Размещение нетрадиционных источников энергии на территории России. Нетрадиционные электростанции в россии

Альтернативные источники энергии: виды и использование

В связи с развитием производственных технологий и значительным ухудшением экологической ситуации во многих регионах земного шара, человечество столкнулось с проблемой поиска новых источников энергии. С одной стороны, количество добываемой энергии должно быть достаточным для развития производства, науки и коммунально-бытовой сферы, с другой стороны, добыча энергии не должна отрицательно сказываться на окружающей среде.

Данная постановка вопроса привела к поиску так называемых альтернативных источников энергии — источников, соответствующих вышеуказанным требованиям. Усилиями мировой науки было обнаружено множество таких источников, на данный момент большинство из них уже используется более или менее широко. Предлагаем вашему вниманию их краткий обзор:

Солнечная энергия

Солнечные электростанции активно используются более чем в 80 странах, они преобразуют солнечную энергию в электрическую. Существуют разные способы такого преобразования и, соответственно, различные типы солнечных электростанций. Наиболее распространены станции, использующие фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементы), объединенные в солнечные батареи. Большинство крупнейших фотоэлектрических установок мира находятся в США.

Энергия ветра

Ветроэнергетические установки (ветряные электростанции) широко используются в США, Китае, Индии, а также в некоторых западноевропейских странах (например в Дании, где 25% всей электроэнергии добывают именно таким способом). Ветроэнергетика является весьма перспективным источником альтернативной энергии, в настоящее время многие страны значительно расширяют использование электростанций данного типа.

Биотопливо

Главными преимуществами данного источника энергии перед другими видами топлива являются его экологичность и возобновляемость. К альтернативным источникам энергии относятся не все виды биотоплива: традиционные дрова тоже являются биотопливом, но не являются альтернативным источником энергии. Альтернативное биотопливо бывает твердым (торф, отходы деревообработки и сельского хозяйства), жидким (биодизель и биомазут, а также метанол, этанол, бутанол) и газообразное (водород, метан, биогаз).

Энергия приливов и волн

В отличие от традиционной гидроэнергетики, использующей энергию водного потока, альтернативная гидроэнергетика пока не получила широкого распространения. К главным минусам приливных электростанций относятся высокая стоимость их строительства и суточные изменения мощности, их за которых электростанции этого типа целесообразно использовать только в составе энергосистем, использующих также и другие источники энергии. Основные плюсы — высокая экологичность и низкая себестоимость получения энергии.

Тепловая энергия Земли

Для разработки этого источника энергии используются геотермальные электростанции, использующие энергию высокотемпературных грунтовых вод, а также вулканов. На данный момент более распространенной является гидротермальная энергетика, использующая энергию горячих подземных источников. Петротермальная энергетика, основанная на использовании «сухого» тепла земных недр, на данный момент развита слабо; основной проблемой считается низкая рентабельность данного способа получения энергии.

Атмосферное электричество

(Вспышки молний на поверхности Земли происходят практически одновременно в самых разных местах планеты)

Грозовая энергетика, основывающаяся на захвате и накоплении энергии молний, пока находится в стадии становления. Главными проблемами грозовой энергетики являются подвижность грозовых фронтов, а также быстрота атмосферных электрических разрядов (молний), затрудняющая накопление их энергии.

xn----8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

Основные объекты нетрадиционной энергетики России

Остановимся теперь подробнее на действующих и строящихся энергоустановках возобновляемой энергетики. На рис. 2 приведена карта России с указанием на ней мест расположения наиболее крупных объектов возобновляемой энергетики.

Рис. 2. Расположение объектов нетрадиционной и возобновляемой энергетики на территории России.

 

Россия располагает большими потенциальными запасами геотермальной энергии в виде парогидротерм вулканических районов и энергетических термальных вод с температурой 60-200°C в платформенных и предгорных районах. В 1967 г. на южной оконечности Камчатки была создана первая в стране Паужетская ГеоТЭС мощностью 5 МВт, доведенная впоследствии до мощности 11 МВт. Пробуренные в Паужетской геотермальной системе несколько десятков скважин в суммарном объёме производят пароводяную смесь в количестве, достаточном для расширения Паужетской ГеоТЭС до 25 МВт.

Экономический кризис 90-х годов сказался и на сфере использования НВИЭ. Несмотря на это удалось сохранить научно-технический потенциал и освоить выпуск новой продукции. Так на ОАО «Калужский турбинный завод» производятся конденсационные блок-модульные ГеоТЭС мощностью 4 и 20 МВт. Три таких блока «Туман-4К» по 4 МВт смонтированы на Верхне-Мутновской ГеоТЭС на Камчатке. В качестве теплоносителя используется пар Мутновского месторождения давлением 0,8 МПа. Строительство Верхне-Мутновской ГеоТЭС было начато в 1995 г. и завершено в 1999 г. В настоящее время мощность введенной в эксплуатацию ГеоТЭС составляет 12 МВт.

На Мутновской ГеоТЭС, проектная мощность которой составляет 80 МВт, будут установлены 4 энергомодуля «Камчатка-20» мощностью по 20 МВт. Строительство ГеоТЭС начато в 1992 г. на 2х площадках, на каждой из которых располагается главный корпус с двумя энергоблоками.

В 1989 г. на Северном Кавказе была создана опытная Ставропольская ГеоТЭС с использованием двухконтурных энергоустановок. В качестве теплоносителя применяется термальная вода с температурой 165 °C, добываемой с глубины 4,2 км. Технологическая схема ГеоТЭС была разработана в ЭНИН им. Кржижановского.

Кроме указанных геотермальных теплоэлектростанций разработан проект и выполнено технико-экономическое обоснование Океанской ГеоТЭС на о. Итуруп в Сахалинской области суммарной мощностью 1-й и 2-й очередей 30 МВт. Находится в эксплуатации Курильская ГеоТЭС мощностью 0,5 МВт.

Месторождения парогидротерм имеются в России только на Камчатке и Курилах, поэтому геотермальная энергетика не может играть значительную роль в масштабах страны в целом. Но для указанных районов, энергснабжение которых целиком зависит от привозного топлива, геотермальная энергетика способна радикально решить проблему энергообеспечения.

В свое время в бывшем СССР широкое распространение получили малые ГЭС, которые затем были законсервированы или списаны. Сейчас есть предпосылки возврата к малым ГЭС на новой основе, за счет производства современных гидроагрегатов мощностью от 10 до 5860 кВт. В настоящее время действуют около 50 микроГЭС мощностью от 1,5 до 50 кВт, в том числе каскад ГЭС на р. Толмачева мощностью трех очередей около 45 МВт.

В области ветроэнергетики созданы образцы отечественных ветроэнергетических установок (ВЭУ) мощностью 250 и 1000 кВт, находящиеся в опытной эксплуатации. Налаживается сотрудничество с зарубежными организациями и фирмами, имеющими большой опыт в этой области.

Недалеко от г. Элиста планируется строительство крупной Калмыцкой ВЭС, проектная мощность которой составляет 23 МВт. Первая очередь была построена на базе ВЭУ «Радуга-1» мощностью 1,0 МВт и с июля 1995 г. подключена к энергосистеме Калмыкии. Установка работает в круглосуточном режиме.

В Ростовской области в составе «Ростовэнерго» работает ВЭС, известная как ВЭС-300. В ее составе 10 ВЭУ мощностью по 30 кВт каждая. ВЭУ предоставила немецкая компания HSW в рамках проекта ”Эльдорадо Винд”.

Заполярная ВЭС мощностью 1,5 МВт (г. Воркута) успешно эксплуатируются с 1993 года. Она построена на базе шести установок АВЭ-250 российско-украинского производства мощностью 200-250 кВт каждая.

В июле 2002 г. при поддержке датской компании «SЕАS Energi Service A.S.» состоялось открытие крупной ВЭС возле поселка Куликово Калининградской области. Куликовская ВЭС состоит из 21 ВЭУ датского производства мощностью 225 кВт каждая, суммарная мощность составляет 5,1 МВт. В дальнейшем планируется создание в Калининградской области первой коммерческой ветроэлектрической станции морского базирования мощностью 50 МВт. Ветропарк будет построен в 500 метрах от берега на шельфе Балтийского моря.

Подготовлено технико-экономическое обоснование Приморской ветровой электростанции общей мощностью 30 МВт. В качестве основного технологического оборудования приняты комплексные автоматизированные ВЭУ фирмы «Радуга» единичной мощностью 250 и 1000 кВт, поставляемые заводом укрупненными блоками максимальной заводской готовности. ВЭС будет размещается на мысе Лукина, где планируется установить 80 ВЭУ мощностью 250 кВт, и на мысе Поворотном – 10 ВЭУ мощностью 1,0 МВт.

Кроме перечисленных ВЭС в эксплуатации находятся до 1500 ветроустановок различной мощности (от 0,08 до 30 кВт).

В России в настоящее время работают несколько комплексов с биогазовыми установками, среди них: в Подмосковье – птицефабрика «Новомосковская», животноводческая ферма «Поярково» агрофирмы «Искра» Солнечногорского района Московской области, Сергачевская птицефабрика в Нижегородской области. В Российской отраслевой программе «Энергосбережение в АПК» на 2001-2006 годы, в разных областях, запланировано строительство 126 биогазовых установок. Кроме этого имеются технические разработки по использованию биогаза в качестве автомобильного топлива.

В восьмидесятые годы в Крыму была построена первая экспериментальная солнечная электростанция СЭС-5 мощностью 5 МВт с термодинамическим циклом преобразования энергии, а также экспериментальный комплекс сооружений с солнечным тепло- и хладоснабжением. В 60-70-е годы появились также фотоэлектрические установки автономного электроснабжения. К концу 80-х годов в бывшем СССР в эксплуатации находились солнечные установки горячего водоснабжения с общей площадью около 150 тыс. м2, а производство солнечных коллекторов доходило до 80 тыс. м2 в год.

В 1968 г. в Кислой губе на побережье Баренцева моря появилась экспериментальная Кислогубская ПЭС мощностью 0,4 МВт, на строительстве которой был впервые использован отечественный прогрессивный метод наплавного строительства плотины. На ПЭС был установлен один обратимый капсульный агрегат французской фирмы «Нейрпик». Кислогубская ПЭС является научной базой ОАО «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений». В последние годы станция не эксплуатировалась, но июне 2003 г. руководством Мурманской области и РАО «ЕЭС России» принято совместное решение о ее восстановлении. Гидроагрегаты для восстановления станции и увеличения ее мощности заказаны на предприятии «Звездочка» г. Северодвинск Архангельской области.

В качестве перспектив развития приливной энергетики в России следует отметить проекты Мезенской ПЭС на Белом море (19200 МВт), Тугурской ПЭС на Охотском море (7980 МВт). Колоссальные мощности проектируемых ПЭС, обусловленные природными условиями, требуют большое число (по нескольку сотен) гидроагрегатов на каждой станции, длительные сроки строительства, огромные капиталовложения как непосредственно в строительство ПЭС, так и в мероприятия по их адаптации в рамках энергосистемы). Все это делает создание этих ПЭС предметом отдаленного будущего.

Литература

1. Ахмедов Р.Б. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. - М.: Общество «Знание», 1988.

2. Калашников Н.П. Альтернативные источники энергии. - М.: О-во «Знание», 1987.

3. Калинин Ю.Я., Дубинин А.Б. Нетрадиционные способы получения энергии. - Саратов: СПИ, 1983. - 70 с.

4. Лабунцов Д.А. Физические основы энергетики. - М.: Изд-во МЭИ, 2000.

5. Марочек В.И., Соловьев С.П. Пасынки энергетики. - М.: Знание, 1981. – 64 с.

6. Мировая энергетика: прогноз развития до 2020 г.: Пер. с англ. - М.: Энергия, 1980. - 255 с.

7. Муругов В.П., Каргиев В.М. Методология развития автономных энергосистем в сельском хозяйстве с использованием возобновляемых источников энергии. Санкт-Петербург, 1993г.

8. Нетрадиционные источники энергии. - М. МЭИ, 1983.

9. Нетрадиционные источники энергии. - М. Знание, 1985. - 95 с.

10. Нетрадиционные источники энергии: рекоменд. библиогр. обзор/ сост. Л.М. Кузнецова. - М.: Книга, 1984.

11. Проблемы и перспективы развития мировой энергетики. - М.: Знание, 1982. - 48 с.

12. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ. – М. Энергоатомиздат. 1990. – 392 с.

13. Энергетика. - Киев: «Вища школа», 1971.

14. Энергоактивные здания. - М.: Стройиздат, 1988.

15. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха: Справ. пособие/ Л.Д. Богуславский, В.И. Ливчак, В.П. Титов и др.; Под ред. Л.Д. Богуславского и В.И. Ливчака. - М.: Стройиздат, 1990. - 624 с.

16. Янтовский Е.И. Потоки энергии и эксергии. - М.: Наука, 1988. - 144 с.

Содержание

1. Состояние и перспективы использования нетрадиционных и

возобновляемых источников энергии ................................................................... 1

1.1. Традиционные и нетрадиционные источники энергии................................ 1

1.2. Запасы и динамика потребления энергоресурсов, политика России в

области нетрадиционных и возобновляемых источников энергии ................... 2

1.3. Основные объекты нетрадиционной энергетики России............................. 5

Литература ............................................................................................................. 10

studopedya.ru

Состояние и перспективы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии в электроэнергетике России

Основы современной малой энергетики

Основатель современной отечественной электроэнергетики Глеб Максимилианович Кржижановский уделял внимание самым различным ее аспектам. Одним из первых в стране он оценил значение и перспективы использования возобновляемых источников энергии для производства электроэнергии и тепла. Еще в 30-е гг., вскоре после создания Энергетического института, возглавивший его Г. М. Кржижановский, обладавший талантом глубокого научного предвидения, организовал в институте проведение исследований по использованию солнечной и ветровой энергии. Вначале этим направлением занималась небольшая группа специалистов, а в 40-е гг. в институте была создана специализированная лаборатория для проведения исследований и разработок в данной области.

Сегодня в мире использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) достигло промышленного уровня, ощутимого в энергобалансе ряда стран. Масштабы применения НВИЭ в мире непрерывно и интенсивно возрастают. Это направление является одним из наиболее динамично развивающихся среди других направлений в энергетике.

Существенный импульс развитию НВИЭ во многих западных странах придал нефтяной кризис 1973 г., который по существу перевел это направление из стадии разрозненных НИР к стадии реализации целенаправленных государственных программ НИОКР и создания опытных образцов оборудования и демонстрационных объектов по использованию НВИЭ. Эти работы являлись составной частью предпринятых энергосберегающих мероприятий, направленных на снижение зависимости от импорта нефтепродуктов.

По мере стабилизации нефтяного рынка и снижения мировых цен на нефть в 80-е гг. главным стимулом развития НВИЭ стали экологические соображения, тем более, что природоохранная идеология к этому времени прочно укоренилась в общественном сознании в развитых странах. В целом же использование НВИЭ рассматривается как альтернативная резервная технология в области энергетики, развитие которой необходимо, поскольку наперед неизвестно, в какие сроки и какие масштабные ограничения могут быть наложены на традиционную топливную и ядерную энергетику вследствие ее влияния на окружающую среду. Поэтому данное направление признано во многих странах одним из приоритетных направлений в энергетике.

Государственная техническая политика, направленная на развитие НВИЭ, реализуется в этих странах через систему законодательных и нормативных актов, которыми при всем их разнообразии в различных странах устанавливаются некоторые общие для всех принципиальные положения, составляющие правовую, экономическую и организационную основу применения НВИЭ.

Правовая основа – право производителей электроэнергии на основе НВИЭ на подключение к сетям энергоснабжающих компаний при обязанности последних покупать эту электроэнергию.

Экономическая основа – различные экономические льготы (налоговые и кредитные льготы, благоприятные тарифы, дотации и т. п.) производителям и потребителям электроэнергии от НВИЭ, что необходимо на начальном этапе для становления и адаптации на рынке.

Организационная основа – разработка государственных программ поддержки НИОКР в области НВИЭ, финансирование за счет федерального и региональных бюджетов ряда практических мероприятий по использованию НВИЭ.

Научно-исследовательские работы и практические меры по использованию НВИЭ в России в настоящее время сталкиваются с рядом трудностей общего и частного порядка. Общие причины состоят в кризисном положении экономики страны в целом – падении производства, отсутствии средств на инвестиции, снижении платежеспособного спроса, резком сокращении НИОКР с угрозой потери научно-технического потенциала. Все это в полной мере касается и сферы использования НВИЭ.

Дополнительные трудности в развитии этого направления состоят в следующем. Как правило, эксплуатационные затраты для установок на НВИЭ ниже, а капиталовложения выше, чем для традиционных энергоустановок. Этот фактор связан с природой используемых источников энергии и не зависит от состояния экономики, но в настоящих кризисных условиях играет существенную негативную роль. Кроме этого, в условиях значительного падения объема промышленного производства существенно снизилось и энергопотребление, вследствие чего в целом нет острой потребности в изыскании и использовании новых источников энергии, хотя на региональном уровне, в районах Севера и других энергетически дефицитных районах, такая потребность имеется.

В результате этих трудностей и негативных явлений Россия весьма значительно отстает от многих зарубежных стран как по масштабам практического применения НВИЭ, так и по объемам научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в данной области. Так, Федеральной целевой программой «Топливо и энергия» на 1996-2000 гг. предусматривалось создание девяти нетрадиционных электростанций на различных видах НВИЭ, однако ни один из этих проектов не был реализован.

Рассмотрим перспективы развития нетрадиционных электростанций по видам используемых НВИЭ.

Геотермальные электростанции. ГеоТЭС на парогидротермах географически «привязаны» к районам парогидротермальных месторождений (Камчатка, Курилы). Поэтому в целом в энергетике России этот вид ГеоТЭС не может играть значительной роли, но для указанных районов они могут почти полностью удовлетворить потребности в электроэнергии. В этих районах ГеоТЭС уже сейчас имеют коммерческую привлекательность с учетом высокой стоимости привозного топлива. Перспективы ГеоТЭС для указанных районов на ближайшую перспективу уже определились. Кроме Верхне-Мутновской ГеоТЭС мощностью 12 МВт (три блок-модуля по 4 МВт, которые предполагалось запустить летом 1999 г.) в ближайшие 3-5 лет будут созданы Мутновская ГеоТЭС мощностью 50 МВт (первая очередь), затем Океанская ГеоТЭС в Сахалинской области мощностью первой очереди 12 МВт. С учетом существующей Паужетской ГеоТЭС мощностью 11 МВт, которая, однако, требует модернизации, суммарная мощность перечисленных парогидротермальных ГеоТЭС в указанных районах может составить через 5-8 лет 85 МВт. Дальнейшее развитие ГеоТЭС данного типа в этих районах будет зависеть от состояния инвестиционного климата и темпа роста потребности в электроэнергии.

Гораздо большее распространение в электроэнергетике России могут получить ГеоТЭС не на парогидротермах, а на термальной воде с температурой 100-200 °С, месторождения которой значительно более распространены. Такая ГеоТЭС должна быть двухконтурной, с низкокипящим рабочим телом во втором контуре. Однако эти ГеоТЭС, в отличие от парогидротермальных, требуют опытно-промышленного освоения для отработки этой технологии и достижения коммерческой привлекательности.

Ветроэлектростанции. Если к настоящему времени мировая системная ветроэнергетика превратилась в отрасль электроэнергетики, вносящую в отдельных странах ощутимую долю в производство электроэнергии, то в России развитие ветроэнергетики находится на начальном этапе. Разработано несколько типов ветроэлектроустановок (ВЭУ). Установлены и находятся в опытно-промышленной эксплуатации до 10 ВЭУ мощностью 250 кВт и одна - мощностью 1 МВт. Последняя смонтирована в 1994 г., однако из-за недостатка средств до сих пор не сдана в эксплуатацию. В стадии проектирования находится несколько ветроэлектростанций (ВЭС). Однако, в отличие от ГеоТЭС, прогнозы масштабов развития ВЭС содержат существенный элемент неопределенности.

Незавершенность стадии опытно-промышленных испытаний созданных ВЭУ, отсутствие достаточного опыта эксплуатации многоагрегатных ВЭС затрудняют ответ на вопрос, могут ли разработанные ВЭУ являться серийными образцами или требуется их существенная доработка. От этого в значительной степени будут зависеть перспективы и масштабы применения ВЭС. Кроме того, расчетный анализ показывает, что технико-экономические показатели ВЭС еще не являются удовлетворительными и требуется поиск условий и видов применения ВЭУ и ВЭС, которые могут обеспечить их конкурентоспособность.

Солнечные электростанции. Перспективы развития солнечных электростанций (СЭС) также являются неопределенными вследствие их сегодняшней неэкономичности. Вместе с тем, только на лабораторном уровне без достаточно масштабного эксперимента, т. е. без создания экспериментальных и опытно-промышленных СЭС мегаваттной мощности как фотоэлектрических, так и термодинамических, невозможна отработка технологий солнечной электроэнергетики, определение путей повышения их технико-экономических показателей. С этой точки зрения целесообразно, по нашему мнению, вернуться к разработке Кисловодской экспериментальной фотоэлектростанции мощностью 1 МВт, по которой уже выполнены некоторые проектные проработки.

Приливные электростанции. Некоторые особенности приливных электростанции (ПЭС). Если ГеоТЭС, ВЭС и СЭС являются по преимуществу модульными, мощность их относительно невелика и может наращиваться постепенно, то мощность предполагаемых к созданию в России ПЭС исключительно велика (Тугурская ПЭС на Охотском море мощностью 7 800 МВт, Мезенская на Белом море мощностью 19 200 МВт), а число их агрегатов исчисляется сотнями.

Огромная мощность этих ПЭС требует чрезвычайно больших капитальных вложений как непосредственно в строительство ПЭС, так и в мероприятия, необходимые для адаптации в энергосистеме ПЭС с переменной мощностью в суточном цикле. Сроки строительства этих гигантских сооружений также весьма велики. Все это отодвигает создание указанных ПЭС в России, по крайней мере, до того времени, когда экономика страны позволит приступить к проектам такого масштаба. Вместе с тем начатые НИР в этой области должны быть продолжены.

Малые гидроэлектростанции. Малые гидроэлектростанции (МГЭС) с единичной мощностью агрегата от 0,1 до 10 МВт суммарной мощностью до 30 МВт также обычно относят к НВИЭ. По отчетным данным, 1990 г. в России оставалось в эксплуатации 55 МГЭС суммарной мощностью 545 МВт. Практически все эти МГЭС находятся в Европейской части России.

Основные направления развития малой гидроэнергетики на ближайшие годы следующие:

- строительство малых ГЭС при сооружаемых комплексных гидроузлах;

- модернизация и восстановление ранее существовавших МГЭС;

- сооружение МГЭС на существующих водохранилищах и малых реках, на имеющихся перепадах на каналах и трубопроводах подвода и отвода воды на объектах различного хозяйственного назначения.

В соответствии с проработками "Гидропроекта", выполненными в 1996 г., можно рассматривать в качестве первоочередных 42 МГЭС суммарной мощностью 490 МВт. В настоящее время разработаны проекты нескольких МГЭС, имеющих солидное экономическое обоснование. Главной задачей для их реализации является поиск и нахождение инвестиций.

Наиболее существенным препятствием для развития нетрадиционной электроэнергетики является ее неконкурентоспособность как следствие низкой эффективности производства электроэнергии на установках на НВИЭ. Отсюда – трудности привлечения инвестиций. Ориентация на традиционный путь бюджетного финансирования вряд ли перспективна. Требуется поиск нестандартных решений этой проблемы.

Помимо экономических, существуют и технические ограничения. Так, при подключении к энергосистеме нетрадиционных электростанций с нерегулируемой мощностью (ВЭС, СЭС, ПЭС, в некоторой мере МГЭС) для сохранения стабильности параметров энергосистемы их доля (по мощности) не должна превышать величины, оцениваемой в 10-15 %. Для нетрадиционных электростанций, присоединяемых к крупным энергосистемам, это ограничение не актуально, поскольку доля мощности этих электростанций не скоро сможет приблизиться к указанному пределу, но для изолированных энергоузлов оно должно учитываться уже теперь.

Этих технических ограничений не имеют геотермальные электростанции. ГеоТЭС на парогидротермах имеют постоянную мощность и могут являться системообразующими. Максимальная доля ГеоТЭС в системах Камчатскэнерго и Сахалинэнерго в перспективе будет определяться соотношением базовой мощности на основе ГеоТЭС и требуемой пиковой мощности, обеспечиваемой какими-либо маневренными энергоустановками.

Существуют и некоторые экологические ограничения на применение нетрадиционных электростанций, однако они значительно менее жесткие, чем для традиционных.

В целом развитие нетрадиционной электроэнергетики требует решения нескольких задач. К ним относятся:

- Создание опытных и опытно-промышленных электростанций. Речь идет об электростанциях мощностью 1-10 МВт (ГеоТЭС на геотермальной воде с температурой 100-200 °С, многоагрегатные ВЭС, СЭС) для отработки технологий производства электроэнергии и соответствующего оборудования, для приобретения опыта эксплуатации. Эти объекты являются науко - и капиталоемкими, а их создание и эксплуатация отнюдь не гарантируют получения прибыли. Изыскание инвестиций на подобные проекты в существующих экономических условиях представляется исключительно сложной задачей, не имеющей готовых решений.

- Развитие НИОКР. В зарубежных странах суммарные годовые бюджетные затраты на НИОКР в данной области составляют около 1 млрд долл., не считая расходов частных фирм и компаний. В странах-членах Международной Энергетической Ассоциации (МЭА) удельный вес расходов на НИОКР в области НВИЭ составляет 8 % от общего объема государственного бюджетного финансирования НИОКР в энергетическом секторе. В ряде стран этот показатель существенно выше: в Швеции 20 %, в Испании 23,5 %, в Германии 28,3 %, в Дании 44,4 %, в Португалии 51 %. Абсолютно приоритетной статьей всех затрат на НИОКР в области НВИЭ являются расходы на солнечную энергетику.

На этом фоне отечественные государственные и отраслевые расходы на НИОКР в сфере НВИЭ постоянно снижаются. Если в бывшем СССР 15-20 лет назад они были на порядок ниже, чем во многих зарубежных странах, то в России в 90-е гг. они снизились по крайней мере еще на порядок. Объем этих расходов не обеспечивает развитие научно-технического прогресса в данной сфере и поддерживает проведение НИОКР на критически минимальном уровне с угрозой утраты имеющегося научно-технического потенциала в ближайшем будущем. Между тем без опережающего развития НИОКР невозможно развитие данного направления.

- Создание законодательной и нормативной базы. В Законе РФ «Об энергосбережении» (1996) заложена правовая основа применения НВИЭ. Этот закон разрешает производителям электроэнергии, в том числе на основе НВИЭ, отпуск энергии в сети энергоснабжающих организаций, которые обязаны обеспечить прием этой энергии «в количествах и режимах, согласованных с энергоснабжающей организацией и региональной энергетической комиссией».

В настоящее время в Государственной Думе во втором чтении принят Закон РФ «О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии». Принятие этого Закона и вступление его в силу в сочетании с упомянутым Законом "Об энергосбережении" составит минимально достаточную на данном этапе правовую, экономическую и организационную основу для развития НВИЭ в России.

В целом решение перечисленных выше задач необходимо для достижения в ближайшие 10-15 лет основной стратегической цели в данной области – создание нетрадиционных электростанций промышленного уровня мощности, опыт эксплуатации которых, а также опыт изготовления соответствующего оборудования позволят в последующий период перейти к их применению в масштабах, ощутимых в энергетике страны и особенно значимых для ряда ее регионов.

В ЭНИНе им. Г. М. Кржижановского – головном институте по использованию НВИЭ в отрасли – исследования развиваются главным образом в области геотермальной и солнечной энергетики. Под научным руководством ЭНИНа была создана первая в СССР Паужетская ГеоТЭС, построена в 1985 г. первая в стране экспериментальная солнечная электростанция мощностью 5 МВт в Крыму. Там же в 1987 г. ЭНИНом был создан уникальный экспериментальный комплекс по солнечному тепло - и хладоснабжению.

В 90-е гг., несмотря на трудности с финансированием НИР и существенное сокращение кадрового состава, ЭНИНом выполнен ряд разработок эффективных схемных решений ГеоТЭС и СЭС. Разработана комбинированная схема парогидротермальных ГеоТЭС, основанная на комбинации противодавленческой паровой турбины с турбиной на низкокипящем рабочем теле, что позволяет значительно снизить температуру конденсации, использовать тепло отсепарированной геотермальной воды и тем самым существенно, на 30-50 %, увеличить выработку электроэнергии. Вариант указанной комбинированной схемы рассматривается в тендере на строительство первой очереди Мутновской ГеоТЭС. Совместно с Калужским турбинным заводом разрабатывается эффективный метод преобразования тепловой энергии в двухфазных турбинах «полного потока». Этот метод повышает эффективность ГеоТЭС, а также может быть применен при утилизации тепла относительно невысокого потенциала независимо от первичного источника этого тепла. Применительно к ГеоТЭС на геотермальной воде с температурой 80-170 °С ЭНИНом совместно с Кировским заводом спроектирован энергомодуль мощностью 1-1,6 МВт на низкокипящем рабочем теле.

В области солнечной энергетики ЭНИН осуществлял руководство проектированием экспериментальной Кисловодской фотоэлектростанции мощностью 1 МВт. К сожалению, проектные работы не были доведены до завершения вследствие недостатка средств. ЭНИНом при участии некоторых конверсионных предприятий ведется разработка концепции и экспериментальная отработка на макетных образцах новой схемы солнечных энергоустановок и станций на основе комбинированного применения арсенид-галлиевых фотоэлектрических преобразователей, размещаемых в концентрированном потоке солнечного излучения, и термодинамического цикла преобразования теплоты, отводимой от фотопреобразователей при температуре 200-250 °С. Данная схема позволяет существенно повысить суммарный КПД преобразования солнечной энергии в электрическую по сравнению с применяемыми до сего времени схемами фотоэлектрических и термодинамических солнечных энергетических установок.

Все изложенное выше касалось перспектив применения нетрадиционных электростанций в составе централизованных систем производства энергии, составляющих основу современной электроэнергетики. Между тем этот аспект – только часть общей проблемы использования

msd.com.ua

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ • Большая российская энциклопедия

ЭЛЕКТРОСТА́НЦИЯ (элек­три­че­ская стан­ция), со­во­куп­ность ус­та­но­вок, обо­ру­до­ва­ния и ап­па­ра­ту­ры, ис­поль­зуе­мых не­по­сред­ст­вен­но для про­из-ва элек­трич. энер­гии, а так­же не­об­хо­ди­мые для это­го со­ору­же­ния и зда­ния, рас­по­ло­жен­ные на оп­ре­де­лён­ной тер­ри­то­рии. Су­ще­ст­ву­ет мно­же­ст­во ти­пов Э., их от­ли­чия за­клю­ча­ют­ся в тех­нич. осо­бен­но­стях и ис­пол­не­нии, а так­же в ви­де ис­поль­зуе­мо­го ис­точ­ни­ка энер­гии. Не­смот­ря на все раз­ли­чия, боль­шин­ст­во Э. ис­поль­зу­ют для сво­ей ра­бо­ты энер­гию вра­ще­ния ва­ла ге­не­ра­то­ра. Стан­ции раз­ных ти­пов в РФ объ­е­ди­не­ны в Еди­ную элек­тро­энер­ге­ти­че­скую сис­те­му, по­зво­ляю­щую ра­цио­наль­но ис­поль­зо­вать их мощ­но­сти, снаб­жать всех по­тре­би­те­лей элек­тро­энер­ги­ей. Э. раз­ли­ча­ют в за­ви­си­мо­сти от ис­точ­ни­ка энер­гии (в ча­ст­но­сти, ви­да то­п­ли­ва) и ти­па си­ло­вой ус­та­нов­ки.

Классические типы электростанций

Те­п­ло­вые элек­тро­стан­ции (ТЭС) яв­ля­ют­ся ос­но­вой элек­тро­энер­ге­ти­ки, вы­ра­ба­ты­ва­ют в РФ ок. 68% элек­трич. энер­гии; под­раз­де­ля­ют­ся на па­ро­тур­бин­ные элек­тро­стан­ции, га­зо­тур­бин­ные элек­тро­стан­ции, па­ро­га­зо­вые элек­тро­стан­ции, на ко­то­рых энер­гия пре­об­ра­зу­ет­ся с по­мо­щью па­ро­га­зо­тур­бин­ной ус­та­нов­ки, ди­зель­ные элек­тро­стан­ции. Па­ро­тур­бин­ные элек­тро­стан­ции под­раз­де­ля­ют­ся на кон­ден­са­ци­он­ные элек­тро­стан­ции (КЭС) и те­п­ло­элек­тро­цен­тра­ли (те­п­ло­фи­ка­ци­он­ные элек­тро­стан­ции, ТЭЦ). КЭС, ра­бо­таю­щие в энер­го­сис­темах РФ, на­зы­ва­ют так­же ГРЭС; кпд КЭС не пре­вы­ша­ет 40%. Ди­зель­ные элек­тро­стан­ции ис­поль­зу­ют­ся в с.х-ве, лес­ной пром-сти, в по­ис­ко­вых пар­ти­ях и т. п. в ка­че­ст­ве осн., ре­зерв­но­го или ава­рий­но­го ис­точ­ни­ка элек­тро­пи­та­ния си­ло­вых и ос­ве­тит. се­тей. На транс­пор­те ди­зель­ные элек­тро­стан­ции при­ме­ня­ют­ся как осн. энер­ге­тич. ус­та­нов­ки (ди­зель-элек­тро­во­зы, ди­зель-элек­тро­хо­ды). Ком­би­нир. ис­поль­зо­ва­ние те­п­ло­ты зна­чи­тель­но по­вы­ша­ет эко­но­мич­ность ТЭЦ (кпд ок. 60%). К ТЭС от­но­сят так­же атом­ные элек­тро­стан­ции (в РФ вы­ра­ба­ты­ва­ют ок. 16% элек­тро­энер­гии).

Гид­ро­элек­три­че­ские стан­ции (ГЭС) РФ вы­ра­ба­ты­ва­ют ок. 16% элек­тро­энер­гии (кпд ок. 90%). Гид­ро­ак­ку­му­ли­рую­щая элек­тро­стан­ция (ГАЭС, кпд ок. 70%) соз­да­на для по­кры­тия пи­ко­вых мощ­но­стей.

Нетрадиционные типы электростанций 

(см. Во­зоб­нов­ляе­мые ис­точ­ни­ки энер­гии, ВИЭ). К ним от­но­сят­ся ге­лио­элек­три­че­ская стан­ция, гео­тер­маль­ная элек­тро­стан­ция, вет­ро­элек­три­че­ская стан­ция, при­лив­ная элек­тро­стан­ция. Эф­фек­тив­но ис­поль­зо­ва­ние на ма­лых ре­ках ми­ни- и мик­роГЭС (см. Гид­ро­элек­три­че­ская стан­ция, Гид­ро­энер­ге­ти­ка). Э. с маг­ни­то­гид­ро­ди­на­ми­че­ским ге­не­рато­ром (МГД-ге­не­ра­тор) ис­поль­зу­ет­ся для вы­ра­бот­ки элек­тро­энер­гии пря­мым пре­об­ра­зо­ва­ни­ем внут­рен­ней энер­гии элек­тро­про­во­дя­щей сре­ды (жид­ко­сти или га­за).

В 2014 ок. 19,2% ми­ро­во­го энер­го­по­треб­ле­ния удов­ле­тво­ре­но во­зоб­нов­ляе­мы­ми ис­точ­ни­ка­ми энер­гии (осн. по­тре­би­те­ли – стра­ны Ев­ро­сою­за, Ки­тай, США, Бра­зи­лия). Вклад не­тра­ди­ци­он­ных ВИЭ (без круп­ных ГЭС) в энер­го­ба­ланс Рос­сии по­ка не пре­вы­ша­ет 1%. При­ня­тые в по­след­нее вре­мя гос. ре­ше­ния пред­пи­сы­ва­ют до­ве­сти вклад ВИЭ к 2020 до 4,5%, что по­тре­бу­ет вво­да энер­го­ус­та­но­вок на ВИЭ сум­мар­ной мощ­но­стью 20–25 ГВт.

bigenc.ru

Размещение нетрадиционных источников энергии на территории России.

 Солнечные электростанции (СЭС).

Россия расположена между 41 и 82 градусами северной широты, и уровни солнечной радиации на ее территории существенно варьируются . По оценкам, солнечная радиация в отдаленных северных районах составляет 810 кВт·час/м2 в год, тогда как в южных районах она превышает 1400 кВт·час/м2 в год. Также наблюдаются большие сезонные колебания в приходе солнечной энергии. Например, на широте 55 градусов суточный приход солнечной радиации составляет в январе 1,69 кВт·ч/м2, а в июле - 11,41 кВт·ч/м2. Ниже приведена карта среднедневных сумм солнечной радиации за год.

Совокупный потенциал солнечной энергии оценивается в 2300000 млн. т у.т., технический потенциал в 2300 млн. т у.т. и экономический - в 12,5 млн. т у.т. Потенциал солнечной энергии наиболее велик на юго-западе (Северный Кавказ, район Черного и Каспийского морей) и в Южной Сибири и на Дальнем Востоке. Значительными ресурсами обладают Калмыкия, Ставропольский край, Ростовская область, Краснодарский край, Волгоградская область, Астраханская область и другие регионы на юго-западе, а так же Алтай, Приморье, Читинская область, Бурятия и другие регионы на юго-востоке. В некоторых районах Западной и Восточной Сибири и Дальнего Востока годовая солнечная радиация составляет 1300 кВт·ч/м2, превосходя значения для южных регионов России . Например, в Иркутске (52 градуса северной широты ) поступление солнечной энергии достигает 1340 кВт·ч/м2, а в Республике Якутия -Саха (62 градуса северной широты ) - 1290 кВт·ч/м2. Именно в этих районах рекомендуется использование установок, преобразующих солнечную энергию.

В Приложении 2 приведена обобщенная карта солнечных ресурсов России.

Ветровые электроустановки (ВЭУ).

Потенциал ветроэнергетики распределен по территории России неравномерно. Согласно Атласу ветров России, существует множество районов, где среднегодовая скорость ветра превышает 6,0 м/с. На карте в Приложении 3 показаны ветроэнергетические ресурсы на высоте 50 метров над уровнем земли. Наивысшие средние скорости ветра обнаруживаются вдоль берегов Баренцева, Карского, Берингова и Охотского морей. Другие районы с относительно высокой скоростью ветра (5-6 м/с) включают побережья Восточно -Сибирского, Чукотского морей и моря Лаптевых на севере и Японского моря на востоке. Несколько меньшие скорости ветра (3,5-5 м/с) имеются на берегах Черного, Азовского и Каспийского морей на юге и Белого моря на северо-западе. Значительные ресурсы находятся также в районах Среднего и Нижнего Поволжья, на Урале, в степных районах Западной Сибири, на Байкале. Самые низкие значения средней скорости ветра наблюдаются над Восточной Сибирью в районе Ленско-Колымского ядра Азиатского антициклона.

Над большей частью территории России скорость ветра в дневное время выше, чем ночью, причем эти различия существенно менее выражены зимой. Годовой ход средней скорости ветра (т.е. разница между максимумом и минимумом среднесуточных скоростей) в большинстве районов России незначителен и варьируется в пределах от 1 до 4 м/с, составляя в среднем 2-3 м/с. Более высокие амплитуды наблюдаются в центре Европейской части России, в Восточной Сибири, в Западной Сибири (за исключением северных районов) и особенно на Дальнем Востоке, где они достигают 4 м/с. Годовые амплитуды менее 2 м/с наблюдаются над юго-востоком и юго-западом Европейской части России и над Центральной Сибирью. Зимой и осенью скорость ветра выше над большей частью России, за исключением южной части Центральной Сибири, где максимум скорости ветра приходится на теплые месяцы. Наивысшие скорости ветра над Якутией и Забайкальем наблюдаются в апреле-мае.

Cовокупный ветровой потенциал России оценивается в 26000 млн. т.у.т., технический потенциал 2000 млн. т.у.т. и экономический 10 млн. т.у.т. Около 30% экономического потенциала сконцентрировано на Дальнем Востоке, около 16% в Западной Сибири и еще 16% в Восточной Сибири. Распределение потенциала энергии ветра по регионам приведено в таблице Приложения 3.

Геотермальные электростанции (ГеоТЭС).

В России геотермальная энергия занимает первое место по потенциальным возможностям ее использования. Общие запасы этого вида энергии в России оцениваются в 2000 МВт. Экономический потенциал геотермальной энергии составляет 115 млн. т.у.т. в год. Выявленные запасы геотермальных вод с температурой 40-200°С и глубиной залегания до 3500 м на территории России могут обеспечить получение примерно 14 млн. м3 горячей воды в сутки, что по количеству энергии эквивалентно 30 млн. тонн условного топлива. В то же время выведенные на земную поверхность запасы геотермальных вод используются всего на 5%.

У геотермальной энергетики есть своиплюсы и минусы.Плюсы в экономичности, а минусы в экологии. Нельзя не учитывать, чтопар содержит отравляющие газы, а воды несут серу и прочие примеси. Однако себестоимость киловат-часа такой энергии невысока, что быстро окупаетстроительство ТЭС.

В настоящее время в стране эксплуатируются месторождения геотермальных вод на Сахалине, Камчатке и Курильских островах, в Краснодарском и Ставропольском краях, Дагестане, Ингушетии. По оценкам специалистов, запасы парогидротерм Камчатки и Курильских островов (эти зоны молодого вулканизма отличаются максимальной близостью геотермальных вод к поверхности земли) могут обеспечить мощность геотермальных электростанций не менее 1000 МВт. На Камчатке, на Паратунском месторождении в 1967 году была создана опытно-промышленная геотермальная электростанция мощностью около 500 кВт - это был первый опыт получения электроэнергии с помощью геотермального тепла в России. В настоящее времяна Камчатке действуют Паужетская ГеоТЭС мощностью 11 МВт и Мутновская ГеоТЭС, проектная мощность которой составляет 200 МВт.

В России основные геотермальные источники экономически расположены невыгодно. Камчатка, Сахалин и Курильские острова отличаются слабой инфраструктурой, высокой сейсмичностью, малонаселенностью, сложным рельефом местности. Однако на данный момент уже разработана и начала реализовываться программа создания геотермального энергоснабжения этого региона, в результате которой ежегодно будет сэкономлено около 900 тыс.т.у.т. В развитие геотермальной энергетики Камчатки определяющий вклад вносит специально созданное для этой цели ОАО ГЕОТЕРМ, Калужский турбинный завод, разработавший и освоивший в производстве современное специализированное оборудование, поставляемое не только на Камчатку, но и за рубеж.

Имеется опыт теплоснабжения малых городов, поселков, тепличных комплексов и т.п. с использованием геотермального тепла, прежде всего, на Камчатке, Курилах и Северном Кавказе. Как перспективные для внедрения геотермального теплоснабжения рассматриваются Омская и Тюменская области, западная часть Новосибирской области и северная часть Томской области.

Сегодня большой интерес представляют геотермальные ресурсы Краснодарского и Ставропольского края, а также Калининградской области, где имеются запасы горячей воды с температурой до 110°С; а их тепловой потенциал можно оценить в 1000 МВт(т).

Сравнительно низкотемпературные гидрометры (15-300°С) представляют собой идеальный источник низкопотенциального тепла для тепловых насосов. Такие источники имеются, например, в Новосибирской области, где реализуется программа отопления с помощью тепловых насосов взамен котельных, работающих на органическом топливе.

Малые ГЭС.

Основными показателями, позволяющими оценить гидроэнергетический потенциал  регионов, являются водность рек и наличие значительных перепадов высот  рельефа. Совокупность дaнных по объему стокa местных водотоков, крупных  транзитных рек и амплитуде рельефа является достaточной для aдеквaтной  оценки потенциальной энергетической мощности рaботы воды нa кaждой  территории, если при этом не ставить зaдaчи рaсчетa мегaвaтт потенциальной  мощности ГЭС (Приложение 4).

 Нaиболее знaчительными потенциaльными гидроэнергоресурсaми рaсполaгaют  регионы средней и восточной Сибири, имеющие горный рельеф, множество мaлых  и средних рек, a тaкже тaкие речные гигaнты, кaк Енисей, Aнгaрa, Ленa, Aмур. Нa остaльной территории стрaны по гидроэнергетическому потенциaлу  выделяются горные республики Северного Кaвкaзa, зaпaдный мaкросклон  Урaльского хребтa и Кольский полуостров. Минимaльным потенциaлом  рaсполaгaют зaсушливые рaйоны югa России и рaвнин Зaпaдной Сибири. 

Гидроэнергетический  потенциaл нa знaчительной чaсти территории стрaны не используется вообще. В  регионaх Сибири лишь Aнгaрский и Енисейский кaскaды ГЭС позволяют  использовaть чaсть потенциaлa нaиболее крупных рек. Нa остaльной территории  Сибири использовaние свободной энергии движения воды имеет лишь точечный хaрaктер (Новосибирскaя, Усть-Хaнтaйскaя, Зейскaя, Вилюйскaя ГЭС и др.). Нa европейской территории стрaны мaксимaльно возможное количество  электроэнергии извлекaется в нижнем течении Волги, хотя потенциaл  гидроэнергетики здесь не столь велик из-зa рaвнинного рельефa. В то же  время больший по суммaрной мощности, но дисперсно рaспределенный потенциaл рек Кaвкaзa и зaпaдного Урaлa используется слaбее. Необходимо подчеркнуть, что энергодефицитное хозяйство Приморья вообще не имеет ГЭС, хотя этот регион рaсполaгaет большими гидроэнергоресурсaми. По-видимому это связaно с крaйним непостоянством режимa рек в условиях муссонного климaтa с регулярно проходящими тaйфунaми, что ведет к существенному удорожaнию строительствa в связи с проблемaми безопaсности. Плотность нaселения в рaвнинных рaйонaх обычно выше, чем в горных, поэтому зоны с высоким потенциaлом гидроресурсов и территории с нaибольшей численностью потенциaльных потребителей энергии рaзнесены в прострaнстве. Исключение состaвляет лишь Кaвкaз. Однaко, именно нa примере Кaвкaзa видно, что потенциaл мaлых и средних рек недоиспользуется дaже при столь редком сочетaнии блaгоприятных условий. Сейчaс не принципиaльно, что является тому причиной - технологическaя неэффективность создaния мaлых ГЭС, сейсмическaя опaсность или увлечение “стройкaми векa”. Вaжно, что в стрaне не сложилось технологии проектировaния тaких стaнций, их строительствa, мaссового  производствa необходимого оборудовaния и опытa локaльного решения  энергетических проблем рaзвития отстaлых регионов. Решение технических проблем проектировaния, строительствa и  оснaщения мaлых гидростaнций более вероятно в условиях сокрaщения роли  госудaрствa в экономике и усиления крупных чaстных компaний и регионов. В  тaкой общеполитической ситуaции рaзвитие мaлой гидроэнергетики возможно в  густонaселенных регионaх, имеющих рaзвитой промышленный потенциaл (средний  и южный Урaл) или высокую численность нaселения (Северный Кaвкaз).   

Приливные электростанции (ПЭС).

Основное преимущество электростанций, использующих морские приливы, состоит в том, что выработка электроэнергии носит предсказуемый плановый характер и практически не зависит от изменчивой погоды.

В России существует единственная приливная электростанция – Кислогубская ПЭС, построенная в 1968 г. на побережье Баренцева моря. Начиная с 1970 г., когда она была подключена к Кольской энергосистеме, находится в опытной эксплуатации с целью проведения обширной программы наблюдений и исследований. Сейчас станция переживает “второе рождение” — начался монтаж нового ортогонального гидроагрегата с целью усовершенствования технологии использования морских приливов для выработки электроэнергии. Особенность ортогональной турбины в том, что во время приливов и отливов направление ее вращения не меняется. Успешное проведение испытаний позволит начать строительство второй российской ПЭС.

Характеристики мест возможного строительства ПЭС в России приведены в Таблице 6.

Таблица 6.  Основные места концентрации приливной энергии в России.

Месторасположение	Средняя высота прилива, м	Площадь бассейна, км2	Средняя мощность, ГВт	Годовая выработка, ТВт/ч
Мезенский залив	6,0	2330,0	15,2	50,0
Пенжинская губа	6,2	20530,0	87,4	190,0
Тугурский залив	4,7	1800,0	10,3	27,6

                                              

Биоэнергетические установки.

В России использование отходов лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности для коммерческого производства электроэнергии и тепла пока достаточно ограничено. По данным Госкомстата в 2001 г. в стране имелось 27 малых ТЭЦ с общей установленной мощностью 1,4 ГВт, использовавших биомассу совместно с традиционными топливами (мазут, уголь, газ). При этом собственно на биомассе выработано 2,2 млрд. кВтч электроэнергии и 9,7 млн. Гкал тепла из общей выработки 5,5 млрд. кВтч и 24 млн. Гкал (т.е. около 40% от общей выработки).

Ежегодно в России по разным отраслям народного хозяйства производится до 300 млн. тонн (по сухому веществу), из них: 230 млн. тонн в сельскохозяйственном производстве – 130 млн. тонн в животноводстве и птицеводстве и 100 млн. тонн в растениеводстве; в городах – 70 млн. тонн: 60 млн. тонн твердых бытовых отходов и 10 млн. тонн осадков сточных вод. Энергетический потенциал указанного количества отходов составляет 190 млн. т у.т., реально можно получать в год до 45 млн. т у.т. Этот потенциал используется пока совершенно недостаточно. Имеются единичные опытные установки по переработке ТБО, эксплуатационные характеристики которых нельзя признать удовлетворительными для широкого промышленного использования. В этом направлении предстоит еще большая работа.

Серьезные успехи были достигнуты в области переработки жидких городских стоков. Уже с 50-х годов прошлого века на Курьяновской и Люберецкой станциях г. Москвы производилась очистка городских стоков и работали мощные биогазогенераторы – метантенки. Этот радикальный метод переработки активного ила и осадков сточных вод был затем реализован на станциях очистки Новосибирска, Сочи и других городов России.

Биогазовые установки и станции могут функционировать в любых регионах России круглогодично в любое время суток, практически везде, где есть органические отходы и доступная энергетическая биомасса.

Другим направлением использования биомассы является газификация древесной массы и торфа. В России созданы технологии по высокоэффективному пиролизу биомассы, которые позволяют получать из древесных отходов и отходов растениеводства жидкое топливо, близкое по качеству к дизельному, а также газообразное и твердое топливо. Отдельным направлением является производство биотоплива из растительных масел. Существуют разработанные технологии по получению биотоплива из различных масляничных культур. Однако работы по совершенствованию этих технологий не получают должного развития из-за отсутствия финансирования.

В последнее время созданы несколько демонстрационных объектов по производству пеллет из древесных отходов (Ленинградская, Архангельская, Нижегородская области и др.). В основном на этих объектах используется импортное оборудование.

geograf-stud.ru

Электростанции России

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2015-07-10

План

1.  Значение и современное состояние электроэнергетики России.
2.  Электростанции России.
3.  Нетрадиционная энергетика.
4.  Проблемы электроэнергетики.
5.  Перспективы развития электроэнергетики.
6.  Используемая литература.

Значение и современное состояние электроэнергетики России.

Электроэнергетика занимается производством и передачей электроэнергии и является одной  из базовых отраслей тяжелой промышленности. Все мы понимаем, что наша жизнь сейчас немыслима без электричества. Электроэнергетика встречается в любой из сфер жизнедеятельности человека. К примеру, в  промышленности не один механизм не будет работать без электрической энергии, в сельском хозяйстве не будут освещаться и отапливаться теплицы и помещения для скота, останутся в бездействии столь привычные для нас телевизор, радио, телефон, а что уж говорить о развитии космической и вычислительной техники. Очень актуальна роль электротранспорта в нынешней сложной экономической и экологической обстановке. Ведь этот вид транспорта не загрязняет окружающую среду, позволяет повышать экономию топлива. Стало быть, электроэнергетика занимает важное место в народном хозяйстве страны, взаимосвязана со всеми его отраслями, и недооценивать ее значение нельзя.

 Топливно-энергетический комплекс России один из крупнейших в мире, по масштабам производства энергетических ресурсов уступает лишь США. Но хотя Россия находится на втором месте в мире после США, разрыв по этому показателю между нашими странами весьма значителен ( в 1992 г в России было произведено 976 млрд. кВт.ч электроэнергии, в США более 3000, т.е. более чем втрое).

В отличие от многих стран в топливно-энергетическом комплексе России велик удельный вес наиболее экологически чистого топлива – природного газа и низка доля каменного угля. Удельный вес угля в энергобалансе России в конце 90-х гг. составлял всего лишь 14%, в то время как в Великобритании – 32, в Германии – 27, в Японии – 18 %.

Развитие электроэнергетики как отрасли в нашей стране последние 50 лет опережало по темпам развитие тяжелой индустрии. Однако нынешнее положение можно охарактеризовать как кризисное. Последние годы шло снижение темпов увеличения производства электроэнергии, а в 1991 году и вовсе произошло уменьшение абсолютных показателей производства. В частности производство электроэнергии сократилось с 1057 млрд. кВт-ч в 1990 г. до 846 млрд. квт-ч в 1999 г.

Производство электроэнергии в России млрд. кВт-ч

Это связано с уменьшением спроса со стороны потребителей и износом установленного оборудования. По оценкам специалистов, около 40% электростанций в России имеют устаревшее оборудование, а 15% станций отнесены к категории небезопасных для эксплуатации.

Распределение вырабатываемой электроэнергии по отраслям народного хозяйства выглядит следующим образом: большую часть (60%) потребляет промышленность, 9% - сельское хозяйство, 9,7% - транспорт, 13,5% - сфера обслуживания, оставшаяся часть идет на экспорт. Если для сравнения взять данные США, то будет видно, что у них лидирующую позицию по потреблению электроэнергии (44,5%) занимает сфера обслуживания и быта, реклама, 39,5% в промышленности, а сельское хозяйство и транспорт по 4,2% и 0,2% соответственно.

Фактически в России сохранилась монополия на производство электроэнергии в лице РАО «ЕЭС России», в которое входят 72 территориальных акционерных общества энергетики и электрификации. Это крупнейшее централизованно управляемое энергетическое объединение. Основные электрические сети позволяют работать параллельно 65 энергосистемам. В ведении РАО «ЕЭС» находится около 600 теплоэлектростанций, более 100 гидроэлектростанций и 9 атомных электростанций. Длина основных линий электропередач составляет примерно около 440 тыс.км.

Электростанции России.

В настоящее время существует несколько различных источников энергии, соответственно и несколько видов электростанций.

К концу 90-х гг. из совокупного объема электроэнергетических мощностей России 70% приходилось на теплоэлектростанции (ТЭС), 20 – на гидроэлектростанции (ГЭС) и 10%  - на атомные электростанции (АЭС).

Более половины всей электроэнергии производится на тепловых электростанциях, в том числе комбинированного цикла, использующих комбинированные парогазовые установки. В качестве топлива на ТЭС используют уголь, мазут, газ, сланцы, торф, то есть органическое топливо (преобладают газ и мазут). Важную роль играют государственные районные электростанции (ГРЭС), вырабатывающие более 2 млн. кВт и обеспечивающие потребности экономического района.

Размещение ТЭС зависит от топливного и потребительского факторов. В частности  они располагаются в местах добычи топлива, будь то торф, уголь или сланцы. Тепловые станции, работающие на мазуте, расположены в центрах нефтеперерабатывающей промышленности. Потребительский фактор предполагает использование высококалорийного топлива, выгодного в транспортировке.

К крупным тепловым электростанциям относятся следующие ГРЭС: Костромская, Вяземская, Конанковская в Центральном районе; Рефтинская, Троицкая, Ириклинская на Урале; Заинская в Поволжье; Назаровская, Сургутская, Уренгойская в Сибири, а также Березовская, использующая уголь крупного Канско-Ачинского бассейна; на Северном Кавказе это Ставропольская, а на Северо-Западе Киришская ГРЭС.

Преобладание тепловых электростанций обусловлено их свободным размещением, так как богатые топливные ресурсы России широко распространены по всей территории, а также независимостью от сезонных колебаний.

Наряду с преимуществами, конечно, есть и недостатки, такие как низкий КПД, загрязнение окружающей среды, невозобновимость топливных ресурсов, однако в ближайшей перспективе доля ТЭС не только не упадет, но и возрастет.

Второе место по производству электроэнергии занимают гидравлические электростанции, использующие энергию воду. Строительство их производилось на равнинных и горных реках. ГЭС, построенные на равнинах, создавали целые каскады, наиболее крупные из которых расположены в Сибири. В частности Ангаро-Енисейский каскад включает в себя Саяно-Шушенскую, Красноярскую на Енисее, Иркутскую, Братскую, Усть-Илимскую на Ангаре. Крупный каскад ГЭС расположен на Волге: Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Горьковская, Чебоксарская, Волжская, Саратовская.

Гидроэлектростанции характеризуются более дешевой производимой энергией, высоким КПД, простотой в обслуживании и управлении по сравнению с ГРЭС, использованием возобновимого источника энергии. Однако строительство в СССР крупных равнинных каскадов ГЭС отрицательно сказалось на экологической обстановке: потеряны ценные сельскохозяйственные земли, нанесен ущерб рыбному хозяйству, нарушено общее экологическое равновесие.

ГЭС не могут быть основным производителем энергии, не смотря на свои плюсы, так как в основном они зависят от сезона, от полноты воды в реках. Поэтому большее значение они имеют как маневренные «пиковые» электростанции, позволяющие обеспечить нормальную работу в период суточных пиков нагрузки электросистемы, когда имеющихся мощностей ТЭС не хватает. В связи с этим весьма важным является строительство  гидроаккумулирующих электростанций, принцип работы которых заключается в перемещении одного и того же объема воды между верхним и нижним бассейнами, используя ночное время, когда остановка ТЭС невозможна, и сбрасыванием воды днем, когда возникает недостаток энергии.

Строительство ГЭС в России продолжается, по плану к 2005 году должен быть произведен ввод в эксплуатацию еще 14 ГЭС.

В конце 90-х гг. в России в эксплуатации находилось девять атомных электростанций общей мощностью 21 Мвт. Себестоимость электроэнергии, производимой АЭС, в 1,5-2 раза ниже, чем на ТЭС.

Программой правительства утверждено строительство новых энергоблоков и одновременный вывод уже негодных к эксплуатации. В настоящее время осуществляется тщательный контроль над атомными электростанциями. В результате ряда проведенных экспертиз были выведены из эксплуатации некоторые энергоблоки различных АЭС. При подготовке проектов строительства атомных электростанций учитывается целый ряд факторов: потребность района в электроэнергии, природные условия (достаточное кол-во воды), плотность населения, возможности защиты населения при авариях, размещение не ближе 25 км от городов с численностью 100 тыс. жителей.

К новым разработкам в атомной энергетике можно отнести создание АТЭЦ и АСТ. АТЭЦ помимо электрической энергии производится и тепловая, а на АСТ – только тепловая.

К плюсам АЭС относятся независимость от энергетических ресурсов при строительстве, большое содержание энергии в небольшом объеме топлива, отсутствие выбросов в атмосферу. Однако, как и у других электростанций есть и минусы. Это – трудности в захоронении радиоактивных отходов, катастрофические последствия в результате аварий, тепловое загрязнение используемых водоемов.

Нетрадиционная энергетика.

Важная черта нашей энергетической системы – централизация. Около 90% электроэнергии производят крупные ГЭС, ТЭС и АЭС, которые объединены в электрическую сеть высоковольтными линиями электропередачи. Большинство населенных пунктов присоединены к ним, так что 87% населения получают электроэнергию централизованно. Теплоснабжение в России также в основном централизованное. В больших городах теплоснабжение и горячее водоснабжение осуществляют ТЭЦ или крупные котельные, обслуживающие целые районы. В малых городах и деревнях распространены индивидуальные отопительные системы на газе, дизельном топливе, угле и дровах.

Однако большая часть огромной территории России с низкой плотностью населения еще не подключена к центральным энергетическим системам. Около 10 млн. жителей Крайнего Севера, Дальнего Востока и других регионов не имеют выхода к энергетическим сетям. Они получают электроэнергию в основном от автономных дизель-генераторов. Топливо для них завозят на большие расстояния автомобильным, водным и даже авиатранспортом, что делает его очень дорогим. Главное же – эти поставки не всегда надежны и зависят от погоды, транспорта и финансов. Решить эту проблему проще всего, используя нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ), потенциал которых в России чрезвычайно велик.

Прежде НВИЭ в России были вполне традиционными. Так, в начале 20 века их доля в общем топливно-энергетическом балансе страны достигла 90%, причем около 40% приходилось на дрова, около 20% - на ветер и столько же на торф. Но индустриализация сопровождалась централизацией всего народного хозяйства, в том числе и энергосбережения. В результате доля НВИЭ в нынешнем энергетическом балансе страны не превышает 1%. Однако, новая энергетическая политика дает новый шанс более широкому развитию малой энергетики.

Использование НВИЭ имеет три важных аспекта: экологический, региональный, инвестиционный. Экологические достоинства возобновляемой энергетики особенно значимы в свете Киотских соглашений по ограничению выбросов парниковых газов (прежде всего углекислого газа), образующихся при сжигании обычного топлива. Региональное значение НВИЭ определяется тем, что в удаленных районах именно они позволяют обеспечить децентрализованное энергоснабжение и сократить завоз. Инвестиционная привлекательность НВИЭ заключается в том, что, как правило, сооружение этих установок не требует больших капиталовложений и трудозатрат. Все это делает НВИЭ весьма перспективными не столько с точки зрения замены других видов топливно-энергетических ресурсов, сколько из-за их особой значимости для ряда регионов.

К нетрадиционным возобновляемым источникам энергии относятся геотермальная энергия, энергия биомассы, энергия ветра, солнечная энергия, фотоэлектричество.

К примеру, геотермальные электростанции выбрасывают в атмосферу в 100 и более раз меньше углекислого газа, чем тепловые. Сегодня уже 80 стран мира в той или иной степени используют геотермальное тепло. В большинстве из них, а именно в 70 странах, этот вид природного тепла используется при строительстве теплиц, бассейнов, в лечебных целях. А ГеоЭС имеются в десяти странах.

Развитие геотермальной энергетики чрезвычайно актуально и для России. Связано это прежде всего с перестройкой энергосистем и возникшим вниманием к местным видам топлива. Классическими модельными территориями для развития геотермальной энергетики должны стать Камчатка и Курильские острова, где запасы подземного пара и горячей воды во много раз превышают потребности в выработке электроэнергии и тепла.

Российские и иностранные специалисты едины во мнении: Россия является крупнейшим в мире рынком сбыта оборудования для геотермальной энергетики и тепловых насосов. В ближайшие 5 лет емкость этого рынка оценивается в 1,5 млрд. долларов.

Сегодня уже общепризнано, что России принадлежит приоритет в разработке тепловых насосов и ГеоЭС бинарного типа (использование для выработки электричества не пара, а воды с температурой от 85 градусов и выше). Россия – одна из 4 (!) стран мира, промышленность которых производит оборудование для ГеоЭС.

Бинарные ГеоЭС – спасение для некоторых районов Дальнего Востока, Севера и Северного Кавказа России. В частности уже завершена поставка оборудования для Верхне-Мутновской и Паужетской опытных геотермальных электростанций, смонтирован и опробован ее первый энергоблок мощностью 4 МВт. На Курильских островах введены в строй 4 ГеоЭС по 500 кВт.

Построены ветряные электростанции на Севере и на Чукотке. Действуют электростанции на приливных волнах на Кольском полуострове – Кислогубская и Мезенская. На Юге России, в Кисловодске, предполагается сооружение первой в стране опытно-экспериментальной электростанции, работающей на солнечной энергии.

По оценкам специалистов к 2010г доля нетрадиционной и малой энергетики в энергобалансе России может увеличиться до 2%. Для дальнейшего внедрения и развития нетрадиционных   возобновляемых источников энергии требуется принятие соответствующих федеральных законов и программ, государственная поддержка. Тогда можно будет надеяться, что наша энергетика сумеет освободиться от сковывающей ее пока «углеводородной зависимости» и обеспечит «каждого по потребностям» не только электроэнергией и теплом, но и сравнительно чистым воздухом и водой.

Проблемы электроэнергетики.

В структуре снабжения энергетики органическим топливом основное место занимает газ, доля которого составляет около 60-64%. Уголь обеспечивает 26-29%. Доля мазута в пределах 7-13%, торфа – 0,3%. Такая большая доля газа, несмотря на все его экономические и экологические преимущества, явно нерациональна с точки зрения надежности энергообеспечения и энергетической безопасности страны. Это одна из основных проблем отечественной энергетики.

Другой серьезнейшей проблемой является физическое и моральное старение оборудования и самих электростанций. Значительное количество энергоблоков в ближайшие годы будет работать в зоне серьезного риска аварий. Последние 12-13 лет шел неуклонный процесс снижения инвестиций в электроэнергетику. Это привело почти к полному прекращению вводов новых и замещению устаревших электроэнергетических объектов.

В России много лет сохраняется крайне низкий уровень тепловой экономичности электроэнергетики на паровых турбинах – средний уровень КПД равен 35%, а старые небольшие электростанции работают даже с КПД до 25% (в Японии, к примеру, КПД достигает 42%). И если не направить все усилия на повышение технического уровня в этой области, при повышении цен на топливо до мирового уровня цена на электроэнергию в России может стать в 1,5-2 раза выше мировой.

В ведущих промышленных державах наметилась устойчивая тенденция к сокращению энергоемкости создаваемой единицы ВВП, а в России с начала 90-х гг. сохраняется противоположная тенденция. С 1190 по  1999 гг. энергоемкость ВВП России увеличилась на 32%, а энергоемкость промышленного производства – более чем на 45%. Этому способствовали факторы структурного характера, а также увеличение стоимости энергии и ее доли в общих издержках производства конечной продукции. Потенциал энергосбережения в промышленности используется не более чем на 2%. В целом по России лишь примерно 10% промышленных предприятий инвестируют капитал в энергосберегающие проекты, хотя надо уделять более значительное внимание повышению эффективности использования электроэнергии.

Все эти проблемы указывают на то, что электроэнергетика России в ближайшем будущем может столкнуться с кризисом. Поэтому в настоящее время повышение эффективности функционирования электроэнергетики и резкий рост в нее инвестиций, а также выбор стратегически правильных решений по развитию отрасли, механизмов и структуры ее управления имеют ключевое значение не только для ее будущего, но и для экономики страны в целом.

Перспективы развития  электроэнергетики.

До конца текущего десятилетия планируется осуществить техническое перевооружение и реконструкцию тепловых электростанций, работающих на угле, и перевести их на использование чистых угольных технологий, а также реконструировать электростанции, работающие на газе, оснастив их парогазовыми установками. С 2001 по  2005 гг. предполагается ввести в эксплуатацию дополнительные мощности ТЭС за счет комбинированных парогазовых установок с общим объемом около 8 млн. кВт.

Сейчас в стадии строительства находятся Вилюйская ГЭС в Якутии, Усть-Среднеканская ГЭС в Магаданской области, каскад небольших ГЭС на Камчатке. Будут введены в эксплуатацию ГЭС в Карелии и на Северном Кавказе. Планируется ввести новые энергоблоки на Калининской, Курской, Ростовской, Ленинградской и Кольской АЭС. Ожидается, что в дальнейшем в России будут сооружаться более совершенные и более безопасные атомные станции.

Таким образом, приоритет в российской энергетике должен быть отдан созданию и завершению строительства современных ГЭС, экологически чистых ТЭС на угле, созданию АЭС нового поколения, развитию малой и нетрадиционной энергетики. Кроме того, российская электроэнергетика имеет огромный экспортный потенциал. Девальвация национальной валюты повысила ее конкурентоспособность. Специалисты РАО «ЕЭС России» разработали программу развития экспорта в страны Европы и Азии, среди которых наиболее перспективными являются Германия, Финляндия и Китай.

В развитии электроэнергетики России основными задачами являются снижение энергоемкости производств за счет внедрения новых технологий; сохранение единой энергосистемы; повышения коэффициента используемой мощности электростанций; полный переход к рыночным отношениям, освобождение цен на энергоносители, переход на мировые цены; скорейшее обновление парка электростанций; приведение экологических параметров электростанций к уровню мировых стандартов.

Для этого принята правительственная программа «Топливо и энергия», представляющая собой конкретные рекомендации по эффективному управлению отраслью и ее полному переходу к рыночной системе инвестирования.

Используемая литература.

1.  Андрианов. В. Мировая энергетика и энергетика России./ Экономист. – 2001 –№2 – с.33-41.
2.  Барановский А. Экологически чистое тепло планеты./ Независимая газета. – 2001 – 21 марта – с.14.
3.  Региональная экономика: Учебное пособие для вузов. / Под редакцией Морозовой Т.Г. – М.: Банки и биржи. ЮНИТИ, 1999г.
4.  Фаворский О.Н. Современное состояние электроэнергетики России. /Энергия. – 2001 - №2 – с.2-7.
5.  Нетрадиционная энергетика. / Экология и жизнь. – 2001 – №5 (нояб-дек) – с.20-21.

12

samzan.ru

---

• 
  Тороидальные трансформаторы
• 
  Как на натяжном потолке установить люстру
• 
  Диаметр провода по току и мощности трансформаторов
• 
  Рисээ расшифровка
• 
  Типы конденсаторов электролитических
• 
  Как найти общее r
• 
  Антенна усилитель сигнала
• 
  Индукцией навыков
• 
  Генератор для света
• 
  Классификация сау
• 
  Переходные процессы в линейных электрических цепях