Электроэнергетика РФ

Потребление Электроэнергии. Электроэнергетика - отрасль промышленности, занимающаяся производством электроэнергии на электростанциях и передачей ее потребителям, является также одной из базовых отраслей тяжёлой промышленности. Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

Энергетическая промышленность является частью топливно-энергетической промышленности и неразрывно связана с другой составляющей этого гигантского хозяйственного комплекса - топливной промышленностью. Российская энергетика - это 600 тепловых, 100 гидравлических, 9 атомных электростанций. Общая их мощность по состоянию на октябрь 1993го года составляет 210 млн. квт. В 1992 году они выработали около 1 триллиона кВт/ч электроэнергии и 790 млн.

Гкал тепла. Продукция ТЭК составляет лишь около 10% ВПП страны, однако доля комплекса в экспорте составляет около 40%(в основном за счет экспорта энергоносителей). Основные типы электростанций. Тепловая энергетика РФ. Тепловая энергетика производит свыше 2/3 электро¬энергии страны. Среди тепловых электростанций (ТЭС) различают конденсационные электростанции (КЭС) и теплоэлектроцентрали

(ТЭЦ). Первые производят только электроэнергию (отработанный в турбинах пар кон¬денсируется обратно в воду и снова поступает в систе¬му), вторые — электроэнергию и тепло (нагретая вода идет к потребителям в жилые дома и на предприятия).ТЭЦ располагаются вблизи крупных городов или в са¬мих городах, так как дальность передачи горячей воды не превышает 15—20 км (потом вода остывает). Тепловые энергетические установки в отличие от гид¬роэлектростанций размещаются относительно свободно

и способны вырабатыеать электричество без сезонных колебаний, связанных с изменением стока. Их стро¬ительство ведется быстрее и связано с меньшими затра¬тами труда и материальных средств. Но электроэнер¬гия, полученная на ТЭС, относительно дорогостоящая Конкурировать с ГЭС и АЭС могут лишь энергоустанов¬ки, использующие газ. По характеру обслуживания потребителей тепловые электростанции могут быть районными (ГРЭС), которые

имеют большую мощность и обслуживают большую тер¬риторию, часто 2—3 субъекта федерации, и централь¬ными (располагаются вблизи потребителя). Первые в большей степени ориентированы на сырьевой фактор размещения, вторые — на потребительский. ТЭС, использующие уголь, располагаются на террито¬рии угольных бассейнов и близ них в условиях, при которых затраты на транспортировку топлива относительно невелики. Гидроэнергетика РФ. Гидроэнергетика использует возобновимые источники энергии, что позволяет экономить

минеральное топливо. На гидроэлектростанциях (ГЭС) энергия текущей воды преобразуется в электрическую энергию. Основная часть ГЭС — плотина, создающая разницу уровней воды и обеспечивающая ее падение на лопасти генерирующих электрический ток турбин. К преимуществам ГЭС следу¬ет отнести высокий кпд — 92—94% (для сравнения у АЭС и ТЭС — около 33%), экономичность, простоту управле¬ния.

ГЭС наиболее маневренны при изменении нагрузки вы¬работки электроэнергии, поэтому этот тип энергоуста¬новок имеет важнейшее значение для пиковых режи¬мов работы энергосистем, когда возникает необходи¬мость в резервных объемах электроэнергии. ГЭС имеют большие сроки строительства — 15—20 лет (АЭС и ТЭС — 3—4 года) и требуют на этом этапе больших капита¬ловложений, но все минусы компенсируются длительны¬ми сроками эксплуатации (до 1 00 лет и больше) при относительной дешевизне поддерживающего обслужи¬вания

и низкой себестоимости выработанной электро¬энергии. Любая ГЭС — комплексное гидротехническое сооружение: она не только вырабатывает электроэнер¬гию, но и регулирует сток реки, плотина используется для транспортных связей между берегами. В нашей стра¬не при крупных ГЭС часто создавались значительные промышленные центры, использовавшие мощности стро¬ительной индустрии, высвободившиеся после сооруже» ния плотины, и ориентированные на дешевую

электро¬энергию гидроустановок. Бесспорные преимущества ГЭС несколько приумень¬шает относительная «капризность» этого типа электро¬станций: для их размещения необходим выгодный створ в речной долине, относительно большое падение воды,сравнительно равномерный сток по сезонам года, со¬здание водохранилища и затопление прирусловых тер¬риторий, которые прежде использовались в хозяйствен¬ной деятельности и для расселения людей.

Более полно гидроэнергетические ресурсы используют серии ГЭС на одной реке — каскады. При возрастающей неравномерности суточного по¬требления электроэнергии все большую роль начинают играть самые маневренные источники электроэнергии -гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). Работа ГАЭС основана на цикличном перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами, распо¬ложенными на разных высотных уровнях. На равнинах действуют плотинные

ГЭС с относитель¬но небольшим напором, но со значительным расходом воды и протяженными водохранилищами. В горных рай¬онах строятся высоконапорные русловые и дериваци¬онные ГЭС. Первые из них с лихвой компенсируют не¬достаточность расхода воды большим ее падением, что позволяет существенно увеличить мощность установки. Турбины деривационных АЭС установлены не в русле, а в специальных деривационных каналах или трубах, построенных для создания

большего уклона реки. Будущее развитие гидроэнергетики в нашей стра¬не специалисты связывают со строительством мини-ГЭС малой мощности — с незначительной зоной затопления и отказом от гигантских плотин на крупных реках Атомная энергетика РФ. На атомных электростанциях используется в высшей сте¬пени концентрированное и транспортабельное топливо — урановые тепловыделяющие элементы. При расходе 1 кг урана выделяется теплота, эквивалентная сжиганию 2,5 тыс. т угля лучших марок.

Эта характерная особенность исключа¬ет зависимость АЭС от топливного фактора и обеспечивает наибольшую маневренность размещения. Атомные электро¬станции ориентированы на потребителей, расположенных в районах с напряженным топливно-энергетическим балан¬сом или там, где выявленные ресурсы минерального топли¬ва и гидроэнергии ограничены. В России в настоящее время эксплуатируются ядерные реакторы четырех типов.

Наиболее распространены реак¬торы ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор). Тепло¬вая схема каждого энергоблока, оснащенного этими реак¬торами, двухконтурная. Первый контур — радиоактивный. Теплоносителем и одновременно замедлителем нейтронов здесь служит обыкновенная вода с содержанием бора. Вода первого контура прокачивается главными циркуляционны¬ми насосами через активную зону реактора и нагревается. Давление воды в корпусе реактора очень большое — свы¬ше 150 атмосфер,

поэтому она не кипит. Температура воды на входе в реактор равна 289 "С, а на выходе из реакто¬ра 320 °С. Реактор представляет собой вертикальный ци¬линдрический сосуд из высокопрочной теплоустойчивой хро¬мо-молибденовой стали с нержавеющей наплавкой. Внутри реактора идет управляемая цепная реакция. Активная зона, где она происходит, собрана из шестигранных тепловыделя¬ющих сборок (ТВС), содержащих тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ) стержневого типа с сердечником

из диоксида урана в виде таблеток в оболочке из циркониевого сплава. Вода первого контура поступает в реактор через нижние патруб¬ки, проходит снизу вверх через активную зону, нагревается за счет тепла ядерной реакции и, охлаждая тепловыделяю¬щие элементы, выходит из реактора через верхний ряд пат¬рубков. Реактор установлен в бетонной шахте, обеспечива¬ющей надежное крепление реактора и его защиту. Второй контур — нерадиоактивный.

Он состоит из испа¬рительной и водопитательной установок и турбоагрегатаэлектрической мощностью от 440 до 1 000 МВт с системой регенерации воды. Теплоноситель первого контура охлаж¬дается в парогенераторах и отдает тепло воде второго контура. Насыщенный пар, производимый в парогенерато¬ре, под давлением в 6 атмосфер подается ь сборный паро¬провод и направляется к турбоустановке, приводящей во вращение электрогенератор. Менее популярны реакторы РБМК (реактор большой мощности канальный), они сомые мощные, но и наиболее

уязвимые с точки зрения безопасности. Для замедления цепной реакции в реакторах РБМК применяются графи¬товые стержни, время от времени опускающиеся в актив¬ную зону. Конструкция любого реактора предусматривает надеж¬ную систему обеспечения безопасности: автоматическую ос¬тановку при нарушениях в работе основного оборудова¬ния; построение систем безопасности на трех уровнях, каж¬дый из которых функционирует автономно, независимо от двух других; наличие герметичной оболочки,

в которой рас¬положено всё реакторное оборудование. Реакторная ус¬тановка имеет способность к саморегуляции: при повыше¬нии температуры активной зоны автоматически снижается интенсивность цепной реакции. Обладая многими достоинствами (дешевизна энергии, сравнительно небольшие затраты на строительство и универсальность размещения ), АЭС таят в себе большой разрушительный потенциал: крупная авария на

АЭС способна вывести из хозяйственного использования тысячи квадратных километров территории, нанести непоправимый вред здоровью многим людям. В то же время при правильном использовании и рациональном решении всех проблем утилизации отработанного ядерного топлива- АЭС наносят существенно меньший вред окружающей среде, нежели ТЭС и даже ГЭС. По сравнению с тепловыми электростанциями

АЭС требуют в тысячи раз меньше воздуха для разбавления выбросов до приемлемых концентраций, не выделяют серу, свинец и другие вредные вещества. Работа АЭС приводит к усилению парникового эффекта — следствия массового использования органического топлива (угля, нефти, газа). Нетрадиционные источники энергии. В общую типологию электростанций включаются электростанции, работающие на так называемых нетрадиционных источниках энергии.

К ним относят: 1)энергию приливов и отливов ; 2)энергию малых рек ; 3)энергию ветра и Солнца ; 4)геотермию ; 5)энергию горючих отходов и выбросов ; 6) энергию вторичных или сбросовых источников тепла и другие . Значимость нетрадиционных источников энергии, несмотря на то, что такие виды электростанций занимают всего 0,07 % в производстве электроэнергии в России, будет возрастать.

Этому будут способствовать следующие принципы : -более низкая стоимость электроэнергии и тепла, получаемая от нетрадиционных источников энергии, чем на всех других источниках ; -возможность практически во всех регионах страны иметь локальные электростанции, делающие независимость от их общий энергосистемы ; -доступность и технически реализуемая плотность, мощность для полезного использования ; -возобновляемость нетрадиционных источников энергии ; -экономия или замена традиционных энергоресурсов и энергоносителей

; -замена эксплуатируемых энергоносителей для перехода к экологически более чистым видам энергии ; -повышение надежности существующих энергосистем . Проблемы и перспективы развития электроэнергетики. Сейчас перед отраслью стоит ряд проблем. На данном этапе, в России выброс вредных веществ в окружающую среду на единицу продукции превышает аналогичный показатель на западе в 6-10 раз. Экстенсивное развитие производства, ускоренное наращивание огромных мощностей

привело к тому, что экологический фактор долгое время учитывался крайне мало или вовсе не учитывался. Наиболее не экологична угольная ТЭС, вблизи них радиоактивный уровень в несколько раз превышает уровень радиации в непосредственной близости от АЭС. Экологические параметры, установленные ранее не обеспечивают полной экологический чистоты, в соответствии с ними строилось большинство электростанций. Новые стандарты экологической чистоты вынесены в специальную государственную программу “Экологически

чистая энергетика Развитие атомной энергетики в России неотвратимо и это сейчас понимает большинство населения, да и сам отказ от ядерной энергетики потребовал бы колоссальных затрат. Так, если выключить сегодня все АЭС, потребуется дополнительно 100 млн. тонн условного топлива, которое просто неоткуда взять. Известно, что себестоимость атомной энергии значительно превышает себестоимость электроэнергии, полученный на тепловых или гидравлических станциях, однако использование энергии

АЭС во многих конкретных случаях не только незаменимо, но и является экономически выгодным. Принципиально новое направление в развитии энергетики и возможной замене АЭС представляют по бес топливным электрохимическим генераторам. Потребляя натрий, содержащийся в морской воде в избытке этот генератор имеет КПД около 75%. Продуктом реакции здесь является хлор и кальцинированная сода, и причем возможно последующее

использование этих веществ в промышленности . В условиях рынка и развития энергетического хозяйства необходимо исходить из принципов: -учитывать в первую очередь строительство экологически чистых электростанций и переводить ТЭС на более чистое топливо- природный газ; -создать ТЭЦ для теплофикации отраслей промышленности, сельского и коммунального хозяйства, что обеспечивает экономию топлива и вдвое увеличивает КПД электростанций; строить небольшие по мощности электростанции

с учетом потребностей в электроэнергии некрупных регионов; -объединить различные типы электростанций в единую энергосистему; -сооружать гидроаккумулирующие станции на малых реках, особенно в остродефицитных по энергии районах России; -использовать в получении электрической энергии нетрадиционные виды топлива, энергию ветра, солнца, морских приливов, геотермальных вод и т. д. -Национальная программа энергосбережения. Результатом осуществления этой программы должна явиться ежегодная

экономия в 50-70 млн. тонн условного топлива к 2010 году. В программе предлагается несколько принципиально новых мер экономии первичных энергоресурсов, по замещению дефицитных видов энергоносителей на более дешевые и доступные. Предлагается, например модернизировать нефтеперерабатывающие заводы, улучшить переработку природного газа. Также здесь предлагается полностью использовать попутный газ, который в настоящее время попросту

сжижается в факелах . Предполагается, что эти меры дадут эффект, соизмеримый с ежегодными размерами платежей отрасли ТЭК. -Национальная программа повышения качества энергоснабжения. В перспективе Россия должна отказаться от строительства новых крупных тепловых и гидравлических станций, требующих огромные инвестиции и создающих экономическую напряженность. Предполагается строительство ТЭЦ малой и средней мощностей и малых

ГЭС в удаленных северных и восточных регионах. На Дальнем Востоке предусматривается развитие гидроэнергетики за счет строительства каскада средних и малых ТЭС. Новые ТЭЦ будут строится на газе и только в Камско-Ачинском бассейне предполагается строительство мощных кондиционных ГРЕС. В качестве основных задач развития российской энергетики можно выделить следующие :

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.

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. Насколько эта программа будет выполняться покажет время. Экологические проблемы теплоэнергетики Воздействие тепловых электростанций на окружающую среду во многом

зависит от вида сжигаемого топлива. В качестве топлива на тепловых электростанциях используют уголь, нефть и нефтепро¬дукты, природный газ и, реже, древесину и торф. Ос¬новными компонентами горючих материалов являют¬ся углерод, водород и кислород, в меньших количе¬ствах содержится сера и азот, присутствуют также сле¬ды металлов и их соединений (чаще всего оксиды и суль¬фиды). Загрязнение и отходы энергетических объектов в виде газовой, жидкой и твердой фазы распределяются на

два потока: один вызывает глобальные изменения, а другой — региональные и локальные. Так же обстоит дело и в других отраслях хозяйства, но все же энерге¬тика и сжигание ископаемого топлива остаются источ¬ником основных глобальных загрязнителей. Они посту¬пают в атмосферу, и за счет их накопления изменяется концентрация малых газовых составляющих атмосфе¬ры, в том числе парниковых газов. В атмосфере появились газы, которые ранее в ней практически

отсут¬ствовали - хлорфторуглероды. Это глобальные заг¬рязнители, имеющие высокий парниковый эффект и в то же время участвующие в разрушении озонового экрана стратосферы. Экологические проблемы гидроэнергетики Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами - их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на

ГЭС электроэнер¬гии. С повышенным испарением связано понижение тем¬пературы воздуха, увеличение туманных явлений. Раз¬личие тепловых балансов водохранилищ и прилегаю¬щей суши обусловливает формирование местных вет¬ров типа бризов. Эти, а также другие явления имеют следствием смену экосистем (не всегда положитель¬ную), изменение погоды. В ряде случаев в зоне водохра¬нилищ приходится менять направление сельского хо¬зяйства. Еще одна экологическая проблема гидроэнергетики связана с оценкой качества водной среды.

Имеющее место загрязнение воды вызвано не технологическими процессами производства электроэнергии на ГЭС (объе¬мы загрязнений, поступающие со сточными водами ГЭС, составляют ничтожно малую долю в общей массе загрязнений хозяйственного комплекса), а низкое ка¬чество санитарно-технических работ при создании во¬дохранилищ и сброс неочищенных стоков в водные объекты. Проблемы ядерной энергетики Ядерная энергетика в настоящее время может рассматриваться как наиболее

перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так и со щадящим воздействием на среду. К преимуществам относится также возможность строительства АЭС, не привязываясь к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в связи с малыми объемами. При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в окружающую среду крайне незначительны.

В среднем, они в 2-4 раза меньше, чем от ТЭС одинаковой мощности. После Чернобыльской аварии во многих государствах по требованию общественности были временно прекра¬щены или свернуты программы строительства АЭС, однако атомная энергетика продолжала развиваться в 32 странах.