ТЭС — это предприятие по выработки электроэнергии и тепла. Когда строят электростанцию, то руководствуются следующим, что важнее: расположение рядом источника топлива или расположение рядом источника потребления энергии.

Размещение ТЭС в зависимости от источника топлива.

Давайте представим, что, допустим, мы имеем большое местророждения угля. Если мы здесь построим ТЭС, то снизим издержки на транспортировку топлива. Если учесть, что в стоимости топлива транспортная составляющая довольно большая, то имеет смысл строить ТЭС рядом с местами добычи полезных ископаемых. Но что мы будем делать с полученным электричеством? Хорошо, если есть куда его поблизости сбывать, существует дефицит электричества в районе.

А что делать, если нет потребности в новых электрических мощностях? Тогда мы получавшуюся электроэнергию будем вынуждены передавать по проводам на дальние расстояния. А для того, чтобы передать электричество на дальние расстояния без больших потерь, нужно передавать по высоковольтным проводам. Если их нет, то их нужно будет тянуть. В дальнейшем линии электропередач потребуют обслуживания. Всё это будет также требовать денег.

Размещение ТЭС в зависимости от потребителя.

Большинство новых ТЭС у нас в стране размещают в непосредственной близости от потребителя.

Это связано с тем, что выгоду от размещения ТЭС в непосредственной близости от источника топлива съедает стоимость транспортировки на дальние расстояния по линиям электропередач. К тому же, в таком случае, присутствуют большие потери.

При размещении электростанции непосредственно рядом с потребителем можно выиграть и еще в том случае, если построить ТЭЦ. Вы можете подробней прочитать, . В таком случае существенно снижается себестоимость отпускаемого тепла.

В случае размещения непосредственно рядом с потребителем отпадает надобность строить высоковольтные линии электропередач, достаточно будет напряжения 110 кВ.

Из всего выше написанного можно сделать вывод. Если источник топлива находится далеко, то в настоящей обстановке ТЭС строить лучше, все же, рядом с потребителем. Большая выгода получается, если источник топлива и источник потребления электроэнергии находятся рядом.

Уважаемые посетители! Теперь у Вас появилась возможность посмотреть России.

В последующие годы электроэнергетика развивалась быстрыми темпами, строились линии электропередач (ЛЭП). Одновременно с гидравлическими и тепловыми электростанциями стала развиваться атомная энергетика.

Тепловые электростанции (ТЭС). Основной тип электростанций в России - тепловые, работающие на органическом топливе (уголь, мазут, газ, сланцы, торф). Среди них главную роль играют мощные (более 2 млн кВт) ГРЭС - государственные районные электростанции, обеспечивающие потребности экономического района, работающие в энергосистемах.

На размещение тепловых электростанция оказывает основное влияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные ТЭС расположены, как правило, в местах добычи топлива. Тепловые электростанции, использующие местные виды топлива (торф, сланцы, низкокалорийные и многозольные угли), ориентируются на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов. Потребительскую ориентацию имеют электростанции, использующие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать. Что же касается тепловых электростанций, работающих на мазуте, то они располагаются преимущественно в центрах нефтеперерабатывающей промышленности.

Крупными тепловыми электростанциями являются ГРЭС на углях Канско-Ачинского бассейна, Березовская ГРЭС-1 и ГРЭС-2. Сургутская ГРЭС-2, Уренгойская ГРЭС (работает на газе).

На базе Канско-Ачинского бассейна создается мощный территориально-производственный комплекс. Проект ТПК предполагал создание на территории около 10 тыс. км 2 вокруг Красноярска 10 уникальных сверхмощных ГРЭС по 6,4 млн кВт. В настоящее время число запланированных ГРЭС уменьшено пока до 8 (по экологическим соображениям - выбросы в атмосферу, скопления золы в огромных количествах).

На данный момент начато сооружение только 1-й очереди ТПК. В 1989 г. был введен в эксплуатацию 1-й агрегат Березовской ГРЭС-1 мощностью 800 тыс. кВт и уже решен вопрос о строительстве ГРЭС-2 и ГРЭС-3 такой же мощности (на расстоянии всего 9 км друг от друга).

Преимущества тепловых электростанций по сравнению с другими типами электростанций заключаются в следующем: относительно свободное размещение, связанное с широким распространением топливных ресурсов в России; способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГРЭС).

К недостаткам относятся: использование невозобновимых топливных ресурсов; низкий КПД, крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

Тепловые электростанции всего мира выбрасывают в атмосферу ежегодно 200-250 млн т золы и около 60 млн т сернистого ангидрида; они поглощают огромное количество кислорода воздуха. К настоящему времени установлено, что и радиоактивная обстановка вокруг тепловых электростанций, работающих на угле, в среднем (в мире) в 100 раз выше, чем вблизи АЭС такой же мощности (так как обычный уголь в качестве микропримесей почти всегда содержит уран-238, торий-232 и радиоактивный изотоп углерода).

ТЭС нашей страны в отличие от зарубежных до сих пор не оснащены сколь-либо эффективными системами очистки уходящих газов от оксидов серы и азота. Правда, ТЭС на природном газе существенно экологически чище угольных, мазутных и сланцевых, но огромный экологический вред наносит природе прокладка газопроводов, особенно в северных районах.

Несмотря на отмеченные недостатки, в ближайшей перспективе (до 2000 года) доля ТЭС в приросте производства электроэнергии должна составить 78-88% (так как прирост производства на АЭС в связи с повышением требований и их безопасности в лучшем случае будет весьма незначительным, сооружение ГЭС будет ограничиваться возведением плотин главным образом в условиях с минимальными площадями затопления).

Топливный баланс тепловых электростанций России характеризуется преобладанием газа и мазута. В ближайшей перспективе планируется увеличение доли газа в топливном балансе электростанций западных районов, в регионах со сложной экологической обстановкой, особенно в крупных городах. Тепловые электростанции восточных районов будут базироваться в основном на угле, прежде всего дешевом угле открытой добычи Канско-Ачинского бассейна.

Гидравлические электростанции (ГЭС). На втором месте по количеству вырабатываемой электроэнергии находится ГЭС (в 1991 г. - 16,5%). Гидроэлектростанции являются весьма эффективным источником энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, обладают простотой управления (количество персонала на ГЭС в 15-20 раз меньше, чем на ГРЭС) и имеют высокий КПД (более 80%). В результате производимая на ГЭС энергия самая дешевая.

Огромное достоинство ГЭС - высокая маневренность, т. е. возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключения любого требуемого количества агрегатов. Это позволяет использовать мощные ГЭС либо в качестве максимально маневренных "пиковых" электростанций, обеспечивающих устойчивую работу крупных энергосистем, либо в период суточных пиков нагрузки электросистемы, когда имеющихся в наличии мощностей ТЭС не хватает. Естественно, это под силу только мощным ГЭС.

Но строительство ГЭС требует больших сроков и больших удельных капиталовложений, ведет к потерям равнинных земель, наносит ущерб рыбному хозяйству. Доля участия ГЭС в выработке электроэнергии существенно меньше их доли в установленной мощности, что объясняется тем, что их полная мощность реализуется лишь в короткий период времени, причем только в многоводные годы. Поэтому несмотря на обеспеченность России гидроэнергетическими ресурсами гидроэнергетика не может служит основой выработки электроэнергии в стране.

Наиболее мощные ГЭС построены в Сибири, где осваиваются гидроресурсы наиболее эффективно: удельные капиталовложения в 2-3 раза ниже и себестоимость электроэнергии в 4-5 раз меньше, чем в европейской части страны.

Для гидростроительства в нашей стране было характерно сооружение на реках каскадов гидроэлектростанций. Каскад - это группа ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока с целью последовательного использования его энергии. При этом помимо получения электроэнергии решаются проблемы снабжения населения и производства водой, устранения паводков, улучшения транспортных условий. К сожалению, создание каскадов в стране привело к крайне негативным последствиям: потере ценных сельскохозяйственных земель, особенно пойменных, нарушению экологического равновесия.

ГЭС можно разделить на две основные группы; ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Равнинные водохранилища обычно велики по площади и изменяют природные условия на значительных территориях. Ухудшается санитарное состояние водоемов. Нечистоты, которые раньше выносились реками, накапливаются в водохранилищах, приходится применять специальные меры для промывки русел рек и водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее рентабельно, чем на горных. Но иногда для создания нормального судоходства и орошения это необходимо.

Самые крупные ГЭС в стране входят в состав Ангаро-Енисейского каскада: Саяно-Шушенская, Красноярская на Енисее, Иркутская, Братская, Усть-Илимская на Ангаре, строится Богучанская ГЭС (4 млн кВт).

В европейской части страны создан крупный каскад ГЭС на Волге: Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Горьковская, Чебоксарская, Волжская им. В.И. Ленина, Саратовская, Волжская.

Весьма перспективным является строительство гидроаккумулирующих электростанций - ГАЭС. Их действие основано на цикличном перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами: верхним и нижним. В ночные часы, когда потребность в электроэнергии, мала вода перекачивается из нижнего водохранилища в верхний бассейн, потребляя при этом излишки энергии, производимой ночью электростанциями.

Днем, когда резко возрастает потребление электричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз через турбины, вырабатывая при этом энергию. Это выгодно, так как остановки ГЭС в ночное время невозможны. Таким образом, ГАЭС позволяет решать проблемы пиковых нагрузок, маневренности использования мощностей энергосетей. В России, особенно в европейской части, остро стоит проблема создания маневренных электростанций, в том числе ГАЭС (а также ПГУ, ГТУ). Построены Загорская ГАЭС (1,2 млн кВт), строится Центральная ГАЭС (2,6 млн кВт).

Атомные электростанции. Доля АЭС в суммарной выработке электроэнергии - около 12% (в США - 19,6%, в Великобритании - 18,9, в ФРГ - 34%, в Бельгии - 65%, во Франции - свыше 76%). Планировалось, что удельный вес АЭС в производстве электроэнергии достигнет в СССР в 1990 г. 20%, фактически было достигнуто только 12,3%. Чернобыльская катастрофа вызвала сокращение программы атомного строительства, с 1986 г. в эксплуатацию были введены только 4 энергоблока.

В настоящее время ситуация меняется, правительством 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 2000 г. блоки Билибинской, Нововоронежской и Кольской АЭС.

Сейчас в России действуют 9 АЭС общей мощностью 20,2 млн кВт. Еще 14 АЭС и ACT (атомная станция теплоснабжения) общей мощностью 17,2 млн кВт находятся в стадии проектирования, строительства или временно законсервированы.

В настоящее время введена практика международной экспертизы проектов и действующих АЭС. В результате проведенной экспертизы были выведены из эксплуатации 2 блока Воронежской АС теплоснабжения, планируется вывод Белоярской АЭС, остановлен первый энергоблок Нововоронежской АЭС, законсервирована практически готовая Ростовская АЭС, пересматривается еще раз ряд проектов. Было установлено, что места расположения АЭС в ряде случаев выбраны неудачно, а качество их сооружения и оборудования не всегда отвечало нормативным требованиям.

Были пересмотрены принципы размещения АЭС. В первую очередь учитывается: потребность района в электроэнергии, природные условия (в частности, достаточное количество воды), плотность населения, возможность обеспечения защиты людей от недопустимого радиационного воздействия при тех или иных аварийных ситуациях.

При этом принимается во внимание вероятность возникновения на предполагаемой площадке землетрясений, наводнений, наличие близких грунтовых вод. АЭС должны размещаться не ближе 25 км от городов с численностью более 100 тыс. жителей, для ACT - не ближе 5 км. Ограничивается суммарная мощность электростанции: АЭС - 8 млн кВт, ACT - 2 млн кВт.

Новым в атомной энергетике является создание АТЭЦ и ACT. На АТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится и электрическая, и тепловая энергия, а на ACT (атомных станциях теплоснабжения) - только тепловая. Строятся Воронежская и Нижегородская ACT. АТЭЦ действует в поселке Билибино на Чукотке. На отопительные нужды выдают низкопотенциальное тепло также Ленинградская и Белоярская АЭС. В Нижнем Новгороде решение о создании ACT вызвало резкие протесты населения, поэтому была проведена экспертиза специалистами МАГАТЭ, давшими заключение о высоком качестве проекта.

Преимущества АЭС сводятся к следующему: можно строить в любом районе независимо от его энергетических ресурсов; атомное топливо отличается необыкновенно большим содержанием энергии (в 1 кг основного ядерного топлива - урана - содержится энергии столько же, сколько в 25 000 т угля: АЭС не дают выбросов в атмосферу в условиях безаварийной работы (в отличие от ТЭС), не поглощают кислород из воздуха.

Работа АЭС сопровождается рядом негативных последствий.

1. Существующие трудности в использовании атомной энергии - захоронение радиоактивных отходов. Для вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. Захоронение производится в земле на больших глубинах в геологически стабильных пластах.
2. Катастрофические последствия аварий на наших АЭС - вследствие несовершенной системы защиты.
3. 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.

Все большее внимание в перспективе будет уделяться использованию альтернативных источников энергии - солнца, ветра, внутреннего тепла земли, морских приливов. Уже построены опытные электростанции на этих нетрадиционных источниках энергии: на приливных волнах на Кольском полуострове Кислогубская и Мезенская, на термальных водах Камчатки - электростанции близ реки Паужетки и др. Ветровые энергоустановки в жилых поселках Крайнего Севера мощностью до 4 кВт используются для защиты от коррозии магистральных газо- и нефтепроводов, на морских промыслах. Ведутся работы по вовлечению в хозяйственный оборот такого источника энергии, как биомасса.

Для более экономичного, рационального и комплексного использования общего потенциала электростанции нашей страны создана Единая энергетическая система (ЕЭС), в которой работают свыше 700 крупных электростанций, имеющих общую мощность свыше 250 млн кВт (т. е. 84% мощности всех электростанций страны). Управление ЕЭС осуществляется из единого центра, оснащенного электронно-вычислительной техникой.

Экономические преимущества Единой энергосистемы очевидны. Мощные линии электропередачи значительно повышают надежность снабжения электроэнергией народного хозяйства, выращивают суточные и годовые графики потребления электроэнергии, улучшают экономические показатели станций, создают условия для полной электрификации районов, еще испытывающих недостаток в электроэнергии.

В состав ЕЭС на территории бывшего СССР входят многочисленные электростанции, которые работают параллельно в едином режиме, сосредоточивая 4/5 суммарной мощности электростанций страны. ЕЭС распространяет свое влияние на территорию свыше 10 млн км 2 с населением около 220 млн чел. Всего в стране насчитывается примерно 100 районных энергосистем. Они образуют 11 объединенных энергетических систем. Самые крупные из них - Южная, Центральная, Сибирская, Уральская.

ОЭС Северо-Запада, Центра, Поволжья, Юга, Северного Кавказа и Урала входят в ЕЭС европейской части. Они объединены такими высоковольтными магистралями, как Самара - Москва (500 кВт), Самара - Челябинск, Волгоград - Москва (500 кВт), Волгоград - Донбасс (800 кВт), Москва - Санкт-Петербург (750 кВт) и др.

Сегодня в условиях перехода к рынку ознакомление с опытом координации деятельности и конкуренции различных собственников в электроэнергетическом секторе западных стран может быть полезным для выбора наиболее рациональных принципов совместной работы собственников элекгроэнергетических объектов, функционирующих в составе Единой энергосистемы.

Создан координационный орган - Электроэнергетический совет стран СНГ. Разработаны и согласованы принципы совместной работы объединенных энергосистем СНГ.

Развитие электроэнергетического хозяйства в современных условиях должно учитывать следующие принципы:

• вести строительство экологически чистых электростанций и переводить ТЭС на более чистое топливо - природный газ;
• создавать ТЭЦ для теплофикации отраслей промышленности, сельского хозяйства и коммунального хозяйства, что обеспечивает экономию топлива и вдвое увеличивает КПД электростанций;
• строить небольшие по мощности электростанции с учетом потребностей в электроэнергии крупных регионов;
• объединять различные типы электростанций в единую энергосистему;
• сооружать гидроаккумулирующие станции на малых реках, особенно в остродефицитных по энергии районах России;
• использовать в получении электрической энергии нетрадиционные виды топлива, энергии ветра, солнца, морских приливов, геотермальных вод и т.д.

Необходимость разработки новой энергетической политики России определяется рядом объективных факторов:

• распадом СССР и становлением Российской Федерации как подлинно суверенного государства;
• коренными изменениями социально-политического устройства, экономического и геополитического положения страны, принятым курсом на ее интеграцию в мировую экономическую систему;
• принципиальным расширением прав субъектов Федерации - республик, краев, областей и т.д.;
• коренным изменением отношений между органами государственного управления и хозяйственно самостоятельными предприятиями, быстрым ростом независимых коммерческих структур;
• глубоким кризисом экономики и энергетики страны, в преодолении которого энергетика может сыграть важную роль;
• переориентацией топливно-энергетического комплекса на приоритетное решение социальных задач общества, возросшими требованиями охраны окружающей среды.

В отличие от прежних энергетических программ, создававшихся в рамках планово-административной системы управления и определявших непосредственно объемы производства энергоресурсов и выделяемые для этого ресурсы, новая энергетическая политика имеет совершенно иное содержание.

Основными инструментами новой энергетической политики должны стать:

• приведение одновременно с конвертируемостью рубля цен на энергоносители в соответствии с мировыми ценами с постепенным сглаживанием скачков цен на внутреннем рынке;
• акционирование предприятий топливно-энергетического комплекса с привлечением денежных средств населения, зарубежных инвесторов и отечественных коммерческих структур;
• поддержка независимых производителей энергоносителей, прежде всего ориентированных на использование местных и возобновляемых энергетических ресурсов.

Приняты законодательные акты для энергетического комплекса, основными целями которых являются:

1. Сохранение целостности электроэнергетического комплекса и ЕЭС России.
2. Организация конкурентоспособного рынка электроэнергии как инструмента стабилизации цен на энергию и повышения эффективности электроэнергетики.
3. Расширение возможностей привлечения инвестиций на развитие Единой энергетической системы России и региональных энергетических компаний.
4. Повышение роли субъектов Федерации (областей, краев, автономий) в управлении развитием ЕЭС Российской Федерации.

В перспективе Россия должна отказаться от строительства новых и крупных тепловых и гидравлических станций, требующих огромных инвестиций и создающих экологическую напряженность. Предполагается строительство ТЭЦ малой и средней мощности и малых АЭС в удаленных северных и восточных регионах. На Дальнем Востоке предусматривается развитие гидроэнергетики за счет строительства каскада средних и малых ГЭС.

Новые ТЭЦ будут строиться на газе и только в Канско-Ачинском бассейне предполагается строительство мощных конденсационных ГРЭС.

Важным аспектом расширения рынка энергоносителей является возможность увеличения экспорта топлива и энергии из России.

Основу энергетической стратегии России составляют следующие три главные цели:

1. Сдерживание инфляции путем наличия больших запасов энергоресурсов, которые должны дать внутреннее и внешнее финансирование страны.
2. Обеспечение достойной роли энергии как фактора роста производительности труда и улучшения жизни населения.
3. Снижение техногенной нагрузки топливно-энергетического комплекса на окружающую среду.

Высшим приоритетом энергетической стратегии является повышение эффективности энергопотребления и энергосбережения.

На период становления и развития рыночных отношений выработана структурная политика в области энергетики и топливной промышленности на ближайшие 10-15 лет.

Она предусматривает:

• повышение эффективности использования природного газа и его доли во внутреннем потреблении и в экспорте;
• увеличение глубокой переработки и комплексного использования углеводородного сырья;
• повышение качества углепродуктов, стабилизация и наращивание объемов угледобычи (в основном открытым способом) по мере освоения экологически приемлемых технологий его использования;
• преодоление спада и умеренный рост добычи нефти.
• интенсификацию местных энергоресурсов гидроэнергии, торфа, значительное увеличение использования возобновляемых энергоресурсов - солнечной, ветровой, геотермической энергии, шахтного метана, биогаза и т. д.;
• повышение надежности АЭС. Освоение предельно безопасных и экономических новых реакторов, в том числе и малой мощности

Факторы и особенности развития и размещения электростанций. Типы электростанций.

Основными типами электростанций в России являются тепловые, гидравлические, а также атомные.11 Энергетика цифры и факты, М, 1999 г. Таблица 3. Доля тепловых, атомных и гидравлических электростанций в суммарной выработке электроэнергии в России.112111 Энергетика цифры и факты, Неожиданное окончание формулыМ, 1999 г. 1980г1985г1990г1992г1998гТЭС77,273,173,7 69,968,9АЭС6,710,310,912,312,6ГЭС16,116, 615,417,818,5 Большинство станций в России- тепловые.

Принцип работы тепловых станций основан на последовательном преобразовании химической энергии топлива в тепловую и электрическую энергию для потребителей.

Основным оборудованием ТЭС является котел, турбина, генератор.

В котле при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется в энергию водяного пара. В турбине водяной пар превращается в механическую энергию вращения. Генератор превращает энергию вращения в электрическую.

Тепловая энергия для нужд потребления может быть взята в виде пара из турбины либо котла.

Тепловые электростанции работают на органическом топливе уголь, мазут, газ, сланцы, торф. Среди них главную роль, следует отметить, играют мощные более 2 млн. Квт ГРЭС- государственные районные электростанций обеспечивающие потребности экологического района, работающие в энергосистемах.

Таблица 4. ГРЭС мощностью более 2 млн. Квт1 Экономический районГРЭСУстановленная мощность, млн. квт ТОПЛИВОЦентральныйКостромская 3,6 мазутВяземская 2,8 угольКонаковская 3,6мазут, газ УральскийРефтинская 3,8 угольТроицкая 2,4 угольИриклинская 2,4 мазутПоволжскийЗаинская 2,4мазут, угольВосточно-СибирскийНазаровская 6,0 Западно-СибирскийСургутская ГРЭС-1 3,1 газСеверо-КавказскийСтавропольская 2,1мазут, газСеверо-западныйКиришская 2,1 мазут Тепловые электростанции имеют как свои преимущества, так и недостатки.

Положительным по сравнению с другими типами электростанций является относительно свободное размещение, связанное с широким распространением топливных ресурсов в России способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний. К отрицательным относятся следующие факторы ТЭС обладает низким коэффициентом полезного действия, если последовательно оценить различные этапы преобразования энергии, то увидим, что не более 32 энергии топлива превращается в электрическую.

Топливные ресурсы нашей планеты ограничены, поэтому нужны электростанции, которые не будут использовать органическое топливо.

Кроме того, ТЭС оказывает крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Тепловые электростанции всего мира, в том числе и России выбрасывает в атмосферу ежегодно 200-250 млн. Тонн золы и около 60 млн. Тонн сернистого ангидрида, они поглощают огромное количество кислорода.

Несмотря на отмеченные недостатки, в ближайшей перспективе доля ТЭС в приросте производства электроэнергии должна составить 78-85. По количеству вырабатываемой энергии на втором месте находятся гидравлические электростанции ГЭС. Гидравлические электростанции используют для выработки электроэнергии гидроэнергетические ресурсы,11 Т. Г. Морозова Региональная экономика, М 1995 г. то есть силу падающей воды. Потенциальные гидроэнергетические ресурсы крупных и средних рек России составляет по мощности 273,4 млн. Квт1 со среднегодовой выработкой 23,95, 1млрд квтч2. Существует три основных вида ГЭС 1 Гидроэлектрические станции.

Технологическая схема их работы довольна проста.

Естественные водные ресурсы реки преобразуются в гидроэнергетические ресурсы с помощью строительства гидротехнических сооружений.

Гидроэнергетические ресурсы используются в турбине и превращаются в механическую энергию, механическая энергия используется в генераторе и превращается в электрическую энергию. 2 Приливные станции.

Природа сама создает условия для получения напора, под которым может быть использована вода морей. В результате приливов и отливов уровень морей меняется- на северных морях- Охотском, Беринговом, волна достигает 13 метров. Между уровнем бассейна и моря создается разница и таким образом создается напор.

Так как приливная волна периодически изменяется, то в соответствии с ней меняется напор и мощность станций.

Пока еще использование приливной энергии ведется в скромных масштабах. Главным недостатком таких станций является вынужденный режим. Приливные станции ПЭС дают свою мощность не тогда, когда этого требует потребитель, а в зависимости от приливов и отливов воды. Велика также стоимость сооружений таких станций. 3 Гидроаккумулирующие станции ГАЭС. Действие их основано на циклическом перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами - верхним и нижним.

В ночные часы, когда потребность в электроэнергии мала, эта вода перекачивается из нижнего11,2 Энергетика цифры и факты, М, 1999 г 2 водохранилища в верхний, потребляя при этом излишки энергии, производимые электростанциями ночью. Днем, когда резко возрастает потребление электричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз через турбину, вырабатывающую энергию. Это выгодно, так как остановка ГЭС в ночное время невозможна. Таким образом, ГАЭС позволяют решать проблемы пиковых нагрузок, маневренности использования мощностей энергосетей. В России, особенно в европейской части, остро стоит проблема создания маневренных электростанций, в том числе ГАЭС. Построены Загорская ГАЭС, строится Центральная.

Кроме перечисленных достоинств и недостатков гидравлические электростанции имеют следующие ГЭС являются весьма эффективными источниками энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты в управлении и имеют высокий Кпд более 80. В результате производимая энергия на ГЭС- самая дешевая.

Огромное достоинство ГЭС- возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключение любого требуемого количества агрегатов. Но строительство ГЭС требует длительных сроков и больших удельных капиталовложений, это связано с потерей земель на равнинах, наносит ущерб рыбному хозяйству.

Доля участия ГЭС в выработке электроэнергии значительно меньше их доли в установленной мощности, что объясняется тем, что их полная мощность реализуется лишь в короткий период времени, причем только в многоводные годы. Поэтому, несмотря на обеспеченность России гидроэнергетическими ресурсами, они не могут служить основной выработки электроэнергии в стране. Доля атомных электростанций АЭС в суммарной выработке электро11 Энергетика цифры и факты, М, 1999 г. энергии составляет около 12. В России действуют девять АЭС общей мощностью 21,3 млн. Квт.1 Персонал девяти российских АЭС составляет 40.6 тыс. 11 Энергетика цифры и факты, М, 1999 г. человек или 4 от общего числа населения занятого в энергетики. Таблица 5. Действующие АЭС России и их характеристики.1 АЭСНомер блока Тип реактораЭлектрическая мощностьГод ввода в эксплуатациюСрок выводаБелоярская 1 АМБ 100 1963 1980 2 АМБ 160 1967 1989 3БИ-600 600 1980 2010Билибинская 1 ЭГП 12 1974 2004 2 ЭГП 12 1974 2004 3 ЭГП 12 1975 2005 4 ЭГП 12 1976 2006Балаковская 1ВВЭР-1000 1000 1985 2015 2ВВЭР-1000 1000 1987 2017 3ВВЭР-1000 1000 1988 2019 4ВВЭР-1000 1000 1993 2023Калининская 1ВВЭР-1000 1000 1984 2014 2ВВЭР-1000 1000 1986 2015Кольская 1ВВЭР-440 440 1973 2003 2ВВЭР-440 440 1974 2004 3ВВЭР-440 440 1981 2011 4ВВЭР-440 440 1984 2014Курская 1РБМК-1000 1000 1976 2006 2РБМК-1000 1000 1978 2008 3РБМК-1000 1000 1983 2013 4РБМК-1000 1000 1985 2015Ленинградская 1РБМК-1000 1000 1973 2003 2РБМК-1000 1000 1975 2005 3РБМК-1000 1000 1979 2009 4РБМК-1000 1000 1981 2011Нововоронежская 1 В-1 210 1964 2084 2В-3 365 1969 2090 3ВВЭР-440 440 1971 2001 4ВВЭР-440 440 1972 2002 5ВВЭР-10001000 1980 2010Смоленская 1РБМК-1000 1000 1982 2012 2РБМК-100 1000 1985 2015 31000 3 АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций при нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблоки имеют мощность, практически равную мощности средней ГЭС, однако коэффициент использования установленной мощности на АЭС 80 значительно превышает этот показатель у ГЭС и ТЭС. Значительных недостатков АЭС при нормальных условиях функционирования практически не имеет.

Однако нельзя не заметить опасность АЭС при возможных неожиданных обстоятельствах землетрясениях, ураганах и тому подобное- здесь старые модели энергоблоков представляют потенциальную опасность радиационного заражения территорий из-за неконтролируемого перегрева реактора. В общую типологию электростанций включаются электростанции, работающие на так называемых нетрадиционных источниках энергии.

К ним относят 1энергию приливов и отливов 2энергию малых рек 3энергию ветра и Солнца 4геотермию 5энергию горючих отходов и выбросов 6 энергию вторичных или сбросовых источников тепла и другие. Значимость нетрадиционных источников энергии, несмотря на то, что такие виды электростанций занимают всего 0,07 в производстве электроэнергии в России, будет возрастать.

Этому будут способствовать следующие принципы -более низкая стоимость электроэнергии и тепла, получаемая от нетрадиционных источников энергии, чем на всех других источниках -возможность практически во всех регионах страны иметь локальные электростанции, делающие независимость от их общий энергосистемы -доступность и технически реализуемая плотность, мощность для полезного использования -возобновляемость нетрадиционных источников энергии -экономия или замена традиционных энергоресурсов и энергоносителей -замена эксплуатируемых энергоносителей для перехода к экологически более чистым видам энергии -повышение надежности существующих энергосистем. Каждый регион практически располагает каким- либо видом этой энергии и в ближайшей перспективе может внести существенный вклад в топливно- энергетический баланс России. Относительная значимость введения некоторых видов нетрадиционных возобновимых источников энергии в топливном балансе России и ее регионов на 2000-2010 гг, индекс приоритетности энергии 1. Таблица 6. Нетрадиционные источники энергии.

Регионы СолнцеВетерМалые рекиГеотермияПриливыБио-газ Элек.энергияТеплоснабжение11 Энергетика цифры и факты, М, 1999 г. Россия 5 1 2 3 6 7 4Черноземье 2 1 3 5 4Центр 5 1 2 4 3Сев. Кавказ 3 2 5 6 1 - 4Урал и Приуралье 5 3 2 1 4Зап. Сибирь 5 1 4 - 2 3 -Вост. Сибирь 3 1 - 2 -Европейский Север 1 2 3Азиатский Север 1 -Северо-Восток 1 2 2Приморье 3 2 1 5 4Камчатка 4 1 2 3 5 - -Зона Байкала 4 1 2 3 5 - 6 В настоящее время единственным представителем типа ЭС является Паужетская ГеоГЭС геотермальная ГЭС на Камчатке мощностью 11 мвт. Станция эксплуатируется с 1964 года и устарела как морально, так и физически. В настоящее время в стадии разработки находится технический проект ветроэнергетической электростанции мощностью в 1 мвт, на базе ветрового генератора мощностью 16 квт. В ближайшее время планируется пустить Мутновскую ГеоГЭС мощностью 200 мвт. 2.2 Факторы, влияющие на размещение электрических станций. На размещение различных видов электростанций влияют различные факторы.

На размещение тепловых электростанций оказывает основ- ное влияние топливный и потребительский факторы.

Наиболее мощные ТЭС расположены, как правило, в местах добычи топлива, чем крупнее электростанция, тем дальше она может передавать электроэнергию.

Тепловые электростанции, использующие местные виды топлива, ориентированы на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов. Потребительскую ориентацию имеют электростанции, используюшие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать.

Электростанции, работающие на мазуте, располагаются преимущественно в центрах нефтеперерабатывающей промышленности.

Большая часть тепловых станций расположена в европейской части страны и на Урале. Вместе с тем только одна десятая топливно- энергетических ресурсов расположена на этой территории.

До недавнего времени европейская часть страны обходилась своим топливом. Донбасс давал большую часть требуемого угля. Теперь положение изменилось.

Добыча собственных углей уменьшилась, так как резко ухудшились горно-геологические условия добычи.

Иное положение с топливно- энергетическими ресурсами Сибири.

Высококалорийные угли залегают в Кузбассе. Добываются они с глубин в 3-5 раз меньших, чем в Донбассе, и даже открытым способом с поверхности. В другом богатейшем Камско-Ачинском месторождении мощность угольных пластов достигает 100 м, залегают они на небольшой глубине, их добыча ведется открытым способом, себестоимость добычи одной тонны в 5-6 раз меньше, чем в шахтах европейской части. На базе Камско-Агинского бассейна создается мощный топливно- энергетический комплекс КАТЭК. По проекту КАТЭКа предполагалось создать на территории около 10 тыс. км2 вокруг Красноярска десять уникальных сверхмощных ГРЭС по 6,4 млн. квт. В настоящее время число запланированных ГРЭС уменьшилось пока до восьми по экологическим соображениям- выбросы в атмосферу, скопления золы в огромных количествах.

В настоящее время начато сооружение только первой очереди КАТЭКа. В 1989 году введен в эксплуатацию первый агрегат Березовской ГРЭС-1 мощностью 800 тыс. квт и уже решен вопрос о строительстве ГРЭС-2 и ГРЭС-3 такой же мощности на расстоянии 9 км одна от другой. Крупными тепловыми электростанциями на углях Камско-Ачинского бассейна являются Березовская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, Сургутская ГРЭС-2, Уренгойская ГРЭС. Так как гидравлические электростанции используют для выработки электроэнергии силу падающей воды, то, соответственно, ориентированы на гидроэнергетические ресурсы.

Огромные гидроэнергетические ресурсы России расположены неравномерно. На Дальнем Востоке и в Сибири их 66 от общих.

Поэтому естественно, что наиболее мощные ГЭС построены в Сибири, где освоение гидроресурсов наиболее эффективно удельные капиталовложения в 2-3 раза ниже и себестоимость электроэнергии в 4-5 раз меньше, чем в европейской части страны. Для гидростроительства в нашей стране было характерно сооружение на реках каскадов гидроэлектростанциях. Каскад-группа ТЭС, расположенных ступенями по течению водного потока для последовательного использования его энергии. При этом помимо получения электроэнергии, решаются проблемы снабжения населения и производства водой, устранение паводков, улучшения транспортных условий.

К сожалению, создание каскадов в стране привело к крайне негативным последствиям потере ценных сельскохозяйственных земель, нарушению экологического равновесия. 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. Равнинные водохранилища обычно велики по площади изменяют природные условия на значительных территориях.

Ухудшается санитарное состояние водоемов нечистоты, которые раньше выносились реками, накапливаются в водохранилищах, приходится применять специальные меры для промывки русел рек и водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее рентабельно, чем на горных, но иногда это необходимо, например, для создания нормального судоходства и орошения. Самые крупные ГЭС в стране входят в состав Ангаро-Енисейского каскада Саяно-Шушенская, Красноярская - на Енисее, Иркутская, Братская, Усть-Илимская - на Ангаре, Богучанская ГЭС. В европейской части страны создан крупнейший каскад ГЭС на Волге. В его состав входят Иваньковская, Рыбинская, Угличская, Городецкая, Чебоксарская, Волжская вблизи Самары, Саратовская, Волжская вблизи Волгограда. Атомные электростанции можно строить в любом районе, независимо от его энергетических ресурсов атомное топливо отличается большим содержанием энергии в 1 кг основного ядерного топлива- урана- содержится энергии столько же, сколько в 2500 т. угля. В условиях безаварийной работы АЭС не дают выбросов в атмосферу, поэтому безвредны для потребителя.

В последнее время создаются АТЭЦ и АСТ. на АТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится и электрическая и тепловая энергия, а на АСТ. только тепловая.

Строятся Воронежская и Горьковская АСТ. АТЭЦ действует в поселке Билибино на Чукотке. На отопительные нужды выдают низко потенциальное тепло также Ленинградская и Белоярская АЭС. В Нижнем Новгороде решении о создании АСТ вызвало резкие протесты населения, поэтому была проведена экспертиза специалистами МАТНТЭ, которые пришли к выводу, что проект выполнен на высшем уровне.

Каждый регион практически располагает каким- либо видом нетрадиционной энергии и в ближайшей перспективе может внести существенный вклад в топливно- энергетический баланс России. 2.3. Энергосистема. Единая энергосистема России. Энергосистема- группа электростанций разных типов и мощностей, объединенных линиями электропередач и управляемая из единого центра.

Объективной особенностью продукции электроэнергетики является невозможность ее складирования или накопления, поэтому для более экономичного, рационального и комплексного использования общего потенциала электростанций нашей страны создана Единая Энергетическая Система ЕЭС, в которой работает свыше 700 крупных электростанций, имеющих общую мощность свыше 250 млн. квт то есть 84 мощности всех электростанций страны.

Таблица 7. Выработка электроэнергии на станциях ЕЭС1. ЕЭС России- сложнейший автоматизированный комплекс электрических станций и сетей, объединенных общим режимом работы с единым центром диспетчерского управления ДУ. Основные сети ЕЭС России напряжением от 330 до 1150 квт объединяют в параллельную работу 65 региональных энергосистем от западной границы до Байкала. Структура ЕЭС позволяет функционировать и осуществлять управление на 3х уровнях межрегиональном, межобластном и областном.

Такая иерархическая структура в сочетании в противоаварийной автоматикой и компьютерными системами позволяют быстро локализовать аварию. Центральный диспетчерский пункт ЕЭС в Москве полностью контролирует и управляет работой всех станций, подключенных к нему. Единая энергосистема распределена по семи часовым поясам и тем самым позволяют сглаживать пики нагрузки электросистемы за счет перекачки избыточной электроэнергии в другие районы, где ее недостает. Восточные регионы производят электроэнергии гораздо больше, чем потребляют сами. В центре же России наблюдается дефицит электроэнергии, который пока не удается покрыть за счет передачи энергии из Сибири на запад.

К удобствам ЕЭС можно также отнести и возможность размещения электростанции вдалеке от потребителя. Транспортировка электроэнергии обходится во много раз дешевле, чем транспортировка газа, нефти или угля и при этом происходит мгновенно и не требует дополнительных транспортных затрат. Если бы ЕЭС не существовало, то понадобилось бы 15 млн. квт дополнительных мощностей.

Несмотря на распад Единой Энергосистемы СССР большинство энергосистем ныне независимых республик все еще находятся под оперативным управлением ЦДУ РФ. Большинство независимых государств имеют отрицательное сальдо в торговом балансе электроэнергии с Россией, причем не один должник в настояшее время не имеет финансовых возможностей выплатить России эти суммы. Следует также отметить, что основу межсистемных связей образуют линии электропередач ЛЭП. Передача электрической энергии по ЛЭП составляет только 10 от всех переводов энергии.

Но передавать ее удобнее, для этого не требуется ни емкостей, ни труб, не потребляющие энергию средства транспорта. Энергию в виде электричества особенно удобно транспортировать по трем причинам во-первых, любой вид энергии относительно легко можно превратить в поток электрической энергии во-вторых, легко изменить интенсивность этого потока, например, трансформируя напряжение передачи в-третьих, можно осуществлять гибкую систему передачи энергии потребителям и распределение ее между ними. Народное хозяйство страны требует все больше увеличивать мощность и расстояния, на которые она должна передаваться.

Для удовлетворения этим требованиям приходятся прежде всего повышать напряжение передачи. Так, от создания первых электропередач, то есть примерно 1880 года, и до наших дней происходило и происходит непрерывное увеличение рабочего напряжения линий электропередач. Наиболее целесообразно осуществлять, используя в качестве высшего напряжения 1150 квт переменного тока, а также электропередачи постоянного тока, сооружаемые для транспортировки электроэнергии. Линии 1150 квт являются главными в направлении Сибирь-Северный Казахстан-Урал-Средняя Волга-Центр-Юг. Для передачи электроэнергии из Сибири и Северного Казахстана в европейскую часть страны используются линии электропередачи постоянного тока Экибастуз-Центр напряжением между полосами 1500 кв. В 1971 году был введен в эксплуатацию первый участок межсистемной электропередачи 750 кв. Днепр-Винница длиной 417 км, а немногим позже линия электропередачи 750 кв. Донбасс-Днепр-Винница-Западная Украина протяженностью 1100 км и линии 750 кв. Конаково-Санкт-Петербуг длиной 525 км. На базе опыта строительства и эксплуатации опытно-промышленной линии электропередачи 750 кв. Конаково-Москва внедрены оригинальные конструкции линий 750 кв. Для усиления межсистемных связей и выдачи мощности крупных ГРЭС в европейской части страны электропередачи 1150 кв. сооружены на направлении Урал-Среднее Поволжье-Центр. Существует также линия электропередачи Итат-Новокузнецк 1150 кв ЛЭП постоянного тока 1500 кв. Экибастуз-Центр класса 1750 кв предназначенной для передачи электроэнергии от мощных тепловых электростанций, сооруженных в районе Экибастузкого угольно бассейна в центр европейской части страны. Одновременно она является важной межсистемной связью в ЕЭС в России.

К северу от Рефтинской ГРЭС до Тюмени и далее через Тобольск, Демьяск, Сургут до Нижневартовска проходят линии 500 кв. общей протяженностью 1100 км с переходами через реки Тобольск, Иртыш, Обь. Никак нельзя забыть линии 500 кв. Тектогульская ГЭС-Андижан. 3. Экономическая оценка деятельности электроэнергетики. Вследствие спада производства потребности хозяйства страны в электроэнергии снизились и поскольку по прогнозам специалистов такая ситуация будет продолжаться еще как минимум 2-3 года и важно не допустить разрушения системы к моменту, когда потребности в электроэнергии снова станут возрастать.

Для поддержания уже существующих электромощностей необходим ввод 8-9 млн. квт ежегодно, однако из-за проблем с финансированием и развалом хозяйственных связей из запланированных построено и пущено мощностей лишь 18 часть.

В настоящее время сложилась парадоксальная ситуация, когда в условиях спада производства наращивается его энергоемкость.

По разным оценкам потенциал энергосбережения в России составляет от 400 до 600 млн. тонн условного топлива, что составляет более трети всех потребляемых сегодня энергоресурсов.

Эти резервы распределяются по всем этапам от производства, транспортировки, хранения до потребителя.

Так, суммарные потери ТЭК составляют 150-170 млн. тонн условного топлива. Очень велико потребление нефтепродуктов низкой перегонки в качестве топлива на электростанциях. При имеющем место дефиците моторного топлива такая политика крайне неоправданна. Принимая во внимание значительную разницу цен между мазутом и моторным топливом в качестве топлива для котлов теплостанций гораздо эффективнее использовать газ или уголь, однако при использовании последнего большое значение приобретают экологические факторы. Очевидно, что эти направления должны развиваться в равной степени, так как экономическая конъюнктура может существенно меняться даже в энергетики и однобокое развитие отрасли никак не может способствовать ее процветанию.

Газ гораздо эффективнее использовать в качестве химического топлива сейчас газа сжигается 50 от всего производимого в стране, чем сжигать его на ТЭЦ. Нижеприведенный электробаланс наглядно иллюстрирует экологическую деятельность отрасли Таблица 8. Электробалансмлрд. квтч1 ГодыПроиз-но электроэнер. Пол-но из-за пред. РФ 4.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Электроэнергетика Российской Федерации

Энергетика - важнейшая часть жизнедеятельности человека. Она является основой развития производительных сил в любом государстве.. Российская энергетика - это 600 тепловых 100 гидравлических, 9 атомных электростанции. Общая их мощность по состоянию..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

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.

Тепловые электростанции (ТЭС, КЭС, ТЭЦ)

Основным типом электростанций в России являютсятепловые(ТЭС). Эти установки вырабатывают примерно 67% электроэнергии России. На их размещение влияют топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные электростанции располагаются в местах добычи топлива. ТЭС, использующие калорийное, транспортабельное топливо, ориентированы на потребителей.

Тепловые электростанции используют широко распространенные топливные ресурсы, относительно свободно размещаются и способны вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний. Их строительство ведется быстро и связано с меньшими затратами труда и материальных средств. Но у ТЭС есть существенные недостатки. Они используют невозобновимые ресурсы, обладают низким КПД (30-35%), оказывают крайне негативное влияние на экологическую обстановку. ТЭС всего мира ежегодно выбрасывают в атмосферу 200-250 млн. т золы и около 60 млн. т сернистого ангидрида 6 , а также поглощают огромное количество кислорода. Установлено, что уголь в микродозах почти всегда содержит U 238 , Th 232 и радиоактивный изотоп углерода. Большинство ТЭС России не оснащены эффективными системами очистки уходящих газов от оксидов серы и азота. Хотя установки, работающие на природном газе экологически существенно чище угольных, сланцевых и мазутных, вред природе наносит прокладка газопроводов (особенно в северных районах).

Тепловой электрической станцией называется комплекс оборудования и устройств, преобразующих энергию топлива в электрическую и (в общем случае) тепловую энергию.

Тепловые электростанции характеризуются большим разнообразием и их можно классифицировать по различным признакам.

1. По назначению и виду отпускаемой энергии электростанции разделяются на районные и промышленные.

Районные электростанции – это самостоятельные электростанции общего пользования, которые обслуживают все виды потребителей района (промышленные предприятия, транспорт, население и т.д.). Районные конденсационные электростанции, вырабатывающие в основном электроэнергию, часто сохраняют за собой историческое название – ГРЭС (государственные районные электростанции). Районные электростанции, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию (в виде пара или горячей воды), называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). ТЭЦпредставляют собой установки по комбинированному производству электроэнергии и теплоты. Их КПД доходит до 70% против 30-35% на КЭС. ТЭЦ привязаны к потребителям, т.к. радиус передачи теплоты (пара, горячей воды) составляет 15-20 км. Максимальная мощность ТЭЦ меньше, чем КЭС.

Как правило, ГРЭС и районные ТЭЦ имеют мощность более 1 млн. кВт.

Промышленные электростанции – это электростанции, обслуживающие тепловой и электрической энергией конкретные производственные предприятия или их комплекс, например завод по производству химической продукции. Промышленные электростанции входят в состав тех промышленных предприятий, которые они обслуживают. Их мощность определяется потребностями промышленных предприятий в тепловой и электрической энергии и, как правило, она существенно меньше, чем районных ТЭС. Часто промышленные электростанции работают на общую электрическую сеть, но не подчиняются диспетчеру энергосистемы. Ниже рассматриваются только районные электростанции.

2. По виду используемого топлива тепловые электростанции разделяются на электростанции, работающие на органическом топливе и ядерном горючем.

Тепловые электростанции, работающие на органическом топливе, называют конденсационными электростанциями (КЭС) . Ядерное горючее используют атомные электростанций (АЭС). Именно в таком смысле ниже будет употребляться этот термин, хотя и ТЭЦ, и АЭС, и газотурбинные электростанции (ГТЭС), и парогазовые электростанции (ПГЭС) также являются тепловыми электростанциями, работающими на принципе преобразования тепловой энергии в электрическую.

Первостепенную роль среди тепловых установок играют конденсационные электростанции (КЭС). Они тяготеют и к источникам топлива, и к потребителям, и поэтому очень широко распространены. Чем крупнее КЭС, тем дальше она может передавать электроэнергию, т.е. по мере увеличения мощности возрастает влияние топливно-энергетического фактора.

В качестве органического топлива для ТЭС используют газообразное, жидкое и твердое топливо. Ориентация на топливные базы происходит при наличии ресурсов дешевого и нетранспортабельного топлива (бурые угли Канско-Ачинского бассейна) или в случае использования электростанциями торфа, сланцев и мазута (такие КЭС обычно связаны с центрами нефтепереработки). Большинство ТЭС России, особенно в европейской части, в качестве основного топлива потребляют природный газ, а в качестве резервного топлива – мазут, используя последний ввиду его дороговизны только в крайних случаях; такие ТЭС называют газомазутными. Во многих регионах, в основном в азиатской части России, основным топливом является энергетический уголь – низкокалорийный уголь или отходы высококалорийного каменного угля (антрацитовый штыб – АШ). Поскольку перед сжиганием такие угли размалываются в специальных мельницах до пылевидного состояния, то такие ТЭС называют пылеугольными.

3. По типу теплосиловых установок, используемых на ТЭС для преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения роторов турбоагрегатов, различают паротурбинные, газотурбинные и парогазовые электростанции.

Основой паротурбинных электростанций являются паротурбинные установки (ПТУ), которые для преобразования тепловой энергии в механическую используют самую сложную, самую мощную и чрезвычайно совершенную энергетическую машину – паровую турбину. ПТУ – основной элемент ТЭС, ТЭЦ и АЭС.

Газотурбинные тепловые электростанции (ГТЭС) оснащаются газотурбинными установками (ГТУ), работающими на газообразном или, в крайнем случае, жидком (дизельном) топливе. Поскольку температура газов за ГТУ достаточно высока, то их можно использовать для отпуска тепловой энергии внешнему потребителю. Такие электростанции называют ГТУ-ТЭЦ. В настоящее время в России функционирует одна ГТЭС (ГРЭС-3 им. Классона, г. Электрогорск Московской обл.) мощностью 600 МВт и одна ГТУ-ТЭЦ (в г. Электросталь Московской обл.).

Парогазовые тепловые электростанции комплектуются парогазовыми установками (ПГУ), представляющими комбинацию ГТУ и ПТУ, что позволяет обеспечить высокую экономичность. ПГУ-ТЭС могут выполняться конденсационными (ПГУ-КЭС) и с отпуском тепловой энергии (ПГУ-ТЭЦ). В России имеется только одна работающая ПГУ-ТЭЦ (ПГУ-450Т) мощностью 450 МВт. На Невинномысской ГРЭС работает энергоблок ПГУ-170 мощностью 170 МВт, а на Южной ТЭЦ Санкт-Петербурга – энергоблок ПГУ- 300 мощностью 300 МВт.

4. По технологической схеме паропроводов ТЭС делятся на блочные ТЭС и на ТЭС с поперечными связями.

Блочные ТЭС состоят из отдельных, как правило, однотипных энергетических установок – энергоблоков. В энергоблоке каждый котел подает пар только для своей турбины, из которой он возвращается после конденсации только в свой котел. По блочной схеме строят все мощные ГРЭС и ТЭЦ, которые имеют так называемый промежуточный перегрев пара. Работа котлов и турбин на ТЭС с поперечными связями обеспечивается по-другому: все котлы ТЭС подают пар в один общий паропровод (коллектор) и от него питаются все паровые турбины ТЭС. По такой схеме строятся КЭС без промежуточного перегрева и почти все ТЭЦ на докритические начальные параметры пара.

5. По уровню начального давления различают ТЭС докритического давления и сверхкритического давления (СКД).

Критическое давление – это 22,1 МПа (225,6 ат). В российской теплоэнергетике начальные параметры стандартизованы: ТЭС и ТЭЦ строятся на докритическое давление 8,8 и 12,8 МПа (90 и 130 ат), и на СКД – 23,5 МПа (240 ат). ТЭС на сверхкритические параметры по техническим причинам выполняются с промежуточным перегревом и по блочной схеме. Часто ТЭС или ТЭЦ строят в несколько этапов – очередями, параметры которых улучшаются с вводом каждой новой очереди.

Рассмотрим типичную конденсационную ТЭС, работающую на органическом топливе (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Тепловой баланс газомазутной и

пылеугольной (цифры в скобках) ТЭС

Топливо подается в котел и для его сжигания сюда же подается окислитель – воздух, содержащий кислород. Воздух берется из атмосферы. В зависимости от состава и теплоты сгорания для полного сжигания 1 кг топлива требуется 10– 15 кг воздуха и, таким образом, воздух – это тоже природное «сырье» для производства электроэнергии, для доставки которого в зону горения необходимо иметь мощные высокопроизводительные нагнетатели. В результате химической реакции сгорания, при которой углерод С топлива превращается в оксиды СО 2 и СО, водород Н 2 – в пары воды Н 2 О, сера S – в оксиды SO 2 и SO 3 и т.д., образуются продукты сгорания топлива – смесь различных газов высокой температуры. Именно тепловая энергия продуктов сгорания топлива является источником электроэнергии, вырабатываемой ТЭС.

Далее внутри котла осуществляется передача тепла от дымовых газов к воде, движущейся внутри труб. К сожалению, не всю тепловую энергию, высвободившуюся в результате сгорания топлива, по техническим и экономическим причинам удается передать воде. Охлажденные до температуры 130– 160 °С продукты сгорания топлива (дымовые газы) через дымовую трубу покидают ТЭС. Часть теплоты, уносимой дымовыми газами, в зависимости от вида используемого топлива, режима работы и качества эксплуатации, составляет 5– 15 %.

Часть тепловой энергии, оставшаяся внутри котла и переданная воде, обеспечивает образование пара высоких начальных параметров. Этот пар направляется в паровую турбину. На выходе из турбины с помощью аппарата, который называется конденсатором, поддерживается глубокий вакуум: давление за паровой турбиной составляет 3– 8 кПа (напомним, что атмосферное давление находится на уровне 100 кПа). Поэтому пар, поступив в турбину с высоким давлением, движется к конденсатору, где давление мало, и расширяется. Именно расширение пара и обеспечивает превращение его потенциальной энергии в механическую работу. Паровая турбина устроена так, что энергия расширения пара преобразуется в ней во вращение ее ротора. Ротор турбины связан с ротором электрогенератора, в обмотках статора которого генерируется электрическая энергия, представляющая собой конечный полезный продукт (товар) функционирования ТЭС.

Для работы конденсатора, который не только обеспечивает низкое давление за турбиной, но и заставляет пар конденсироваться (превращаться в воду), требуется большое количество холодной воды. Это – третий вид «сырья», поставляемый на ТЭС, и для функционирования ТЭС он не менее важен, чем топливо. Поэтому ТЭС строят либо вблизи имеющихся природных источников воды (река, море), либо строят искусственные источники (пруд-охладитель, воздушные башенные охладители и др.).

Основная потеря тепла на ТЭС возникает из-за передачи теплоты конденсации охлаждающей воде, которая затем отдает ее окружающей среде. С теплом охлаждающей воды теряется более 50 % тепла, поступающего на ТЭС с топливом. Кроме того, в результате происходит тепловое загрязнение окружающей среды.

Часть тепловой энергии топлива потребляется внутри ТЭС либо в виде тепла (например, на разогрев мазута, поступающего на ТЭЦ в густом виде в железнодорожных цистернах), либо в виде электроэнергии (например, на привод электродвигателей насосов различного назначения). Эту часть потерь называют собственными нуждами.

Для нормальной работы ТЭС, кроме «сырья» (топливо, охлаждающая вода, воздух) требуется масса других материалов: масло для работы систем смазки, регулирования и защиты турбин, реагенты (смолы) для очистки рабочего тела, многочисленные ремонтные материалы.

Наконец, мощные ТЭС обслуживаются большим количеством персонала, который обеспечивает текущую эксплуатацию, техническое обслуживание оборудования, анализ технико-экономических показателей, снабжение, управление и т.д. Ориентировочно можно считать, что на 1 МВт установленной мощности требуется 1 персона и, следовательно, персонал мощной ТЭС составляет несколько тысяч человек. Любая конденсационная паротурбинная электростанция включает в себя четыре обязательных элемента:

· энергетический котел, или просто котел, в который подводится питательная вода под большим давлением, топливо и атмосферный воздух для горения. В топке котла идет процесс горения – химическая энергия топлива превращается в тепловую и лучистую энергию. Питательная вода протекает по трубной системе, расположенной внутри котла. Сгорающее топливо является мощным источником теплоты, которая передается питательной воде. Последняя нагревается до температуры кипения и испаряется. Получаемый пар в этом же котле перегревается сверх температуры кипения. Этот пар с температурой 540°С и давлением 13– 24 МПа по одному или нескольким трубопроводам подается в паровую турбину;

· турбоагрегат, состоящий из паровой турбины, электрогенератора и возбудителя. Паровая турбина, в которой пар расширяется до очень низкого давления (примерно в 20 раз меньше атмосферного), преобразует потенциальную энергию сжатого и нагретого до высокой температуры пара в кинетическую энергию вращения ротора турбины. Турбина приводит электрогенератор, преобразующий кинетическую энергию вращения ротора генератора в электрический ток. Электрогенератор состоит из статора, в электрических обмотках которого генерируется ток, и ротора, представляющего собой вращающийся электромагнит, питание которого осуществляется от возбудителя;

· конденсатор служит для конденсации пара, поступающего из турбины, и создания глубокого разрежения. Это позволяет очень существенно сократить затрату энергии на последующее сжатие образовавшейся воды и одновременно увеличить работоспособность пара, т.е. получить большую мощность от пара, выработанного котлом;

· питательный насос для подачи питательной воды в котел и создания высокого давления перед турбиной.

Таким образом, в ПТУ над рабочим телом совершается непрерывный цикл преобразования химической энергии сжигаемого топлива в электрическую энергию.

Кроме перечисленных элементов, реальная ПТУ дополнительно содержит большое число насосов, теплообменников и других аппаратов, необходимых для повышения ее эффективности. Технологический процесс производства электроэнергии на ТЭС, работающей на газе, представлен на рис. 3.2.

Основными элементами рассматриваемой электростанции (рис.3.2) являются котельная установка, производящая пар высоких параметров; турбинная или паротурбинная установка, преобразующая теплоту пара в механическую энергию вращения ротора турбоагрегата, и электрические устройства (электрогенератор, трансформатор и т.д.), обеспечивающие выработку электроэнергии.

Основным элементом котельной установки является котел. Газ для работы котла подается от газораспределительной станции, подключенной к магистральному газопроводу (на рисунке не показан), к газораспределительному пункту (ГРП) 1. Здесь его давление снижается до нескольких атмосфер и он подается к горелкам 2 , расположенным в поде котла (такие горелки называются подовыми).

Рис. 3.2. Технологический процесс производства электроэнергии на ТЭС, работающей на газе

Собственно котел представляет собой П-образную конструкцию с газоходами прямоугольного сечения. Левая ее часть называется топкой. Внутренняя часть топки свободна, и в ней происходит горение топлива, в данном случае газа. Для этого к горелкам специальным дутьевым вентилятором 28 непрерывно подается горячий воздух, нагреваемый в воздухоподогревателе 25. На рис. 3.2 показан так называемый вращающийся воздухоподогреватель, теплоаккумулирующая набивка которого на первой половине оборота обогревается уходящими дымовыми газами, а на второй половине оборота она нагревает поступающий из атмосферы воздух. Для повышения температуры воздуха используется рециркуляция: часть дымовых газов, уходящих из котла, специальным вентилятором рециркуляции 29 подается к основному воздуху и смешивается с ним. Горячий воздух смешивается с газом и через горелки котла подается в его топку – камеру, в которой происходит горение топлива. При горении образуется факел, представляющий собой мощный источник лучистой энергии. Таким образом, при горении топлива его химическая энергия превращается в тепловую и лучистую энергию факела.

Стены топки облицованы экранами 19 – трубами, к которым подается питательная вода из экономайзера 24. На схеме изображен так называемый прямоточный котел, в экранах которого питательная вода, проходя трубную систему котла только 1 раз, нагревается и испаряется, превращаясь в сухой насыщенный пар. Широкое распространение получили барабанные котлы, в экранах которых осуществляется многократная циркуляция питательной воды, а отделение пара от котловой воды происходит в барабане.

Пространство за топкой котла достаточно густо заполнено трубами, внутри которых движется пар или вода. Снаружи эти трубы омываются горячими дымовыми газами, постепенно остывающими при движении к дымовой трубе 26.

Сухой насыщенный пар поступает в основной пароперегреватель, состоящий из потолочного 20, ширмового 21 и конвективного 22 элементов. В основном пароперегревателе повышается его температура и, следовательно, потенциальная энергия. Полученный на выходе из конвективного пароперегревателя пар высоких параметров покидает котел и поступает по паропроводу к паровой турбине.

Мощная паровая турбина обычно состоит из нескольких как бы отдельных турбин – цилиндров.

К первому цилиндру – цилиндру высокого давления (ЦВД) 17 пар подводится прямо из котла, и поэтому он имеет высокие параметры (для турбин СКД – 23,5 МПа, 540 °С, т.е. 240 ат/540 °С). На выходе из ЦВД давление пара составляет 3–3,5 МПа (30–35 ат), а температура – 300–340 °С. Если бы пар продолжал расширяться в турбине дальше от этих параметров до давления в конденсаторе, то он стал бы настолько влажным, что длительная работа турбины была бы невозможной из-за эрозионного износа его деталей в последнем цилиндре. Поэтому из ЦВД относительно холодный пар возвращается обратно в котел в так называемый промежуточный пароперегреватель 23. В нем пар попадает снова под воздействие горячих газов котла, его температура повышается до исходной (540 °С). Полученный пар направляется в цилиндр среднего давления (ЦСД) 16. После расширения в ЦСД до давления 0,2–0,3 МПа (2–3 ат) пар поступает в один или несколько одинаковых цилиндров низкого давления (ЦНД) 15.

Таким образом, расширяясь в турбине, пар вращает ее ротор, соединенный с ротором электрического генератора 14, в статорных обмотках которого образуется электрический ток. Трансформатор повышает его напряжение для уменьшения потерь в линиях электропередачи, передает часть выработанной энергии на питание собственных нужд ТЭС, а остальную электроэнергию отпускает в энергосистему.

И котел, и турбина могут работать только при очень высоком качестве питательной воды и пара, допускающем лишь ничтожные примеси других веществ. Кроме того, расходы пара огромны (например, в энергоблоке 1200 МВт за 1 с испаряется, проходит через турбину и конденсируется более 1 т. воды). Поэтому нормальная работа энергоблока возможна только при создании замкнутого цикла циркуляции рабочего тела высокой чистоты.

Пар, покидающий ЦНД турбины, поступает в конденсатор 12 – теплообменник, по трубкам которого непрерывно протекает охлаждающая вода, подаваемая циркуляционным насосом 9 из реки, водохранилища или специального охладительного устройства (градирни).

Градирня – это железобетонная пустотелая вытяжная башня (рис. 3.3) высотой до 150 м и выходным диаметром 40– 70 м, которая создает самотягу для воздуха, поступающего снизу через воздухо-направляющие щиты.

Внутри градирни на высоте 10–20 м устанавливают оросительное (разбрызгивающее устройство). Воздух, движущийся вверх, заставляет часть капель (примерно 1,5–2 %) испаряться, за счет чего охлаждается вода, поступающая из конденсатора и нагретая в нем. Охлажденная вода собирается внизу в бассейне, перетекает в аванкамеру 10, и оттуда циркуляционным насосом 9 она подается в конденсатор 12 (рис.3.2).

Наряду с оборотной, используют прямоточное водоснабжение, при котором охлаждающая вода поступает в конденсатор из реки и сбрасывается в нее ниже по течению. Пар, поступающий из турбины в межтрубное пространство конденсатора, конденсируется и стекает вниз; образующийся конденсат конденсатным насосом 6 подается через группу регенеративных подогревателей низкого давления (ПНД) 3 в деаэратор 8. В ПНД температура конденсата повышается за счет теплоты конденсации пара, отбираемого из турбины. Это позволяет уменьшить расход топлива в котле и повысить экономичность электростанции. В деаэраторе 8 происходит деаэрация – удаление из конденсата растворенных в нем газов, нарушающих работу котла. Одновременно бак деаэратора представляет собой емкость для питательной воды котла.

Из деаэратора питательная вода питательным насосом 7, приводимым в действие электродвигателем или специальной паровой турбиной, подается в группу подогревателей высокого давления (ПВД).

Регенеративный подогрев конденсата в ПНД и ПВД – это основной и очень выгодный способ повышения КПД ТЭС. Пар, который расширился в турбине от входа до трубопровода отбора, выработал определенную мощность, а поступив в регенеративный подогреватель, передал свое тепло конденсации питательной воде (а не охлаждающей!), повысив ее температуру и тем самым сэкономив расход топлива в котле. Температура питательной воды котла за ПВД, т.е. перед поступлением в котел, составляет в зависимости от начальных параметров 240–280°С. Таким образом замыкается технологический пароводяной цикл преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения ротора турбоагрегата.