ПЛАН:
1. Введение. Электроэнергетическое хозяйство.
2. Тепловые электростанции.
3. Гидравлические электростанции.
4. Атомные электростанции.
5. Альтернативные источники энергии.
6. Объединенные энергосистемы.
7. Заключение. Перспективы электроэнергетики.
Электроэнергетическое хозяйство
Электроэнергетика является важнейшей базовой отраслью промышленности России. От уровня ее развития зависит все народное хозяйство страны.
Отличительная особенность экономики России – более высокая по сравнению с развитыми странами удельная энергоемкость производимого национального дохода (почти в полтора раза выше, чем в США), поэтому необходимо широко внедрять энергосберегающие технологии и технику. Тем не менее даже в условиях снижения энергоемкости ВНП спецификой развития производства энергии является постоянно возрастающая потребность в ней производственной и социальной сфер. Важную роль электроэнергетика играет в условиях перехода к рыночной экономике; от ее развития во многом зависит выход из экономического кризиса, решение социальных проблем. На решение социальных задач в 2010 году ушло свыше 60% прироста потребления электроэнергии.
Специфической особенностью электроэнергетики является то, что ее продукция не может накапливаться для последующего использования, поэтому потребление соответствует производству электроэнергии и по размерам (с учетом потерь) и во времени. Существуют устойчивые межрайонные связи по ввозу и вывозу электроэнергии: 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 гидравлической электростанции (ГЭС) – электрометаллургия: сооружается Саянский алюминиевый завод, завод по обработке цветных металлов, строится молибденовый комбинат, в перспективе намечается строительство электрометаллургического комбината.
Представить себе жизнь без электрической энергии уже невозможно. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос, наш быт. Столь широкое распространение объясняется ее специфическими свойствами: возможностью превращаться практически во все другие виды энергии (тепловую, механическую, звуковую, световую и т.п.); способностью относительно просто передаваться на значительные расстояния в больших количествах; огромными скоростями протекания электромагнитных процессов; способностью к дроблению энергии и образованию ее параметров (изменение напряжения, частоты).
В промышленности электрическая энергия применяется как для приведения в действие различных механизмов, так и непосредственно в технологических процессах. Работа современных средств связи (телеграфа, телефона, радио, телевидения) основана на применении электроэнергии. Без нее невозможно было бы развитие кибернетики, вычислительной техники, космической техники.
Огромную роль электроэнергия играет в транспортной промышленности. Электротранспорт не загрязняет окружающую среду. Большое количество электроэнергии потребляет электрифицированный железнодорожный транспорт, что позволяет повышать пропускную способность дорог за счет увеличения скорости движения поездов, снижать себестоимость перевозок, повышать экономию топлива.
Электроэнергия в быту является основной частью обеспечения комфортабельной жизни людей. Электроэнергетика – важнейшая часть жизнедеятельности человека. Уровень ее развития отражает уровень развития производительных сил общества и возможности научно-технического прогресса.
Становление электроэнергетики России связано с планом ГОЭЛРО (1920 г.). Рассчитанный на 10 – 15 лет план предусматривал строительство 10 гидроэлектростанций и 20 паровых электростанций суммарной мощностью 1,5 млн кВт. Фактически план был реализован за 10 лет – к 1931 году, а к концу 1935 г. Вместо 30 электростанций были построены 40 районных электростанций, в том числе Свирская и Волховская гидроэлектростанции, Шатурская на торфе и Каширская на подмосковных углях государственные районные электростанции (ГРЭС).
Основу плана составили следующие направления:
· широкое использование на электростанциях местных топливных ресурсов;
· создание высоковольтных электрических сетей, объединяющих мощные станции;
· экономическое использование топлива, достигаемое параллельно работой тепловых электростанций (ТЭС) и ГЭС;
· сооружение ГЭС в первую очередь в районах, бедных органическим топливом.
План ГОЭЛРО создал базу индустриализации России. В 1920-е годы наша страна занимала одно из последних мест в мире по выработке энергии, а уже в конце 1940-х годов она заняла первое место в Европе и второе в мире.
Мощность всех электростанций России составляет около 215 млн кВт. Со вступлением России в рыночные отношения произошли огромные организационные изменения в энергетике. Создана крупнейшая акционерная компания РАО «ЕЭС России», осуществляющая производство, распределение и экспорт электроэнергии. Фактически в России создалась монополия на производство электроэнергии в лице РАО «ЕЭС России», в которое входят 73 территориальных акционерных общества энергетики и электрификации. Это крупнейшее в мире централизованно управляемое энергетическое объединение.
В ведении РАО «ЕЭС России» находятся около 600 ТЭС, более 100 ГЭС и 9 атомных электростанций (АЭС). По сравнению с 1990 г. к 2000 г. произошло снижение производства энергии (табл. 1). В немалой степени это объясняется старением энергетического оборудования. Резкое снижение мощностей вызывает критическое положение в снабжении электроэнергией ряда регионов России (Дальний Восток, Северный Кавказ и др.).
Таблица 1. Производство электроэнергии, млрд кВт∙ч
| 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
| 1082 | 1050 | 1009 | 957 | 876 | 860 | 847 | 834 | 827 | 847 | 846 |
Если производство электроэнергии в 1990 г. принять за 100%, то в 2000 г. выработано всего 78%, т.е. на 22% меньше.
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 каждого экономического района на перспективу.
Одним из принципов размещения электроэнергетики на современном этапе развития рыночного хозяйства является строительство преимущественно небольших по мощности тепловых электростанций, внедрение новых видов топлива, развитие сети дальних высоковольтных электропередач. В Советском Союзе строились очень крупные электростанции. Наиболее крупные ТЭС мощностью по 2 млн кВт и более расположены во многих регионах страны.
Важным направлением развития электроэнергетики было строительство атомных электростанций, в первую очередь в районах, испытывающих дефицит топлива. Атомные электростанции в своем размещении учитывают потребительский фактор. Установлено, что энергетический эквивалент разведанных мировых запасов ядерного горючего во много раз превосходит энергетический эквивалент известных мировых запасов угля, нефти и гидроэнергетики, вместе взятых. Кроме того, 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.
Существенная особенность развития и размещения электроэнергетики – широкое строительство теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) для теплофикации различных отраслей промышленности и коммунального хозяйства. Под теплофикацией понимается централизованное снабжение теплом городов и промышленных предприятий с одновременным производством электроэнергии. Теплофикация обеспечивает экономию топлива и почти вдвое увеличивает коэффициент полезного действия электростанций, позволяет производить дешевую тепловую энергию для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и, следовательно, способствует лучшему удовлетворению бытовых нужд населения.
ТЭЦ размещаются в пунктах потребления пара или 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. Это позволяет удешевлять и сокращать сроки строительства. Так, в южных районах, где нет сильных морозов, все более широкое распространение получают электростанции открытого или полуоткрытого типа. Здесь нет необходимости сооружать здания электростанций, турбинное и котельное оборудование устанавливается под открытым небом.
Важным направлением в развитии электроэнергетики является также строительство гидроэлектростанций. По плану ГОЭЛРО еще в 1920-е годы предусматривалось строительство гидроэлектростанций общей мощностью 640 тыс. кВт.
Гидроэнергетическое строительство развертывалось быстрыми темпами. За предвоенный период были построены ГЭС общей мощностью свыше 1 млн кВт (Волховская, Свирская и др.). В этот же период началась реконструкция рек Волги, Камы, которая продолжалась и в послевоенный период.
Одна из характерных черт советского гидроэнергостроительства – сооружение на реках каскадов гидроэлектростанций. Крупнейшими в мире являются Волжско-Камский, Ангаро-Енисейский каскады ГЭС.
В практической работе по размещению электростанций большое 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.