Перспективы электроэнергетики. Проблемы и перспективы развития энергетики в россии и мире

Положение российской электроэнергетики можно охарактеризовать как близкое к аварийному. По данным Федеральной сетевой компании (ОАО «ФСК ЕЭС»), 15 % подстанций 6 – 10/0,4 кВ находится в неудовлетворительном состоянии, а более 40 % воздушных и масляных выключателей давно отработали свои сроки. По причине изношенности электросетей потери энергии достигают 20 – 30 % вместо обычных для Европы 6 – 8 %. Около 60 % электросетей и вовсе нуждаются в перекладке линий. При этом проблема не только в высоком уровне морального и физического износа основных электроэнергетических фондов. Наша страна заметно отстает от Европы и по ряду других показателей: надежности, экономичности, эффективности использования топлива, техническому уровню. Европа и США, столкнувшиеся с подобными проблемами, стали решать их на 10 лет раньше.

К 2020 году устаревшие энергосети в России предполагается заменить интеллектуальными энергетическими системами . «Умная» сеть обеспечит потребителям выгодное для них регулирование нагрузок и реакцию сети на любые аварийные ситуации в режиме реального времени.

Благодаря совместным усилиям западных энергетиков, ученых и властей мировая энергетическая отрасль обрела новую концепцию – появились интеллектуальные электроэнергетические системы (Smart Grid – «умные» сети ).

На Западе понятие Smart Grid связывают с интеграцией возобновляемых источников энергии с электроэнергетическими системами и формированием активных и адаптивных свойств распределительных сетей (например, самодиагностика и самовосстановление). Кроме того, акцент делается на устройствах учета, соединенных в единую информационную сеть и позволяющих оптимизировать расход энергии в разное время суток. Россия, в отличие от Запада, взяла за основу расширенное толкование понятия «умная» применительно к сети . Это, в частности, объясняется тем, что в нашей стране уровень изношенности объектов электроэнергетики достаточно высок. Влияние этого фактора усиливается на фоне объявленной руководством страны всеобщей модернизации и внедрения инноваций.

Так, для России «умные» сети – это, прежде всего, одновременное и обязательно инновационное преобразование всех субъектов электроэнергетики . Суть проекта в следующем: под интеллектуальной сетью в России понимается комплекс электрооборудования (воздушные линии передачи, трансформаторы, выключатели и т.д.), подключенный к генерирующим источникам и потребителям. При этом используются новые принципы, технологии передачи и управления процессом. Таким образом, предполагается объединение на технологическом уровне электрических сетей , потребителей и производителей электроэнергии в единую автоматизированную систему. Система с активно-адаптивной сетью будет обладать новыми свойствами – самодиагностикой и самовосстановлением (например, в случае обледенения проводов). В автоматическом режиме она способна выявить самые «слабые» участки сети и изменять ее работу для предотвращения возникновения технологических нарушений. «Умные» электрические сети позволят резервировать мощности на случай нештатных ситуаций в энергосистеме, а также накапливать избыток электроэнергии, используя его в часы пиковых нагрузок.

Интеллектуальную сеть Федеральная сетевая компания (ФСК) обещает построить в несколько этапов. Первый этап уже завершен: разработана концепция построения интеллектуальной сети в Единой национальной электрической сети (ЕНЭС) до 2020 года.

Второй и третий этапы реализуются параллельно: работа над созданием интерфейсов, способных связать модернизированные объекты магистрального электросетевого хозяйства с генерацией и потребителями, проводится одновременно с развитием пилотных проектов, в рамках которых отрабатываются технологии для создания интеллектуальной электрической сети .

В ФСК утверждают, что многие технологии, делающие сеть «умной» , уже активно используются. Например, подстанции ЕНЭС активно оснащаются элегазовыми распределительными устройствами, позволяющими обеспечивать более высокий уровень безопасности и надежности энергообъектов и снижающими вероятность системных аварий. Широко внедряется оборудование на основе силовой электроники, предназначенное для коммутации больших нагрузок, управления мощными электродвигателями, устройствами освещения, а также различные системы управления и наблюдения, мониторинга, защиты и учета электроэнергии.

При помощи интеллектуальной сети решится, наконец, и проблема эффективности функционирования электросетевого комплекса: на 25 % снизятся потери электроэнергии при ее передаче, что позволит экономить 34 – 35 млрд. кВт/ч в год (эта цифра эквивалентна годовой выработке электростанцией мощностью 7,5 ГВт). Заодно будет обеспечен и сопутствующий экологический эффект – снизится количество сжигаемого топлива и выбросов углекислого газа в атмосферу. Наконец, суммарный эффект для экономики России в результате реализации проекта «Интеллектуальные сети » составит до 50 млрд. рублей.

В списке потенциальных заслуг «умных» сетей немало пунктов: до 30 % повысится пропускная способность воздушных линий электропередачи и надежность энергоснабжения потребителей, появится возможность на 25 – 30 % сгладить графики нагрузки за счет использования электросетевых накопителей энергии большой мощности, применение новых материалов и технологий для строительства подстанций позволит сократить площади, занимаемые электросетевыми объектами. При этом сами накопители будут основаны на сверхпроводящих, индуктивных технологиях.

Важнейшим элементом интеллектуальной сети является цифровая подстанция. Ее идея заключается в создании систем контроля, защиты и управления, собирающих и обрабатывающих весь объем информации о состоянии электрической сети , а также осуществляющих управление оборудованием в цифровом формате. Проект предусматривает разработку и внедрение на подстанциях оптических цифровых измерительных трансформаторов и комплексов цифровой аппаратуры нового поколения. Первый пусковой комплекс цифровой подстанции ФСК ЕЭС уже введен в строй в декабре 2010 года в Москве. Основное назначение экспериментальной цифровой подстанции − отработка различных инновационных технологий перед их внедрением на действующих энергообъектах ЕНЭС. Подстанция нового поколения обеспечивает высокую точность и единообразие всех измерений, а автоматизация позволяет снизить влияние человеческого фактора на работу сети, повысить ее надежность и снизить потери при транспортировке электроэнергии. Также снижается себестоимость энергии, сокращаются затраты на эксплуатацию.

На цифровых подстанциях установлены высоковольтные цифровые измерительные оптические трансформаторы тока и напряжения, многофункциональные приборы измерений и учета, система синхронизации, новая система отображения и управления подстанцией.

Сегодня ОАО «ФСК ЕЭС» работает над внедрением сетевого накопления энергии на базе подстанций 220 кВ «Псоу» (Сочи) и 330 кВ «Волхов-Северная» (Санкт-Петербург).

Чтобы электроэнергетическая система начала работать как единая интеллектуальная система , недостаточно внедрения отдельных «умных» сегментов на объектах ЕНЭС. Чтобы все технологии заработали как единое целое, в ФСК готовы создать единое информационно-технологическое пространство на отдельных территориях – так называемые энергокластеры.

Энергокластер представляет собой предприятие генерации и транспортировки энергии, а также компании, осуществляющие услуги в области инжиниринга, энергосервиса, энергетического машино- и приборостроения, образовательные учреждения.

Основная задача персонала, обслуживающего действующие электроустановки промышленных предприятий, организаций, учреждений, распределительных сетей - бесперебойно снабжать потребителей качественной электроэнергией с соблюдением договорных условий по её отпуску, безопасности производства и труда, снижению вредного влияния электромагнитных полей на окружающую среду и людей. Одним из условий успешного решения этой задачи является постоянное обучение персонала. В связи с современной тенденцией в энергетике телемеханизации, компьютеризации, внедрении новейших технологий возрастает роль профессиональных знаний. Знания и умение быстро овладевать современными технологиями являются залогом, предпосылкой достижения цели - переломить устойчивую тенденцию в энергетике России повышения потерь электроэнергии.

Предлагаемое пособие будет способствовать решению неотложных задач электроэнергетики.

1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОМОНТАЖНЫХ И ПУСКОНАЛАДОЧНЫХ РАБОТ, ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

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.

Развитие энергетики мира в начале XXI в. будет определяться комплексным воздействием многих экономических, природных, научно-технических и политических факторов. Оценка долгосрочного роста потребления энергии, основанная на предполагаемых темпах развития мировой энергетики, приводит к выводу, что среднегодовой прирост до 2030-2050 гг. составит, вероятно, 2-3%. В он будет значительно большим. Учитывая прогнозируемый рост населения к 2025 г. до 8,5 млрд. чел., из которых 80% будут проживать в развивающихся странах, можно ожидать, что именно эти страны будут играть определяющую роль в мировом потреблении энергии. Это вызовет резкое увеличение ее производства. Увеличение производства электроэнергии повлечет за собой сильное загрязнение природной среды. Роль в энергоснабжении в перспективе будет возрастать, учитывая обширные запасы этого сырья, а также экологическую чистоту этого вида топлива.

Переход от нефти к газу — это третья энергетическая революция (первая — переход от дров к углю, вторая — от угля к нефти). Нефть в настоящее время стала замыкающим ресурсом в энергобалансе мира. Цены на нефть будут определять темпы перестройки структуры мирового энергобаланса. Полагают, что потребление в мире увеличится к 2030 г. почти до 8 млрд. тонн, так как все ТЭС угольные переоборудовать на нефть или газ очень дорого.

На Международной конференции по использованию энергетических ресурсов ( , 1989 г.) было достигнуто эффективное решение проблемы , увеличившее число сторонников ее развития во многих .

Напротив, в (провинция Онтарио) и объявлен мораторий на строительство новых АЭС. Серьезную озабоченность вызывают АЭС в Восточной Европе, хотя действующие в , Словакии АЭС относятся по своим показателям к лучшим в мире. Решаются проблемы безотходного использования природного урана как одноразового топлива, а также переработки и уничтожения радиоактивных отходов.

По-разному относятся во многих странах к использованию гидроэнергетических ресурсов. Крупные ГЭС планирует только Китай. До 2000 г. на реках Китая проектируется 60 крупных ГЭС суммарной мощностью 70 ГВт.

Наиболее перспективным направлением в производстве энергии предполагают использование солнечной энергии (фотоэлектричеекое преобразование) и температурного градиента океана для выработки электроэнергии, энергии ветра, геотермальной энергии, энергии горных пород и , энергии, топливных элементов, переработки древесины в жидкое топливо, переработки городских отходов, применение биогаза, получаемого при переработке отходов промышленности и сельского хозяйства. Лидируют в разработке этих технологий развитые страны, в первую очередь, Япония, Канада, Дания. Помимо этого, есть разработки, как увеличить использование гидроресурсов, сооружать станции небольших мощностей на водоочистительных станциях, ирригационных каналах, используя новую конструкцию ГЭС с низким напором воды.

Перспективы развития электроэнергетики

Стратегическими целями развития электроэнергетики в рассматриваемой перспективе являются:

­ надежное энергоснабжение экономики и населения страны электроэнергией;

­ сохранение целостности и развитие Единой энергетической системы страны, ее интеграция с другими энергообъединениями на Евразийском континенте;

­ повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики на базе новых современных технологий;

­ снижение вредного воздействия на окружающую среду.

Исходя из прогнозируемых объемов спроса на электроэнергию при высоких темпах развития экономики (оптимистический и благоприятный варианты), суммарное производство электроэнергии может возрасти по сравнению с 2000 г. более, чем в 1,2 раза к 2010 г. (до 1070 млрд. кВт.ч) и в 1,6 раза к 2020 г. (до 1365 млрд. кВт.ч). При пониженных темпах развития экономики (умеренный вариант) производство электроэнергии составит, соответственно, 1015 и 1215 млрд. кВт.ч.

Обеспечение этих уровней электропотребления требует решения ряда проблем, которые носят системный характер:

­ ограничения по межсистемным перетокам мощности,

­ старение основного энергетического оборудования,

­ технологическая отсталость, нерациональная структура топливного баланса и др.

Остаются невостребованными энергетические мощности, Сибирских ГЭС и ТЭС: запертые мощности в этом регионе составляют порядка 7-10 млн. кВт. Поэтому одной из стратегических задач электроэнергетики является развитие межсистемных электропередач 500-1150 кВ для усиления надежности параллельной работы ОЭС Сибири с энергосистемами европейской части России по трассе Итат - Челябинск и с ОЭС Дальнего Востока (Иркутск - Зея - Хабаровск). Это позволит избежать дорогостоящих перевозок угля из Кузбасса и КАТЭКа за счет их использования на местных ТЭС с выдачей 5-6 млн. кВт на запад и 2-3 млн. кВт - на восток. Кроме того, использование маневренных возможностей ГЭС Ангаро-Енисейского каскада снимет напряженность с регулированием графика нагрузки в европейских районах.

Износ активной части фондов в электроэнергетике составляет в целом 60-65%, в т.ч. в сельских распределительных сетях - свыше 75%. Отечественное оборудование, составляющее техническую основу электроэнергетики, морально устарело, уступает современным требованиям и лучшим мировым изделиям. Поэтому необходимо не только поддержание работоспособности, но и существенное обновление ОПФ на базе новой техники и технологий производства и распределения электроэнергии и тепла.

Наличие в энергосистемах изношенного, выработавшего свой ресурс оборудования, доля которого уже превысила 15% всех мощностей, и отсутствие возможности его восстановления вводит электроэнергетику в зону повышенного риска, технологических отказов, аварий и, как следствие, - снижения надежности электроснабжения.

Нерациональная структура топливного баланса обусловлена проводившейся политикой цен на первичные энергоносители для электростанций. Цены на уголь в среднем в 1,5 раза превышают цены на газ. При таких условиях, учитывая большую капиталоемкость угольных электростанций, они становятся не конкурентоспособными и не могут развиваться, что может усугубить сложившуюся за последние годы ситуацию, когда в структуре топливного баланса тепловых электростанций доля выработки электроэнергии на газе превышала 60%.

Для развития единой национальной электрической сети как основного элемента Единой энергосистемы России и укрепления единства экономического пространства страны предусматривается сооружение ЛЭП в объеме, обеспечивающем устойчивое и надежное функционирование ЕЭС России и устранение технических ограничений, сдерживающих развитие конкурентного рынка электрической энергии и мощности.

В основу перспективного развития электрической сети ЕЭС России закладываются следующие основные принципы:

­ гибкость, позволяющая осуществлять поэтапное развитие и возможность приспосабливаться к изменению условий функционирования (рост нагрузки, развитие электростанций, реверс потоков мощности, реализация новых межгосударственных договоров по поставке электроэнергии);

­ развитие основной сети ЕЭС России путем постепенной «надстройки» линиями более высокого напряжения после достаточно полного охвата территории сетями предыдущего класса напряжения и исчерпания их возможностей, а также готовности этих сетей к работе с наложенными на них одиночными электропередачами более высокого напряжения;

­ сведение к минимуму числа дополнительных трансформаций 220/330, 330/500, 500/750 кВ в зонах совместного действия этих напряжений;

­ управляемость основной электрической сети путем использования средств принудительного потокораспределения - регулируемых шунтирующих реакторов, вставок постоянного тока, синхронных и статических компенсаторов, электромеханических преобразователей, фазоповоротных устройств и т.п.

Основу системообразующих сетей ЕЭС России в период до 2020 г. по-прежнему будут составлять линии электропередачи 500-750 кВ. Суммарный ввод ЛЭП напряжением 330 кВ и выше в период до 2020 г. должен составить в зависимости от варианта развития 25-35 тыс. км.

Развитие единой электрической сети страны будет осуществляться под контролем Федеральной сетевой компании и Системного оператора (с долей государства в обеих - 75% + 1 акция), при этом будет сохранена и обеспечена вертикаль диспетчерско-технологического управления.

Для обеспечения прогнозируемых уровней электро- и теплопотребления в оптимистическом и благоприятном вариантах вводы генерирующих мощностей на электростанциях России (с учетом замены и модернизации) на период 2003-2020 гг. оцениваются величиной порядка 177 млн. кВт, в том числе на ГЭС и ГАЭС - 11,2 млн. кВт, на АЭС - 23 млн. кВт, на ТЭС - 143 млн. кВт (из них ПТУ и ГТУ - 37 млн. кВт). В умеренном варианте вводы оцениваются величиной порядка 121 млн. кВт, в том числе на ГЭС и ГАЭС - 7 млн. кВт, на АЭС - 17 млн. кВт, на ТЭС - 97 млн. кВт (из них ПТУ и ГТУ - 31,5 млн. кВт).

Развитие электроэнергетики в рассматриваемый период времени будет исходить из следующих экономически обоснованных приоритетов территориального размещения генерирующих мощностей в отрасли:

­ в европейской части России - техническое перевооружение ТЭС на газе с замещением паросиловых турбин на парогазовые и максимальное развитие АЭС;

­ в Сибири - развитие ТЭС на угле и гидроэлектростанций;

­ на Дальнем Востоке - развитие ГЭС, ТЭЦ на газе в крупных городах и в отдельных районах - АЭС, АТЭЦ.

Основой электроэнергетики на всю рассматриваемую перспективу останутся тепловые электростанции, удельный вес которых в структуре установленной мощности отрасли сохранится на уровне 60-70%. Выработка электроэнергии на тепловых электростанциях к 2020 г. возрастет в 1,4 раза по сравнению с 2000 г.

Структура расходуемого топлива на ТЭС будет изменяться в сторону уменьшения доли газа к 2020 г. и, соответственно, увеличения доли угля, причем соотношение между газом и углем будет определяться складывающейся конъюнктурой цен на природный газ и уголь, а также политикой государства в использовании различных видов органического топлива для электроэнергетики.

Определяющим фактором является цена на природный газ, которая должна быть последовательно увеличена до уровня, обеспечивающего достаточные возможности для развития газовой отрасли. Для того чтобы электростанции на угле могли быть конкурентоспособными с электростанциями на газе на формирующемся рынке электроэнергии России, цена на газ должна быть в 1,6-2,0 раза выше цены на уголь. Такое соотношение цен позволит снизить долю газа в структуре потребления топлива ТЭС.

В результате величина среднего тарифа на электроэнергию по всем категориям потребителей оценивается на уровне 2020 г. в диапазоне 4,0-4,5 цент./кВт.ч. Необходимо ликвидировать перекрестное субсидирование и обеспечить дифференциацию тарифов в зависимости от суточного и сезонного графиков покрытия нагрузки, как это принято в мировой практике, так как затраты на производство электроэнергии от дорогих пиковых генерирующих мощностей в несколько раз превышают затраты на производство от базовых мощностей АЭС и ТЭЦ. Кроме того, предусматривается введение системы скидок энергоемким потребителям.

Сценарии развития теплоэнергетики, связанные с возможностью радикального изменения условий топливообеспечения тепловых электростанций в европейских районах страны, ужесточение экологических требований, преодоление к 2010 г. тенденции превышения темпов нарастания объемов оборудования электростанций, выработавших свой парковый ресурс, над темпами вывода его из работы и обновления требуют скорейшего внедрения достижений НТП и новых технологий в электроэнергетике.

Для электростанций, работающих на газе, такими технологиями являются: парогазовый цикл, газотурбинные надстройки паросиловых блоков и газовые турбины с утилизацией тепла. На электростанциях, работающих на твердом топливе, - экологически чистые технологии сжигания угля в циркулирующем кипящем слое, а позже - газификация угля с использованием генераторного газа в парогазовых установках. Новые угольные ТЭС в крупных городах, районах концентрированного сосредоточения населения и сельскохозяйственных регионах должны быть оснащены установками сероочистки.

Переход от паротурбинных ТЭС на газе к парогазовым ТЭС обеспечит повышение КПД установок до 50%, а в перспективе - до 60% и более. Вторым направлением повышения тепловой экономичности ТЭС является строительство новых угольных блоков на суперкритические параметры пара с КПД 45-46%. Это позволит существенно снизить удельный расход топлива на выработку электроэнергии на ТЭС на твердом топливе с 360 г. у.т./кВт.ч в 2000 г. до 310 г. у.т./кВт.ч в 2010 г. и до 280 г. у.т./кВт.ч в 2020 г.

Важнейшую роль в снижении расхода топлива, используемого для производства электрической и тепловой энергии в электроэнергетическом секторе, будет играть теплофикация, то есть выработка электроэнергии на ТЭС с утилизацией теплоты, отработавшей в паросиловом, газотурбинном или комбинированном парогазовом цикле.

Важным направлением в электроэнергетике в современных условиях является развитие распределенной генерации на базе строительства электростанций небольшой мощности, в первую очередь небольших ТЭЦ с ПТУ, ГТУ и на других современных технологиях.

Газотурбинные, газопоршневые и парогазовые ТЭЦ, ориентированные на обслуживание потребителей с тепловыми нагрузками малой и средней концентрации (до 10-50 Гкал/ч), получившие название когенерационных, будут обеспечивать в первую очередь децентрализованный сектор теплоснабжения. Кроме этого, часть районных отопительных и промышленных котельных будет реконструирована (где это возможно и экономически оправдано) в ТЭЦ малой мощности.

В результате в процессе развития теплофикации и когенерации будет возрастать доля независимых от АО-энерго производителей электроэнергии и тепла, увеличится конкуренция производителей электрической и тепловой энергии.

Для выполнения инновационной программы отрасли необходимо осуществить комплекс научных исследований и разработок по следующим направлениям:

­ расширение ресурсной базы электроэнергетики и повышение региональной обеспеченности топливом за счет освоения эффективного экологически чистого сжигания канско-ачинских и низкосортных углей восточных районов России в котлах паротрубных энергоблоков на суперкритические параметры пара, в том числе с «кольцевой» топкой, в расплаве шлака, в топках с циркулирующим кипящим слоем и под давлением;

­ повышение эффективности защиты окружающей среды на основе комплексных систем газоочистки и золоулавливания на энергоблоках;

­ повышение эффективности парогазового цикла за счет выбора схемы утилизации тепла;

­ создание и освоение производства энергетических установок нового поколения на базе твердооксидных топливных элементов для централизованного энергоснабжения, исследование возможности применения в этих целях топливных элементов других типов;

­ создание и внедрение в эксплуатацию надежного электротехнического коммутационного оборудования с элегазовой и вакуумной изоляцией;

­ развитие межсистемных электрических передач с повышенной пропускной способностью;

­ развитие гибких электрических передач;

­ внедрение нового поколения трансформаторного оборудования, систем защиты от перенапряжений и микропроцессорных систем РЗ и ПАА, оптоволоконных систем связи;

­ создание и внедрение электротехнического оборудования, включая преобразовательные агрегаты, для частотно-регулируемого электропривода различного назначения;

­ повышение надежности теплоснабжения на базе повышения долговечности и коррозионной стойкости труб тепловых сетей с пенополиуретановой изоляцией.

Гидроресурсы России по своему потенциалу сопоставимы с современными объемами выработки электроэнергии всеми электростанциями страны, однако используются они всего на 15%. Учитывая рост затрат на добычу органического топлива, и, как следствие, ожидаемое значительное увеличение цен на него, необходимо обеспечить максимально возможное использование и развитие гидроэнергетики, являющейся экологически чистым возобновляемым источником электроэнергии. С учетом этого выработка электроэнергии на ГЭС в оптимистическом и благоприятном вариантах возрастет до 180 млрд. кВт.ч в 2010 г. и до 215 млрд. кВт.ч в 2020 г. с дальнейшим увеличением до 350 млрд. кВт.ч за счет сооружения новых ГЭС.

Гидроэнергетика будет развиваться в основном в Сибири и на Дальнем Востоке, обеспечивая практически базисный режим работы тепловым электростанциям этих районов. В европейских районах, где практически исчерпан экономически эффективный потенциал гидроэнергии, получит развитие строительство малых ГЭС, продолжится сооружение некрупных пиковых ГЭС, преимущественно на Северном Кавказе.

Для обеспечения надежного функционирования ЕЭС России и покрытия неравномерного графика потребления электроэнергии в условиях увеличения доли базисных АЭС в европейской части страны необходимо ускорить сооружение ГАЭС.

Развитие сетевого хозяйства, обновление мощности и обеспечение прироста потребности в генерирующей мощности требует кратного роста инвестиций в отрасли.

При этом источниками инвестиций будут:

­ для тепловых генерирующих компаний - собственные средства компаний (амортизационные отчисления и прибыль), заемный и акционерный капитал;

­ для гидрогенерирующих компаний с государственным участием - наряду с указанными источниками возможно создание и использование целевых инвестиционных фондов, формируемых за счет прибыли ГЭС;

­ для федеральной сетевой компании и системного оператора - централизованные инвестиционные средства, включаемые в тарифы на передачу и системные услуги.

Необходимо осуществить модернизацию коммунальной энергетики, в том числе за счет привлечения частного капитала в эту потенциально привлекательную в инвестиционном отношении сферу хозяйственной деятельности на основе реформирования и модернизации всего жилищно-коммунального комплекса Российской Федерации с преобразованием унитарных муниципальных предприятий, обеспечивающих электроснабжение населения и коммунальной сферы городов, в открытые акционерные общества и последующей их интеграцией с предприятиями АО-энерго, включая использование концессионных, арендных и других механизмов управления объектами коммунальной инфраструктуры.

Для привлечения крупномасштабных инвестиций в электроэнергетику требуется коренное реформирование отрасли и соответствующая государственная тарифная политика.

В соответствии с законом «Об электроэнергетике» реформирование электроэнергетики намечено осуществлять на следующих принципах:

­ отнесение передачи, распределения электрической энергии и диспетчеризации к подлежащим государственному регулированию исключительным видам деятельности, осуществление которых возможно только на основании специальных разрешений (лицензий);

­ демонополизация и развитие конкуренции в сфере производства, сбыта и оказания услуг (ремонт, наладка, проектирование и т.д.);

­ обеспечение всем производителям и потребителям электроэнергии равного доступа к инфраструктуре рынка;

­ единство стандартов безопасности, технических норм и правил, действующих в электроэнергетической отрасли;

­ обеспечение финансовой прозрачности рынков электроэнергии и деятельности организаций регулируемых секторов электроэнергетики;

­ обеспечение прав инвесторов, кредиторов и акционеров при проведении структурных преобразований.

Основной задачей проводимых реформ в электроэнергетике является развитие конкуренции в потенциально конкурентных сферах деятельности - генерация и сбыт электроэнергии в тех районах, где это технологически и экономически реализуемо, что в свою очередь создаст условия более эффективной хозяйственной деятельности в сфере генерации, передачи и сбыта электроэнергии. При этом, безусловно, должна быть обеспечена устойчивая и стабильная работа Единой энергетической системы Российской Федерации, надежное электро- и теплоснабжение регионов Российской Федерации.

Основываясь на принципах экономической целесообразности при формировании управленческой стратегии в области электроэнергетики, а также на безусловном исполнении принципов энергетической безопасности Российской Федерации, государство будет поощрять разумное сочетание экспорта / импорта электроэнергии. Импорт электроэнергии на первом этапе реформирования электроэнергетики будет считаться оправданным в тех случаях, когда он будет способствовать недопущению скачкообразного роста тарифов на внутреннем рынке РФ, а также преодолению дефицита в отдельных сегментах оптового рынка на период реконструкции существующих и строительства новых генерирующих мощностей.

Список литературы

электроэнергетика топливный прогнозирование тариф

1. Ф. Котлер «Маркетинг и менеджмент», Питер, 2004

2. Хунгуреева И.П., Шабыкова Н.Э., Унгаева И.Ю. Экономика предприятия: Учебное пособие. - Улан-Удэ, Изд-во ВСГТУ, 2004.

3. Авдашева «теория отраслевых рынков»

4. Журнал «Бизнес и закон» №10/2008

5. Барышев А.В. «Монополизм и антимонопольная политика», 1994.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Презентация представляет собой дополнительный материал к урокам, посвящённым развитию энергетики. Энергетика любой страны является основой развития производительных сил, создания материально – технической базы общества. В презентации отражены проблемы и перспективы всех видов энергетики, перспективные (новые) виды энергетики, используется опыт музейной педагогики, самостоятельные поисковые работы обучающихся (работа с журналом «Япония сегодня»), творческие работы обучающихся (плакаты). Презентацию можно использовать на уроках географии в 9 и 10 классах, во внеурочной деятельности (занятиях на факультативах, элективных курсах), в проведении Недели географии «22 апреля – День Земли», на уроках экологии и биологии «Глобальные проблемы человечества. Сырьевая и энергетическая проблема».

В своей работе я использовала метод проблемного обучения, который заключался в создании перед обучающимися проблемных ситуаций и разрешении их в процессе совместной деятельности учащихся и учителя. При этом учитывалась максимальная самостоятельность обучающихся и под общим руководством учителя, направляющего деятельность обучающихся.

Проблемное обучение позволяет не только сформировать у обучающихся, необходимую систему знаний, умений и навыков, достигать высокого уровня развития школьников, но, что особенно важно, оно позволяет сформировать особый стиль умственной деятельности, исследовательскую активность и самостоятельность обучающихся. При работе с данной презентацией у обучающихся проявляется актуальное направление – исследовательская деятельность школьников.

Отрасль объединяет группу производств, занятых добычей и транспортировкой топлива, выработкой энергии и передачей её потребителю.

Природные ресурсы, которые используют для получения энергии – это топливные ресурсы, гидроресурсы, ядерная энергия, а также альтернативные виды энергии. Размещение большинства отраслей промышленности зависит от развития электроэнергии. Наша страна располагает огромными запасами топливно – энергетических ресурсов. Россия была, есть и будет одной из ведущих энергетических держав мира. И это не только потому, что в недрах страны находится 12% мировых запасов угля, 13% нефти и 36% мировых запасов природного газа, которых достаточно для полного обеспечения собственных потребностей и для экспорта в сопредельные государства. Россия вошла в число ведущих мировых энергетических держав, прежде всего, благодаря созданию уникального производственного, научно – технического и кадрового потенциала ТЭК.

Сырьевая проблема

Минеральные ресурсы – первоисточник, исходная основа человеческой цивилизации практически во всех фазах ее развития:

– Топливные полезные ископаемые;
– Рудные полезные ископаемые;
– Нерудные полезные ископаемые.

Современные темпы энергопотребления растут в геометрической прогрессии. Если даже учесть, что темпы роста потребления электроэнергии несколько сократятся из-за совершенствования энергосберегающих технологий, запасов электрического сырья хватит максимум на 100 лет. Однако положение усугубляется ещё и несоответствием структуры запасов и потребления органического сырья. Так, 80% запасов органического топлива приходится на уголь и лишь 20% на нефть и газ, в то время как 8/10 современного энергопотребления приходится на нефть и газ.

Следовательно, временные рамки ещё более сужаются. Однако лишь сегодня человечество избавляется от идеологических представлений о том, что они практически бесконечны. Ресурсы минерального сырья ограничены, фактически невосполнимы.

Энергетическая проблема.

Сегодня энергетика мира базируется на источниках энергии:

– Горючих минеральных ископаемых;
– Горючих органических ископаемых;
– Энергия рек. Нетрадиционные виды энергии;
– Энергия атома.

При современных темпах подорожания топливных ресурсов Земли проблема использования возобновляемых источников энергии становится всё более актуальной и характеризует энергетическую и экономическую независимости государства.

Преимущества и недостатки ТЭС.

Преимущества ТЭС:

1. Себестоимость электроэнергии на ГЭС очень низкая;
2. Генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии;
3. Отсутствует загрязнение воздуха.

Недостатки ТЭС:

1. Строительство ГЭС может быть более долгим и дорогим, чем других энергоисточников;
2. Водохранилища могут занимать большие территории;
3. Плотины могут наносить ущерб рыбному хозяйству, поскольку перекрывают путь к нерестилищам.

Преимущества и недостатки ГЭС.

Преимущества ГЭС:
– Строятся быстро и дешево;
– Работают в постоянном режиме;
– Размещены практически повсеместно;
– Преобладание ТЭС в энергетическом хозяйстве РФ.

Недостатки ГЭС:

– Потребляют большое количество топлива;
– Требует длительной остановки при ремонтах;
– Много тепла теряется в атмосфере, выбрасывают много твердых и вредных газов в атмосферу;
– Крупнейшие загрязнители окружающей среды.

В структуре выработки электроэнергии в мире первое место принадлежит тепловым электростанциям (ТЭС) – их доля составляет 62%.
Альтернативой органическому топливу и возобновляемым источником энергии является гидроэнергетика. Гидроэлектростанция (ГЭС) - электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Гидроэнергетика – это получение электроэнергии за счет использования возобновляемых речных, приливных, геотермальных водных ресурсов. Это использование возобновляемых водных ресурсов предполагает управление паводками, укрепление русла рек, переброс водных ресурсов в районы, страдающие от засухи, сохранение подземных токовых вод.
Однако и здесь источник энергии достаточно сильно ограничен. Это связано с тем, что крупные реки, как правило сильно удалены от промышленных центов либо их мощности практически полностью использованы. Таким образом, гидроэнергетика, в настоящий момент обеспечивающего около 10% производства энергии в мире, не сможет существенно увеличить эту цифру.

Проблемы и перспективы АЭС

В России доля атомной энергии достигает 12%. Имеющиеся в России запасы добытого урана обладают электропотенциалом в 15 трлн. кВт.ч, это столько сколько смогут выработать все наши электростанции за 35 лет. На сегодня только атомная энергетика
способна резко и за короткий срок ослабить явление парникового эффекта. Актуальной проблемой является безопасность АЭС. 2000 год стал началом перехода принципиально новые подходы к нормированию и обеспечению радиационной безопасности АЭС.
За 40 лет развития атомной энергетики в мире построено около 400 энергоблоков в 26 странах мира. Основными преимуществами атомной энергетики являются высокая конечная рентабельность и отсутствие выбросов в атмосферу продуктов сгорания, основными недостатками является потенциальная опасность радиоактивного заражения окружающей среды продуктами деления ядерного топлива при аварии и проблема переработки использованного ядерного топлива.

Нетрадиционная (альтернативная энергетика)

1. Солнечная энергетика . Это использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и в перспективе может стать экологически чистой.

Преимущества солнечной энергии:

– Общедоступность и неисчерпаемость источника;
– Теоретически, полная безопасность для окружающей среды.

Недостатки солнечной энергии:

– Поток солнечной энергии на поверхности Земли сильно зависит от широты и климата;
– Солнечная электростанция не работает ночью и недостаточно эффективно работает в утренних и вечерних сумерках;
Фотоэлементы содержат ядовитые вещества, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д., а их производство потребляет массу других опасных веществ.

2. Ветроэнергетика . Это отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра - кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Так как энергия ветра является следствием деятельности солнца, то её относят к возобновляемым видам энергии.

Перспективы ветроэнергетики.

Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2007 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 94,1 гигаватта, увеличившись впятеро с 2000 год. Ветряные электростанции всего мира в 2007 году произвели около 200 млрд кВт·ч, что составляет примерно 1,3 % мирового потребления электроэнергии. Прибрежная ферма ветроэнергетических установок Миддельгрюнден, около Копенгагена, Дания. На момент постройки она была крупнейшей в мире.

Возможности реализации ветроэнергетики в России. В России возможности ветроэнергетики до настоящего времени остаются практически не реализованными. Консервативное отношение к перспективному развитию топливно-энергетического комплекса практически тормозит эффективное внедрение ветроэнергетики, особенно в Северных районах России, а также в степной зоне Южного Федерального Округа, и в частности в Волгоградской области.

3. Термоядерная энергетика. Солнце - природный термоядерный реактор. Ещё более интересной, хотя и относительно отдалённой перспективой выглядит использование энергии ядерного синтеза. Термоядерные реакторы, по расчётам, будут потреблять меньше топлива на единицу энергии, и как само это топливо (дейтерий, литий, гелий-3), так и продукты их синтеза нерадиоактивны и, следовательно, экологически безопасны.

Перспективы термоядерной энергетики. Данная область энергетики имеет огромный потенциал, в настоящее время в рамках проекта "ITER", в котором участвуют Европа, Китай, Россия, США, Южная Корея и Япония во Франции идет строительство крупнейшего термоядерного реактора, целью которого является вывести УТС (Управляемый термоядерный синтез) на новый уровень. Строительство планируется завершить в 2010 году.

4. Биотопливо, биогаз. Биотопливо - это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель) и газообразное (биогаз, водород).

Виды биотоплива:

– Биометанол
– Биоэтанол
– Биобутанол
– Диметиловый эфир
– Биодизель
– Биогаз
– Водород

На данный момент самые развитые – биодизель и водород.

5. Геотермальная энергия. Под вулканическими островами Японии скрыты огромные количества геотермальной энергии, этой энергией можно воспользоваться извлекая горячую воду и пар. Преимущество: выделяет примерно в 20 раз меньше углекислого газа при производстве электричества, что снижает ее влияние на глобальную окружающую среду.

6. Энергия волн, приливов и отливов. В Японии важнейший источник энергии волновые турбины, которые преобразуют вертикальное движение океанских волн в давление воздуха вращающего турбины электрогенераторов. На побережье Японии установлено большое количество буев, использующих энергию приливов и отливов. Так используют энергию океана для обеспечения безопасности океанского транспорта.

Огромный потенциал энергии Солнца мог бы теоритически обеспечить все мировые потребности энергетики. Но КПД преобразования тепла в электроэнергию всего 10%. Это ограничивает возможности Солнечной энергетики. Принципиальные трудности возникают и при анализе возможностей создания генераторов большой мощности, использующих энергию ветра, приливы и отливы, геотермальную энергию, биогаз, растительное топливо и т.д. Всё это приводит к выводу об ограниченности возможностей рассмотренных так называемых «воспроизводимых» и относительно экологически чистых ресурсов энергетики, по крайней мере, в относительно близком будущем. Хотя эффект от их использования при решении отдельных частных проблем энергообеспечения может быть уже сейчас весьма впечатляющим.

Конечно, существует оптимизм по поводу возможностей термоядерной энергии и других эффективных способов получения энергии, интенсивно исследуемых наукой, но при современных масштабах энергопроизводства. При практическом освоении этих возможных источников потребуется несколько десятков лет из-за высокой капиталоёмкости и соответствующей инерционности в реализации проектов.

Исследовательские работы обучающихся:

1. Спецрепортаж «Зеленая энергия» для будущего: «Японии является мировым лидером по производству солнечной электроэнергии. 90% солнечной энергии, производимой в Японии, вырабатывается солнечными панелями в обычных домах. Японское правительство поставило цель в 2010 году получить примерно 4,8 млн. кВт энергии от солнечных батарей. Производство электроэнергии из биомассы в Японии. Из кухонных отходов выделяют газ метан. На этом газе работает двигатель, который генерирует электричество, также создаются благоприятные условия для защиты окружающей среды.