Электроэнергетика — составная часть топливно-энергетического комплекса ( ТЭК) страны
Электроэнергетика - часть ТЭК, обеспечивающая производство и распределение электроэнергии.
Централизованное теплоснабжение - часть ТЭК, которая производит и распределяет пар и горячую воду от источников общего пользования;
Теплофикация - часть электроэнергетики и централизованного теплоснабжения, обеспечивающая комбинированное (совместное) производство электроэнергии, пара и горячей воды на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) и магистральный транспорт тепла.
В технологическом аспекте важнейшим элементом энергетического хозяйства являются генерирующие установки электроэнергетической отрасли.
Энергетические генерирующие установки - это установки, производящие энергетическую продукцию. К их числу относят: тепловые электростанции (ТЭС), гидравлические электростанции (ГЭС), атомные электростанции (АЭС), парогазовые установки (ПГУ), газотурбинные установки (ГТУ), воздуходувные станции, кислородные станции, котельные. Генерирующие установки классифицируются по ряду основных признаков:
• виду первичных энергоресурсов;
• процессам преобразования энергии;
• видам отпускаемой энергии;
• количеству и типам обслуживаемых потребителей;
• режиму работы.
Комплекс единой энергетической системы (ЕЭС) России включает в себя около 600 тепловых и более 100 гидроэлектростанций. По видам использованных первичных энергоресурсов различают электростанции, применяющие: органическое топливо - ТЭС, ядерное топливо - АЭС, гидроэнергию - ГЭС, приливные - ПЭС и аккумулирующие энергию воды - ГАЭС, солнечную энергию - СЭС; энергию ветра - ВЭС; подземное тепло - геотермальные (ГЭОЭС).
Электростанции, на которых применяется органическое топливо, делятся на угольные, газомазутные и работающие на местных видах топлива (сланцы, торф).
По применяемым процессам преобразования энергии выделяются электростанции, в которых:
• тепловая энергия преобразуется в механическую, а затем в электрическую энергию - ТЭС, АЭС;
• тепловая энергия непосредственно превращается в электрическую - СЭС с помощью фотоэлементов;
• энергия воды и воздуха преобразуется в механическую энергию, а затем в электрическую - ГЭС, ГАЭС, ПЭС, ВЭС.
По видам отпускаемой энергии различают электростанции: отпускающие только электрическую энергию - ГЭС, ГАЭС, тепловые конденсационные электростанции (КЭС), атомные КЭС; отпускающие электрическую и тепловую энергию - ТЭЦ, атомные ТЭЦ и др. Теплоэлектроцентрали кроме электроэнергии вырабатывают тепло. Применение тепла отработанного пара при комбинированном производстве энергии обеспечивает значительную экономию топлива. Если отработанный пар или горячая вода используется для технологических процессов, отопления и вентиляции промышленных предприятий, то ТЭЦ называются промышленными ТЭЦ, а отпускающие тепло для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий городов, называются коммунальными (отопительными). Промышленно-отопительные ТЭЦ снабжают теплом как промышленные предприятия, так и население.
По режиму работы электростанции бывают базовые, полупиковые и пиковые. К первой группе относятся крупные, наиболее экономичные КЭС, атомные КЭС, ТЭЦ, работающие в теплофикационном режиме; ко второй - маневренные КЭС и ТЭЦ; к третьей -пиковые ГЭС, ГАЭС, ГТУ.
Кроме того, для каждого типа электростанций имеются внутренние признаки классификации. Например, КЭС и ТЭЦ различаются по начальным параметрам пара, технологической схеме (блочные и с поперечными связями), единичной мощности блоков и т.п. АЭС классифицируются по типу реакторов (на тепловых и быстрых нейтронах), по конструкции реакторов и др.
При решении проблем экономического развития, выбора рациональной организационной схемы предприятию необходимо учитывать специфические особенности основных технологий отрасли. К технологическим особенностям энергетического производства относят:
• совпадение во времени процесса производства и потребления энергетической продукции. Ни тепловую, ни электрическую энергию нельзя складировать и запасать. Энергосистемы должны выдавать столько энергии и мощности, сколько требуется в данный момент:
Эпр =Эпотр+Эпот;
Qпр= Qпотр+Qпот.
где Эпр - произведенная электрическая энергия, кВт·ч; Эпотр -потребленная электрическая энергия, кВт·ч; Эпот - потери электрической энергии при транспортировке, кВт·ч; Qпр -произведенная тепловая энергия, ГДж; Qпотр -потребленная тепловая энергия, ГДж; Qпот -потери тепла при транспортировке, ГДж.
Эта особенность технологии обусловливает высокие требования к надежной работе энергосистем и качеству электроэнергии. Надежность является одним из важнейших требований в энергетике. Для обеспечения надлежащего уровня надежности в энергосистеме используют:
• резервирование, т.е. создание резервов мощности, необходимых для замены вышедших из строя агрегатов, для проведения ремонта энергосистем и для поддержания качества выдаваемой энергии (частоты и напряжения в электрической сети), а также формирование резервных запасов топлива, воды и т.п.;
• широкую взаимозаменяемость генерирующих установок в энергосистеме. Так, электроэнергию производят на конденсационных электростанциях, теплоэлектроцентралях, гидростанциях, атомных электростанциях, а тепло отпускают теплоэлектроцентрали, котельные или утилизационные установки. На этих станциях и котельных могут быть установлены агрегаты различных типов, работающие на разных параметрах пара и различных видах топлива. Многовариантность имеется и на стадиях транспорта энергии и использования ее потребителями;
*взаимозаменяемость видов продукции, т.е. возможность применения различных энергоносителей в установках. Например, использование природного газа или электрической энергии в нагревательных печах, парового или электрического привода компрессоров и др.;
• высокую динамичность энергопотребления. Это обусловливает высокие требования к маневренности генерирующих установок, так как в каждый момент времени необходимо производить такое количество энергии, которое требуется потребителю. Маневренность агрегата должна обеспечить возможность работы энергосистемы по заданному графику.
В связи с тем что система работает с переменным режимом и в течение суток, и в течение недели, месяца, года, генерирующие установки должны иметь широкий диапазон регулирования нагрузки. Наилучшими маневренными свойствами обладают ГЭС. Запуск в работу гидроагрегата составляет несколько минут. На тепловых станциях это более длительный процесс, так как котел требуется нагревать или, наоборот, остужать в течение 15-20 ч;
• необходимость создания энергосистем, включающих генерирующие установки разных типов.
В результате повышается надежность, уменьшаются резервы, а следовательно, экономятся средства, увеличивается единичная мощность установок, снижаются годовой и удельный расходы топлива, повышается эффективность ремонтных работ, осуществляется более полное и рациональное использование ресурсов.