Развитие и размещение основных типов электростанций в россии. Тепловые электростанции (ТЭС, КЭС, ТЭЦ)

Преимущества и недостатки ТЭС Преимущества: 1. Используемое топливо достаточно дешево. 2. Требуют меньших капиталовложений. 3. Могут быть построены в любом месте независимо от наличия топлива. 4. Занимают меньшую площадь по сравнению с гидроэлектростанциями. 5. Стоимость выработки электроэнергии меньше, чем у дизельных электростанций.

Недостатки: 1. Загрязняют атмосферу. 2. Более высокие эксплуатационные расходы по сравнению с гидроэлектростанциями.

Преимущества и недостатки ГЭС Преимущества: - использование возобновляемой энергии;- очень дешевая электроэнергия;- работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу;- быстрый (относительно ТЭЦ/ТЭС) выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции.

Недостатки: - затопление пахотных земель; - строительство ведется там, где есть большие запасы энергии воды; - на горных реках опасны из-за высокой сейсмичности районов.

Преимущества и недостатки АЭС Преимущества: - Отсутствие вредных выбросов;- Выбросы радиоактивных веществ в несколько раз меньше угольной электростанции аналогичной мощности;- Небольшой объём используемого топлива, возможность после его переработки использовать многократно; - Высокая мощность: 1000-1600 МВт на энергоблок; - Низкая себестоимость энергии, особенно тепловой.

Недостатки: - Облучённое топливо опасно, требует сложных и дорогих мер по переработке и хранению; - Нежелателен режим работы с переменной мощностью для реакторов, работающих на тепловых нейтронах; - При низкой вероятности инцидентов, последствия их крайне тяжелы; - Большие капитальные вложения.

Преимуществами ПЭС является экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками - высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов.

Достоинствами геотермальной энергии можно считать практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от внешних условий, времени суток и года, возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины. Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы.

Ветряные электростанции (ВЭС)

Достоинства ВЭС: - не загрязняют окружающую среду вредными выбросами; - ветровая энергия, при определенных условиях может конкурировать с невозобновляемыми энергоисточниками; - источник энергии ветра - природа - неисчерпаема.

Недостатки: - ветер от природы нестабилен; - ветряные электростанции создают вредные шумы в различных звуковых спектрах; - ветряные электростанции создают помехи телевидению и различным системам связи; - ветряные электростанции причиняют вред птицам, если размещаются на путях миграции и гнездования.

Принципы и факторы размещения электроэнергетики.

Принципы размещения производства представляют собой исходные научные положения, которыми руководствуется государство в своей экономической политике.

Основные принципы развития электроэнергетики. 1. Концентрация производства электроэнергии путем строительства крупных районных электростанций, использующих дешевое топливо и гидроресурсы.

2. Комбинирование производства электроэнергии и теплоты (теплофикация городов и индустриальных центров).

3. Широкое освоение гидроресурсов с учетом комплексного решения задач электроэнергетики, транспорта, водоснабжения.

4. Развитие атомной энергетики (особенно в районах с напряженным топливно-энергетическим балансом).

5. Создание энергосистем, формирование высоковольтных сетей.

Электроэнергетика характеризуется быстрыми темпами роста и высоким уровнем централизации (районные электростанции производят свыше 90% электроэнергии в стране).На размещение производительных сил влияют энергоэкономические условия: обеспеченность района энергетическими ресурсами, величина запасов, качество и экономические показатели. Факторами размещения принято считать совокупность условий для наиболее рационального выбора места размещения хозяйственного объекта, группы объектов, отрасли или конкретной территориальной организации структуры хозяйства республики, экономического района, ТПК. Непосредственное воздействие на размещение промышленности оказывает сравнительно небольшое число факторов: сырьевой, топливно-энергетический, водный, рабочей силы, потребительский и транспортный.

Размещение ТЭЦ и ТЭС.

На территории России в 90 г. вырабатывалось 1 100 млрд. Квт/ч. Из них на долю ТЭС и ТЭЦ приходилось около 72-75%. Основная доля СССР приходилась на Россию.

Основные факторы размещения:

1. Сырьевой фактор.

2. Потребительский фактор.

ТЭЦ и ТЭС размещались на 50% под воздействием сырьевого фактора.

Проблема размещения ТЭС и ТЭЦ заключалась в приближении новых ТЭС и ТЭЦ к сырью. Основные электростанции размещались возле крупных промышленных центров (Канаповская ТЭС). ТЭЦ в отличии от ГЭС вырабатывают не только энергию, но и пар, горячую воду. А так как эти продукты часто используются в химии, нефтехимии, лесопереработке, промышленности, сельском хозяйстве, то это дает ТЭЦ существенные плюсы.

Часто фактор сырья преобладает над потребительским фактором, поэтому многие ТЭС и ТЭЦ размещены за несколько сотен километров от потребителя.

Гидроэнергетика

ГЭС производят наиболее дешевую электроэнергию, но имеют доволен-таки большую себестоимость постройки. Именно ГЭС позволили советскому правительству в первые десятилетия советской власти совершить такой прорыв в промышленности.

Современные ГЭС позволяют производить до 7 Млн Квт энергии, что двое превышает показатели действующих в настоящее время ТЭС и АЭС, однако размещение ГЭС в европейской части России затруднено по причине дороговизны земли и невозможности затопления больших территорий в данном регионе. Построеные в западной и восточной сибири мощнейшие ГЭС несомненно нужны и это - важнейший ключ к развитию Западносибирского а также энергоснабжению Уралького экономических районов. Важным недостатком ГЭС является сезонность их работы, столь неудобная для промышленности.

Атомная энергетика.

Первая в мире АЭС - Обнинская была пущена в 1954 году в России. Персонал 9 российских АЭС составляет 40.6 тыс. человек или 4% от общего числа населения занятого в энергетике. 11.8% или 119.6 млрд. Квч. всей электроэнергии, произведенной в России выработано на АЭС. Только на АЭС рост производства электроэнергии сохранился: в 1993 году планируется произвести 118% от объема 1992 года.

¨ Таблица 2. Действующие АЭС России и их характеристики.

Основные типы электростанций в России подразделяются на:

• - тепловые ТЭС;
• - гидравлические ГЭС;
• - атомные АЭС;
• а) Тепловые электростанции ТЭС - основной тип электростанций в России, работающие на органическом топливе (уголь, мазут, газ, торф). На их долю приходится около 68% производства электроэнергии. Основную роль играют мощные (более 2 млн кВт) ГРЭС - государственные районные электростанции, обеспечивающие потребности экономического района и работающие в энергосистемах .

Преимуществом ТЭС по сравнению с другими электростанциями является возможность производить относительно дешевую электроэнергию на агрегатах с высокой удельной производительностью. Кроме того, производство электроэнергии на ТЭС определенного типа - теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) - сопряжено с производством и отпуском тепла горячей воды для теплофикации промышленности и коммунального хозяйства. Последнее особенно важно в условиях России с ее суровым климатом и продолжительным (7-8 месяцев) отопительным сезоном .

К недостаткам относятся: использование невозобновимых топливных ресурсов, низкий КПД, крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду. КПД обычной ТЭС - 37-39%. Несколько больший КПД имеют ТЭЦ.

На размещение тепловых электростанций оказывают основное влияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные из них располагаются, как правило, в местах добычи топлива: чем крупнее электростанция, тем дальше она может передавать электроэнергию. ТЭС 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. Крупнейшие ГРЭС приводятся в таблице 1 .

Размещение ГРЭС мощностью более 2 млн кВт (таблица 1)

В обозримом будущем теплоэнергетика сохранит ведущую роль в выработке электроэнергии и тепла в стране . В перспективе доля ТЭС в приросте производства электроэнергии должна составить 78-85%

Развитие теплоэнергетики связывается с серьезным ухудшением среды обитания человека. Электростанции выбрасывают в окружающую среду много пыли, углекислого газа тепла, что способствует образованию парникового эффекта. Воздействие на среду также зависит от вида топлива. Самыми «чистыми» считаются станции, работающие на угле. Наибольший ущерб природе приносят станции, работающие на угле .

б) Гидравлические электростанции (ГЭС) На территории России сосредоточено 12% мировых запасов гидроэнергии, и экономический гидроэнергетический потенциал ее при современном развитии техники оценивается в 1100 млрд кВт ч. Но размещение его по территории страны крайне неравномерно. По производству электроэнергии на гидростанциях Россия занимает третье место в мире, уступая Канаде и США .

Гидроэлектростанции являются весьма эффективным источником энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты в управлении и имеют высокий КПД - более 80%. В результате производимая на ГЭС энергия - самая дешевая. К огромным достоинствам ГЭС относится высокая маневренность, т.е. возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключения любого требуемого количества агрегатов.

В практической работе по размещению электростанций большое значение имеет кооперирование ГЭС с тепловыми электростанциями. Это обусловлено тем, что выработка электроэнергии на гидростанциях сильно колеблется в течение года в связи с изменениями водного режима рек. Объединение ТЭС и ГЭС в одной энергосистеме позволяет компенсировать недостаток в выработке энергии на гидростанциях в маловодные периоды года за счет электроэнергии, вырабатываемой на тепловых электростанциях

Строительство ГЭС требует длительных сроков и больших удельных капиталовложений, связано с потерями земель на равнинах, наносит ущерб рыбному хозяйству. Крупный недостаток ГЭС заключается в сезонности их работы, что неудобно для промышленности.

Гидростроительство в нашей стране характеризовалось сооружением на реках каскадов гидроэлектростанций. Помимо получения гидроэнергии каскады решали проблемы снабжения населения и производства водой, устранения паводков, улучшения транспортных условий. Но создание каскадов привело и к негативным последствиям: потере ценных сельскохозяйственных земель, нарушению экологического равновесия.

Самые крупные ГЭС в стане входят в состав Ангаро-Енисейского каскада: Саяно-Шушнская, Красноярская - на Енисее; Иркутская, Братская, Усть-Илимская - на Ангаре; строится Богучанская ГЭС. В Европейской части страны создан крупный каскад ГЭС на Волге. В его состав входят Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Городецкая, Чебоксарская, Волжская (вблизи Самары), Саратовская, Волжская (вблизи Волгограда).

ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Оно менее рентабельно, чем на крупных .

Особый вид ГЭС - гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), основное назначение которых - снятие пиковых нагрузок в сетях путем выработки электроэнергии в необходимое время. Строительство ГАЭС считается наиболее экономичным рядом с атомными электростанциями.

Наиболее перспективными районами России для развития электроэнергетики считаются Восточная Сибирь и Дальний Восток. В Восточной Сибири сосредоточена 1/3 потенциала энергоресурсов России. На Дальнем Востоке используется только 3% имеющегося потенциала гидроэнергоресурсов из ј имеющихся. Построенные в Западной и Восточной Сибири мощнейшие ГЭС, несомненно нужны, и это - важнейший ключ к развитию Западно-Сибирского, Восточно-Сибирского, а также Уральского экономических районов .

в) Атомные электростанции (АЭС) В советский период, особенно начиная с 70-х годов, был взят курс на создание крупномасштабной ядерной энергетики. И считалось, что именно за атомными электростанциями будущее электроэнергетики. АЭС в своем размещении учитывают потребительский фактор.

Первая атомная электростанция в Обнинске построена в СССР в 1954г., на два года первой английской и на три года раньше США. Развитие ядерной энергетики в России шло быстро до Чернобыльской катастрофы, последствия которой затронули 11 областей бывшего СССР с населением свыше 17 млн. человек. После катастрофы на Чернобыльской АЭС под влиянием общественности в России приторможены темпы развития атомной энергетики . В настоящее время ситуация меняется. Правительством РФ было принято специальное постановление, фактически утвердившее программу строительства новых АЭС до 2010 г. Первоначальный ее этап - модернизация действующих энергоблоков и ввод в эксплуатацию новых, которые должны заменить выбывающие после 2000г. блоки Билибинской, Новоронежской и Кольской АЭС.

Сейчас в России действует 9 АЭС (таблица 2)

Мощность действующих АЭС таблица 2

Станции Северо-Западного и Центрального округа расположены в районах, не имеющих собственных запасов топлива, но нуждающихся в больших количествах электроэнергии. Еще четырнадцать АЭС и АСТ (атомных станций теплоснабжения) находятся в стадии проектирования, строительства или временно законсервированы.

В настоящее время пересмотрены принципы размещения АЭС с учетом потребности района в электроэнергии, природных условий, плотности населения, возможности обеспечения защиты людей от недопустимого радиационного воздействия при тех или иных аварийных ситуациях. Принимается во внимание вероятность возникновения на предполагаемой территории землятресений, наводнений, наличие близких грунтовых вод. Ограничивается суммарная мощность электростанций: АЭС - 8 млн кВт, АСТ - 2 млн кВт.

Новым в атомной энергетике является создание АТЭЦ и АСТ (атомная станция теплоснабжения). На АТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится и электрическая, и тепловая энергия, а на АСТ - только тепловая.

Преимущества АЭС состоят в том, что их можно строить в любом районе независимо от его энергетических ресурсов; атомное топливо отличается большим содержанием энергии. АЭС не дают выбросов в атмосферу в условиях безаварийной работы, не поглощают кислород.

К негативным последствиям работы АЭС относятся:

• - трудности в захоронении радиоактивных отходов;
• - катастрофические последствия аварий на наших АЭС вследствие

несовершенной системы защиты;

Тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов.

Функционирование АЭС как объектов повышенной опасности требует участия государственных органов власти и управления в формировании направлений развития, выделении необходимых средств .

Важнейшей проблемой современной ядерной энергетики считается разработка управляемого термоядерного синтеза. Им серьезно принялись заниматься не менее 40 лет назад. Если это произойдет, то человечество будет располагать практически неисчерпаемым источником энергии. Но пока этого не произошло, делаются попытки использовать так называемые нетрадиционные и возобновимые источники энергии. К наиболее важным таким источникам относят солнечную, ветровую, приливную, геотермальную энергию и энергию биомассы.

Теплоэнергетика в нашей стране является крупнейшим производителем электроэнергии. Основные факторы ее размещения − сырьевой и потребительский.

Крупнейшие тепловые электростанции размещены на востоке стра­ны, например в Восточной Сибири, где в качестве топлива исполь­зуются самые дешевые угли Канско-Ачинского бассейна, − Березов­ская, Ирша-Бородинская и Назаровская ГРЭС; в Западной Сиби­ри − Сургутская ГРЭС, работающая на попутном нефтяном газе; на Дальнем Востоке − Нерюнгринская ГРЭС на южно-якутском угле. Потребительский фактор наиболее ярко выражается в размеще­нии ТЭС вблизи крупных городов и промышленных центров. К их числу относятся Конаковская ГРЭС, Рязанская, Костромская − в Центральном районе; Заинская − в Поволжье; Троицкая и Рефтинская − на Урале. (Приложение 4.)

Многие ТЭС выраба­тывают, кроме электроэнергии, пар и горячую воду − это теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Они размещаются в непосредственной близости от потребителя (20-25 км).

Важнейшим фактором размещения гидроэнергетических электростанций явля­ется наличие гидроэнергоресурсов. ГЭС производят самую дешевую электроэнергию, однако их размещение зависит от особенностей территории. Основной гидроэнергетический потенциал страны размещается в Восточной Сибири (35%) и на Дальнем Во­стоке (более 30%). Поэтому крупнейшие ГЭС мощностью до 6,4 млн. кВт построены на Ангаре и Енисее − Иркутская, Братская, Усть-Илимская, Красноярская, Саяно-Шушенская, Енисейская и др. В европейской части страны сооружены ГЭС на Волге и Каме −до 2,5 млн. кВт: Волгоградская, Саратовская, Волжские, Нижнекамская и др.

Атомная энергетика. Главный фактор размещения АЭС − потре­бительский. Основной промышленный производства и население в России сосредоточены на территориях с недостатком топливных ресурсов, но нуждающихся в большом количестве электроэнергии. К таким регионам относится практически вся европей­ская часть страны.

Необходимость развития атомной энергетики связана также с высокой эффективностью используемого сырья − урана, 1 кг ко­торого эквивалентен 2,5 тыс. т. высококачественного угля. Первая атомная электростанция была построена в 1954г. в г. Обнинске Ка­лужской области. В настоящее время действуют Кольская (Север­ный район), Ленинградская (Северо-Западный район), Смоленская (Центральный район), Нововоронежская и Курская (Центрально-Черноземный район), Балаковская (Поволжье), Белоярская (Урал), а также Билибинская АЭС в Чукотском автономном округе (Даль­ний Восток), В 2000 г. введен в действие первый энергоблок Рос­товской АЭС на Северном Кавказе.

Электроэнергетика, как ни одна другая отрасль, влияет на фор­мирование территориальной организации хозяйства страны. Она способствует размещению энергоемких отраслей промышленнос­ти в отдаленных районах, имеющих большие перспективы в разви­тии экономики страны в целом и ее субъектов.

Развитие мировой энергетики в XXI в. предполагает активное использованиевозобновляемых источников и экологически безопасных видов энергии, в числекоторых рассматривается и приливная энергия .Теоретический энергетический потенциал прилива оценивается различнымиавторами в 2500—4000 ГВт, что сопоставимо с технически возможным речнымэнергетическим потенциалом (4000 ГВт). Реализация приливной энергиив настоящее время намечается в 139 створах побережья Мирового океанас ожидаемой выработкой 2037 ТВт·ч/год, что составляет около 12%современного энергопотребления мира.В России в результате 70-летних изысканий, определена целесообразностьстроительства в XX веке семи ПЭС в створах Баренцева, Белого и Охотскогоморей (табл.1) .Таблица 1. Характеристика ПЭС России ПЭС Море, макс.прилив, мСтадия, годМощность, ГВТКислогубскаяБаренцево, 3,95Работает с 19680,04СевернаяБаренцево, 3,87ТЭД, 200612,0МезенскаяБелое, 10,3Материалы к ТЭД,20068,0Пенжинская (южныйствор)Охотское, 11,0Проектныематериалы, 1972—199687,9Пенжинская (северныйствор)Охотское, 13,4Проектныематериалы, 1983—199621,4ТугурскаяОхотское, 9,0ТЭО, 19966,8—7,98Малая МезенскаяБаренцевоРаботает с 2007 г.0,1. На сегодня в мире закончено технико-экономические обоснования шестикрупных ПЭС: Северн и Мереей в Англии, Кобекуид и Камберлендв Канаде, Мезенской и Тугурской в России. Экономические показатели этих ПЭС фактически не уступают новым ГЭС. Неоднократно назывались и сроки началастроительства ряда этих ПЭС: Мереей в 1994 г., Северн в 2000 г. с пускомпервых агрегатов в 2006 г. Но ни одна из этих ПЭС пока не возводится. Делов том, что большие сроки возведения и капиталоёмкость ПЭС при современныхвысоких ставках дисконтирования (Канада до 10%, Англия 8%, Аргентина 16%)не могут привлечь к их строительству частные фирмы. Чувствительностьстоимости энергии к величине процента дисконтирования, например, для ПЭС Северн при увеличении с 5 до 10% ведёт к росту стоимости 1 кВт·ч с 7 до14 пенсов.

Гидравлические электростанции (ГЭС) На территории России сосредоточено 12% мировых запасов гидроэнергии, и экономический гидроэнергетический потенциал ее при современном развитии техники оценивается в 1100 млрд кВт∙ч. Но размещение его по территории страны крайне неравномерно. По производству электроэнергии на гидростанциях Россия занимает третье место в мире, уступая Канаде и США .

Гидроэлектростанции являются весьма эффективным источником энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты в управлении и имеют высокий КПД – более 80%. В результате производимая на ГЭС энергия – самая дешевая. К огромным достоинствам ГЭС относится высокая маневренность, т.е. возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключения любого требуемого количества агрегатов.

В практической работе по размещению электростанций большое значение имеет кооперирование ГЭС с тепловыми электростанциями. Это обусловлено тем, что выработка электроэнергии на гидростанциях сильно колеблется в течение года в связи с изменениями водного режима рек. Объединение ТЭС и ГЭС в одной энергосистеме позволяет компенсировать недостаток в выработке энергии на гидростанциях в маловодные периоды года за счет электроэнергии, вырабатываемой на тепловых электростанциях

Строительство ГЭС требует длительных сроков и больших удельных капиталовложений, связано с потерями земель на равнинах, наносит ущерб рыбному хозяйству. Крупный недостаток ГЭС заключается в сезонности их работы, что неудобно для промышленности.

Гидростроительство в нашей стране характеризовалось сооружением на реках каскадов гидроэлектростанций. Помимо получения гидроэнергии каскады решали проблемы снабжения населения и производства водой, устранения паводков, улучшения транспортных условий. Но создание каскадов привело и к негативным последствиям: потере ценных сельскохозяйственных земель, нарушению экологического равновесия.

Самые крупные ГЭС в стане входят в состав Ангаро-Енисейского каскада: Саяно-Шушнская, Красноярская – на Енисее; Иркутская, Братская, Усть-Илимская – на Ангаре; строится Богучанская ГЭС. В Европейской части страны создан крупный каскад ГЭС на Волге. В его состав входят Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Городецкая, Чебоксарская, Волжская (вблизи Самары), Саратовская, Волжская (вблизи Волгограда).

ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках.

Оно менее рентабельно, чем на крупных .

Особый вид ГЭС – гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), основное назначение которых – снятие пиковых нагрузок в сетях путем выработки электроэнергии в необходимое время. Строительство ГАЭС считается наиболее экономичным рядом с атомными электростанциями.

Наиболее перспективными районами России для развития электроэнергетики считаются Восточная Сибирь и Дальний Восток. В Восточной Сибири сосредоточена 1/3 потенциала энергоресурсов России. На Дальнем Востоке используется только 3% имеющегося потенциала гидроэнергоресурсов из ¼ имеющихся. Построенные в Западной и Восточной Сибири мощнейшие ГЭС, несомненно нужны, и это – важнейший ключ к развитию Западно-Сибирского, Восточно-Сибирского, а также Уральского экономических районов }