Развитие и размещение электроэнергетики России

       Нефть.

     В России разведано несколько сотен  месторождений нефти. В настоящее  время главным районом добычи является Западная Сибирь (2/3 добываемой в России нефти). Основные месторождения находятся в среднем течении Оби (Самотлорское, Усть-Балыкское, Мегионское, Александровское и др.). Также запасами нефти обладают Волго-Уральский район (Татарстан, Башкортостан), Европейский Север (республика Коми), Северный Кавказ (Чечня и Дагестан) и Дальний Восток (о. Сахалин). В настоящее время разведанность европейской части РФ и Западной Сибири на нефть достигает 65-70%, а в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке - 6-8%. Шельфы морей разведаны лишь на 1%, но именно на эти труднодоступные регионы приходится около половины перспективных и прогнозируемых ресурсов нефти.

       Природный газ.

     Ресурсами природного газа наиболее хорошо обеспечены Западная Сибирь, Поволжье, Урал и Северный Кавказ. В Западной Сибири выделяют три крупных газоносных области: Тазовско-Пурпейскую (основные месторождения – Тазовское, Медвежье, Ямбургское, Уренгойское, Надымское); Березовскую (месторождения – Игримское, Пунгинское, Пахромское); Васюганскую (месторождения – Усть-Сильгинское, Лугинецкое, Мыльджинское). В Оренбургской области и республике Коми созданы ТПК на базе газово-конденсатных месторождений.

       Торф.

     Основными запасами торфа обладают Западная Сибирь, Европейский Север, Урал, Северо-Западный, Центральный районы. В электроэнергетике торф служит топливом для ТЭС.

       Гидроэнергоресурсы.

     Огромные  запасы гидроэнергоресурсов сосредоточены в восточных районах России на Ангаре, Енисее, Оби, Иртыше и в европейской части - на Волге и Каме.

     Также энергетическими ресурсами являются горючие сланцы, уран, энергия ветра, приливов и отливов, солнечная радиация и внутреннее тепло Земли. Многие из них являются нетрадиционными и пока еще не используются широко. 

4. Типы электростанций. 

     Тепловые  электростанции.

     Основным типом электростанций в России являются тепловые (ТЭС). Эти установки вырабатывают примерно 66,7% 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.

     Существует  несколько принципов классификации ТЭС:

     1. ТЭС делятся на конденсационные  (КЭС) и ТЭЦ.

     2. По виду используемой энергии  выделяют установки:

     А) работающие на традиционном органическом топливе (уголь, торф, сланцы, мазут, природный  газ);

     Б) геотермические (ГТЭС).

     3. По характеру обслуживания потребителей различают:

     А) районные ТЭС, начиная с плана  ГОЭЛРО, государственные районные электрические  станции (ГРЭС);

     Б) центральные, расположенные вблизи центра энергетических нагрузок.

     4. По принципу взаимодействия все  электростанции делятся на системные и изолированные (работающие вне энергосистем).

     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, а также поглощают огромное количество кислорода. Установлено, что уголь в микродозах почти всегда содержит U238, Th232 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). [3]

     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. 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).

     ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) представляют 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.

     В последнее время появились принципиально  новые установки:

     . газотурбинные (ГТ) установки, в  которых вместо паровых применяются газовые турбины, что снимает проблему водоснабжения (на Краснодарской и Шатурской ГРЭС);

     . парогазотурбинные (ПГУ), где тепло  отработавших газов используется  для подогрева воды и получения  пара низкого давления (на Невинномысской и Кармановской ГРЭС);

     . магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы), которые преобразуют  тепло непосредственно в электрическую  энергию (на ТЭЦ-21 Мосэнерго и Рязанской ГРЭС).

     В России мощные ТЭС (2 млн. кВт и более) построены в Центральном районе, в Поволжье, на Урале и в Восточной Сибири.

     На  базе Канско-Ачинского бассейна создается  мощный топливно- энергетический комплекс (КАТЭК). В проекте предусмотрено  строительство восьми ГРЭС мощностью  по 6,4 млн. кВт. В 1989 г. был введен в  строй первый агрегат Березовской ГРЭС-1 (0,8 млн. кВт).

     В результате экономического кризиса 90-х  производство электроэнергии на ТЭС  значительно снизилось, что ощутимо  повлияло на общероссийские показатели.  

     Атомные электростанции.

     Атомные электростанции (АЭС) в качестве топлива используют уран.

     Он  легко транспортабелен, что исключает  зависимость АЭС от топливно- энергетического  фактора. Установки ориентированы  на потребителей и расположены в  районах с ограниченными энергетическими  ресурсами или напряженным топливно-энергетическим балансом. Количество теплоты, полученное при расходе 1 кг урана (U235), равно получаемому при сжигании 2,5 т лучшего угля.

     В 1954 году вступила в строй опытная  Обнинская АЭС. Затем АЭС сооружались  в наиболее густонаселенных и  часто уязвимых с экологической точки зрения местах, что вызывало недовольство общественности.

     Из-за аварии в Чернобыле в 1986 году программа  развития атомной энергетики была сокращена. После значительного увеличения производства электроэнергии в 80-е годы темпы роста замедлились, а в 1992-1993 гг. начался спад.

     При правильной эксплуатации, АЭС –  наиболее экологически чистый источник энергии. Их функционирование не приводит к возникновению «парникового» эффекта, выбросам в атмосферу в условиях безаварийной работы, и они не поглощают кислород.

     Атомные электростанции большой мощности экономичнее  КЭС (себестоимость электроэнергии примерно в 2 раза меньше), но на мощность АЭС введены ограничения.

     К недостаткам АЭС можно отнести  трудности, связанные с захоронением ядерных отходов, катастрофические последствия аварий и тепловое загрязнение используемых водоемов.

     В 2006 году доля АЭС в производстве электроэнергии составила примерно 15,7%.

     В нашей стране мощные АЭС расположены: в Центральном и Центрально-Черноземном районах, на Севере, на Северо-Западе, на Урале, в Поволжье и на Северном Кавказе.

     Новым в атомной энергетике является создание АТЭЦ и АСТ. На АТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится тепловая и электрическая энергия, а на АСТ – только тепловая. АТЭЦ действует в поселке Билибино на Чукотке. 

       Гидроэлектростанции.

     Гидроэлектростанции являются весьма эффективными источниками  энергии. Они используют возобновимые ресурсы - механическую энергию падающей воды. Необходимый для этого подпор воды создается плотинами, которые  воздвигают на реках и каналах. Гидравлические установки позволяют сокращать перевозки и экономить минеральное топливо (на 1 кВт-ч расходуется примерно 0,4 т угля). Они достаточно просты в управлении и обладают очень высоким коэффициентом полезного действия (более 80%). Себестоимость этого типа установок в 5-6 раз ниже, чем ТЭС, и они требуют намного меньше обслуживающего персонала.

     Гидравлические  установки представлены гидроэлектростанциями (ГЭС), гидроаккумулирующими электростанциями (ГАЭС) и приливными электростанциями (ПЭС). Их размещение во многом зависит от природных условий, например, характера и режима реки. В горных районах обычно возводятся высоконапорные ГЭС, на равнинных реках действуют установки с меньшим напором, но большим расходом воды.

     Гидростроительство в условиях равнин сложнее из-за преобладания мягких оснований под плотинами и необходимости иметь крупные водохранилища для регуляции стока. Сооружение ГЭС на равнинах вызывает затопление прилегающих территорий, что приносит значительный материальный ущерб.

     В целом по России в настоящее время  использована 1/5 часть экономически обоснованного потенциала гидроэнергоресурсов. Аналогичны показатели по Сибири, но в  европейской части страны ресурсы  использованы на 2/5, причем максимальные значения характерны для Урала и Поволжья.

     Экономический потенциал районов европейской  части России в значительной мере использован, в то время как в  восточных районах, обладающих огромными  гидроэнергетическими ресурсами, его  использование невелико (за исключением  Восточной Сибири). Гидростроительство в Сибири и на Дальнем Востоке затруднено.

     Можно предположить, что в ближайшие  годы не произойдет резкого усиления эксплуатации гидроресурсов Западной Сибири и Дальнего Востока, а экономический потенциал европейской части России будет продолжать использоваться, так как потребность в электроэнергии растет.

     Самые мощные ГЭС сооружены на Волге, Каме, Ангаре, Енисее, Оби и Иртыше.

     Гидроузлы – соединения нескольких сооружений по использованию вод реки для  производства электроэнергии, судоходства, водоснабжения и орошения земель – также широко распространены. Каскад гидроузлов сооружен на Волге.

     Каскад  гидроэлектростанций представляет собой группу ГЭС, расположенных  ступенями по течению водного  потока с целью полного последовательного использования его энергии. Установки в каскаде обычно связаны общностью режима, при котором водохранилища верхних ступеней регулирующе влияют на водохранилища нижних ступеней.

     В составе каскада, созданного на Волге, действуют такие гидроэлектростанции, как: Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Городецкая, Чебоксарская, Волжская (вблизи Самары), Саратовская (1,4 млн. кВт), Волжская (вблизи Волгограда).

     Каскады гидроэлектростанций на реках европейской  части страны находятся в районах  с огромным промышленным потенциалом, а их значение состоит в том, чтобы свести к минимуму дефицит электроэнергии. Но массовое строительство ГЭС на равнинных реках повлекло за собой негативные последствия, связанные с возникновением крупных водохранилищ и затоплением ценных сельскохозяйственных земель, нарушением экологического равновесия, переносом населенных пунктов.

     На  основе ГЭС восточных районов  формируются промышленные комплексы, специализирующиеся на энергоемких  производствах.