Место России в мировом производстве электроэнергии
Общее мировое производство электроэнергии в 2004г. достигло 13700 ТВт•ч, из них 62% были выработаны на тепловых энергостанциях на органическом топливе, по 18% на АЭС и ГЭС, а остальные 2% на нетрадиционных возобновляемых источниках энергии.
К числу крупнейших в мире производителей электроэнергии в 2004 г. относились США, Китай, Япония, Россия, Канада, Германия и Франция. В 2004 г. объем мировой торговли электроэнергией составил 348 ТВт•ч и был на 25 % больше по сравнению с 2003 г. Таким образом, имеет место существенное опережение темпов расширения международной торговли электроэнергией по сравнению с темпами роста ее производства. Крупнейшими экспортерами электроэнергии являются Франция (69 ТВт·ч в 2003 г.), Парагвай (40 ТВт•ч) и Канада (36 ТВт•ч), крупнейшими импортерами — США и Италия (по 37 ТВт•ч). Хорошо известно, что Россия обладает огромными запасами органических топлив: 45% мировых запасов природного газа, 23% угля и 13% нефти находится в ее недрах. Лидерство России на мировом рынке энергоресурсов, с одной стороны, дает множество политических и экономических преимуществ, а с другой - накладывает целый ряд обязательств и серьезную ответственность. Причем не только на внешнем рынке, но и внутри страны. Возрастающее потребление электроэнергии во всем мире и в активно развивающейся экономике России - устойчивая тенденция, требующая постоянного увеличения объемов как экспортных поставок энергоносителей, так, безусловно, и стабильного обеспечения растущих потребностей внутреннего рынка. Это придает первоочередную важность таким вопросам, как привлечение в отрасль инвестиций, техническое переоснащение и совершенствование объектов энергетики. Между тем отставание в развитии электроэнергетики от экономики в целом становится все более очевидным.[6, 59]
Электроэнергетика является отраслью специализации Приволжского и Сибирского федеральных округов. Крупные электростанции играют значительную районообразующую роль. На их базе возникают энергоемкие и теплоемкие производства (выплавка алюминия, титана, ферросплавов, производство химических волокон и др.), например, Саянский ТПК (на базе Саяно-Шушенской ГЭС) – сооружается Саянский алюминиевый завод, завод по обработке цветных металлов, строится молибденовый комбинат, в перспективе намечается строительство электрометаллургического комбината.
2. Современное состояние развития и размещение электроэнергетического хозяйства России. Основные типы электростанций и особенности их размещения
При развитии энергетики огромное значение придается вопросам правильного размещения электроэнергетического хозяйства. Важнейшим условием рационального размещения электрических станций является всесторонний учет потребности в электроэнергии всех отраслей народного хозяйства страны и нужд населения, а также экономического района на перспективу.
Одним из принципов размещения электроэнергетики на современном этапе развития рыночного хозяйства является преимущественное строительство набольших по мощности тепловых электростанций, внедрение новых видов топлива, развитие сети дальних высоковольтных электропередач.
Существенная особенность развития и размещения электроэнергетики – широкое строительство теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) для теплофикации (централизованное снабжение теплом городов и промышленных предприятий с одновременным производством электроэнергии)различных отраслей промышленности и коммунального хозяйства.
Особенностью развития электроэнергетики было строительство атомных электростанций, в первую очередь в районах, дефицитных по топливу Атомные электростанции в своем размещении учитывают потребительский фактор. Преимущество атомных электростанций перед другими тепловыми и гидростанциями состоит в том, что их можно строить в любом районе независимо от его топливных или водных ресурсов.
Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) размещаются в пунктах потребления пара и горячей воды, поскольку передача тепла по трубопроводам экономически целесообразна лишь на небольшие расстояния. При проектировании и сооружении тепловых электростанций учитываются климатические условия отдельных районов страны.
Важным направлением в развитии электроэнергетики является также строительство гидроэлектростанций. В практической работе по размещению электростанций значение имеет кооперирование гидроэлектростанций с тепловыми электростанциями. Это обусловлено тем, что выработка электроэнергии на гидростанциях сильно колеблется в течение года в связи с изменениями водного режима рек. Объединение тепловых и гидравлических электростанций в одной энергосистеме позволяет компенсировать недостаток в выработке энергии на гидростанциях в маловодные периоды года за счет электроэнергии, вырабатываемой на тепловых электростанциях.[4, 251]
Типы электростанций
Основной тип электростанций в России- тепловые, работающие на органическом топливе (уголь, газ, мазута, сланцы, торф). На их долю приходится около 67 % производства электроэнергии. Основную роль играют мощные (более 2 млн кВт) ГРЭС – государственные районные электростанции, обеспечивающие потребности экономического района и работающие в энергосистемах.
Анализируя производство электроэнергии по видам электростанций, можно сказать, что основную долю в производстве электроэнергии занимают тепловые электростанции – 66,34%, затем гидроэлектростанции – 17,16%, наименьшую долю в производстве электроэнергии занимают атомные электростанции – 16,5%. На размещение тепловых электростанций оказывают основное влияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные из них располагаются, как правило, в местах добычи топлива: чем крупнее электростанция, тем дальше она может передавать электроэнергию.
Тепловые электростанции
Тепловые электростанции ориентированы на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов. Потребительскую ориентацию имеют электростанции, использующие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать. Электростанции, работающие на мазуте, располагаются преимущественно в центрах нефтеперерабатывающей промышленности.
Крупными тепловыми электростанциями являются Березовская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, работающие на углях Канско-Ачинского бассейна, Сургутская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, Уренгойская ГРЭС – на газе.
Преимущества: относительно свободное размещение, связанное с широким распространением топливных ресурсов в России; способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний.
Недостатки: использование невозобновимых топливных ресурсов, низкий КПД, крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду КПД обычной ТЭС – 37-39%. Несколько больший КПД имеют ТЭЦ – теплоэлектроцентрали, обеспечивающие теплом предприятия и жилье с одновременным производством электроэнергии – 60 %. Топливный баланс тепловых электростанций РФ характеризуется преобладанием газа и мазута.
Тепловые электростанции всего мира выбрасывают в атмосферу ежегодно 200-250 млн т золы и около 60 млн т сернистого ангидрида; кроме того они поглощают огромное количество кислорода.
Гидравлические электростанции (ГЭС)
ГЭС занимают второе место по количеству вырабатываемой электроэнергии. Гидроэлектростанции это эффективный источник энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты в управлении (количество персонала на ГЭС в 15-20 раз меньше, чем на ГРЭС) и имеют высокий КПД – более 80%. В результате производимая на ГЭС энергия – самая дешевая.
Преимущества: маневренность, т.е. возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключения любого требуемого количества агрегатов, что позволяет использовать мощные ГЭС либо в качестве максимально маневренных «пиковых» электростанций, обеспечивающих устойчивую работу крупных энергосистем, либо «покрывать» плановые пики суточного графика нагрузки энергосистемы, когда имеющихся в наличии мощностей ТЭС не хватает.
Наиболее мощные ГЭС построены в Сибири, где освоение гидроресурсов наиболее эффективно: удельные капиталовложения в 2-3 раза ниже и себестоимость электроэнергии в 4-5 раз меньше, чем в Европейской части страны. Гидростроительство в нашей стране характеризовалось сооружением на реках каскадов гидроэлектростанций. Каскад – групп ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока для последовательного использования его энергии. Помимо получения электроэнергии каскады решили проблемы снабжения населения и производства водой, устранения упадков, улучшения транспортных условий. Саамы крупные ГЭС в стране входят в состав Ангаро-Енисейского каскада: Саяно-Шушенская, Красноярская – на Енисее; Иркутская, Братская, Усть-Илимская – на Ангаре; строится Богучанская ГЭС. В Европейской части страны создан крупный каскад ГЭС на Волге. В его состав входят Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Городецкая, Чебоксарская, Волжская (вблизи Самары), Саратовская, Волжская. Весьма перспективным является строительство гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). Их действие основано на цикличном перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами – верхним и нижним. ГАЭС позволяют решать проблемы пиковых нагрузок, маневренности использования мощностей энергосетей. В России, остро стоит проблема создания маневренности электростанций, в том числе ГАЭС. Гидроэнергетику также нельзя считать экологически чистой. Строительство плотин и водохранилищ резко меняет режим рек, замедлят течения, а это разрушает водные экосистемы.
Атомные электростанции (АЭС)
Доля АЭС в суммарной выработке электроэнергии – более 14 % (в США-149,6%, в Великобритании – 18,9%, в ФРГ – 34%, в Бельгии-65%, во Франции – свыше 76%). Фактически удельный вес АЭС достиг только 12,3 %. Чернобыльская катастрофа вызвала сокращение программы атомного строительства, с 1986 г. в эксплуатацию были введены только четыре энергоблока. В настоящее время ситуация меняется. Правительством РФ было принято специальное постановление, фактически утвердившее программу строительства новых АЭС до 2010 г. Первоначальный ее этап – модернизация действующих энергоблоков и ввод в эксплуатацию новых, которые должны заменить выбывающие после 2000 г. блоки Билибинской, Нововоронежской и Кольской АЭС.Сейчас в России действует 9 АЭС. Еще 14 АЭС и АСТ (атомных станций теплоснабжения) находятся в стадии проектирования, строительства или временно законсервированы.
Были пересмотрены принципы размещения АЭС с учетом потребности района, природных условий (в частности, достаточного количества воды), плотности населения, возможности обеспечения защиты людей от недопустимого радиационного воздействия при тех или иных ситуациях. Принимается во внимание вероятность возникновения на предполагаемой территории землетрясений, наводнений, наличие близких грунтовых вод. АЭС должны размещаться не ближе 25 км от городов с численностью более 100 тыс. жителей, АСТ – не ближе 5 км. Ограничивается суммарная мощность электростанций: АЭС- 8 млн кВт, АСТ – 2 млн кВт.
Преимущества :
их можно строить в любом районе независимо от его энергетических ресурсов;
атомное топливо отличается большим содержанием энергии (в 1 кг основного ядерного топлива – урана – содержится энергии столько же, сколько в 2500 т угля). АЭС не дают выбросов в атмосферу в условиях безаварийной работы (в отличие от ТЭС), не поглощают кислород.
Недостатки:
- Трудности в захоронении радиоактивных отходов (для их вывоза со станции сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения, захоронение производится в земле на больших глубинах в геологически стабильных пластах)
- Катастрофические последствия аварий на наших АЭС вследствие несовершенной системы защиты;
- Тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов.
Функционирование АЭС как объектов повышенной опасности требует участи государственных органов власти и управления в формировании направлений развития, выделений необходимых средств.[5, 344]