электроэнергии. В 1998 г. потери электроэнергии в электрических сетях Российской Федерации составили 90,3 млрд. кВт-ч, или 12,2% отпущенной электроэнергии в сеть, против 8,35 % в 1991 г. Возросла доля коммерческих потерь.
Главной текущей проблемой отрасли является низкий уровень платежей потребителей за отпущенную им электрическую и тепловую энергию.
Перспективы развития ЕЭС России. Основными задачами развития ЕЭС России в первую очередь являются:
сохранение интеграции электроэнергетических систем регионов России независимо от форм собственности и производственно-организационной структуры в электроэнергетике;
обеспечение эффективного использования топливно-энергетических ресурсов регионов страны с учетом экологических требований;
обеспечение эффективного функционирования ФОРЭМ, гарантирующего надежность поставок энергии энергодефицитным районам.

В разработанной «Схеме развития ЕЭС и ОЭС России на период до 2010 г.», в увязке с основными стратегическими направлениями развития топливно-энергетического комплекса страны, в «Энергетической стратегии России» и «Стратегии развития электроэнергетики России на период до 2015 г.», определены направления развития генерирующих источников и основной электрической сети ЕЭС и ОЭС России на период до 2010 г. в условиях формирования и функционирования общероссийского и региональных рынков мощности и электроэнергии; разработаны предложения по экспорту электроэнергии из России, дана оценка потребности электростанций ЕЭС и ОЭС России в топливе в условиях формирования рынка топливных ресурсов и воздействия электроэнергетики на окружающую среду; уточнена потребность в инвестиционных ресурсах для развития ЕЭС и ОЭС России и дана оценка перспективных тарифов на поставки мощности и электроэнергии на оптовом рынке для регулируемой и конкурентной форм организации рынка.
В Схеме было рассмотрено несколько вариантов развития электроэнергетики России на период до 2010 г., которые соответствуют различным вариантам развития экономики страны, и как следствие, различным вариантам спроса на электроэнергию, а также учитывают возможные изменения условий развития отрасли в перспективе. При максимальном варианте спроса на электроэнергию (1127 млрд. кВт-ч в 2010 г.) предполагается, что уровень электропотребления 1990 г. (1074 млрд. кВт-ч) по России будет Достигнут к 2008 г., при среднем и минимальном вариантах спроса (1025 и 930 млрд. кВт-ч в 2010 г.) - за пределами 2010 г.
Кроме того, в Схеме был рассмотрен «вариант максимального демонтажа устаревшего оборудования тепловых электростанций», в котором после 2000 г. все оборудование ТЭС, отработавшее свой ресурс, порядка 60 млн. кВт, подлежит демонтажу с последующей заменой на новое прогрессивное оборудование. В остальных, рассмотренных в Схеме вариантах техническое перевооружение ТЭС в период до 2010 г. осуществляется как путем демонтажа устаревшего оборудования (25 млн. кВт) и замены его на новое (19 млн. кВт), так и продления срока службы оборудования (48 млн. кВт). При этом демонтаж принимался для устаревшего оборудования ТЭС на низкие параметры пара, а продление ресурса службы для оборудования высокого давления (в том числе для конденсационного оборудования 13 МПа и выше и теплофикационного оборудования 9 МПа и выше).
Масштабы вводов генерирующих мощностей в период до 2010 г. в зависимости от рассматриваемых вариантов оцениваются в 32 млн. кВт в варианте, соответствующем минимальному уровню электропотребления, до 100 млн. кВт - в варианте максимальной замены оборудования, отработавшего свой ресурс.
Развитие генерирующих мощностей в рассматриваемой перспективе связано, в первую очередь, с проблемами обновления выработавших свой расчетный ресурс энергомощностей, повышением эффективности энергопроизводства за счет внедрения современных технологий (ПГУ, ГТУ, чистые угольные энергоблоки), повышением безопасности девствующих и новых АЭС.
Основным направлением развития гидроэнергетики в перспективный период является окончание строительства уже начатых ГЭС и техническое перевооружение действующих ГЭС. К гидроэлектростанциям, имеющим значительный строительный задел и соответственно возможности ускоренного ввода, относятся: Ирганайская, Зарамагская, Зеленчукские ГЭС (ОЭС Северного Кавказа), ГЭС на р. Кемь (ОЭС Северо-Запада), Богучанская ГЭС (ОЭС Сибири), Бурейская и Нижнебурейская ГЭС (ОЭС Востока), Вилюйская ГЭС-3 (Западная Якутия), Усть-Средиеканская ГЭС (Магадан).
Вводы мощности кв АЭС в этот период связаны с заменой Демонтируемых энергоблоков на Ленинградской, Кольской, Курской, Нововоронежской, Белоярской АЭС на энергоблоки нового поколения, завершением строительства Курской (блок № 5) и Тверской АЭС
(блок № 3), вводом в 2010 г. первого блока Приморской АЭС на Дальнем Востоке в максимальном варианте электропотребления.
Масштабы развития тепловых электростанций на органическом топливе будут в значительной мере определяться ростом спроса на электро- и теплоэнергию, возможностями развития топливной базы электростанций, постоянным ростом объемов устаревшего оборудования и принятой стратегией технического перевооружения, темпами развития отечественного машиностроения для производства эффективного и экологически чистого оборудования.
В условиях преимущественного использования природного газа наиболее целесообразно обеспечение газом ТЭЦ, особенно комбинированных парогазовых установок (ПГУ-ТЭЦ), что позволит наиболее эффективно решать одновременно вопросы электро- и теплопотребления.
В максимальном варианте рекомендованы вводы конденсационной мощности на следующих крупных ГРЭС. В ОЭС Северо-Запада - Псковская ГРЭС (окончание строительства); в ОЭС Центра - Каширская ГРЭС-4, Шатурская ГРЭС-5 и Конаковская ГРЭС (замена энергоблоков), Щекинская и Ивановская ГРЭС (расширение), Петровская и Нижневолжская ГРЭС на газе (новые); в ОЭС Поволжья - Заинская ГРЭС (замена) и Мордовская ГРЭС на КАУ (новая); в ОЭС Северного Кавказа - Краснодарская ГРЭС на газе (новая); в ОЭС Урала - Нижневартовская ГРЭС (энергоблок № 2) и Пермская ГРЭС (№ 4), Сургутская ГРЭС-1 (замена четырех энергоблоков); в ОЭС Сибири - Березовская ГРЭС-1 (окончание 1 очереди), Харанорская ГРЭС (ввод двух блоков), Гусиноозерская ГРЭС (доведение до проектной мощности), Красноярская ГРЭС-2 и Беловская ГРЭС (замена).
Российская электроэнергетика как сегодня, так и на перспективу ориентирована на газоугольную стратегию.
При принятой стратегии развития энергетики России структура установленной мощности электростанций в рассматриваемый период существенно не меняется: доля ГЭС остается на существующем уровне-21, несколько снижается доля АЭС - с 11 (1997 г.) до 10 %, доля ТЭС составит 68-69 %. При этом возрастет доля ПГУ и ГТУ (на КЭС и ТЭЦ) с 0,6 в отчетном 1997 г. до 8,1 % суммарной мощности в 2010 г.
В новых экономических условиях роль основной электрической сети ЕЭС России возрастает, так как она является базой для создания оптового рынка мощности и электроэнергии в России, который позволит в перспективе повысить конкуренцию производителей электроэнергии и снизить стоимость электроэнергии для потребителей.
На рассматриваемую перспективу высшим классом напряжения для сетей переменного тока останется 1150 кВ. Сеть 750 кВ будет развиваться в европейской части ЕЭС для повышения надежности выдачи мощности АЭС в ОЭС Северо-Запада и Центра, а также при Необходимости для усиления межсистемных связей России с Беларусью и Украиной.
Сети 500 кВ будут использованы для присоединения ОЭС Востока к ЕЭС России, усиления основных связей в ОЭС Северного Кавказа, Центра, Средней Волги, Урала, Сибири, Востока, а также для развития межсистемных связей между отдельными ОЭС.
Сеть 330 кВ продолжает выполнять системообразующие функции в ряде энергосистем и ОЭС европейской части России и обеспечивать, выдачу мощности крупных электростанций. В дальнейшем, по мере развития сети 750 кВ, к сети 330 кВ перейдут распределительные функции.
В период до 2000 г. развитие основной электрической сети связано, в первую очередь, с обеспечением энергетической независимости отдельных регионов России (энергосистем Псковской и Омской обл.), обеспечением надежной выдачи мощности электростанций и надежного электроснабжения потребителей, обеспечения экспорта электроэнергии в Финляндию.
В этот период рекомендуется сооружение основных электросетевых объектов, по которым имеются строительные или проектные заделы.
В период 2001-2010 гг. для усиления межсистемных связей в соответствии с требованиями к их пропускной способности предлагается:
создание прямой сильной электрической связи между восточной и европейской частями ЕЭС России путем сооружения линий электропередачи 500 и 1150 кВ, проходящих по территории России. Кроме сокращения потребности в генерирующей мощности и экономии затрат на топливо, они укрепят сетевую структуру ЕЭС, оказавшуюся в значительной мере нарушенной вследствие получения политической независимости Казахстаном. Сооружение первого участка ВЛ 1150 кВ Сибирь - Урал предлагается по трассе Алтай - Карасук - Омск - Курган - Челябинск;
усиление межсистемного транзита 500 кВ ОЭС Средней Волги - ОЭС Центра (Волгоградская энергосистема) - ОЭС Северного Кавказа (строительство ВЛ Балаковская АЭС - Курдюм - Фролово - Шахты), который позволит повысить надежность электроснабжения потребителей региона Северного Кавказа и создать основу для транспорта электроэнергии из региона Поволжья в страны Черноморского региона;
усиление системообразующих связей 500 кВ между ОЭС Урала и Средней Волги (за счет строительства ВЛ 500 кВ Северная - Вятка и Газовая - Преображенская - Красноармейская) с целью повышения пропускной способности межсистемного сечения и обеспечения сокращения за трат на ввод генерирующей мощности;
сооружение ВЛ 500 кВ Чита - Могоча - Зейская ГЭС, которая позволит увеличить обмены мощностью и электроэнергией между ОЭС Сибири и ОЭС Востока.
Для обеспечения надежного и устойчивого функционирования ЕЭС России объемы ввода электросетевых объектов 330 кВ и выше в период до 2010 г должны составить не менее 12-20 тыс. км линий электропередачи и 47,5-80 тыс. MB A мощности подстанций в зависимости от рассматриваемых вариантов.
При этом необходимые объемы капитальных вложений по вариантам развития ЕЭС России на период до 2010 г составят от 100 до 180 млрд. дол. США.
Важнейшее значение для развития электроэнергетики России имеет расширение интеграции ЕЭС России с энергосистемами зарубежных стран. В период до 2010 г. предполагается значительное увеличение экспорта электроэнергии.
В страны СНГ и Балтии передача электроэнергии может быть Значительно увеличена за счет использования пропускной способности существующих межгосударственных связен, которая составляет свыше 8 млн. кВт, что позволяет увеличить экспорт электроэнергии в 2,5-3 раза без дополнительного сетевого строительства.
Особый интерес для России в части возможного увеличения экспорта электроэнергии представляют северные страны, входящие в объединение NORDEL, с которыми Россия граничит непосредственно, и страны Центральной и Восточной Европы, входящие в объединение CENTREL, а также Болгария и Румыния, в которые до 1991 г. поставлялась электроэнергия в больших объемах из России, Украины и Молдовы и с которыми сохранились электрические связи 750-400-220 кВ.
В Финляндии в период до 2010 г. планируется достаточно большой рост электропотребления (30 млрд. кВт-ч за 15 лет), часть которого Должна покрываться импортом электроэнергии. Увеличение передачи из России может быть обеспечено при расширении вставки постоянного тока (ВПТ) в Выборге 2X355 МВт и сооружении новой связи 330/400 кВ с ВПТ 600 МВт Колэнерго - Финляндия. Всего в сторону Финляндии может передаваться от 6,0 млрд. кВт ч. Возможна передача части этой энергии транзитом в Швецию, в которой может возникнуть потребность импорта электроэнергии при выводе из эксплуатации АЭС.
В Норвегию до 2005 г. возможно увеличение экспорта до 0,3 млрд. кВт-ч от генераторов Борисоглебской ГЭС. В период до 2010 г может рассматриваться сооружение передачи 330/400 кВ Мурманск - Киркенесс с ВПТ в Киркенессе мощностью 200 -250 МВт и экспортом в Норвегию до 1,0 млрд. кВт-ч.
В страны Центральной и Восточной Европы; Польшу, Чехию, Словакию, Венгрию, Румынию, Болгарию - экспорт электроэнергии из России возможен только транзитом через электрические сети Украины и Молдовы с использованием существующих связей 750 - 400 - 220 кВ. Совместная работа всех перечисленных энергосистем может быть восстановлена при переходе на синхронную работу объединений UCPTE - CENTREL - ОЭС СНГ - ЕЭС России или при сооружении В1П на связях ОЭС Украины с энергосистемами соседних стран. Переход к синхронной работе потребует достаточно продолжительного времени, поэтому на первом этапе может рассматриваться установка одной - двух ВПТ мощностью по 600 МВт на ПС 750 кВ Западно- Украинская, Жешув (Польша) или Альбертирша (Венгрия). По расчетам на уровне 2005 г. возможна передача из России до западных границ Украины 1000 - 1200 МВт с одновременной передачей па Украину 800 - 1200 МВт. При необходимости увеличения потоков мощности потребуется усиление сетей на Украине. Экспорт электроэнергии в страны Центральной и Восточной Европы может составить от 2,0 до 6 млрд. кВт ч.

В страны Западной Европы, например Германию и Австрию, экспорт электроэнергии возможен через ОЭС Балтии, Беларуси и Украины и энергосистемы стран CENTREL. На северо-западе ОЭС Балтии и Беларуси не имеют тесных связей с западными странами.

В плане решения этой проблемы ведутся переговоры по созданию транзита Россия - Беларусь - Польша. Интернациональный коллектив специалистов России, Германии, Беларуси, Польши и стран Балтии изучает технико-экономические аспекты создания многоподстаицион- ной передачи постоянного тока ± 500 кВ Россия - Беларусь - Литва - Калининград - Польша - Германия (VEAG и PreussenEleklra) протяженностью около 2000 км. Пропускная способность передачи на первом этапе должна составить 2000 и на втором - 4000 МВт Начальную подстанцию в России намечено разместить а районе Смоленской ГРЭС. Предполагается сооружение первой очереди к 2010 г. с передачей из России в европейские страны до 10,0 млрд. кВт-ч,
В страны Ближнего Востока - Турцию, Иран экспорт электроэнергии из России возможен через энергосистемы Закавказских стран. При усилении связи с Закавказьем, с сооружением на уровне 2005 г. ВЛ 500 кВ Сочи - Сухуми, в Турцию может передаваться до 3 млрд. кВт-ч. Может также рассматриваться сооружение подводной кабельной линии через Черное море Джубга - Самсун протяженностью 360 км напряжением ±400-600 кВ с передачей 1000 МВт и 5,0-6,0 млрд. кВт-ч. Передача в Иран может осуществляться в небольших количествах - 0,2-0,3 млрд. кВт-ч через Азербайджан. Ключевым звеном в этой проблеме является восстановление полноценной параллельной работы ЕЭС России и ОЭС Закавказья на основе обеспечения надежности работы существующей горной ВЛ 500 кВ Центральная - Ингури ГЭС и завершения строительства В Л 500 кВ, проходящей по Черноморскому побережью.
Из восточной части России возможен экспорт в страны Азии - Монголию, Китай, Северную и Южную Корею, Японию. В Китае в связи с устойчивым ростом экономики ряд районов является дефицитным по электроэнергии, что предполагает возможность экспорта из России. Однако до последнего времени передача в Китай осуществлялась только из Амурской энергосистемы в небольших объемах в рамках приграничной торговли. В настоящее время выполняется технико-экономическое обоснование сооружения передачи Братск - Пекин ±600 кВ протяженностью 2500 км (через Монголию) с передачей мощности 2500 МВт и электроэнергии 5,0-18,0 млрд. кВт-ч. Если учесть высокую стоимость такой передачи, значительные объемы работ, при своевременном решении спорных проблем она может быть введена в работу не ранее 2004 - 2005 гг. Из ОЭС Востока возможно дальнейшее развитие приграничной торговли с передачей электроэнергии от подстанций 220-110 кВ, расположенных в зоне Транссибирской железной дороги, или сооружение линий большой пропускной способности, например ВЛ 500 кВ Бурейская ГЭС - Харбин. Энергетический потенциал ОЭС Сибири и возможности его развития в ОЭС Востока позволяют рассматривать экспорт в Китай в достаточно широком диапазоне.

Япония не располагает собственными топливно-энергетическими ресурсами, а растущая потребность в электроэнергии позволяет рассматривать Японию в качестве потенциального импортера электроэнергии из России.
Возможные объемы экспорта электроэнергии из России на 2005- 2010 гг. могут составить соответственно 38 и 45 млрд. кВт-ч в вероятном, 43 и 90 млрд. кВт-ч - в максимальном варианте.
В вероятном варианте учитываются ограничения в топливообеспечении электростанций в ЕЭС России, ограниченность средств на сооружение новых межгосударственных связей, платежеспособность стран-импортеров.
Анализ надежности работы ЕЭС России подтверждает эффективность предусматриваемых мер по развитию основной системообразующей сети ЕЭС в период до 2010 г. и по обеспечению надежности параллельной работы энергосистем и надежности электроснабжения потребителей.
Оценка величины межсистемного эффекта при переходе от изолированной работы энергосистем к работе в составе ЕЭС России показала, что изоляция энергосистем друг от друга приносит огромный ущерб - увеличивается потребность в установленной мощности приблизительно на 7 ГВт, увеличиваются затраты на топливо на 82 млн., ежегодные издержки возрастают на 330 млн. дол. в год.
Переходя к экономической части работы, следует отметить, что полученные особенно на перспективу 2005 - 2010 гг. прогнозные показатели весьма условны и могут характеризовать в большей мере лишь общие закономерности и тенденции развития. Это связано с неопределенностью информации относительно общего экономического положения России в перспективе.
Расчет капитальных вложений производился в основном пообъектно, особенно в части задельных и новых электрических станций. Учитывались также объемы модернизации и реконструкции энергетических мощностей, линии Электропередачи, подстанции, тепловые сети и другие потребности, включая природоохранные мероприятия.
Наибольшая доля инвестиций в период до 2010 г. (порядка 70 %) приходится на ввод мощности электростанций.
Структура источников инвестиций рассмотрена в двух вариантах. Первый - инвестиции полностью покрываются за счет собственных средств электроэнергетики, прежде всего амортизации (с учетом будущей переоценки основных фондов) и прибыли. Однако анализ показал, что более приемлемым является второй вариант, когда собственные средства РАО и АОэнерго составляют около 60%. Остальная часть средств должна быть получена за счет сторонних источников.
Реализация намеченных в Схеме направлений развития ЕЭС России сдерживается ввиду отсутствия закрепленных на длительный период решений по источникам формирования инвестиционных средств в отрасли.
Схема предлагается в качестве технической основы для поэтапного решения проблем обеспечения функционирования и развития электроэнергетики России.

Как известно, на данный период времени, перед отраслью стоит ряд проблем. Наиболее важной из которых является экологическая проблема. В России выброс вредных веществ в окружающую среду на единицу продукции превышает аналогичный показатель на западе в 6-10 раз. Так, В 2000 г. объемы выбросов вредных веществ в атмосферу составляли 3,9 млн тонн (98% к уровню 1999 г.), в том числе выбросы от ТЭС - 3,5 млн тонн (90%). На диоксид серы приходится до 40% общего объема выбросов, твердых веществ -- 30%, оксидов азота -- 24%. Таким образом, ТЭС являются главной причиной формирования кислотных осадков. (I,7)

Крупнейшими загрязнителями атмосферы являются Рефтинская ГРЭС

(г. Асбест, Свердловская обл.) -360 тыс. тонн, Новочеркасская (г. Новочеркасск, Ростовская обл.) -- 122 тыс. тонн, Троицкая (г. Троицк-5, Челябинская обл.) -- 103 тыс. тонн, Приморская (г. Лучегорск, Приморский край) - 77 тыс. тонн, Верхнетагильская ГРЭС (Свердловская обл.) -- 72 тыс. тонн

Энергетика является и крупнейшим потребителем пресной и морской воды, расходуемой на охлаждение агрегатов и используемой в качестве носителя тепла. На долю отрасли приходится 77% общего объема свежей воды, использованной промышленностью России. Экстенсивное развитие производства, ускоренное наращивание огромных мощностей привело к тому, что на экологический фактор не уделялось достаточное количество внимания. После катастрофы на Чернобыльской АЭС под влиянием общественности в России были существенно приторможены темпы развития атомной энергетики. Конечно, это неудивительно. Ведь авария на этой станции (Украина, севернее Киева) 26 апреля 1986 года по долговременным последствиям стала самой масштабной катастрофой, которая произошла за весь исторический период существования человечества. Впервые сотни тысяч людей столкнулись с реальной опасностью “мирного атома”, неизбежностью возникновения чрезвычайной ситуации в условиях НТР, с неготовностью общества и государства к их предотвращению и сведению к минимуму их последствий. Непосредственно после аварии общая площадь загрязнения составила 200 тысяч км.2. Площадь загрязнения, где устойчиво сохраняется повышенный уровень загрязнения- 10 тысяч км2. Здесь расположено около 640 населенных пунктов с населением свыше 230 тысяч человек. Радиоактивное загрязнение окружающей среды в пределах Украины, Белоруссии, некоторых областях России, остается крайне острой проблемой. Поэтому существовавшая ранее программа ускоренного достижения суммарной мощности АЭС в100 млн. квт (США уже достигли этого показателя) была фактически законсервирована. Огромные прямые убытки повлекло закрытие всех строившихся в России АЭС, станции, признанные зарубежными экспертами как вполне надежные, были заморожены даже в стадии монтажа оборудования. Однако последнее время положение меняется: в июне 93-го года был пущен четвертый энергоблок Балаковской АЭС, в ближайшие несколько лет планируется пуск еще нескольких атомных станций и дополнительных энергоблоков принципиально новой конструкции.

Таким образом, одной из немаловажных проблем энергетики является экологическая, которая непосредственно связана с использованием оборудования на электростанциях. Так, неправильное, небрежное обращение с техникой может привести к непредвиденным последствиям. На мой взгляд, государство должно в первую очередь уделять внимание именно этой проблеме, обеспечивать совершенную систему защиты всего населения от радиоактивных выбросов.

Другой нерешённой проблемой в сфере электроэнергетики является проблема использования устаревшего оборудования. Около одной пятой производственных фондов в электроэнергетике близки или превысили проектные сроки эксплуатации и требуют реконструкции или замены. Обновление оборудования, как известно, ведется недопустимо низкими темпами и в явно недостаточном объеме.

Следующей нерешённой проблемой электроэнергетики на данный момент стала проблема финансирования и развал хозяйственных связей.

Что же касается перспективы развития электроэнергетики России, то можно сделать вывод о том, что без нерешённых проблем процветание данной отрасли просто невозможно! На мой взгляд, правительство должно в первую очередь уделять внимание именно энергетике России, которая нуждается в выполнении определённых задач.

1. Снижение энергоемкости производства.

2. Сохранение единой энергосистемы России.

3. Повышение коэффициента используемой мощности э/с.

4. Полный переход к рыночным отношениям, освобождение цен на энергоносители, полный переход на мировые цены, возможный отказ от клиринга. 5. Скорейшее обновление парка э/с.

6. Приведение экологических параметров э/с к уровню мировых стандартов. На данный период времени для решения всех этих мер принята правительственная программа "Топливо и энергия", представляющая собой сборник конкретных рекомендаций по эффективному управлению отраслью и ее переходу от планово-административной к рыночной системе инвестирования.

Системными прогнозами развития всего электроэнергетического комплекса занимаются немногочисленные группы экспертов, которые разрабатывают так называемые «модели» всего ТЭК.

Так, структура производства электроэнергии по сценарию «Стратегия инерции» представлена на данном графике.

электроэнергетика россия размещение

График №1.

При этом, эксперты считают, что инвестиции, требуемые для развития электрогенерации и электросетевого хозяйства до 2020 г. (с учетом компенсации выбывающих мощностей), составляют еще 457 млрд долл. в ценах 2005 г. (420 млрд долл., по оценкам Минпромэнерго). Таким образом, суммарно требуемые капитальные вложения в отечественный ТЭК в 2006--2020 гг. могут превысить 1 трлн долл. (I,12) При этом способность ТЭК мобилизовать подобные средства далеко не очевидна, особенно если иметь в виду возможное снижение цен на нефть и газ на мировых рынках и вероятность прихода частных инвесторов в электроэнергетику. В случае неудачи в электроэнергетике, «энергетический голод» будет обостряться, а темпы экономического роста замедлятся. Но даже успешная мобилизация таких огромных средств частично за счет отвлечения их из менее капиталоемких секторов экономики приведет к снижению темпов экономического роста и усилению перегрузки инвестиционного комплекса экономики, который ответит (и уже отвечает) удорожанием строительства единичной мощности.

Поэтому о процветании энергетики в России можно судить исходя из основных положений о том, каковы будут инвесторы и какое количество средств будет затрачено на развитие данной отрасли.

Международная научно- практическая конференция « Малая энергетика-2005»

Дьяков А.Ф., Научный совет РАН по надёжности и безопасности больших систем энергетики, Москва, Россия

О роли и месте малой энергетики . Прежде всего, хотел бы отметить, что главным гарантом надёжного и безопасного обеспечения энергией потребителей нашей страны по-прежнему остаётся Единая энергетическая система России.

Однако, даже в ХХI веке, Единая энергетическая система охватывает немногим более 30 % территории страны, остальные 70 % - обеспечивают электроэнергией электростанции, работающие в автономном режиме или локальные энергосистемы, такие как Камчатская, Магаданская и Сахалинская. Поэтому перспективы развития малой энергетики, видимо, следует рассматривать с учётом этих обстоятельств, то есть в зоне ЕЭС и вне её, так как эти проблемы в каждой из этих зон решаются по-разному.

На территории страны, которую не охватывает ЕЭС, мы должны обеспечивать развитие малой и возобновляемой энергетики, в основном, за счёт создания комбинированных (гибридных) электростанций, на базе 2-х, 3-х и более источников энергии. Например, ветро-дизельных, ветро-солнечных, ветро-гидравлических или солнечно-теплонасосных станций.

При этом крайне важно, использовать на малых электростанциях именно те источники энергии, которые позволяют свести к минимуму завоз топлива в отдалённые и труднодоступные регионы, особенно районы Крайнего Севера.

При развитии малой энергетики в зоне ЕЭС, надо исходить из того, что она не предназначена решать проблемы обеспечения надёжности и живучести Единой энергетической системы в условиях быстрого роста энергопотребления. Но в период плавного, постепенного роста энергопотребления, на этапе реформирования энергетики, адаптации её к рыночным отношениям, малая энергетика, безусловно, может сыграть важную роль.

Кроме того, с целью обеспечения гарантированного энергоснабжения важнейших объектов жизнеобеспечения на случай аварийного отключения их от ЕЭС, малые автономные электростанции на этих объектах могут использоваться в качестве резервных мощностей. В необходимости такого резервирования мы ещё раз убедились, во время системной аварии 25 мая 2005 г. в Московской и смежных - Калужской, Рязанской, Смоленской и Тульской энергосистемах.

Сегодня, когда в нашей стране идёт реформирование электроэнергетики, происходит не только изменение структуры управления отраслью, но и изменение денежных потоков, прежде всего, их дальнейшее дробление.

В связи с чем, изыскание собственных средств на строительство крупных электростанций и даже отдельных энергоблоков, во многих случаях, просто невозможно. Наглядный пример тому, последствия реформирования электроэнергетики в Англии и других странах.

В этих условиях, в ближайшие годы мы реально можем рассчитывать лишь на незначительные объёмы инвестиций и строительство, в основном, небольших электростанций. Реализация таких проектов позволяет сократить объём инвестиций, сроки их возврата, снизить инвестиционные риски.

При этом важно помнить и считаться с тем, что доля инвестиций на один кВт установленной мощности малых электростанций больше, чем крупных. К тому же, следует признать, что уровень нынешних заниженных тарифов, не создаёт благоприятных экономических условий для развития малой энергетики, так как ведёт к увеличению сроков окупаемости даже таких небольших электростанций.

Сегодня, крайне важно, изучить рынок малой энергетики, чтобы с его учётом строить работу не только энергетиков, но и машиностроителей, производящих энергооборудование для этих электростанций.

Однако приходится констатировать, что рынок малой энергетики развивается пока, в основном в Европейской части страны, где успешно функционирует Единая энергетическая система. Тогда как сама жизнь, нужды населения, потребности развития промышленности, транспорта, сельского хозяйства страны, требуют более активного продвижения малой энергетики в Сибирь, на Дальний Восток, в районы Крайнего Севера, где нет возможности компенсировать нехватку электроэнергии, используя возможности ЕЭС.

Вполне понятно, что в перспективе более активно будет развиваться малая энергетика на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), её доля, в общем объёме установленной мощности электростанций, несомненно, будет расти.

О важности более широкого использования возобновляемых источников энергии в XXI веке, вряд ли кого-то надо убеждать. По прогнозу Европейского Совета по возобновляемой энергетике (Renewable Energy World. Juiy-August 2004), доля ВИЭ в мировом потреблении первичной энергии к 2040 году достигнет 47,7 % (рис.1).

Сегодня всем ясно, что основные не возобновляемые энергоресурсы, раньше или позже, исчерпаются. По одним прогнозам угля хватит на 1500 лет, нефти - на 250, газа -на 120 лет. По другим прогнозам перспектива хуже. Нефть должна закончиться лет через 40, газ - через 80, уран - через 80-100 лет, угля может хватить ещё лет на 400.

Доля возобновляемых источников энергии, в общем, объёме энергопотребления, в мире постоянно увеличивается. По данным МИРЭС этот показатель в максимальном варианте к 2020 году может возрасти до 8 - 12 %. В лидеры по использованию возобновляемых источников энергии сегодня вышли страны Европейского Союза (ЕС). В директивных документах ЕС поставлена задача, вдвое увеличить долю ВИЭ в энергетическом балансе Европы (с 6% до 12%), в выработке электроэнергии - с 14% до 22% .

При этом большая часть доли ВИЭ в балансе электроэнергии приходится на гидроэнергетику, потенциал которой для строительства крупных ГЭС, практически исчерпан. Поэтому дальнейшее наращивание производства электроэнергии за счёт строительства гидростанций, связывается именно со строительством малых ГЭС.

Значительный рост доли ВИЭ в энергобалансе ЕС намечается обеспечить и за счет ветровой энергетики. Но это добавляет энергетикам много проблем, связанных с необходимостью развития электрических сетей, усложнением диспетчерского управления оперативными режимами, обеспечением надежности и безопасности энергоснабжения потребителей.

Кроме того, в зависимости от доли ветроэлектростанций, в суммарной установленной мощности энергосистем, тарифы на электроэнергию в этих странах, могут вырасти в ближайшее время на 13 - 25%, а в перспективе, при достижении намеченной доли ветровой энергетики в энергобалансе, рост тарифов может составить в среднем 34%.

Что касается данных о ресурсах возобновляемых источников энергии в России, то они представлены в табл. 1. Причём значительными возобновляемыми ресурсами располагают большинство регионов страны, в том числе и проблемных, с точки зрения энергоснабжения.

Видимо, нет необходимости подробно их комментировать, отмечу лишь, что экономический потенциал ВИЭ в нашей страны составляет 270-335 млн. т у. т., то есть более 25 % от внутреннего энергопотребления. Однако, используется сегодня всего 1,5 млн. т у. т., а в общем энергобалансе нашей страны ВИЭ составляют не более 0,5 % по электроэнергии и 4 % - по теплу.

В соответствии со стратегией развития энергетики России на перспективу до 2020 года возобновляемые источники энергии будут составлять пока незначительную долю в силу своей дороговизны и невысокой надежности.

В связи с чем, малую энергетику на базе возобновляемых источников энергии на ближайшую перспективу надо рассматривать, прежде всего, как средство решения проблем энергоснабжения в отдалённых и труднодоступных регионах, как средство решения экологических проблем, которые всё больше обостряются, и, наконец, как средство энергосбережения.

Газотурбинные (ГТУ) и парогазовые (ПГУ) энергетические установки. Они являются сегодня наиболее перспективными источниками тепловой и электрической энергии. Речь идёт, прежде всего, о малых модульных электростанциях на базе отечественных ПГУ и ГТУ (2,5, 4,0, 6.0, 8,0 и 12,0 МВт) с использованием газа, разумеется, там, где он уже есть или где можно и экономически выгодно проложить газопровод.

В табл. 2. даны основные технические характеристики малых энергетических установок на газе: ГТЭС «Урал-2500», «Урал-4000» и Урал-6000». Особо следует отметить высокий КПД этих станций - 79,0 %, 81,0 % и 83,1 % соответственно.

Сегодня нельзя сбрасывать со счетов возможность создания на действующих муниципальных и ведомственных котельных небольших газотурбинных и парогазовых установок, для производства электроэнергии, то есть превращение их в малые или мини-ТЭЦ. Строительство таких мини-ТЭЦ не требует значительных затрат времени и средств, но добавка выработки электроэнергии может быть существенной, что крайне важно при нынешнем дефиците инвестиций. Разумеется, речь идёт о котельных на газе и тех из них, где для такой реконструкции есть возможности.

Нельзя забывать и такое важное направление увеличения энергопроизводства, как создание мини-ТЭЦ на базе небольших ГТУ и ПГУ с использованием газа и тепла, применяемых в производственном процессе предприятий. Большие возможности для увеличения выработки электроэнергии и тепла имеются, например, у сахарных заводов, которые также можно реализовать путём пристройки к ним небольших ПГУ и ГТУ.

Необходимо более широко использовать для наращивания производства электроэнергии электростанции, создаваемые на базе компрессорных станций магистральных газопроводов страны, используя в этих целях турбодетандеры, газовые турбины с нагнетателем газа, а также регенераторы тепла сжатого воздуха компрессоров. Надо отметить, что Газпром проводит определённую работу в этом направлении, но объединение с ним усилий РАО «ЕЭС России» может дать значительно больший эффект.

Дизельные электростанции (ДЭС). Они составляют основу электроснабжения в арктических районах России. Только в этом регионе работает примерно 47 тыс. малых дизельных электростанций.

Однако, большинство ДЭС имеют низкий КПД (до 0,4) и ограниченный ресурс службы, высокие удельные расходы (250-300 г/кВт·ч.) очень дорогого дизельного топлива (в 6-7 раз дороже газа и в 2 раза - топочного мазута). По сравнению с другими малыми электростанциями ДЭС имеют сверхнормативные значения выбросов загрязняющих веществ, а себестоимость, вырабатываемой ими электроэнергии, достигает 6 руб./кВт·ч.

Кроме того, отечественные дизельные энергоустановки всё ещё уступают лучшим зарубежным ДЭС по экономичности и надёжности, а также по габаритам и массе на единицу установленной мощности.

Поэтому в целях дальнейшего повышения эффективности и надёжности ДЭС необходимо повышать их удельную мощность на единицу массы, внедрять газотурбонаддув, переводить на газовое и нефтяное топливо, расширять производство автоматизированных ДЭС контейнерного типа, развивать систему сервисного обслуживания предприятиями-изготовителями.

Газодизельные электростанции (ГДЭС). В последнее время во всём мире активно внедряются ГДЭС, использующие природный газ. У газопоршневых электростанций топливная составляющая стоимости электроэнергии в 2-2,5 раза меньше, чем у обычных ДЭС. Что ещё важно, так это то, что газопоршневые двигатели малых электростанций могут работать и на промышленных газах: коксовом, биогазе, шахтном и др. У нас ГДЭС внедряются пока медленно, хотя в настоящее время многие российские заводы приступили к производству таких электроустановок.

Гибридные электростанции. Наиболее перспективными в удаленных и арктических районах являются комбинированные (гибридные) электростанции, например, ветродизельные электростанции (ВДЭС). Такие электростанции обеспечивают сокращение потребления дизельного топлива на 30-50% и увеличивают жизненный цикл дизельгенераторов в 2-3 раза. Гибридные электростанции при своей круглогодичной эксплуатации снижают потребление жидкого топлива в 4-6 раз и имеют срок окупаемости не более 3-х лет.

Интерес представляет комбинированный автономный блок-модуль биогазо-ветро-солнечной тепло-электростанции ЗАО ЦЕНТР «ЭКОРОС», в состав которого входят:

Биогазовая теплоэлектростанция мощностью не менее 10-15 кВт (электрических) и не менее 60 кВт (тепловых);

Ветроэлектрическая станция мощностью не менее 16-32 кВт;

Станция солнечного теплоснабжения мощностью 2300 литров воды в сутки с температурой не менее 60 °С.

Малые атомные электростанции. В более отдалённой перспективе предпочтения, видимо, будут отдаваться малым АЭС, так как в удалённых и труднодоступных местах, особенно в условиях Крайнего Севера, куда сложно и крайне дорого обеспечить доставку топлива, они будут наиболее эффективными.

Пока малые атомные теплоэлектростанции (АТЭС ММ) намечается построить в четырех городах России: Вилючинске (Камчатка), Северодвинске (Архангельская область), Дудинке (Красноярский край) и Певеке (Чукотка).

Кроме того, всё более настоятельно требуется создание атомных электростанций мощностью от 1,5 до 6-10 МВт для снабжения энергоресурсами небольших селений и районов. Стратегия развития малой энергетики России для решения подобных задач предусматривает строительство плавучих АЭС с использованием судовых технологий, а в этом деле, как известно, у России опыт большой.

Однако на осуществление таких проектов требуются значительные инвестиции, что, в первую очередь, и тормозит строительство таких электростанций. Например, стоимость строительства атомной электростанции малой мощности в Северодвинске составит примерно 180-200 млн. долларов. Установленная мощность этой АТЭС ММ составит 70 МВт электроэнергии и 50 Гкал тепловой энергии, сроки окупаемости проекта не менее 13 лет.

Малая гидроэнергетика (МГЭС). Экономический потенциал гидроэнергетики в мире составляет 8100 млрд. кВт·ч. Доля малых и микроГЭС составляет около 10% общего экономического гидропотенциала мира. Лидером в развитии малой гидроэнергетики является Китай. Установленная мощность МГЭС в этой стране превышает 20 тыс. МВт. Широкое распространение малые ГЭС получили в Австрии, Финляндии, Норвегии и Швейцарии.

В России экономический потенциал МГЭС составляет 200 млрд. кВт·ч/год, а используется всего 1-2 %. В настоящее время в России работают немногим более 300 МГЭС, общей мощностью 1000 МВт. Разумеется, в ближайшие годы малые и микро-ГЭС будут востребованы и в нашей стране. Правительством Республики Дагестан, например, принята специальная «Программа строительства малых гидравлических электростанций в республике до 2010 г.», которая успешно выполняется.

На мой взгляд, назрело время вернуться к проблеме восстановления микро - и малых ГЭС в России. Как известно, в 50-60 годы малых ГЭС в нашей стране было более 10 тысяч, но в связи со строительством в последующие годы большого количества крупных электростанций, малые гидростанции были заброшены. По этим же причинам было прекращено и производство отечественного оборудования для таких гидростанций.

Однако сегодня, в связи развитием фермерских хозяйств на селе, увеличением количества небольших частных предприятий, интерес к малым и микро-ГЭС растёт. Это начинает учитывать и наша промышленность. В стране растёт производство оборудования для микро- и малых гидростанций. Интерес представляют разработки ОАО «МНТО ИНСЭТ». Мощность гидроагрегатов этого общества колеблется в диапазоне от 10 до 6000 кВт. Стоимость 1 кВт микро - и малых ГЭС составляет 300 -900 долларов США.

Геотермальная энергетика. Надо отметить, что установленная мощность ГеоТЭС в мире достигла свыше 8000 МВт. В США показатель установленной мощности приблизился к отметке 3000 МВт. Произведенное на ГеоТЭС электричество вместе с теплом, напрямую идущим на обогрев и промышленные нужды, составляет в энергобалансе этой страны более 1%. В Мексике геотермальная составляющая превышает 4%, но абсолютный лидер - Филлипины, где десятки ГеоТЭС общей мощностью 2000 МВт вырабатывают пятую часть всей электроэнергии, производимой в стране. В Исландии все потребности страны в тепле и электроэнергии обеспечиваются за счёт геотермальных ресурсов.

Россия располагает огромными геотермальными ресурсами, используя которые для теплоснабжения городов и поселков, наша страна могла бы экономить 20-30% ископаемого топлива в течение ближайших 5-10 лет. Но, обладая такими запасами геотермальной энергии и являясь технологическим лидером в этой области, Россия значительно отстаёт в их практическом использовании.

В настоящее время в нашей стране действуют 3 геотермальных электростанции, расположенные на Камчатке: Паужетская ГеоЭС, Верхне-Мутновская ГеоЭС и Мутновская ГеоЭС. Их суммарная мощность составляет более 70 МВт. Кроме того, на Курильских островах работает три небольшие геотермальные установки.

Ведётся строительство 3-го блока Мутновской ГеоЭС, которая состоит из 4-х блоков по 25 МВт. ОАО "Геотерм" разработало также ТЭО инвестиций на сооружение 4-го блока Верхне-Мутновской ГеоЭС с использованием бинарного цикла, что позволит увеличить эффективность использования геотермального теплоносителя на 20-25%. Схема геотермальной бинарной электрической станции представлена на рис. 2.

В Ставропольском крае одобрена концепция и бизнес-план комплексного использования геотермальных ресурсов Казьминского месторождения. Температура воды здесь достигает 124 °С, а наличие 14 пробуренных скважин позволяет получить в год не менее 24 млн. кВт·ч электроэнергии, вырабатываемой на бинарной ГеоЭС, и около 300 тыс. Гкал тепла. В Краснодарском крае подготовлен проект использования геотермальных вод для тепло- и электроснабжения г. Лабинска общей тепловой мощностью 100 МВт и электрической - 4,0 МВт.

Важно отметить, что для развития геотермальной энергетики в стране имеется необходимое отечественное оборудование, производство которого налажено в ОАО «Калужский турбинный завод».

Дальнейшее расширение промышленного использования месторождений геотермальных вод позволит нашей стране в значительной мере сократить потребление природного газа за счет перехода на использование более дешевых источников энергии. Одним словом, в ближнесрочной перспективе, среди возобновляемых источников энергии, геотермика, опирающаяся на турбинные технологии, будет играть важную роль.

Тепловые насосы (ТН). Прежде всего, важно отметить, что тепловые насосы, используя низкопотенциальное тепло воздуха и грунтовых вод, производят тепла в 3 -7 раз больше, чем потребляют электрической энергии. В настоящее время в мире более 10 млн. ТН, общей мощностью 30 тыс. МВт. Широко применяются тепловые насосы в Швеции, Германии, Австрии, США и Японии. По прогнозам МИРЭС доля тепловых насосов в теплоснабжении в мире к 2020 г. составит 75 %.

В России тепловые насосы используются пока недостаточно, хотя возможности для использования их огромны. В нашей стране сегодня немногим более 100 ТН, а их суммарная мощность составляет примерно 30 МВт.

На рис. 3 представлена схема одного из тепловых насосов, производимого ЗАО НПФ «Тритон-лтд». Стоимость оборудования ТН колеблется в пределах от 80 до 180 долларов США за 1 кВт тепловой энергии, а сроки окупаемости, не превышают 3 лет.

Перспективным направлением применения тепловых насосов является использование тепла обратной сетевой воды в системах дальнего транспортирования тепла, а также - дымовых газов. Причём, чем выше температура используемого источника тепла, тем лучше энергетический баланс. При этом, большинство теплонасосных систем обходятся без поддержки отопительных котлов даже в самые холодные периоды времени, поэтому перспективы таких установок в нашей стране огромны.

Приливные электростанции (ПЭС). Общий потенциал использования приливной энергии мирового океана оценивается в 800 ГВт, что может обеспечить до 15% мирового энергопотребления. В настояшее время действует ПЭС Ранс во Франции (249 МВт), Аннаполис - в Канаде (20 МВт), три ПЭС - в Китае, одна - в Корее, а также Кислогубская ПЭС (400 кВт) в России.

В России есть большие возможности для строительства приливных станций. По расчетам ученых, лишь в Европейской части и на Дальнем Востоке нашей страны от энергии прилива может быть получено более 120 ГВт мощности.

Специалистами Научно-исследовательского института энергетических сооружений разработана для приливных электростанций принципиально новая, ортогональная турбина, не имеющая аналогов в мире. Ими подготовлены также предложения по строительству на базе типового блок-модуля, с использованием ортогональной турбины, Тугурскую ПЭС (мощностью 8 млн. кВт) и Мезенской ПЭС (11,4 млн. кВт). Использование новой турбины на этих ПЭС позволиет уменьшить капитальные вложения на их сооружение на 17 %, по сравнению с затратами на ПЭС с осевыми капсульными агрегатами.

Энергоустановки с использованием топливных элементов (ТЭ). В последние годы во многих странах высокими темпами развивается электрохимическая энергетика с использованием водорода и топливных элементов. Высокая эффективность ТЭ, отсутствие движущихся частей, шума, экологическая чистота вызывают всё больший интерес к таким установкам.

Рынок топливных элементов в США, например, за последние 5 лет вырос с 218 млн. до 2,4 млрд. долларов, при среднегодовом росте 62 %. Большое внимание использованию топливных элементов уделяют Европейский союз, Япония и Англия. В Японии, например, планируется создать до 2010 г. энергоустановок на топливных элементах общей мощностью 2000 МВт. В Великобритании с помощью регенеративных топливных элементов планируется выравнивать графики нагрузки.

В США, Германии и Японии создаются комбинированные энергетические установки по выработке электроэнергии и тепла с использованием топливных элементов, ГТУ, ПГУ, энергии ветра и солнца, получившие название гибридных энергоустановок (ГИЭУ). Реально достигнутый КПД ГИЭУ в настоящее время составляет 60 %, к 2010 г. намечается достигнуть 70 %, а в перспективе, при комбинированной выработке электрической и тепловой энергии, - 85-90 %.

В России также многие годы успешно ведутся работы по созданию энергоустановок на базе топливных элементов, предназначенных в первую очередь для космических исследований. В последнее время к созданию высокоэффективных энергоустановок на основе топливных элементов, в том числе и гибридных, подключились и наши отраслевые институты. Одним словом, это перспективное направление в энергетике, несомненно, получит дальнейшее развитие и займёт важное место в малой энергетике нашей страны.

Ветроэнергетические установки (ВЭУ). Передовые страны мира определили своей целью увеличить долю выработки электроэнергии ветроэлектростанциями к 2020 году до 12%. При поддержке и поощрении государства ветроэнергетика успешно развивается в таких странах, как: Германия, Дания, США, Великобритания, Испания, Индия. В 2002 году суммарная мощность ветроустановок в мире достигла 31 ГВт, к концу 2003 г. - почти 37 ГВт, в текущем году - более 50 ГВт.

В США, например, мощность смонтированных ветроустановок сегодня составляет порядка шести тысяч МВт, а к 2020 году, в соответствии с принятой программой развития ветроэнергетики в стране, должна достигнуть 80 тысяч МВт.

Россия также обладает огромными ветроэнергетическими ресурсами, особенно на территории Крайнего Севера, Юга России и Дальнего Востока - где использование энергии ветра экономически выгодно. Экономический потенциал ветровой энергии в нашей стране составляет примерно 260 млрд. кВт×ч/год, т.е. около 30% производства электроэнергии всеми электростанциями России.

Первая в мире ветроэлектростанция ЦАГИ Д-30, мощностью 100 кВт была построена в 1932 году в Крыму. Но увлечение масштабными энергетическими проектами в шестидесятые-восьмидесятые годы в нашей стране надолго затормозило развитие малой энергетики.

Тем не мене, в России уже действуют:

Заполярная ветроэлектростанция мощностью 1,5 МВт (Комиэнерго),

Куликовская ВЭС - 5,1 МВт (Янтарьэнерго),

Маркинская ВЭС - 300 кВт (Ростовэнерго),

Марпосадская ВЭС - 215 кВт (Чувашэнерго),

ВЭС «Тюпкельды» - 2,2 МВт (Башкирэнерго),

Чукотская ВЭС на мысе Обсервации - 2,5 МВт (Чукотэнерго),

ВЭС на острове Беринга - 500 кВт (Камчатскэнерго).

На Калмыцкой ВЭС мощностью 22 МВт (Калмэнерго), из-за отсутствия средств смонтированы пока только 2 ВЭУ «Радуга-1000», а работает одна. На побережье Финского залива в Ленинградской области намечается построить первую в России промышленную ветроэлектрическую станцию мощностью 75 МВт. На её строительство потребуется примерно 100 млн. долларов США.

В настоящее время изучается возможность строительства в Калининградской области "Морского ветропарка", состоящего из 25 ветроустановок по 2 мегаватта каждая, в 500 метрах от берега Балтийского моря. Реализация этого проекта, явится первым шагом в нашей стране по использованию шельфовой зоны моря для возведения ВЭС большой мощности.

Строительство ветроэлектростанций, безусловно, будет продолжаться и дальше, но их сооружение должно осуществляться, прежде всего, в тех местах, где не только хорошие ветра, но и отсутствует централизованное электроснабжение, так как эффективность ВЭС пока мала, а стоимость электроэнергии, произведенной ими, в 3 раза больше, полученной от традиционных источников. Поэтому сроки окупаемости таких станций велики.

Солнечные энергоустановки. На мой взгляд, достойное место в энергобалансе многих регионов нашей страны в перспективе могут занять солнечные энергоустановки, особенно горячего водоснабжения.

Солнечные установки теплоснабжения и горячего водоснабжения наибольшее распространение получили в Краснодарском крае. Одна из первых энергоустановок в крае действует с 1989 г. на крыше издательства "Советская Кубань"(432 коллектора), В пансионате "Лесная поляна" в 1999 г. установлено 68 коллекторов, которые обеспечивают горячее водоснабжение в летнее время. Хорошо себя зарекомендовали солнечные установки горячего водоснабжения Краснодарской краевой больницы и санатория «Лазаревское» в г. Сочи.

Сегодня наиболее перспективными являются солнечные установки теплоснабжения и горячего водоснабжения для индивидуальных потребителей. Стоимость системы горячего водоснабжения и отопления, например, для дома площадью до 250 м 2 , с использованием солнечных коллекторов, срок эксплуатации которых не менее 30 лет, обойдётся владельцу около десяти тысяч долларов США, или 90 центов в день.

В последние годы в нашей стране не только расширяется производство солнечных коллекторов, но и повышается их качество, снижается себестоимость. Например, солнечные коллектора ОАО «Ковровский механический завод» и ФГУП НПО «Машиностроение» по своим характеристикам не уступают лучшим мировым аналогам. Причём один м 2 такого коллектора стоит примерно 170 долларов США.

В области солнечной электроэнергетики наиболее перспективными признаны фотоэлектрические установки с прямым преобразованием солнечного излучения в электроэнергию с помощью солнечных фотобатарей. Фотоэлектрические модули, преобразующие энергию солнечных лучей в электричество, имеют в своей основе кристаллический или аморфный кремний и, в зависимости от площади модуля, мощность его может достигать 80-1000 и более Вт, а снимаемое напряжение составляет 12, 24, 48 В (табл. 3).

В настоящее время в мире наблюдается настоящий бум производства фотоэлементов для прямого преобразования солнечной энергии - в электрическую. Ежегодные темпы их роста за последние годы составили 30 %. В США, их годовое производство достигло 60 МВт, в Японии - 80 МВт, в Германии - 50 МВт. В Германии и США успешно реализуется специальные программы в этой области электроэнергетики.

Однако, солнечная энергия пока дорога и малоэффективна, требует больших затрат на эксплуатацию. Цена электроэнергии на солнечных фотоэнергетических установках хотя и снизилась за последние годы, но всё ещё велика, около 20 центов за кВт.ч.

Энергетические установки с использованием биомассы. В большинстве стран Западной Европы, в США, Канаде, а также в Китае, Индии и Бразилии, большое внимание уделяется использованию биомассы, как источника экологически чистого топлива и энергии.

В России ежегодное количество органических отходов составляет более 390 млн. тонн, в том числе сельскохозяйственных - более 250 млн. тонн. Сегодня у нас имеются интересные разработки энергетических установок для использования энергии биомассы, налаживается производство отечественного оборудование для них.

Но пока мы имеем дело, как правило, лишь с экспериментальными и демонстрационными образцами. Например, на рис. 4 представлена схема биогазоэнергетического модуля БИОНЭ - 1, разработанного ЗАО ЦЕНТР «ЭКОРОС». На его базе построена первая биоэнергетическая мини-тепло-электростанция, с попутным производством органического удобрения, в Агроплемфирме «Искра» Московской области. Одним словом, разработки есть, но дальше опытно-эсперементальных установок дело не идёт. Хотя возможности для использования таких энергоустановок в нашей страны очень велики.

Мусоросжигательные заводы с энергетическими установками. Необходимость переработки во многих регионах постоянно увеличивающихся твёрдых бытовых отходов, настоятельно требует расширения строительства мусоросжигательных заводов с выработкой тепла и электроэнергии.

Сегодня мусоросжигательных заводов, производящих энергию, много в Германии, Японии, Швейцарии, Бельгии и других странах. В России такие заводы, активно стали строиться только в последние 15-20 лет. Они имеются во Владивостоке, Владимире, Москве, Мурманске, Пятигорске, Сочи и Челябинске. Строится такой завод и Санкт-Петербурге. В Москве имеется программа строительства 10 таких заводов. Однако эйфории по поводу дальнейшего тиражирования таких заводов, видимо, не должно быть. И на это имеются серьёзные причины.

Во-первых, сжигание твёрдых бытовых отходов, дело крайне дорогое и, во-вторых, далеко не безвредное. Все такие заводы относятся к опасным производствам, не ниже 2-й категории. Выбрасываемые ими диоксины - являются большой текущей проблемой этих заводов, а загрязнение окружающих территорий тяжёлыми металлами - большой и перспективной, так как избавиться от них не возможно в течение многих лет.

Именно этими причинам вызвано закрытие в последние годы некоторых мусоросжигательных заводов в Англии, Нидерландах, заражение территории вокруг которых диоксинами превышает среднее по стране в 50-100 раз. Такие же проблемы возникли в Польше и других странах. Одним словом, некоторые из этих заводов оказались опасней полигонов для захоронения мусора.

Поэтому решение о строительстве таких заводов на перспективу, видимо, следует принимать лишь с учётом конкретной ситуации с твёрдыми бытовыми отходами и состоянием экологии, сложившейся в том или ином регионе. К тому же, на большинстве наших мусоросжигательных заводов энергетические установки хотя и имеются, но по разным причинам фактически не работают.

Некоторые проблемы, которые следует учитывать при развитии малой энергетики, в том числе и на базе возобновляемых источников энергии.

Во-первых, речь идёт о необходимости учёта таких специфических особенностей работы энергоустановок на ВИЭ, как изменение водных, воздушных и солнечных потоков, неустойчивость в их работе, в том числе и длительные перерывы. В связи с чем, представляется целесообразным создавать гибридные энергоустановки, то есть одновременно использовать в них несколько источников энергии.

Во-вторых, при строительстве мини и малых электростанций надо использовать модули высокой заводской готовности, предусматривать автоматизированные системы управления ими, а так же периодическое обслуживание их силами заводов - изготовителей оборудования.

В-третьих, при создании энергоустановок ВИЭ надо быть готовым к большим первоначальным инвестициям и высоким тарифам на энергию. К уровню действующих в энергетике России тарифов, приближается стоимость электроэнергии, вырабатываемой только энергоустановками, с использованием геотермальных вод. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой электростанциями на базе других ВИЭ, значительно дороже.

В-четвёртых, крайне важно, искать пути экономии затрат на эксплуатацию таких электростанций. Например, обеспечить их пуск, работу и останов в автоматическом режиме, а обслуживание и ремонтные работы выполнять вахтовым методом. Разумеется, что всё это требует ускоренного развития в энергетике, средств связи и телемеханики.

В-пятых, предпринимая шаги по расширению в перспективе строительства малых электростанций, мы должны решать и проблемы, которые с этим связаны. Речь идёт, в частности, об адаптации малых энергетических установок к работе в составе Единой энергетической системы, а также о параллельной работе с другими электростанциями.

Узнайте актуальную информацию о

Электроэнергетика, как и другие отрасли промышленности, имеет свои проблемы и перспективы развития.

В настоящее время электроэнергетика России находится в кризисе. Понятие "энергетический кризис" можно определить, как напряженное состояние, сложившееся в результате несовпадения между потребностями современного общества в энергии и запасами энергоресурсов, в том числе вследствие нерациональной структуры их потребления.

В России можно на данный момент выделить 10 групп наиболее острых проблем:

• 1). Наличие большой доли физически и морально устаревшего оборудования. Увеличение доли физически изношенных фондов приводит к росту аварийности, частым ремонтам и снижению надежности энергоснабжения, что усугубляется чрезмерной загрузкой производственных мощностей и недостаточными резервами. На сегодняшний день износ оборудования одна из важнейших проблем электроэнергетики. На российских электростанциях он очень велик. Наличие большой доли физически и морально устаревшего оборудования усложняет ситуацию с обеспечением безопасности работы электростанций. Около одной пятой производственных фондов в электроэнергетике близки или превысили проектные сроки эксплуатации и требуют реконструкции или замены. Обновление оборудования ведется недопустимо низкими темпами и в явно недостаточном объеме (таблица).
• 2). Основной проблемой энергетики является также то, что наряду с черной и цветной металлургией энергетика оказывает мощное негативное влияние на окружающую среду. Предприятия энергетики формируют 25 % всех выбросов промышленности.

В 2000 году объемы выбросов вредных веществ в атмосферу составляли 3,9 тонн в том числе выбросы от ТЭС - 3, 5 млн тонн. На диоксид серы приходится до 40% общего объема выбросов, твердых веществ - 30%, оксидов азота - 24 %. То есть ТЭС являются главной причиной формирования кислотных остатков.

Крупнейшими загрязнителями атмосферы являются Рафтинская ГРЭС (г. Асбест, Свердловская область) - 360 тыс. тонн, Новочеркасская (г. Новочеркасск, Ростовская обл.) - 122 тыс. тонн, Троицкая (г. Троицк-5, Челябинская обл.) - 103 тыс. тонн, Верхнетагильская (Свердловская обл.) - 72 тыс. тонн.

Энергетика является и крупнейшим потребителем пресной и морской воды, расходуемой на охлаждение агрегатов и используемой в качестве носителя тепла. На долю отрасли приходится 77% общего объема свежей воды, использованной промышленностью России.

Объем сточных вод, сброшенных предприятиями отрасли в поверхностные водоёмы, в 2000 г. Составил 26,8 млрд куб. м. (на 5,3% больше чем в 1999г.). Крупнейшими источниками загрязнения водных объектов являются ТЭЦ, в то время как ГРЭС - главных источников загрязнения воздуха. Это ТЭЦ-2 (г. Владивосток) - 258 млн куб. м, Безымянская ТЭЦ (Самарская область) - 92 млн куб. м, ТЭЦ-1 (г. Ярославль) - 65 млн куб. м, ТЭЦ-10 (г. Ангарск, Иркутская обл.) - 54 млн куб. м, ТЭЦ-15 и Первомайская ТЭЦ (Санкт-Петербург) - суммарно 81 млн куб. м.

В энергетике образуется и большое количество токсичных отходов (шлаки, зола). В 2000 г. объем токсичных отходов составил 8,2 млн тонн.

Помимо загрязнения воздуха и воды, предприятия энергетики загрязняют почвы, а гидроэлектростанции оказывают сильнейшее воздействие на режим рек, речные и пойменные экосистемы.

• 3). Жесткая тарифная политика. В электроэнергетике поставлены вопросы об экономичном использовании энергии и о тарифах на неё. Можно говорить о необходимости экономии вырабатываемой электроэнергии. Ведь в настоящее время в стране расходуется на единицу продукции в 3 раза больше энергии, чем в США. В этой области предстоит большая работа. В свою очередь тарифы на энергию растут опережающими темпами. Действующие в России тарифы и их соотношение не соответствуют мировой и европейской практике. Существующая тарифная политика привела к убыточной деятельности и низкой рентабельности ряда АО-энерго.
• 4). Ряд районов уже испытывает трудности с обеспечением электроэнергией. Наряду с Центральным районом, дефицит электроэнергии отмечается в Центрально-Черноземном, Волго-Вятском и Северо-Западном экономических районах. Например, в Центральном экономическом районе в 1995 году было произведено огромное количество электроэнергии - 19% от общероссийских показателей (154,7 млрд. кВт), но она вся расходуется внутри региона.
• 5). Сокращается прирост мощностей. Это объясняется некачественным топливом, изношенностью оборудования, проведением работ по повышению безопасности блоков и рядом других причин. Неполное использование мощностей ГЭС происходит из-за малой водности рек. В настоящее время 16 % мощностей электростанций России уже отработали свой ресурс. Из них на ГЭС приходится 65%, на ТЭС - 35 %. Ввод новых мощностей сократился до 0,6 - 1,5 млн кВт в год (1990-2000гг.) по сравнению с 6-7 млн кВт в год (1976-1985гг.).
• 6). Возникшее противодействие общественности и местных органов власти размещению объектов электроэнергетики в связи с их крайне низкой экологической безопасностью. В частности после Чернобыльской катастрофы были прекращены многие изыскательные работы, строительство и расширение АЭС на 39 площадках общей проектной мощностью 109 млн кВт.
• 7). Неплатежи, как со стороны потребителей электроэнергии, так и со стороны энергокомпаний за топливо, оборудование и др.;
• 8). Недостаток инвестиций, связанный как с проводимой тарифной политикой, так и с финансовой "непрозрачностью" отрасли. Крупнейшие западные стратегические инвесторы готовы вкладывать средства в российскую электроэнергетику лишь при условии роста тарифов, чтобы обеспечить возвратность вложений.
• 9). Перебои в энергоснабжении отдельных регионов, в частности Приморья;
• 10). Невысокий коэффициент полезного использования энергоресурсов. Это значит, что 57% энергоресурсов ежегодно теряется. Большая часть потерь происходит на электростанциях, в двигателях, непосредственно использующих горючее, а также в технологических процессах, где топливо служит сырьем. При транспортировке топлива также происходят большие потери энергоресурсов.

Что же касается перспектив развития электроэнергетики в России, то, несмотря на все свои проблемы, электроэнергетика имеет достаточные перспективы.

Например, работа ТЭС требует добычи огромного объема невозобновляемых ресурсов, имеет достаточно низкий КПД, ведет к загрязнению окружающей среды. В России тепловые электростанции работают на мазуте, газе, угле. Однако на данном этапе привлекательными являются региональные энергокомпании с высоким удельным весом газа в структуре топливного баланса, как более эффективного и экологически выгодного топлива. В частности можно отметить, что электростанции, работающие на газе, выбрасывают в атмосферу на 40% меньше углекислого газа. Кроме того газовые станции имеют более высокий коэффициент использования установленной мощности по сравнению с мазутными и угольными станциями, отличаются более стабильным теплоснабжением и не несут затрат по хранению топлива. Работающие на газе станции находятся в лучшем состоянии, чем угольные и мазутные, так как они относительно недавно введены в эксплуатацию. А также цены на газ регулируются государством. Таким образом, становится более перспективным строительство тепловых электростанций, топливом для которых является газ. Также на ТЭС перспективно использование пылеочистительного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов.

Строительство ГЭС в свою очередь требует затопления большого количества плодородных земель, или в результате давления воды на земную кору ГЭС может вызвать землетрясение. Кроме этого сокращаются рыбные запасы в реках. Перспективным становится строительство сравнительно небольших ГЭС, не требующих серьезных капиталовложений, работающих в автоматическом режиме преимущественно в горной местности, а также - обваловка водохранилищ для освобождения плодородных земель.

Что же касается ядерной энергетики, то строительство АЭС имеет определенный риск, из-за того, что трудно предсказать масштабы последствий при осложнении работы энергоблоков АЭС или при форс-мажорных обстоятельствах. Также не решена проблема утилизации твердых радиоактивных отходов, несовершенна и система защиты. Ядерная электроэнергетика имеет наибольшие перспективы в развитии термоядерных электростанций. Это практически вечный источник энергии, почти безвредный для окружающей среды. Развитие атомной электроэнергетики в ближайшей перспективе будет основано на безопасной эксплуатации существующих мощностей, с постепенной заменой блоков первого поколения наиболее совершенными российскими реакторами. Наибольший ожидаемый рост мощностей произойдет за счет завершения строительства уже начатых станций.

Существует 2 противоположные концепции дальнейшего существования ядерной электроэнергетики в стране.

• 1. Официальная, которая поддерживается Президентом и Правительством. Основываясь на положительных чертах АЭС, они предлагают программу широкого развития электроэнергетики России.
• 2. Экологическая, во главе которой стоит академик Яблоков. Сторонники этой концепции полностью отвергают возможность нового строительства атомных электростанций, как по экологическим, так и по экономическим соображениям.

Есть и промежуточные концепции. Например ряд специалистов считает, что нужно ввести мораторий на строительство атомных электростанций опираясь на недостатки АЭС. Другие же предполагают, что остановка развития ядерной электроэнергетики может привести к тому, что Россия полностью потеряет свой научно-технический и промышленный потенциал в ядерной энергетике.

Исходя из всех негативных влияний традиционной энергетики на окружающую среду, большое внимание уделяется изучению возможностей использования нетрадиционных, альтернативных источников энергии. Практическое применение уже получили энергия приливов и отливов и внутреннее тепло Земли. Ветровые энергоустановки имеются в жилых поселках Крайнего Севера. Ведутся работы по изучению возможности использования биомассы в качестве источника энергии. В будущем, возможно, огромную роль будет играть гелиоэнергетика.

Опыт развития отечественной электроэнергетики выработал следующие принципы размещения и функционирования предприятий этой отрасли промышленности:

• 1. концентрация производства электроэнергии на крупных районных электростанциях, использующих относительно дешевое топливо и энергоресурсы;
• 2. комбинирование производства электроэнергии и тепла для теплофикации населенных пунктов, прежде всего городов;
• 3. широкое освоение гидроресурсов с учетом комплексного решения задач электроэнергетики, транспорта, водоснабжения;
• 4. необходимость развития атомной энергетики, особенно в районах с напряженным топливно-энергетическим балансом, с учетом безопасности использования АЭС;
• 5. создание энергосистем, формирующих единую высоковольтную сеть страны.

В настоящий момент России нужна новая энергетическая политика, которая была бы достаточно гибкой и предусматривала все особенности данной отрасли, в том числе и особенности размещения. В качестве основных задач развития российской энергетики можно выделить следующие:

ь Снижение энергоемкости производства.

ь Сохранение целостности и развитие Единой энергетической системы России, ее интеграция с другими энергообъединениями на Евразийском континенте;

ь Повышение коэффициента используемой мощности электростанций, повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики на базе современных технологий;

ь Полный переход к рыночным отношениям, освобождение цен на энергоносители, полный переход на мировые цены.

ь Скорейшее обновление парка электростанций.

ь Приведение экологических параметров электростанций к уровню мировых стандартов, снижение вредного воздействия на окружающую среду

Исходя из данных задач создана "Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2020 года", одобренная Правительством РФ. (диаграмма 2)

Приоритетами Генеральной схемы в рамках установленных ориентиров долгосрочной государственной политики в сфере электроэнергетики являются:

ь опережающее развитие электроэнергетической отрасли, создание в ней экономически обоснованной структуры генерирующих мощностей и электросетевых объектов для надежного обеспечения потребителей страны электрической и тепловой энергией;

ь оптимизация топливного баланса электроэнергетики за счет максимально возможного использования потенциала развития атомных, гидравлических, а также использующих уголь тепловых электростанций и уменьшения в топливном балансе отрасли использования газа;

ь создание сетевой инфраструктуры, развивающейся опережающими темпами по сравнению с развитием электростанций и обеспечивающей полноценное участие энергокомпаний и потребителей в функционировании рынка электрической энергии и мощности, усиление межсистемных связей, гарантирующих надежность взаимных поставок электрической энергии и мощности между регионами России, а также возможность экспорта электрической энергии;

ь минимизация удельных расходов топлива на производство электрической и тепловой энергии путем внедрения современного высокоэкономичного оборудования, работающего на твердом и газообразном топливе;

ь снижение техногенного воздействия электростанций на окружающую среду путем эффективного использования топливно-энергетических ресурсов, оптимизации производственной структуры отрасли, технологического перевооружения и вывода из эксплуатации устаревшего оборудования, увеличения объема природоохранных мероприятий на электростанциях, реализации программ по развитию и использованию возобновляемых источников энергии.

По результатам мониторинга в Правительство Российской Федерации ежегодно представляется доклад о ходе реализации Генеральной схемы. Через несколько лет будет видно, насколько она эффективна и насколько реализуются её положения по использованию всех перспектив развития российской энергетики.

В перспективе Россия должна отказаться от строительства новых крупных тепловых и гидравлических станций, требующих огромных инвестиций и создающих экологическую напряженность. Предполагается строительство ТЭЦ малой и средней мощности и малых АЭС в удаленных северных и восточных регионах. На Дальнем Востоке предусматривается развитие гидроэнергетики за счет строительства каскада средних и малых ГЭС. Новые ТЭЦ будут строиться на газе, и только в Канско-Ачинском бассейне предполагается строительство мощных конденсационных ГРЭС из-за дешевой, открытой добычи угля. Имеет перспективы использование геотермальной энергии. Районами, наиболее перспективными для широкого использования термальных вод являются Западная и Восточная Сибирь, а также Камчатка, Чукотка, Сахалин. В перспективе масштабы использования термальных вод будут неуклонно возрастать. Проводятся исследования по вовлечению неисчерпаемых источников энергии, таких как энергия Солнца, ветра, приливов и др., в хозяйственный оборот, что даст возможность обеспечить в стране экономию энергоресурсов, особенно минерального топлива.

Введение

Электроэнергетика – это комплексная отрасль хозяйства, которая включает в свой состав отрасль по производству электроэнергии и передачу ее до потребителя. Электроэнергетика является важнейшей базовой отраслью промышленности России. От уровня ее развития зависит все народное хозяйство страны, а так же уровень развития научно-технического прогресса в стране.

Специфической особенностью электроэнергетики является то, что её продукция не может накапливаться для последующего использования, поэтому потребление соответствует производству электроэнергии и по размеру (с учетом потерь) и во времени.

Представить себе жизнь без электрической энергии уже невозможно. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос, наш быт. Её специфическое свойство – возможность превращаться практически во все другие виды энергии (топливную, механическую, звуковую, световую и т.п.)

В промышленности электроэнергия применяется как для приведения в действие различных механизмов, так и непосредственно в технологических процессах. Работа современных средств связи основана на применении электроэнергии.

Электроэнергия в быту является основной частью обеспечения комфортабельной жизни людей.

Огромную роль электроэнергия играет в транспортной промышленности. Электротранспорт не загрязняет окружающую среду.

1. Значение электроэнергетики в экономике Российской Федерации

Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики. Электроэнергетика является основой функционирования экономики и жизнеобеспечения. Надежное и эффективное функционирование электроэнергетики, бесперебойное снабжение потребителей – основа поступательного развития экономики страны и неотъемлемый фактор обеспечения цивилизованных условий жизни всех ее граждан. Электроэнергетика является элементом ТЭК. ТЭК России является мощной экономико-производственной системой. Он определяющим образом влияет на состояние и перспективы развития национальной экономики, обеспечивая 1/5 производства валового внутреннего продукта, 1/3 объема промышленного производства и доходов консолидированного бюджета России, примерно половину доходов федерального бюджета, экспорта и валютных поступлений.

При развитии энергетики огромное значение придается вопросам правильного размещения электроэнергетического хозяйства. Важнейшим условием рационального размещения электрических станций является всесторонний учет потребности в электроэнергии всех отраслей народного хозяйства страны и нужд населения, а также каждого экономического района на перспективу.

Одним из принципов размещения электроэнергетики на современном этапе развития рыночного хозяйства является строительство преимущественно небольших по мощности тепловых электростанций, внедрение новых видов топлива, развитие сети дальних высоковольтных электропередач.

Существенная особенность развития и размещения электроэнергетики – широкое строительство теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) для теплофикации различных отраслей промышленности и коммунального хозяйства. ТЭЦ размещают в пунктах потребления пара или горячей воды, поскольку передача тепла по трубопроводам экономически целесообразна лишь на небольшом расстоянии.

Важным направлением в развитии электроэнергетики является строительство гидроэлектростанций. Особенность современного развития электроэнергетики – сооружение электроэнергетических систем, их объединение и создание Единой энергетической системы (ЕЭС) страны.

2. Характеристика самых крупных тепловых и атомных электростанций

Тепловые электростанции (ТЭС). В России около 700 крупных и средних ТЭС. Они производят до 70% электроэнергии. ТЭС используют органическое топливо – уголь, нефть, газ, мазут, сланцы, торф. Тепловые электростанции ориентированы на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов. Потребительскую ориентацию имеют электростанции, использующие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать. Электростанции, работающие на мазуте, располагаются преимущественно в центрах нефтеперерабатывающей промышленности. Крупными тепловыми электростанциями являются Березовская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, работающие на углях Канско-Ачинского бассейна, Сургутская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, Уренгойская ГРЭС – на газе.

Преимущества тепловых электростанций: относительно свободное размещение, связанное с широким распространением топливных ресурсов в России; способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГЭС). К Недостаткам относятся: использование невозобновимых топливных ресурсов; низкий КПД; крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду (тепловые электростанции всего мира выбрасывают в атмосферу ежегодно 200–250 млн. т золы и около 60 млн. т сернистого ангидрида; кроме того они поглощают огромное количество кислорода).

Атомные электростанции (АЭС). АЭС используют транспортабельное топливо. АЭС ориентируются на потребителей, расположенных в районах с напряженным топливно-энергетическим балансом или в местах, где выявленные ресурсы минерального топлива ограничены. Кроме этого, атомная электроэнергетика относится к отраслям исключительно высокой наукоемкости.

Доля АЭС в суммарной выработке электроэнергии в России составляет пока 12%, в США – 20%, Великобритании – 18.9%, Германии – 34%, Бельгии – 65%, Франции – свыше 76%.

Сейчас в России действуют девять АЭС общей мощностью 20.2 млн кВт: в Северо-Западном районе – Ленинградская АЭС, в ЦЧР – Курская и Нововоронежская АЭС, в ЦЭР – Смоленская, Калининская АЭС, Поволжье – Балаковская АЭС, Северном – Кольская АЭС, Урале – Белоярская АЭС, Дальнем Востоке – Билибинская АЭС.

Достоинства АЭС: их можно строить в любом районе; коэффициент использования установленной мощности равен 80%; при нормальных условиях функционирования они меньше наносят вред окружающей среде, чем иные виды электростанций; не поглощают кислород. Недостатки АЭС: трудности в захоронении радиоактивных отходов (д ля их вывоза со станции сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения; захоронение производится в земле на больших глубинах в геологически стабильных пластах); катастрофические последствия аварий на наших АЭС вследствие несовершенной системы защиты; тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов. С экономической точки зрения ядерная энергетика специфична. Ей свойственны, по крайней мере, две кардинальные особенности. Первая особенность связана с большой ролью капиталовложений, которые вносят основной вклад в стоимость электроэнергии. Из чего следует необходимость особо тщательно и обоснованно учитывать роль капиталовложений. Вторая определяется спецификой использования ядерного топлива, которая существенно отличается от той, что присуща обычному химическому топливу. К сожалению, до сих пор не сложилось единого мнения о том, как следует учитывать эти особенности в экономических расчетах. На примере российской ядерной энергетики можно проанализировать вышеназванные особенности с точки зрения современных особенностей производства электроэнергии.

Несмотря на то, что экономические проблемы ядерной энергетики были обстоятельно изложены еще в монографии, тем не менее, существовавший до середины 80-х годов оптимизм в прогнозах ее развития определялся в основном представлениями об умеренной капиталоемкости АЭС, зачастую продиктованными соображениями политического плана.

Известно, что удельные капиталовложения в АЭС значительно выше, чем в обычные электростанции, особенно это касается АЭС с быстрыми реакторами. Это связано в первую очередь со сложностью технологической схемы АЭС: используются 2-х и даже 3-х контурные системы отвода тепла из реактора.

Создается специальная система гарантированного аварийного расхолаживания.

Предъявляются высокие требования к конструкторским материалам (ядерная чистота).

Изготовление оборудования и его монтаж ведутся в особо строгих, тщательно контролируемых условиях (реакторная технология).

К тому же термический к.п.д. на используемых в настоящее время в России АЭС с тепловыми реакторами заметно ниже, чем на обычных тепловых станциях.

Другим важным вопросом является то, что в твэлах внутри реактора постоянно содержится значительное количество ядерного топлива, необходимого для создания критической массы. В некоторых публикациях \например по данным Батова, Корякина Ю.И., 1969 г.\, предлагается включать в капиталовложения стоимость первой загрузки ядерного топлива. Если следовать этой логике, то в капвложения следует включать не только топливо, находящееся в самом реакторе, но и занятое во внешнем топливном цикле. Для реакторов, использующих замкнутый цикл с регенерацией топлива, таких как быстрые реакторы, общее количество «замороженного» таким образом топлива может в 2–3 раза, а то и больше превышать критическую массу. Все это значительно увеличит и без того значительную составляющую капвложений и соответственно ухудшит расчетные экономические показатели АЭС.

Такой подход нельзя считать правильным. Ведь в любом производстве одни элементы оборудования находятся в постоянной эксплуатации, а другие материальные средства службы регулярно заменяются новыми. Однако, если этот срок не слишком велик, их стоимость не причисляют к капвложениям. Эти затраты учитываются в качестве обычных, текущих. В случае с твэлами в пользу этого свидетельствует период их использования, который не превышает нескольких месяцев.

Важным является также вопрос о цене ядерного топлива. Если речь идет только об уране, то его стоимость определяется затратами на добычу, извлечение из руды, изотопное обогащение (если таковое необходимо).

Если топливом является плутоний, который используется для быстрых реакторов, то в общем случае следует различать два режима: замкнутый, когда плутония достаточно для обеспечения потребностей развивающейся энергетики, и конверсионный, когда его не хватает и наряду с ним используется 235 U. Для случая конверсионного цикла цена плутония должна определяться из сопоставления с известной ценой 235 U. В любом быстром реакторе можно использовать как плутониевое, так и урановое топливо. Поэтому при экономическом сопоставлении влияния эффекта вида топлива на капитальную составляющую стоимости электроэнергии можно исключить. Достаточно приравнять между собой лишь непосредственные затраты на топливо (топливные составляющие) в том и другом случае. По оценкам специалистов цена плутония превосходит цену 235 U примерно на 30%. Для плутония это обстоятельство важно, поскольку нарабатываемый плутоний как побочный продукт приносит большой доход.