Энергия является основой обеспечения необходимых условий жизнедеятельности и развития человечества, уровня его материального и экономического благополучия, а также взаимоотношений общества с окружающей средой. Самым удобным в использовании и экологичным энергоносителем является электроэнергия. Она является базой ускорения научно- технического прогресса, развития наукоемких отраслей и информатизации общества. Таким образом, на перспективу до 2035 г. ожидается рост электрификации мировой экономики и потребления электроэнергии. Для рассмотрения прогноза электроэнергетической отрасли, отметим факторы, которые могут вызвать изменение производства и потребления электроэнергии:
· темпы экономического роста;
· рост численности населения;
· повышение эффективности использования энергии и энергосбережение;
· старение квалифицированных кадров электроэнергетики развитых стран;
· рост внимания к экологической безопасности, в том числе политика снижения выбросов CO 2 .
Рассмотрим общий прогноз производства электроэнергии.
|
Таблица Прогноз производства электроэнергии, ТВт-ч |
Объем производства |
Мы видим, что наибольший прирост производства ожидается к 2015 г.- 18%. Средние темпы прироста в период с 2008 по 2035 гг. составляют 13%.
Рассмотрим структуру видов производства электроэнергии в прогнозном периоде:
На диаграмме видно, что при росте производства электричества структура его источников практически неизменна. Основную долю в структуре производства электроэнергии составляет электроэнергия, произведенная на угольных ТЭС (около 39%). На втором месте стабильно находится электричество на основе природного газа: в среднем 23%. Изменения долей атомной и гидроэнергетик также не ожидается, они занимают в структуре по 14% и 16% соответственно. В прогнозируемом периоде ожидается небольшой рост доли электроэнергии на основе ВИЭ- с 3% до 7%,причем достижение 7% доли ожидается к 2020 г., в дальнейшем планируется стабильное развитие.
В прогнозе отмечается некоторое увеличение потребления угля для производства электроэнергии. Такой сценарий возможен: экономический рост Китая и Индии мотивирует их разрабатывать собственные залежи и развивать за счет дешевой добычи угля электроэнергетику и производство. Установленная мощность угольных генерирующих мощностей в этих странах возрастет с 2008 г. 2035 г. почти вдвое. Развитие отрасли потребует значительных инвестиций в добывающую отрасль и инфраструктуру (в том числе транспортную), так что в период развития отрасли, на наш взгляд, нельзя ожидать от этих стран быстрого экономического роста.
Производство электроэнергии на АЭС в 2008 году составило 2600 ТВт-ч, а к 2035 году, прогнозам, оно увеличится до 4900 ТВт-ч. В настоящее время растет не только производство электроэнергии на АЭС, но и их КИУМ: с 65% в 1990 году до 80% в настоящее время, что говорит о росте эффективности атомной энергетики. Рассматривая прирост мощностей АЭС, можно отметить, что странами, активно занимающимися развитием атомной энергетики, являются Китай, Индия и Россия. Мощности АЭС Китая с 2008 г. по 2035 г. вырастут почти в 13 раз (с 9 ГВт до 106 ГВт), Индии- почти в 7 раз (с 4,1 до 28 ГВт). Прирост мощностей АЭС в России за прогнозный период планируется в объеме 122% (с 23,2 ГВт в 2008 г.до 51,5 ГВт в 2035 г.).
Другим важным направлением производства электроэнергии являются ВИЭ. Производство электроэнергии на основе ВИЭ в настоящее время является одним из самых быстро развивающихся направлений электроэнергетики. Серьезным препятствием для строительства таких генерирующих мощностей является высокая стоимость проектов и их колебательный характер работы, однако это не останавливает страны перед развитием этого сектора электроэнергетики: темп прироста объемов произведенной электроэнергии на основе ВИЭ в прогнозном периоде планируется на уровне 3,1% в год. Из 4600 ТВт-ч прогнозируемой произведенной электроэнергии на основе ВИЭ к 2035 г. 55% будет произведено на ГЭС и 27% на ВЭС. В последние десять лет очень возросла важность энергии ветра: установленные мощности ВЭС выросли с 18 ГВт на 2001 г. до 121 ГВт в 2009. Очевидно, тенденция наращивания ветровых мощностей продолжится и в будущем. Правительства многих стран мира уже обнародовали меры, направленные на развитие возобновляемой энергетики. Евросоюз планирует, что в 2020 году на долю ВИЭ будет приходиться 20% всех объемов генерации; целью США является 10-20% производства из ВИЭ, тогда как Китай рассчитывает к 2020 году получать из них 100 ГВт энергии.
Даже в условиях кризиса и сокращения деятельности многих отраслей, производство электроэнергетики осталось практически на прежнем уровне, а в некоторых странах даже выросло. Электроэнергетика является важным разделом ТЭК любой страны и всего мира, и поэтому к 2035 г. ожидается увеличение объемов произведенной электроэнергии. С учетом описанных трендов мы также можем ожидать роста цен на электроэнергию.
Электроэнергетика
Эле́ктроэнерге́тика - отрасль энергетики , включающая в себя производство, передачу и сбыт электроэнергии . Электроэнергетика является наиболее важной отраслью энергетики, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электрической энергии является практическая одновременность её генерирования и потребления, так как электрический ток распространяется по сетям со скоростью, близкой к скорости света .
Федеральный закон "Об электроэнергетике" даёт следующее определение электроэнергетики:
Электроэнергетика - отрасль экономики Российской Федерации, включающая в себя комплекс экономических отношений, возникающих в процессе производства (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии), передачи электрической энергии, оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, сбыта и потребления электрической энергии с использованием производственных и иных имущественных объектов (в том числе входящих в Единую энергетическую систему России), принадлежащих на праве собственности или на ином предусмотренном федеральными законами основании субъектам электроэнергетики или иным лицам. Электроэнергетика является основой функционирования экономики и жизнеобеспечения.
Определение электроэнергетики содержится также в ГОСТ 19431-84:
Электроэнергетика - раздел энергетики, обеспечивающий электрификацию страны на основе рационального расширения производства и использования электрической энергии.
Динамика производства электроэнергии в России в 1992-2008 годах, в млрд кВт∙ч
История российской, да и пожалуй, мировой электроэнергетики, берет начало в 1891 году , когда выдающийся ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский осуществил практическую передачу электрической мощности около 220 кВт на расстояние 175 км. Результирующий КПД линии электропередачи, равный 77,4 %, оказался сенсационно высоким для такой сложной многоэлементной конструкции. Такого высокого КПД удалось достичь благодаря использованию трехфазного напряжения , изобретенного самим учёным.
В дореволюционной России, мощность всех электростанций составляла лишь 1,1 млн кВт, а годовая выработка электроэнергии равнялась 1,9 млрд кВт*ч. После революции, по предложению В. И. Ленина был развернут знаменитый план электрификации России ГОЭЛРО . Он предусматривал возведение 30 электростанций суммарной мощностью 1,5 млн кВт, что и было реализовано к 1931 году, а к 1935 году он был перевыполнен в 3 раза.
Первые сведения об использовании электрической энергии в Беларуси относятся к концу XIX века. Однако и в начале прошлого столетия энергетическая база Беларуси находилась на очень низком уровне развития, что определяло отсталость товарного производства и социальной сферы: на одного жителя приходилось почти в пять раз меньше промышленной продукции, чем в среднем по Российской империи. Основными источниками освещения в городах и деревнях были керосиновые лампы, свечи, лучины.
Первая электростанция в Минске появилась в 1894 году. Она обладала мощностью 300 л.с. К 1913 году на станции были установлены три дизеля разных фирм и ее мощность достигла 1400 л.с.
В ноябре 1897 года дала первый ток электростанция постоянного тока в городе Витебске.
В 1913 году на территории Беларуси была только одна передовая по техническому оборудованию паротурбинная электростанция, которая принадлежала Добрушской бумажной фабрике.
Развитие энергетического комплекса Республики Беларусь начиналась с реализации плана ГОЭЛРО , ставшего первым после революции перспективным планом развития народного хозяйства советского государства. Решение грандиозной задачи электрификации всей страны дало возможность активизировать работы по восстановлению, расширению и строительству новых электростанций в нашей республике. Если в 1913 году мощность всех электростанций на территории Беларуси составляла всего 5,3 МВт, а годовое производство электроэнергии – 4,2 млн кВт ч, то к концу 30-х годов установленная мощность Белорусской энергосистемы уже достигла 129 МВт при годовой выработке электроэнергии 508 млн кВт ч. .
Начало стремительному становлению отрасли положил ввод в эксплуатацию первой очереди Белорусской ГРЭС мощностью 10 МВт – крупнейшей станции в довоенный период. БелГРЭС дала мощный толчок развитию электрических сетей 35 и 110 кВ. В республике сложился технологически управляемый комплекс: электростанция – электрические сети – потребители электроэнергии. Белорусская энергетическая система была создана де-факто, а 15 мая 1931 года принято решение об организации Районного управления государственных электрических станций и сетей Белорусской ССР – «Белэнерго».
На протяжении многих лет Белорусская ГРЭС оставалась ведущей электростанцией республики. Вместе с тем в 1930-е годы развитие энергетической отрасли идет семимильными шагами – появляются новые ТЭЦ, значительно увеличивается протяженность высоковольтных линий, создается потенциал профессиональных кадров. Однако этот яркий рывок вперед был перечеркнут Великой Отечественной. Война привела к практически полному уничтожению электроэнергетической базы республики. После освобождения Беларуси мощность ее электростанций составляла всего 3,4 МВт.
Энергетикам понадобились без преувеличения героические усилия для того, чтобы восстановить и превысить довоенный уровень установленной мощности электростанций и производства электроэнергии.
В последующие десятилетия отрасль продолжала развиваться, ее структура совершенствовалась, создавались новые энергетические предприятия. В конце 1964 года впервые в Беларуси заработала линия электропередачи 330 кВ – «Минск–Вильнюс», которая интегрировала нашу энергосистему в Объединенную энергосистему Северо-Запада, связанную с Единой энергосистемой Европейской части СССР.
Мощность электростанций за 1960–1970 годы выросла с 756 до 3464 МВт, а производство электроэнергии увеличилось с 2,6 до 14,8 млрд кВт∙ч.
Дальнейшее развитие энергетики страны привело к тому, что в 1975 году мощность электростанций достигла 5487 МВт, производство электроэнергии возросло почти в два раза по сравнению с 1970 годом. В последующий период развитие электроэнергетики замедлилось: по сравнению с 1975 годом мощность электростанций в 1991 году увеличилась немногим больше чем на 11 %, а производство электроэнергии – на 7 %.
В 1960–1990 годы общая протяженность электросетей выросла в 7,3 раза. Длина системообразующих ВЛ 220–750 кВ за 30 лет увеличилась в 16 раз и достигла 5875 км.
На 1 января 2010 года мощность электростанций республики составила 8 386,2 МВт, в том числе по ГПО «Белэнерго» – 7 983,8 МВт. Этой мощности достаточно для полного обеспечения потребности страны в электрической энергии. Вместе с тем ежегодно импортируется от 2,4 до 4,5 млрд. кВт ч из России, Украины, Литвы и Латвии в целях загрузки наиболее эффективных мощностей и с учетом проведения ремонта электростанций. Такие поставки способствуют устойчивости параллельной работы энергосистемы Беларуси с другими энергосистемами и надежного энергоснабжения потребителей. .
Динамика мирового производства электроэнергии (Год - млрд Квт*час):
Генерация электроэнергии - это процесс преобразования различных видов энергии в электрическую на индустриальных объектах, называемых электрическими станциями. В настоящее время существуют следующие виды генерации:
КЭС и ТЭЦ имеют схожие технологические процессы. В обоих случаях имеется котёл , в котором сжигается топливо и за счёт выделяемого тепла нагревается пар под давлением. Далее нагретый пар подаётся в паровую турбину , где его тепловая энергия преобразуется в энергию вращения. Вал турбины вращает ротор электрогенератора - таким образом энергия вращения преобразуется в электрическую энергию, которая подаётся в сеть. Принципиальным отличием ТЭЦ от КЭС является то, что часть нагретого в котле пара уходит на нужды теплоснабжения;
В последнее время исследования показали, что мощность морских течений на много порядков превышает мощность всех рек мира. В связи с этим ведётся создание опытных морских гидроэлектростанций.
Передача электрической энергии от электрических станций до потребителей осуществляется по электрическим сетям . Электросетевое хозяйство - естественно-монопольный сектор электроэнергетики: потребитель может выбирать, у кого покупать электроэнергию (то есть энергосбытовую компанию), энергосбытовая компания может выбирать среди оптовых поставщиков (производителей электроэнергии), однако сеть, по которой поставляется электроэнергия, как правило, одна, и потребитель технически не может выбирать электросетевую компанию. С технической точки зрения, электрическая сеть представляет собой совокупность линий электропередачи (ЛЭП) и трансформаторов , находящихся на подстанциях .
По данным Управления по энергетической информации США (EIA - U.S. Energy Information Administration) в 2008 году мировое потребление электроэнергии составило около 17,4 трлн кВт ч .
Система оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике включает в себя комплекс мер по централизованному управлению технологическими режимами работы объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок потребителей в пределах Единой энергетической системы России и технологически изолированных территориальных электроэнергетических систем, осуществляемому субъектами оперативно-диспетчерского управления, уполномоченными на осуществление указанных мер в порядке, установленном Федеральным законом «Об электроэнергетике» . Оперативное управление в электроэнергетике называют диспетчерским, потому что оно осуществляется специализированными диспетчерскими службами. Диспетчерское управление производится централизованно и непрерывно в течение суток под руководством оперативных руководителей энергосистемы - диспетчеров .
| Энергетика
структура по продуктам и отраслям |
||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Электроэнергетика
: электроэнергия |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
| Теплоснабжение : теплоэнергия |
||||||||||||||||||||||||||||
| Децентрализованное | ||||||||||||||||||||||||||||
| Тепловая сеть | ||||||||||||||||||||||||||||
| Органическое |
|
Зав. кафедрой ________________
«____» ______________ 20____г.
ОТЧЕТ
по____________________________________________________________практике
(вид практики)
на___________________________________________________________________
(наименование базы практики)
студента группы________________ _______________________ _____________
(фамилия, имя, отчество) (подпись)
в период с «___»__________________20__г. по «___»___________________20__ г.
Руководитель практики:
от предприятия ______________ __________________ _____________________
(должность) (подпись, дата) (имя, отчество, фамилия) М.П.
от кафедры______________ __________________ _____________________
(должность) (подпись, дата) (имя, отчество, фамилия)
Оценка ______________ _______________ ______________________________
(дата) (подпись преподавателя)
Ростов-на-Дону
на ____________________________________________________________ практику
___________________________________________________________________
(наименованиебазы практики)
в период с «___»__________________20__г. по «___»___________________20__ г.
Студент ____ курса группы ____ кафедра ___________________________________
(фамилия, имя, отчество)
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дата выдачи задания «____» ____________ 20 __ год.
ДНЕВНИК ПРОХОЖДЕНИЯ ПРАКТИКИ
|
Место работы |
Выполняемые работы |
Оценка руководителя |
|
ОТЗЫВ - ХАРАКТЕРИСТИКА
на студента-практиканта
Студент ____ курса группы ____ кафедра______________________________________
______________________________________________________________________________
(фамилия, имя, отчество)
Вид практики ___________________________________________________________________
Наименование места практики______________________________________________________
(наименование предприятия, структурного подразделения)
________________________________________________________________________
Студент выполнил задания программы практики ___________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дополнительно ознакомился/изучил _______________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Заслуживает оценки _______________________________________________________________
Содержание . Введение …….………………………………………………………..….6 Глава 1. Электроэнергетика: значение в мировом хозяйстве, ресурсы, факторы размещения, недостатки и преимущества. 1.1.Значение отрасли в мировом хозяйстве, её отраслевой состав, влияние НТР на её развитие…………...................................... 7 1.2.Сырьевые и топливные ресурсы отрасли и их развитие…… 8 1.3. Преимущества и недостатки электростанций, факторы размещения……………………………………………..…………....... 9
Глава 2. Размеры и главные центры производства и экспорта 2.1.Размеры производства продукции с распределением по главным географическим регионам……………………………..…. 12 2.2.Главные страны производители и экспортеры электроэнергии……………………………………………………….… 13 Глава 3. Значение электростанций, перспектива развития отрасли, экологические проблемы. 3.1.Значение крупных электростанций и узлов, перспектива развития и размещения отрасли, природоохранные и экологические проблемы, возникающие в связи с развитием отрасли ………………………………………………………..………… 14 Заключение ….……………………………………………………........ 16 Приложение …...…………………………………………..……..……. 17 Список используемой литературы ….…………….................... 20
Введение. Электроэнергетика - базовая отрасль мирового хозяйства. Возможность электроэнергии трансформироваться в другие виды (механическую, тепловую, световую) и передаваться на большие расстояния, способствовали ее широкому внедрению в производство и быт. От развития электроэнергетики зависит уровень обеспечения промышленных предприятий электроэнергией и, следовательно, использование в производственных процессах машин, аппаратов и технологических линий. Повышение энерго- и электровооруженности труда - основа роста эффективности производства и производительности труда. Специфической особенностью электроэнергетики является то, что ее продукция не может накапливаться для последующего использования, поэтому потребление соответствует производству электроэнергии и во времени, и по количеству (с учетом потерь). Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос. Представить без электроэнергии наш быт также невозможно. Современное общество к концу ХХ века столкнулось с энергетическими проблемами, которые приводили в известной степени даже к кризисам. Человечество старается найти новые источники энергии, которые были бы выгодны во всех отношениях: простота добычи, дешевизна транспортировки, экологическая чистота, восполняемость. Уголь и газ отходят на второй план: их применяют только там, где невозможно использовать что-либо другое. Всё большее место в нашей жизни занимает атомная энергия: её можно использовать как в ядерных реакторах космических челноков, так и в легковом автомобиле.
1.1.Значение отрасли в мировом хозяйстве, её отраслевой состав, влияние НТР на её развитие Электроэнергетика входит в состав топливно-экономического комплекса, образуя в нем, как иногда говорят «верхний этаж». Можно сказать, что она относится к так называемым «базовым» отраслям промышленности. Эта её роль объясняется необходимостью электрификации самых различных сфер человеческой деятельности. Развитие электроэнергетики является неприемлемым условием развития других отраслей промышленности и всей экономики государств. Энергетика включает в себя совокупность отраслей, снабжающих другие отрасли энергоресурсами. В нее входят все топливные отрасли и электроэнергетика, включая разведку, освоение, производство, переработку и транспортировку источников тепловой и электрической энергии, а также самой энергии. Во второй половине ХХ в. выработка электроэнергии увеличилась почти в 15 раз. На протяжении всего этого времени темпы роста спроса на электроэнергию превышали темпы роста спроса на первичные энергоресурсы. В первой половине 1990-х гг. они составляли соответственно 2,5% и 1,55 в год. Между тремя основными группами стран выработка электроэнергии распределяется следующим образом: на долю экономически развитых стран приходится 65%, развивающихся - 33% и стран с переходной экономикой - 13%. Предполагают, что доля развивающихся стран в перспективе будет возрастать, и к 2020 г. они обеспечат уже около Ѕ мировой выработки электроэнергии. В мировом хозяйстве развивающиеся страны по-прежнему выступают главным образом в качестве поставщиков, а развитые - потребителей энергии. Вместе с тем именно рост потребления электроэнергии связан с теми сдвигами, которые формируются в промышленном производстве под воздействием НТП: автоматизацией и механизацией производственных процессов, широким применением электроэнергии в технологических процессах, повышением степени электрификации всех отраслей хозяйства. Также значительно выросло потребление электроэнергии населением в связи с улучшением условий и качества жизни населения, широким распространением радио- и телеаппаратуры, бытовых электроприборов, компьютеров (в том числе использование всемирной компьютерной сети Интернет). С глобальной электрификацией связан неуклонный рост производства электроэнергии на душу населения планеты (с 381 кВт/ч 1950г. до 2400 кВт/ч в 2001г.). В число лидеров по данному показателю входят Норвегия, Канада, Исландия, Швеция, Кувейт, США, Финляндия, Катар, Новая Зеландия, Австралия (т.е. особенно выделяются страны с небольшой численностью населения и в основном экономически развитые). Увеличение расходов на НИОКР в области энергетики значительно улучшило показатели работы тепловых станций обогащение угля, совершенствование оборудования ТЭС, повышение мощности агрегатов (котлов, турбин, генераторов). Ведутся активные научные исследования в области ядерной энергетики, использования геотермальной и солнечной энергии и т. д.
Электроэнергетика объединяет все процессы производства, передачи, трансформации и потребления электроэнергии. Она решающим образом влияет на уровень развития НТП в стране, а также на территориальную организацию народного хозяйства.
Россия занимает второе место в мире по производству электроэнергии (786,9 млрд. кВт/ч в 1997 г.), однако показатель выработки электроэнергии на душу населения пока еще ниже, чем в развитых странах. Электроэнергетика наряду с газовой промышленностью принадлежит к отраслям ТЭК, сохранившим стабильность развития.
На размещение предприятий электроэнергетики, в основном, влияют два фактора: наличие топливно-энергетической базы и потребителей энергии. Раньше 9/10 всей электроэнергии в стране производилось в европейской части России, в настоящее время наметился сдвиг в размещении отрасли на восток.
В структуре производства электроэнергии более 70% приходится на ТЭС, 20% - на ГЭС, около 10% - на АЭС.
Основными в составе электроэнергетики являются тепловые станции (ТЭС). Они дают свыше 2/3 электроэнергии. Это связано с тем, что Россия обладает большими и разнообразными запасами топливных ресурсов, ТЭС можно размещать непосредственно вблизи потребителя.
Тепловые станции России работают на угле, мазуте, природном газе, сланцах, торфе, используют внутреннюю энергию Земли.
Теплоэлектростанции на традиционных видах топлива (угле, газе, мазуте, торфе) могут быть двух видов: конденсационные (когда прошедший через турбину отработанный пар охлаждается, конденсируется и вновь поступает в котел) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). В последних отработанный пар затем используется для отопления. ТЭЦ строят обычно в крупных городах, поскольку передача пара или горячей воды пока возможна на расстоянии не более 20 км.
Конденсационные электростанции, обслуживающие большие территории, называют государственными районными электростанциями (ГРЭС). Именно на них вырабатывается большая часть электроэнергии.
В электроэнергетике сложилась тенденция строительства мощных ТЭС. Самые крупные из них (мощностью свыше 2 млн. кВт) - Костромская и Конаковская (в Центральном районе), Рефтинская и Троицкая (на Урале), Киришская (в Северо-Западном районе), Заинская (в Поволжье), Сургутская и Нижневартовская, Березовская, Назаровская, Не-рюнгринская (в Сибири и на Дальнем Востоке).
Россия обладает огромным гидропотенциалом, особенно в восточной части страны. Самые мощные гидроэлектростанции (ГЭС) построены на реках с большим падением и расходом воды. Это Саяно-Шушенская и Красноярская ГЭС на Енисее (обе мощностью по 6 млн. кВт), Братская и Усть-Илимс-кая на Ангаре (более чем по 4 млн. кВ). Но создание крупных ГЭС неблагоприятно влияет на окружающую среду. Особенно это касается ГЭС на равнинных реках, где водохранилища затапливают огромные территории, нарушают режим реки. Замедление течения реки приводит к резкому снижению ее способности к самоочистке, заиливанию русла, нарушению всей экосистемы в целом. Поэтому в перспективе планируется создание средних и малых ГЭС.
Значительный экономический эффект дают также гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), покрывающие «пиковые нагрузки» на энергетические системы. Очень перспективным направлением развития гидроэнергетики является также создание приливных электростанций (ПЭС), использующих энергию морских вод. В России сейчас действует опытная Кислогубская ПЭС, планируется создание еще нескольких ПЭС.
Атомные электростанции (АЭС) - важная часть электроэнергетики всех развитых стран мира. Первая на планете АЭС была сооружена в г. Обнинске в 1954 г. С тех пор в России и бывших союзных республиках построено достаточно много АЭС, большинство - в европейской части России, на Украине и в Литве. Сейчас в стране действуют девять крупных АЭС - Курская (4 млн. кВт), Смоленская, Тверская, Нововоронежская, Ленинградская, Балашовская, Белоярская, Кольская.
После аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году строительство многих электростанций и ввод новых энергоблоков были приостановлены, темпы развития атомной энергетики замедлялись.
В настоящее время функционирует Единая энергетическая система (ЕЭС) России, объединяющая многочисленные электростанции европейской части и Сибири. Передача электроэнергии на большие расстояния осуществляется с помощью высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП).
Современное состояние ТЭК в России, как и в других странах, требует решить ряд проблем. Во-первых, это колоссальное увеличение добычи невозобновляемых источников энергии за последние десятилетия и все возрастающее загрязнение окружающей среды. На долю ТЭК в нашей стране приходится около 48% выбросов вредных веществ в атмосферу, 36% сточных вод и свыше 30% твердых отходов от всех загрязнителей. Все это требует не только внедрения новых технологий производства электроэнергии, но и использования возобновляемых источников энергии (ВИЗ). В мире сейчас 1/7 электроэнергии получают за счет ВИЗ: солнечного излучения, ветра, тепла Земли, энергии приливов. Вопрос о расширении использования ВИЗ для России особенно актуален, так как у нас энергоснабжение более 70% территории базируется в основном на привозном органическом топливе; транспортировка его очень дорога (до 1/5 стоимости топлива), а в условиях экономического кризиса регулярность снабжения нарушается. Поэтому перестройка энергобаланса должна идти и в направлении увеличения доли ВИЗ до 20% в среднем по России (в некоторых регионах - до 50% и более).
Во-вторых, перспективы развития ТЭК связаны также с проведением энергосберегающей политики, так как почти 2/3 производимой энергии не доходит до потребителя, преобразуясь в тепловую энергию.
93. Мировая электроэнергетика
Электроэнергетика входит в состав топливно-энергетического комплекса, образуя в нем, как иногда говорят, «верхний этаж». Можно сказать, что она является одной из базовых отраслей мирового хозяйства. Эта ее роль объясняется необходимостью электрификации самых разных сфер человеческой деятельности. Поэтому и уровень электрификации топливно-энергетического баланса мира, который измеряется количеством первичных энергоресурсов, расходуемых на производство электроэнергии, все время возрастает и в развитых странах уже превысил 2/5.
Динамика мирового производства электроэнергии показана на рисунке 72, из которого вытекает, что во второй половине XX в. – начале XXI в. выработка электроэнергии увеличилась в 20 раз. На протяжении всего этого времени темпы роста спроса на электроэнергию превышали темпы роста спроса на первичные энергоресурсы. В первой половине 1990-х гг. они составляли соответственно 2,5 % и 1,5 % в год.
Согласно прогнозам, к 2010 г. мировое потребление электроэнергии может возрасти до 18–19 трлн кВт ч, а к 2020 г. – до 26–27 трлн кВт ч. Соответственно будут возрастать и установленные мощности электростанций мира, которые уже в середине 1990-х гг. превысили уровень в 3 млрд кВт.
Между тремя основными группами стран выработка электроэнергии распределяется следующим образом: на долю экономически развитых стран приходится 55 %, развивающихся – 35 и стран с переходной экономикой – 10 %. Предполагают, что доля развивающихся стран в перспективе будет возрастать, и к 2020 г. они обеспечат уже около 1/2 мировой выработки электроэнергии.
Рис. 72. Динамика мирового производства электроэнергии, млрд кВтч
Таблица 94
ГЛАВНЫЕ СТРАНЫ – ПРОИЗВОДИТЕЛИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В 2006 г.
Распределение мирового производства электроэнергии между крупными географическими регионами также постепенно изменяется. Так, в 1950 г. на долю Северной Америки приходилось 46 %, Западной Европы – 25, Восточной Европы (с СССР) – 14, Азии – 10, Латинской Америки, Австралии и Океании – по 2 и Африки – 1 %. К 2005 г. доля Северной Америки уменьшилась до 26 %, Западной Европы – до 20, Восточной Европы (с СНГ) – до 11, тогда как доля Азии возросла до 34, Латинской Америки – до 5, Африки– почти до 3 %, доля Австралии и Океании осталась неизменной. Судя по прогнозам, в 2010 г. потребление электроэнергии в Северной Америке и Азиатско-Тихоокеанском регионе сравняется на уровне около 6 трлн кВт ч. В Западной Европе оно составит 2800 млрд кВт ч, в Латинской Америке – 1350 млрд, в Африке – 550 млрд, на Ближнем и Среднем Востоке – 350 млрд кВт ч.
Такой порядок регионов в известной мере предопределяет и состав главных стран – производителей электроэнергии (табл. 94).
Анализируя таблицу 94, нетрудно заметить, что из 18 вошедших в нее стран 14 относятся к экономически развитым и 4 – к развивающимся. В целом состав этой группы уже на протяжении длительного времени остается более или менее устойчивым, но число стран в ней постепенно возрастает. Еще в 1985 г. их было всего 11, причем в первую пятерку входили тогда США, СССР, Япония, Канада и Китай. Согласно одному из прогнозов, в 2020 г. производство электроэнергии в США достигнет 4350 млрд кВт ч, в Китае – 3450 млрд, В России – 180 млрд, в Индии – 1150 млрд, а в странах ЕС в целом – 2115 млрд кВт-ч. Но некоторые из этих показателей уже устарели.
Показатель производства электроэнергии из расчета на душу населения относится к числу наиболее важных показателей, характеризующих ту или иную страну, так как он в наибольшей мере отражает степень электрификации ее экономики. Поскольку темпы прироста производства электроэнергии выше средних темпов прироста населения, этот показатель для всего мира постепенно возрастает и ныне составляет около 2500 кВт-ч. Душевую выработку, превышающую этот средний количественный рубеж, имеют уже 55 стран мира, которые представляют все его континенты. Как и можно было ожидать, среди них преобладают экономически развитые страны Северной Америки (Канада– более 16 тыс. кВт-ч, США – около 14 тыс.), зарубежной Европы (Франция – около 9 тыс., Германия – около 7 тыс.), Япония (более 9 тыс. кВт-ч). Но «чемпионом мира» среди них была и остается Норвегия, где показатель душевого производства электроэнергии превышает 30 тыс. кВт-ч! В развивающемся мире душевую выработку выше среднемирового уровня имеют лишь очень немногие страны, преимущественно нефтедобывающие – с небольшим населением и довольно развитой теплоэнергетикой (Кувейт – около 14 тыс. кВт-ч, Катар– 10 тыс., Саудовская Аравия, ОАЭ, Бахрейн – 6–7,5 тыс. кВт-ч). Но подавляющее большинство развивающихся стран имеет показатели душевой выработки ниже 1000 кВт-ч, а, скажем, Бангладеш в Азии, Судан, Танзания, Эфиопия в Африке не дотягивают и до 100 кВт-ч.
Структура производства электроэнергии также не остается неизменной. До середины XX в., на угольном этапе развития мирового энергопотребления, в ней резко преобладала доля тепловых, преимущественно работающих на угле, электростанций с некоторой добавкой ГЭС. Затем, по мере развития гидроэнергетики и атомной энергетики, доля ТЭС стала уменьшаться, и в начале XXI в. мировое производство электроэнергии приобрело структуру, показанную на рисунке 73. Из него вытекает, что ныне более 2/3 мирового производства электроэнергии приходится на ТЭС и по 1/5-1/6 – на ГЭС и АЭС. Согласно прогнозам, структура использования топлива на ТЭС в перспективе несколько изменится: в 2010 г. доля газа может возрасти, а доля мазута уменьшиться.
Рис. 73. Структура мирового производства электроэнергии
В силу ряда природных и экономических причин показатели структуры производства электроэнергии крупных регионов мира могут существенно отличаться от среднемировых, о чем свидетельствуют данные таблицы 95.
Анализ таблицы 95 позволяет сделать несколько интересных выводов. Во-первых, о том, что наиболее ориентирована на уголь электроэнергетика Африки (благодаря ЮАР) и зарубежной Азии (во многом благодаря Китаю), но роль угля довольно значительна также в Восточной Европе и группе стран ОЭСР. Во-вторых, о том, что в основном на нефти и газе базируется электроэнергетика стран Ближнего Востока, где находятся крупнейшие производители этих видов топлива; доля газа очень велика также в странах СНГ. В-третьих, о том, что по доле гидроэнергетики на мировом фоне резко выделяется регион Латинской Америки, где ГЭС вырабатывают 3/4 всей электроэнергии. И в-четвертых, о том, что по доле АЭС в общей выработке лидируют страны ОЭСР (иными словами, страны Запада), за которыми следуют страны СНГ и Восточной Европы.
Подобные структурные контрасты еще отчетливее проявляются на примерах отдельных стран. В этом отношении их можно подразделить на три большие группы.
Для стран первой группы характерно преобладание выработки электроэнергии на ТЭС, работающих на угле, мазуте и природном газе. К этой группе относятся США, большинство стран зарубежной Европы и СНГ, Япония, Китай, Индия, Австралия и ряд других. Особую подгруппу среди них образуют страны, где ТЭС дают 95– 100 % всей электроэнергии. Это либо типично угольные (Польша, ЮАР), либо типично нефтегазовые (Саудовская Аравия, ОАЭ, Кувейт, Бахрейн, Оман, Ирак, Ливия, Алжир, Тринидад и Тобаго, Туркменистан) страны, либо страны, ориентирующиеся на привозное топливо (Дания, Ирландия, Белоруссия, Молдавия, Израиль, Иордания, Кипр, Сингапур, Сомали, Куба).
Таблица 95
СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПО КРУПНЫМ РЕГИОНАМ МИРА В НАЧАЛЕ XXI В.
* Без стран СНГ. ** Без стран СНГ и Китая.
Кроме того, в эту подгруппу входят еще примерно 40 небольших, преимущественно островных, стран, где доля ТЭС в выработке электроэнергии достигает 100 %. Все они ориентируются на привозное, главным образом нефтяное, топливо для своих электростанций. Это страны Карибского бассейна, многие острова и архипелаги Океании, а также островные и некоторые неостровные страны Африки.
Анализируя данные о теплоэнергетике, нужно иметь в виду, что первая десятка стран-лидеров по доле ТЭС в выработке электроэнергии несколько отличается от первой десятки стран-лидеров по абсолютным размерам выработки. В нее входят (в порядке убывания) США, Япония, Россия, Китай, Германия, Индия, Великобритания, Италия, ЮАР и Австралия.
Крупнейшие современные ТЭС имеют мощность 4–5 млн кВт. ТЭС, работающие на угле, обычно размещаются в районах добычи энергетического угля или в местах, куда его можно доставлять дешевым водным транспортом. ТЭС, работающие на нефтетопливе, чаще всего соседствуют с крупными НПЗ, а работающие на природном газе ориентируются на трассы магистральных газопроводов.
Во вторую группу входят страны с преобладанием гидроэнергетики. Их более 50. В зарубежной Европе (Норвегия – 99,5 %, Албания, Хорватия, Босния и Герцеговина, Швейцария, Латвия) и в зарубежной Азии (Республика Корея, Вьетнам, Шри-Ланка, Афганистан) их сравнительно не так много. Зато в Африке таких стран больше 20, причем в некоторых из них (ДР Конго, Замбия, Мозамбик, Камерун, Конго, Намибия, Танзания) фактически всю электроэнергию вырабатывают на ГЭС. Что же касается Латинской Америки, то гидроэнергетика является определяющей во всех странах этого континента, за исключением Кубы, Мексики и Аргентины. Из стран Северной Америки во вторую группу входит Канада, из стран Океании – Новая Зеландия, из стран СНГ – Таджикистан, Киргизия и Грузия.
В этом случае первая десятка стран по доле ГЭС в выработке электроэнергии также существенно отличается от первой десятки стран по ее абсолютным размерам. В нее входят (в порядке убывания) Канада, США, Бразилия, Китай, Россия, Норвегия, Япония, Франция, Индия и Швеция. Крупнейшие современные ГЭС имеют мощность 5–6 млн кВт, а некоторые даже 10–12 млн кВт (табл. 96).
Таблица 96
КРУПНЕЙШИЕ ГЭС МИРА
Еще в конце 1980-х гг. из 110 действовавших в мире ГЭС установленной мощностью свыше 1 млн кВт 1/2 находилась в странах Запада, в особенности в США и Канаде, 1/3 – в развивающихся и остальная часть – в социалистических странах. Однако в последнее время очень крупных русловых ГЭС ни в зарубежной Европе, ни даже в Северной Америке уже не строят, перейдя к сооружению гидроаккумулятивных электростанций (ГАЭС), а также малых и низконапорных ГЭС. В значительной мере это связано с тем, что многие страны зарубежной Европы использовали уже более 90 % своего эффективного гидроэнергетического потенциала, Япония – примерно столько же, а США и Канада – более 1/2.
Тем не менее дальнейшее освоение гидроэнергетического потенциала остается важнейшей задачей развития энергетики.
В конце 1990-х гг. во всем мире в стадии строительства находились ГЭС общей установленной мощностью свыше 100 млн кВт. Однако 2/3 этих мощностей приходилось уже на страны Азии и 1/6 – на страны Латинской Америки, где есть еще неиспользованные гидроресурсы. Если иметь в виду отдельные страны, то в первую очередь это относится к Китаю, где сооружают ряд крупных гидростанций, в том числе крупнейшую в мире ГЭС Санься («Три ущелья») проектной мощностью 18,2 млн кВт.
Наконец, третью группу образуют страны с преобладанием электроэнергии, вырабатываемой на АЭС. Это прежде всего Франция, Бельгия, Словакия, Словения и Литва в зарубежной Европе.
Общий объем торговли электроэнергией составляет примерно 500 млрд кВт-ч в год, или 3,8 % от ее суммарного производства. К крупным экспортерам электроэнергии относятся Франция, Канада, Парагвай, Германия, а в роли импортеров выступают прежде всего США, Германия, Италия, Бразилия, Швейцария.
Россия по общей мощности электростанций уступает в мире только США. Она располагает 440 тепловыми и гидравлическими электростанциями мощностью соответственно 132 млн и 44 млн кВт и 10 атомными электростанциями мощностью 22 млн кВт. Эти станции объединены между собой системными ЛЭП напряжением свыше 220 кВ, общая длина которых составляет 150 тыс. км. Примерно 4/5 всех электростанций России образуют Единую энергетическую систему (ЕЭС) страны. Основу этой системы составляют крупные и крупнейшие ТЭС, ГЭС и АЭС мощностью по несколько миллионов киловатт. Электроэнергетика страны всегда развивалась опережающими темпами, однако в 1990-х гг. темпы ее роста замедлились – прежде всего из-за резкого сокращения капиталовложений. В перспективе главная роль в производстве электроэнергии сохранится за тепловыми электростанциями, которые обеспечат более 2/3 всей ее выработки. Доля гидростанций, составляющая ныне 1/5, может немного уменьшиться, поскольку сооружение ГЭС наиболее капиталоемко и при недостатке средств практически невозможно. Впрочем, разработанная программа все же предусматривает строительство ГЭС средней и малой мощности.
Перспективы развития российской электроэнергетики связаны с необходимостью решения ряда сложных проблем. Особенно с учетом того, что более 2/3 ее основных фондов изношены, и для их реконструкции требуется около 20 млрд долл. Если же такую реконструкцию не провести, то страна может столкнуться с дефицитом электроэнергии. Вот почему было принято решение о реформе (реструктуризации) одной из крупнейших российских естественных монополий – РАО «ЕЭС России».
