Особенность современного развития электроэнергетики – сооружение электроэнергетических систем, их объединение и создание Единой энергетической системы (ЕЭС) страны. Экономическая выгодность мощных линий электропередачи и объединение энергосистем очевидны: значительно повышается надежность снабжения электроэнергией народного хозяйства экономических районов, выравниваются суточные и годовые графики потребления электроэнергии, улучшаются экономические показатели станций, создаются условия для полной электрификации районов, еще испытывающих недостаток в электроэнергии. При проектировании и строительстве электростанций учитываются условия их эксплуатации в объединенных энергетических системах.
Энергетические системы играют важнейшую роль в более планомерном размещении производства, широком внедрении во все отрасли народного хозяйства электроэнергии и ее более рациональном использовании. При этом доля тепловых станций главная (табл. 2).
Таблица 2. Производство электроэнергии на разных типах
электростанций России, млрд кВт∙ч
| Тип электростанций | 1990 | 1995 | 2000 |
| Тепловые 797 583,5 574Гидроэлектростанции 167 177 150Атомные 118 99,5 122 | |||
Тепловые электростанции
Основной тип электростанций в России – тепловые, работающие на органическом топливе (уголь, газ, мазут, сланцы, торф). На их долю приходится около 68% производимой электроэнергии. Основную роль играют мощные (более 2 млн кВт) ГРЭС, обеспечивающие потребности экономического района и работающие в энергосистемах (табл. 3).
На размещение тепловых электростанций оказывают основное влияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные ТЭС расположены, как правило, в местах добычи топлива; чем крупнее электростанция, тем дальше она может передавать электроэнергию. Тепловые электростанции, использующие местные виды топлива, 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.
Таблица 3. ГРЭС мощностью более 2 млн кВт
| Федеральный округ | Название ГРЭС | Установленная мощность, млн кВт | Топливо |
| Центральный | КостромскаяРязанскаяКонаковская | 3,6 2,8 3,6 | Мазут Уголь Мазут, газ |
| Уральский | Сургутская 1Сургутская 2РефтинскаяТроицкаяИриклинская | 3,3 4,8 3,8 2,4 2,4 | Газ Газ Уголь Уголь Мазут |
| Приволжский | Заинская | 2,4 | Мазут |
| Сибирский | Назаровская | 6,0 | Уголь |
| Южный | Ставропольская | 2,1 | Мазут, газ |
| Северо-Западный | Киширская | 2,1 | Мазут |
Крупными тепловыми электростанциями являются: в Восточной Сибири – ГРЭС, работающие на углях Канско-Ачинского бассейна – Березовская ГРЭС-1 и ГРЭС-2; в Западной Сибири – Сургутская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, Уренгойская ГРЭС (газ).
На базе Канско-Ачинского бассейна создается мощный территориально-производственный комплекс (ТПК). По проекту ТПК предполагалось создать на территории около 10 тыс. км2 вокруг Красноярска десять уникальных сверхмощных ГРЭС по 6,4 млн кВт каждая. В настоящее время число запланированных ГРЭС уменьшено до восьми (по экологическим соображениям – выбросы в атмосферу, скопления золы в огромных количествах). В настоящее время начато сооружение только первой очереди ТПК. В 1989 г. введен в эксплуатацию первый агрегат Березовской ГРЭС 1 мощностью 800 тыс. кВт и уже решен вопрос о строительстве ГРЭС-3 такой же мощности (на расстоянии всего 9 км одна от другой).
Преимущества тепловых электростанций по сравнению с другими типами заключаются в относительно свободном размещении, связанном с широким распространением топливных ресурсов в России; в способности вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГЭС). Отрицательные качества ТЭС: используются невозобновимые топливные ресурсы, низкий коэффициент полезного действия, крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Коэффициент полезного действия обычной ТЭС – 37 – 39%. Несколько больший кпд имеют ТЭЦ, обеспечивающие теплом предприятия и жилье с одновременным производством электроэнергии, - 60%. В настоящее время в России действуют около 700 крупных и средних ТЭЦ.
Тепловые электростанции всего мира выбрасывают в атмосферу ежегодно 200 – 250 млн т золы и около 60 млн т сернистого ангидрида, они поглощают огромное количество кислорода. К настоящему времени установлено, что и радиоактивная обстановка вокруг тепловых электростанций, работающих на угле, в среднем в мире в 100 раз выше, чем вблизи АЭС такой же мощности (так как обычный уголь в качестве микропримесей почти всегда содержит уран-238, торий-232 и радиоактивный изотоп углерода). ТЭС нашей страны в отличие от зарубежных до сих пор не оснащены сколько-нибудь эффективными системами очистки выбрасываемых газов от оксидов серы и азота. ТЭС, работающие на природном газе, экологически существенно чище угольных, мазутных и сланцевых, но огромный экологический вред наносит природе прокладка газопроводов, особенно в северных районах.
Несмотря на отмеченные недостатки в перспективе доля ТЭС в приросте производства электроэнергии должна составить 78 – 85%.
Топливный баланс тепловых электростанций России характеризуется преобладанием газа и мазута. Тепловые электростанции восточных районов будут базироваться в основном на угле, прежде всего дешевом угле открытой добычи Канско-Ачинского бассейна.
Гидравлические электростанции
ГЭС находятся на втором месте по количеству вырабатываемой электроэнергии (в 2000 г. около 18%). Гидроэлектростанции являются весьма эффективным источником 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. Огромное достоинство ГЭС – это высокая маневренность, т.е. возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключения любого требуемого количества агрегатов. Это 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. Естественно, это под силу только мощным ГЭС.
Строительство ГЭС требует длительных сроков и больших удельных капиталовложений, связано с потерями земель на равнинах, наносит ущерб рыбному хозяйству. Доля участия ГЭС в выработке электроэнергии существенно меньше их доли в установленной мощности, что объясняется тем, что их полная мощность реализуется лишь в короткий период, причем только в многоводные годы. Поэтому несмотря на обеспеченность России гидроэнергетическими ресурсами, ГЭС не могут служить основой выработки электроэнергии в стране.
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 (табл. 4).
Таблица 4. ГЭС мощностью более 2 млн кВт
| Федеральный округ | Название ГЭС | Установленная мощность, млн кВт |
| Сибирский | Саяно-Шушенская Красноярская Братская Усть-Илимская | 6,4 6,0 4,5 4,3 |
| Приволжский | Волжская (Волгоград) Волжская (Самара) | 2,5 2,3 |
Для гидростроительства в нашей стране было характерно сооружение на реках каскадов гидроэлектростанции. Каскад – группа ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока для последовательного использования его энергии. При этом помимо получения электроэнергии, решаются проблемы снабжения населения и производства водой, устранения паводков, улучшения транспортных условий. К сожалению, создание каскадов в стране привело к крайне негативным последствиям: потере ценных сельскохозяйственных земель, особенно пойменных, нарушению экологического равновесия.
ГЭС можно разделить на две основные группы: расположенные на крупных равнинных реках и на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Равнинные водохранилища обычно велики по площади и изменяют природные условия на значительных территориях: ухудшается санитарное состояние водоемов; нечистоты, которые раньше выносились реками, накапливаются в водохранилищах, приходится применять специальные меры для промывки русел рек и водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее рентабельно, чем на горных.