Электроэнергетическое хозяйство

Электроэнергетика является важнейшей базовой отраслью промышленности России. От уровня ее развития зависит все народное хозяйство страны.

Отличительная особенность экономики России (так же, как и ранее СССР) — более высокая по сравнению с развитыми странами удельная энергоемкость производимого национального дохода (почти в полтора раза выше, чем в США), и поэтому необходимо широко внедрять энергосберегающие технологии и технику.

Специфической особенностью электроэнергетики является то, что ее продукция не может накапливаться для последующего использования, поэтому потребление соответствует производству электроэнергии и по объемам (разумеется, 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 СаяноШушенской гидравлической электростанции (ГЭС) — сооружаются 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.

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 началось с принятия плана ГОЭЛРО (1920). 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 г., 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 параллельной 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 в 2004 г. составила 216,6 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. произошло снижение производства энергии (табл. 3.1). 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 3.1. Производство электроэнергии, млрд кВт-ч

Если производство электроэнергии в 1990 г.

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 гидроэнергии, 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.

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.

Особенность современного развития электроэнергетики — сооружение электроэнергетических систем, их объединение и создание Единой энергетической системы (ЕЭС) страны. Экономическая выгодность мощных линий электропередачи и объединения энергосистем очевидна: 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.

Энергетические системы играют важнейшую роль в более планомерном размещении производства, широком внедрении во все отрасли народного хозяйства электроэнергии и ее более рациональном использовании.

Основной тип электростанций в России — тепловые, работающие на органическом топливе (уголь, газ, мазут, сланцы, торф). На их долю приходится 68,5% производимой электроэнергии. Основную роль играют мощные (более 2 млн кВт) ГРЭС, обеспечивающие потребности экономического района и работающие в энергосистемах (табл. 3.3).

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 3.3. ГРЭС мощностью более 2 млн кВт

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 топливно-энергетический комплекс (КАТЭК). По проекту 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 КАТЭК. В 1989 г. введен в эксплуатацию первый агрегат Березовской ГРЭС-1 мощностью 800 тыс. кВт, а в перспективе до 6,0 млн 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 радиоактивное заражение 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.