Территориальная организация электроэнергетики в России

          Электростанции  входят  в   объединенную  энергосистему   Центральной  Сибири.

          Электроэнергетика  в  Восточной  Сибири  создает  особо  благоприятные  условия  для  развития  в  регионе  энергоемких  производств:  металлургии  легких  металлов  и  ряда  отраслей  химической  промышленности. [9, 617 c.], [10, 311 c.]

             Для  более  рационального,  комплексного  и  экономичного  использования  общего  потенциала  России  создана Единая  энергетическая  система (ЕЭС).  В ней работают  свыше 700  крупных электростанций, имеющих общую мощность  более 250 млн. кВт (84%  мощности  всех  электростанций  страны).  Управление  ЕЭС  осуществляется  из  единого  центра.

         Единая  энергетическая  система   имеет  ряд  очевидных   экономических  преимуществ.  Мощные  ЛЭП  (линии  электропередачи)  существенно  повышают  надежность  снабжения  народного  хозяйства   электроэнергией.  Они  выравнивают  годовые  и  суточные  графики  потребления  электроэнергии,  улучшают  экономические  показатели  электростанций  и  создают  условия  для  полной  электрификации  районов,  где  ощущается  недостаток  электроэнергии.

           В состав  ЕЭС бывшего СССР  входили электростанции,  которые распространяли  свое  влияние на  территорию  свыше 10 млн. км²  с населением  около 220 млн. человек.

         Объединенные  энергетические  системы  (ОЭС)  Центра,  Поволжья, Урала,  Северо-Запада,  Северного  Кавказа  входят  в  ЕЭС  европейской  части.  Их  объединяют  высоковольтные  магистрали  Самара – Москва  (500 кВт),  Москва  - Санкт-Петербург  (750 кВт),  Волгоград - Москва  (500 кВт),  Самара -  Челябинск  и  др.

          Здесь  действуют  многочисленные  тепловые  электростанции  (КЭС  и  ТЭЦ)  на  угле  (подмосковном,  уральском  и  др.),  сланцах,  торфе, природном  газе  и  мазуте,  и  атомные  электростанции.  ГЭС  имеют  большое  значение,  покрывая  пиковые  нагрузки  крупных  промышленных  районов и узлов.  Формирование  ЕЭС европейской части завершено.

         Россия  экспортирует  электроэнергию  в  Беларусь  и  на  Украину,  откуда  она  идет  в  страны  Восточной  Европы,  и  в   Казахстан. [7, 274 c.]

2. СТРУКТУРА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

           В 2003 г. в России было произведено 915 млрд. кВт-ч электроэнергии.

      На тепловых электростанциях выработано 68% этого объема (в том числе 42% при сжигании газа, 17% — угля, 8% — мазута), на гидравлических — 18%, на атомных — 15%. 

      2.1 Тепловая энергетика

      Тепловая  энергетика производит свыше ²/3 электроэнергии страны. Среди тепловых электростанций (ТЭС) различают конденсационные электростанции (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Первые производят только электроэнергию (отработанный в турбинах пар конденсируется обратно в воду и снова поступает в систему), вторые — электроэнергию и тепло (нагретая вода идет к потребителям в жилые дома и на предприятия).ТЭЦ располагаются вблизи крупных городов или в самих городах, так как дальность передачи горячей воды не превышает 15—20 км (потом вода остывает). Например, в Москве и под Москвой существует целая сеть ТЭЦ, некоторые из них имеют мощность более 1 тыс. МВт, то есть больше многих конденсационных ТЭС. Таковы, например, ТЭЦ-22 у Московского нефтеперерабатывающего завода в Капотне, ТЭЦ-26 на юге Москвы (в Бирюлево), ТЭЦ-25 в Очаково (юго-запад), ТЭЦ-23 в Гольяново (северо-восток), ТЭЦ-21 в Коровино (на севере).

      Тепловые  энергетические установки в отличие  от гидроэлектростанций размещаются относительно свободно и способны вырабатыеать электричество без сезонных колебаний, связанных с изменением стока. Их строительство ведется быстрее и связано с меньшими затратами труда и материальных средств. Но электроэнергия, полученная на ТЭС, относительно дорогостоящая. Конкурировать с ГЭС и АЭС могут лишь энергоустановки, использующие газ. Себестоимость электроэнергии, выработанной на угольных и мазутных ТЭС выше в 2-3 раза (см. приложение 2).

      По  характеру обслуживания потребителей тепловые электростанции могут быть районными (ГРЭС), которые имеют большую мощность и обслуживают большую территорию, часто 2—3 субъекта федерации, и центральными (располагаются вблизи потребителя). Первые в большей степени ориентированы на сырьевой фактор размещения, вторые — на потребительский.

      ТЭС, использующие уголь, располагаются  на территории угольных бассейнов и близ них в условиях, при которых затраты на транспортировку топлива относительно невелики. Примером может служить вторая по мощности в стране Рефтинская ГРЭС под Екатеринбургом, работающая на кузнецком угле. Много подобных установок в пределах Кузбасса (Беловская и Томь-Усинская ГРЭС, Западно-Сибирская и Ново-Кемеровская ТЭЦ), электростанции Канско-Ачинского бассейна (Березовская ГРЭС-1 и Назаровская ГРЭС), Донбасса (Новочеркасская ГРЭС). Единичные ТЭС расположены у небольших угольных залежей: Нерюнгринская ГРЭС в Южно-Якутском бассейне, Троицкая и Южно-Уральская ГРЭС близ угольных бассейнов Челябинской обл., Гусиноозер-ская ГРЭС у одноименного месторождения на юге Бурятии.

      ТЭС, работающие на мазуте, ориентированы  на центры нефтепереработки. Типичный пример — Киришская ГРЭС при Киришском НПЗ, обслуживающая Ленинградскую обл. и Санкт-Петербург. Сюда же можно отнести Волжскую ТЭЦ-1 под Волгоградом, Ново-Салаватскую и Стерлитамакскую ТЭЦ в Башкирии.

      Газовые ТЭС размещаются как в местах добычи этого сырья (крупнейшие в  России Сургутские ГРЭС 1 и 2, Нижневартовская  ГРЭС, Заинская ГРЭС в Татарии), так  и за многие тысячи километров от нефтегазовых бассейнов. В этом случае топливо поступает на электростанции по трубопроводам. Газ как топливное сырье для ТЭС дешевле и экологичнее мазута и угля, его транспортировка не так сложна, технологически его использовать выгоднее. Работающие на газе электростанции преобладают в Центральной России, на Северном Кавказе, в Поволжье и Приуралье.

      Крупнейшее  в России средоточие ТЭС — Подмосковье. Здесь имеются два кольца крупных  теплоэнергетических установок: внешнее, представленное ГРЭС (Шатурская и Каширская, построенные по плану ГОЭЛРО, а также Конаковская), и внутреннее — московские ТЭЦ. Если рассматривать Москву как единый энергетический узел, то ему не будет равных по величине в нашей стране. Суммарная мощность этих энергоустановок чуть меньше 1 0 тыс. МВт, что превосходит установленную мощность Сургутских ГРЭС.

      Ныне  основная часть подмосковных ТЭЦ  работает на газе, хотя некоторые из них строились под иное топливо: уголь (Кашира) или торф (Шатура). Руководство Шатурской ГРЭС уже в ближайшее время намерено снова вернуться к лежащему буквально у ног мещерскому торфу как основному энергоносителю, резервными источниками останется газ и станет кузнецкий уголь (сжигать подмосковный уголь на Шатурской ГРЭС стало нерентабельно).

      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). [8, 274 c.]  

      Крупнейшие тепловые электростанции России (см. приложение 3). 

      2.2 Гидроэнергетика

          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).  К преимуществам ГЭС следует отнести высокий КПД — 92—94% (для сравнения у АЭС и ТЭС — около 33%), экономичность, простоту управления. Гидроэлектростанцию обслуживает сравнительно немногочисленный персонал: на 1 МВт мощности здесь занято 0,25 чел. (на ТЭС - 1,26 чел., на АЭС - 1,05 чел.). ГЭС наиболее маневренны при изменении нагрузки выработки электроэнергии, поэтому этот тип энергоустановок имеет важнейшее значение для пиковых режимов работы энергосистем, когда возникает необходимость в резервных объемах электроэнергии. ГЭС имеют большие сроки строительства — 15—20 лет (АЭС и ТЭС — 3—4 года) и требуют на этом этапе больших капиталовложений, но все минусы компенсируются длительными сроками эксплуатации (до 100 лет и больше) при относительной дешевизне поддерживающего обслуживания и низкой себестоимости выработанной электроэнергии. Любая ГЭС — комплексное гидротехническое сооружение: она не только вырабатывает электроэнергию, но и регулирует сток реки, плотина используется для транспортных связей между берегами. Бесспорные преимущества ГЭС несколько приуменьшает относительная «капризность» этого типа электростанций: для их размещения необходим выгодный створ в речной долине, относительно большое падение воды,сравнительно равномерный сток по сезонам года, создание водохранилища и затопление прирусловых территорий, которые прежде использовались в хозяйственной деятельности и для расселения людей.

      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.

Россия  располагает большим гидроэнергетическим потенциалом (9% от мировых запасов), что определяет широкие возможности развития гидроэнергетики. По обеспеченности гидроэнергетическими ресурсами Россия занимает второе место в мире после Китая. Преобладающая часть гидроэнергопотенциала сосредоточена в восточных районах страны, в бассейнах Енисея, Лены, Оби, Амура. Однако наиболее освоен энергетический потенциал рек Европейской части, коэффициент его использования ныне составляет 47%. Освоенность гидроэнергопотенциала Сибири существенно ниже — 22%, на Дальнем Востоке этот показатель не превышает 4%.

          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).