Электроэнергетика России

Министерство образования и науки Российской Федерации.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт экономики отраслей, бизнеса и администрирования Кафедра экономики отраслей и рынков РЕФЕРАТ на тему «Электроэнергетика России»

Челябинск 2010 г

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1. Теплоэнергетика

2. Гидроэнергетика

3. Ядерная электроэнергетика

4. Альтернативная энергетика ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Электроэнергетика — комплексная отрасль хозяйства, включающая в свой состав отрасли по производству электроэнергии (на различных видах электростанций) и передаче ее до потребителя.

Электроэнергетика является отраслью, которая обеспечивает развитие абсолютно всех отраслей народного хозяйства, определяет уровень развития научно-технического прогресса в стране, а также выступает как важнейший фактор территориальной организации хозяйственной деятельности.

Электроэнергетика как отрасль хозяйства объединяет процессы генерирования, передачи, трансформации и потребления электроэнергии. Одна из главных специфических особенностей электроэнергетики состоит в том, что ее продукция в отличие от продукции остальных отраслей промышленности не может накапливаться для последующего использования: производство электроэнергии в каждый момент времени должно соответствовать размерам потребления (с учетом потерь в сетях). Вторая особенность — универсальность электрической энергии: она обладает одинаковыми свойствами независимо от того, каким образом она была произведена — на тепловых, гидравлических, атомных или каких-либо иных электростанциях, и может быть использована любым потребителем. Передача электроэнергии, в отличие от других энергетических ресурсов, осуществляется мгновенно.

Размещение генерирующих мощностей электроэнергетики зависит от двух основных факторов: ресурсного и потребительского. До появления электронного транспорта (линий электропередачи) электроэнергетика ориентировалась главным образом на потребителей, используя привозное топливо. В настоящее время, после постройки сетей высоковольтных ЛЭП и создания единой энергетической системы России (ЕЭС) большее внимание при размещении электростанций уделяется ресурсному фактору.

В 2006 г. в России было произведено 915 млрд кВт· ч электроэнергии, на тепловых электростанциях выработано 68% этого объема (в том числе 42% при сжигании газа, 17% — угля, 8% — мазута), на гидравлических — 18%, на атомных — 15%.

1. Теплоэнергетика Тепловая энергетика производит свыше 2/3 электроэнергии страны. Среди тепловых электростанций (ТЭС) различают конденсационные электростанции (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Первые производят только электроэнергию (отработанный в турбинах пар конденсируется обратно в воду и снова поступает в систему), вторые — электроэнергию и тепло (нагретая вода идет к потребителям в жилые дома и на предприятия). ТЭЦ располагаются вблизи крупных городов или в самих городах, так как дальность передачи горячей воды не превышает 15—20 км (потом вода остывает). Например, в Москве и под Москвой существует целая сеть ТЭЦ, некоторые из них имеют мощность более 1 тыс. МВт, то есть больше многих конденсационных ТЭС.

Таковы, например, ТЭЦ-22 у Московского нефтеперерабатывающего завода в Капотне, ТЭЦ-26 на юге Москвы (в Бирюлево), ТЭЦ-25 в Очаково (юго-запад), ТЭЦ-23, в Гольяново (северо-восток), ТЭЦ-21 в Коровино (на севере).

Основные потребители электроэнергии в России,2006 г

По данным РАО «ЕЭС Тепловые энергетические установки в отличие от гидроэлектростанций размещаются относительно свободно и способны вырабатывать электричество без сезонных колебаний, связанных с изменением стока. Их строительство ведется быстрее и связано с меньшими затратами труда и материальных средств. Но электроэнергия, полученная на ТЭС, относительно дорогостоящая. Конкурировать с ГЭС и АЭС могут лишь энергоустановки, использующие газ. Себестоимость электроэнергии, выработанной на угольных и мазутных ТЭС выше в 2—3 раза.

Средняя себестоимость производства электроэнергии, коп. за кВт· ч, ноябрь 2006 г

По характеру обслуживания потребителей тепловые электростанции могут быть районными (ГРЭС), которые имеют большую мощность и обслуживают большую территорию, часто 2—3 субъекта федерации, и центральными (располагаются вблизи потребителя). Первые в большей степени ориентированы на сырьевой фактор размещения, вторые — на потребительский.

ТЭС, использующие уголь, располагаются на территории угольных бассейнов и близ них в условиях, при которых затраты на транспортировку топлива относительно невелики. Примером может служить вторая по мощности в стране Рефтинская ГРЭС под Екатеринбургом, работающая на кузнецком угле. Много подобных установок в пределах Кузбасса (Беловская и Томь-Усинская ГРЭС, Западно-Сибирская и Ново-Кемеровская ТЭЦ), электростанции Канско-Ачинского бассейна (Березовская ГРЭС-1 и Назаровская ГРЭС), Донбасса (Новочеркасская ГРЭС). Единичные ТЭС расположены у небольших угольных залежей: Нерюнгринская ГРЭС в Южно-Якутском бассейне, Троицкая и Южно-Уральская ГРЭС близ угольных бассейнов Челябинской обл., Гусиноозерская ГРЭС у одноименного месторождения на юге Бурятии.

Таблица 1

Тепловые электростанции России мощностью 2000 МВт и выше

ТЭС, работающие на мазуте, ориентированы на центры нефтепереработки. Типичный пример — Киришская ГРЭС при Киришском НПЗ, обслуживающая Ленинградскую обл. и Санкт-Петербург. Сюда же можно отнести Волжскую ТЭЦ-1 под Волгоградом, Ново-Салаватскую и Стерлитамакскую ТЭЦ в Башкирии.

Газовые ТЭС размещаются как в местах добычи этого сырья (крупнейшие в России Сургутские ГРЭС 1 и 2, Нижневартовская ГРЭС, Заинская ГРЭС в Татарии), так и за многие тысячи километров от нефтегазовых бассейнов. В этом случае топливо поступает на электростанции по трубопроводам. Газ как топливное сырье для ТЭС дешевле и экологичнее мазута и угля, его транспортировка не так сложна, технологически его использовать выгоднее. Работающие на газе электростанции преобладают в Центральной России, на Северном Кавказе, в Поволжье и Приуралье.

Крупнейшее в России средоточие ТЭС — Подмосковье. Здесь имеются два кольца крупных теплоэнергетических установок: внешнее, представленное ГРЭС (Шатурская и Каширская, построенные по плану ГОЭЛРО, а также Конаковская), и внутреннее — московские ТЭЦ. Если рассматривать Москву как единый энергетический узел, то ему не будет равных по величине в нашей стране. Суммарная мощность этих энергоустановок чуть меньше 10 тыс. МВт, что превосходит установленную мощность Сургутских ГРЭС.

Ныне основная часть подмосковных ТЭЦ работает на газе, хотя некоторые из них строились под иное топливо: уголь (Кашира) или торф (Шатура). Руководство Шатурской ГРЭС уже в ближайшее время намерено снова вернуться к лежащему буквально у ног мещерскому торфу как основному энергоносителю, резервными источниками останется газ и станет кузнецкий уголь (сжигать подмосковный уголь на Шатурской ГРЭС стало нерентабельно).

Роль дизельных электростанций (ДЭС) ограничивается в основном сельскохозяйственным и транспортным секторами, несмотря на большое их число. Роль ГеоТЭС и СЭС по-прежнему носит локальный характер.

Таблица 2

Теплоцентрали России мощностью 1000 МВт и выше

Количественный и качественный скачок в развитии теплоэнергетики произошел в конце 50-х, а также в 60−70-х годах, когда был осуществлен переход к строительству типовых тепловых станций с установкой на них серийных блочных агрегатов единичной мощности 150, 200, 300, 500, 800 МВт. При этом проектная мощность отдельных ГРЭС достигала 4 млн. кВт и выше. Самой крупной ТЭС в мире является Сургутская ГРЭС-2, работающая на природном газе. Из электростанций, работающих на угле, наибольшая установленная мощность у Рефтинской ГРЭС (3,8 млн. кВт). К крупнейшим российским ТЭС относятся также Сургутская ГРЭС-1 и Костромская ГРЭС, мощностью свыше 3 млн. кВт каждая.

Российская теплоэнергетика остается бесспорным лидером в производстве тепловой энергии ТЭЦ мира. Производство тепловой энергии обеспечивается путем использования пара, отработавшего в паровых турбинах тепловых станций.

Теплофикация включает производство, передачу и централизованное распределение тепловой энергии среди ее потребите лей для отопительных, технологических и прочих нужд. При производстве электроэнергии по теплофикационному циклу обеспечивается полезное использование части той тепловой энергии, которая теряется при производстве электрической энергии на тепловых электростанциях по конденсационному циклу.

атомный электроэнергия ветроэнергетика россия

2. Гидроэнергетика Ресурсы рек России составляют около 10% водных ресурсов мира. Они характеризуются следующими показателями: общие ресурсы речного стока

4238 куб. км/год, в том числе формирующиеся в пределах страны — 4021 куб. км/год, поступающие из сопредельных стран — 217 куб. км/год. Большая часть речного стока формируется в северных и северо-восточных районах страны (85%), где сосредоточено лишь 20% населения страны. Энергетический потенциал гидроресурсов России определен в 852 млрд кВт-ч годового производства электроэнергии, что уступает только потен циалу Китая.

Распределение этого потенциала по территории страны неравномерно

на европейскую территорию приходится лишь 126 млрд кВт-ч в год. Степень освоения суммарного потенциала составляет 23,4%, в том числе наиболее освоенным является Поволжский регион (74%), наименее — Западно-Сибирский (2%). Также низка степень освоения гидроресурсов Дальневосточного региона (6%). Из восточных регионов страны наиболее освоены гидроресурсы Восточной Сибири (33%). В Европейской части России не достаточно освоены гидроресурсы Северного и Центрального регионов (степень освоения — по 25%), а также Северо-Кавказского района (степень освоения 34%).

Таблица 3

Гидроэлектростанции России мощностью 1000 МВт и выше

На рубеже 40-х и 50-х годов развитие гидроэнергетики России вступило в новую фазу — фазу строительства крупных гидроэлектростанций. Крупнейшими в России являются Братская, Красноярская, Саяно-Шушенская и Волжские гидроэлектростанции. Приступая к созданию гидроузлов на Волге, отечественные гидростроители не имели опыта возведения подобных сооружений. При проектировании ГЭС в Поволжье были разработаны конструкции, впоследствии в мире названные «русскими». На Куйбышевской ГЭС (ВОГЭС им. Ленина) и Волгоградской ГЭС были установлены, соответственно, 20 и 22 агрегата с поворотно-лопастными турбинами мощностью 115 МВт каждый. В тот период это были крупнейшие агрегаты в мире. Первые агрегаты Куйбышевской ГЭС были пушены в 1955 году, Волгоградской — в 1958 году.

Таблица 4 Крупнейшие гидротурбины ГЭС

На Братской ГЭС первые гидроагрегаты были введены в 1961 году — в начале седьмого года строительства, что до сих пор является рекордным показателем, не превзойденным еще ни на одном аналогичном строительстве в мире. Братская ГЭС имеет мощность 4500 МВт с годовым производством электроэнергии 22,6 млрд кВт-ч и состоит из 18 гидроагрегатов мощностью 250 МВт каждый.

Таблица 5 Крупнейшие плотины

Одновременно с началом строительства Братской в 1955 году началось и сооружение Красноярской ГЭС. На гидроэлектростанции были установлены также крупнейшие по тому времени гидроагрегаты мощностью 500 МВт. Первые агрегаты гидростанции были введены в эксплуатацию в 1967 году, а на проектную мощность (6000 МВт) она вышла в 1971 году. Годовое производство электроэнергии — 20,4 млрд. кВт-ч.

После выполнения основных работ на строительстве Братской ГЭС в 1962 году началось строительство Усть-Илимской ГЭС мощностью 4300 мВт. Практически одновременно с этим строительством началось сооружение самой крупной гидроэлектростанции России, выдающегося инженерного сооружения — Саяно-Шушенской ГЭС мощностью 6400мВт и годовым производством электроэнергии 23,3 млрд. кВт-ч. Ввод первого агрегата Саяно-Шушенской ГЭС состоялся в 1978 году.

В настоящее время в стадии строительства находятся девять гидроэнергетических объектов суммарной мощностью 8,2 млн. кВт и проектным среднегодовым производством электроэнергии 34,8 млрд. кВт-ч. Среди них Вилюйская ГЭС-3, Богучанская, Бурейская, Зеленчукские, Ирганайская и другие гидроэлектростанции.

3. Ядерная электроэнергетика Россия обладает технологией ядерной электроэнергетики полного цикла от добычи урановых руд до выработки электроэнергии, обладает разведанными запасами руд, на 2006 год оцениваемыми в 615 тыс. т. урана, а также запасами в оружейном виде. Кроме того страна прорабатывает и промышленно применяет технологию реакторов на быстрых нейтронах, увеличивающую запасы топлива для классических реакторов в несколько раз.

Одна из крупнейших российских атомных электростанций — Балаковская АЭС — работает в базовой части графика нагрузки Объединённой энергосистемы Средней Волги.

В 80-е годы начато развитие и строительство атомных станций теплоснабжения (Горьковская, Воронежская АСТ) — способных резко повысить эффективность ядерной энергетики, и по значению поднять до уровня газовой, однако к 90-м годам проекты оказались замороженными.

В современном виде возможности ядерной технологии и разведанные запасы значительно меньше потенциала запасов природного газа, и всё же высокое значение отрасль получила в европейской части России и особенно на северо-западе, где выработка на АЭС достигает 42%. В целом же за 2007 год атомными электростанциями выработано рекордное за всю историю отрасли количество электроэнергии — 158,3 млрд. кВт· ч, что составило 15,9% от общей выработки в Единой энергосистеме.

Основная уранодобывающая компания Приаргунское производственное горно-химическое объединение, добывает 93% российского урана, обеспечивая 1/3 потребности в сырье.

В 2007 году федеральные власти инициировали создание единого государственного холдинга «Атомэнергопром» объединяющего компании Росэнергоатом, ТВЭЛ, Техснабэкспорт и Атомстройэкспорт.

Основным научным направлением является развитие технологии управляемого термоядерного синтеза. Россия участвует в проекте международного экспериментального термоядерного реактора.

Атомная энергетика России — отрасль российской энергетики.

Россия обладает технологией атомной энергетики полного цикла от добычи урановых руд до выработки электроэнергии, обладает значительными разведанными запасами руд, а также запасами в оружейном виде.

В настоящее время в России на 10 действующих АЭС эксплуатируется 31 энергоблок общей мощностью 23 243 МВт, из них 15 реакторов с водой под давлением — 9 ВВЭР-1000, 6 ВВЭР-440; 15 канальных кипящих реакторов — 11 РБМК-1000 и 4 ЭГП-6; 1 реактор на быстрых нейтронах — БН-600.

Таблица.7 Атомные электростанции России

Обозначения:

ВВЭР — водо-водяной реактор,

РБМК — канальный реактор большой мощности,

БН — реактор на быстрых нейтронах,

ЭГП — водографитовый кипящий.

Начало работы над реакторами РБМК относится к 1963 году. Первый вариант реактора представлял собой развитие двухцелевого направления на металлическом уране с циркониевыми канальными трубами. В 1967 году реактор приобрел свой окончательный вид чисто энергетического реактора с двуокисным топливом. Первый энергоблок с подобным реактором пущен в 1973 году на Ленинградской АЭС, а всего с 1973 по 1978 годы введено в эксплуатацию 6 таких блоков на Ленинградской и Курской АЭС.

Развитие атомной энергетики идет по двум направлениям:

первое — реакторы на тепловых нейтронах с использование водяного теплоносителя канального с графитовым замедлителем и корпусного с легко выводимым замедлителем;

второе — реакторы на быстрых нейтронах с натриевым охлаждением.

В отрасли насчитывается 9 атомных электростанций, 8 из которых со 100% долей акций на правах собственности принадлежат госконцерну «Росэнергоатом», Ленинградская АЭС является предприятием со 100% государственной собственностью и находится в непосредственном подчинении Российского правительства.

Россия прорабатывает и промышленно применяет технологию реакторов на быстрых нейтронах, увеличивающую запасы топлива для классических реакторов в несколько раз. Основным научным направлением является развитие технологии управляемого термоядерного синтеза. Россия участвует в проекте международного экспериментального термоядерного реактора В 2007 году федеральные власти инициировали создание единого государственного холдинга «Атомэнергопром» объединяющего компании Росэнергоатом, ТВЭЛ, Техснабэкспорт и Атомстройэкспорт.

Выработка электроэнергии на российских АЭС в 2002—2008 годах, млрд кВт*ч.

За 2007 год российскими АЭС было выработано рекордное за всю историю отрасли количество электроэнергии — 158,3 млрд кВт· ч, что составило 15,9% от общей выработки в Единой энергосистеме.

В 2009 году на АЭС было выработано 163,1 млрд кВт*ч электроэнергии, что на 0,6% превышает показатель 2008 года.

Доля атомной генерации в общем энергобалансе России около 16%. Высокое значение атомная энергетика имеет в европейской части России и особенно на северо-западе, где выработка на АЭС достигает 42%.

После запуска энергоблока Волгодонской АЭС в 2010 году, председатель правительства России В. В. Путин озвучил планы доведения атомной генерации в общем энергобалансе России с 16% до 20−30%.

В разработках проекта Энергетической стратегии России на период до 2030 г. предусмотрено увеличение производства электроэнергии на атомных электростанциях в 4 раза.

4. Альтернативная энергетика Одно из крупнейших геотермальных месторождений в мире у вулкана Мутновский, малая долина гейзеров На 2006 в России разведано 56 месторождений термальных вод с дебитом, превышающим 300 тыс. м?/сутки. На 20 месторождениях ведется промышленная эксплуатация, среди них: Паратунское (Камчатка), Казьминское и Черкесское (Карачаево-Черкесия и Ставропольский край), Кизлярское и Махачкалинское (Дагестан), Мостовское и Вознесенское (Краснодарский край). По имеющимся данным, в Западной Сибири имеется подземное море площадью 3 млн м? с температурой воды 70—90 °C. На конец 2005 года установленная мощность по прямому использованию тепла составляет свыше 307 МВт.

Все Российские геотермальные электростанции расположены на территории Камчатки и Курил, суммарный электропотенциал пароводных терм только Камчатки оценивается в 1 ГВт рабочей электрической мощности. Российский геотермальный потенциал реализован в размере чуть более 80 МВт установленной мощности (2009) и около 450 млн кВт· ч годовой выработки (2009):

Мутновское месторождение:

Верхне-Мутновская ГеоЭС мощностью 12 МВт· э (2007) и выработкой 52,9 млн. кВт· ч/год (2007) (81,4 в 2004),

Мутновская ГеоЭС мощностью 50 МВт· э (2007) и выработкой 360,7 млн кВт· ч/год (2007) (276,8 в 2004) (на 2006 ведётся строительство увеличивающее мощность до 80 МВт· э и выработку до 577 млн кВт· ч) Паужетское месторождение возле вулканов Кошелева и Камбального

Паужетская ГеоТЭС мощностью 14,5 МВт· э (2004) и выработкой 59,5 млн кВт· ч (на 2006 проводится реконструкция с увеличением мощности до 18 МВт· э).

Итурупское месторождение возле вулкана Баранского

Океанская ГеоТЭС мощностью 3,6 МВт· э (2009).

Кунаширское месторождение возле вулкана Менделеева

Менделеевская ГеоТЭС электрической мощностью 3,6 МВт· э, тепловой 20 МВт (2009).

Ветроэнергетика Технический потенциал ветровой энергии России оценивается в размере свыше 50 трлн кВт· ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт· ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.

Особой концентрацией ветропотенциала отличаются побережья Тихого и Арктического океанов, предгорные и горные районы Кавказа, Урала, Алтая, Саян. В приближённых к потребителям и имеющим подходящую инфраструктуру возможно строительство крупных ветропарков, среди них можно выделить побережья Кольского полуострова, Приморья, юга Камчатки, Каспийское и Азовское побережья.

Развитию масштабной ветроэнергетики в стране располагают запасы природного газа, лучше других видов топлива подходящего для высокоманевренной генерации, а в отдельных районах, как например Карелия, Мурманская область, Кавказ — действует маневренная гидроэнергетика. Весьма эффектно применение малых ветроустановок, например для поднятия грунтовой воды и непосредственной выработки тепла, в степной сельской местности.

Установленная мощность ветряных электростанций в стране на 2007 год составляет около 16,5 МВт, суммарная выработка не превышает 25 млн. кВт· ч/год.

Солнечная энергетика в России ещё находится в стадии становления.

Заключение

На сегодняшний день отрасль находится в кризисе. Основная часть производственных фондов отрасли устарела и нуждается в замене в течение ближайших 10−15 лет. На сегодняшний день вырабатывание мощностей втрое превышает ввод новых. Может создаться такая ситуация, что как только начнется рост производства возникнет катастрофическая нехватка электроэнергии, производство которой невозможно будет нарастить еще по крайней мере в течение 4−6 лет. В перспективе Россия должна отказаться Правительство пытается решить проблему с разных сторон: одновременно идет акционирование отрасли (51% акций остается у государства), привлечение иностранных инвестиций, начала внедряться подпрограмма по снижению энергоемкости производства.

В качестве основных задач развития российской энергетики можно выделить следующие:

1. Снижение энергоемкости производства, за счет внедрения новых технологий.

2. Сохранение единой энергосистемы России.

3. Повышение коэффициента используемой мощности электростанций.

4. Полный переход к рыночным отношениям, освобождение цен на энергоносители, полный переход на мировые цены, возможный отказ от клиринга.

5. Скорейшее обновление парка электростанций.

6. Приведение экологических параметров электростанций к уровню мировых стандартов.

Для решения всех этих мер принята правительственная программа Топливо и энергия", представляющая собой сборник конкретных по эффективному управлению отраслью и ее переходу от планово административной к рыночной системе инвестирования. Насколько эта программа будет выполняться, покажет время.