Территориальная организация электроэнергетики в России

         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. 

         В  Сибири  сосредоточены наиболее  эффективные по  технико-экономическим показателям ресурсы.  Одним из примеров  этого может служить Ангаро-Енисейский  каскад,  в состав  которого  входят  самые крупные гидроэлектростанции страны:  Саяно-Шушенская (6,4 млн. кВт), Красноярская  (6 млн. кВт),  Братская  (4,6 млн. кВт),  Усть-Илимская  (4,3 млн. кВт).  Строится  Богучановская ГЭС (4 млн. кВт).  Общая мощность каскада в настоящее время – более 20 млн. кВт.

          При  высокой  неравномерности   суточного  потребления  электроэнергии  важную  роль  играет  строительство  ГАЭС – гидроаккумулирующих  электростанций.  Их  действие  основано  на  цикличном  перемещении  одного  и  того  же  объема  воды  между  верхним  и  нижним  бассейнами.  Эти  установки  способны  успешно  решать  проблему  «пиковых  нагрузок»,  поглощая  излишки  электроэнергии  или  вырабатывая  ее  днем,  когда  нагрузки  резко  возрастают.  ГАЭС  мало  зависят  от  естественных  колебаний  речного  стока  и,  в  отличие  от  ГЭС,  их  строительство  вызывает  меньшее  затопление  земель.  В  России  построена  Загорская  ГАЭС  (1,2 млн. кВт)  и  строится  Центральная  ГАЭС  (3,6 млн. кВт).

          Приливные  электростанции  (ПЭС).  Они  используют  энергию  напора, который  создается  между  морем  и  отсеченным  от  него  заливом  во  время  прилива  (и  в  обратном  направлении  при  отливе).  При  работе  ПЭС  отсутствует  затопление  территории,  а  энергия  является  экологически  чистой.  Такие  установки  построены  на  Кольском  полуострове – Кисловодская  и  Мезенская  (1,3 млн. кВт)  ПЭС. [2, 157 c.]    

      Крупнейшие  гидроэлектростанции России (см. приложение 4). 
 

      2.3 Атомная энергетика

      Российская  атомная энергетика возникла 27 июня 1957 г., когда была пущена Обнинская атомная электростанция (АЭС), первая в стране и в мире, мощностью всего лишь 5 МВт (закрыта в апреле 2002 г.).

      На  атомных электростанциях используется в высшей степени концентрированное и транспортабельное топливо — урановые тепловыделяющие элементы. При расходе 1 кг урана выделяется теплота, эквивалентная сжиганию 2,5 тыс. т угля лучших марок. Эта характерная особенность исключает зависимость АЭС от топливного фактора и обеспечивает наибольшую маневренность размещения. Атомные электростанции ориентированы на потребителей, расположенных в районах с напряженным топливно-энергетическим балансом или там, где выявленные ресурсы минерального топлива и гидроэнергии ограничены.

      В России в настоящее время эксплуатируются  ядерные реакторы четырех типов. Наиболее распространены реакторы ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор). Тепловая схема каждого энергоблока, оснащенного этими реакторами, двухконтурная. Первый контур — радиоактивный. Теплоносителем и одновременно замедлителем нейтронов здесь служит обыкновенная вода с содержанием бора. Вода первого контура прокачивается главными циркуляционными насосами через активную зону реактора и нагревается. Давление воды в корпусе реактора очень большое — свыше 150 атмосфер, поэтому она не кипит. Температура воды на входе в реактор равна 289 °С, а на выходе из реактора 320 °С. Реактор представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд из высокопрочной теплоустойчивой хромо-молибденовой стали с нержавеющей наплавкой. Внутри реактора идет управляемая цепная реакция. Активная зона, где она происходит, собрана из шестигранных тепловыделяющих сборок (ТВС), содержащих тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ) стержневого типа с сердечником из диоксида урана в виде таблеток в оболочке из циркониевого сплава. Вода первого контура поступает в реактор через нижние патрубки, проходит снизу вверх через активную зону, нагревается за счет тепла ядерной реакции и, охлаждая тепловыделяющие элементы, выходит из реактора через верхний ряд патрубков. Реактор установлен в бетонной шахте, обеспечивающей надежное крепление реактора и его защиту.

      Второй  контур — нерадиоактивный. Он состоит  из испарительной и водопитательной установок и турбоагрегатаэлектрической мощностью от 440 до 1 000 МВт с системой регенерации воды. Теплоноситель первого контура охлаждается в парогенераторах и отдает тепло воде второго контура. Насыщенный пар, производимый в парогенераторе, под давлением в 6 атмосфер подается ь сборный паропровод и направляется к турбоустановке, приводящей во вращение электрогенератор. В России действуют 1 5 энергоблоков с реакторами ВВЭР, последним из них в декабре 2004 г. был пущен третий энергоблок Калининской АЭС.

      Менее популярны реакторы РБМК (реактор  большой мощности канальный), они  сомые мощные, но и наиболее уязвимые с точки зрения безопасности. Для замедления цепной реакции в реакторах РБМК применяются графитовые стержни, время от времени опускающиеся в активную зону. Работы над данным типом реакторов были начаты в 1963 г., первый такой энергоблок пущен в 1973 г. на Ленинградской АЭС. Авария на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС, произошедшая 26 апреля 1986 г., заставила пересмотреть требования к безопасности реакторов РБМК. Сегодня на АЭС России действует 1 1 энергоблоков такого типа. Реакторами особого типа оборудованы Белоярская АЭС и Билибинская АТЭЦ (атомная теплоэлектроцентраль, поставляющая городу Билибино не только электроэнергию, но и тепло). В реакторах Белояр-ской АЭС типа БН (на быстрых нейтронах) происходит ядерный перегрев турбинного пара. Этот тип реактора наиболее экономичен, так как допускает регенерацию и вторичное использование ядерного топлива. На маломощных реакторах АТЭЦ реализована схема естественной циркуляции первичного теплоносителя (воды) через каналы реактора.

      Конструкция любого реактора предусматривает надежную систему обеспечения безопасности: автоматическую остановку при нарушениях в работе основного оборудования; построение систем безопасности на трех уровнях, каждый из которых функционирует автономно, независимо от двух других; наличие герметичной оболочки, в которой расположено всё реакторное оборудование. Реакторная установка имеет способность к саморегуляции: при повышении температуры активной зоны автоматически снижается интенсивность цепной реакции.

      В России действуют 10 АЭС, расположенных  в 10 субъектах федерации, 8 из которых (включая Чукотский а. о.) -пограничны. Большинство АЭС размещены в городах, возникших при строительстве самих этих электростанций.  Для АЭС требуются источники воды (необходима для циркуляции в генерирующих турбинах, в реакторах ВВЭР- в качестве замедления реакций), поэтому электростанции расположены при природных или искусственных водотоках и водоемах.

      Обладая многими достоинствами (дешевизна  энергии, сравнительно небольшие затраты на строительство и универсальность размещения), АЭС таят в себе большой разрушительный потенциал: крупная авария на АЭС способна вывести из хозяйственного использования тысячи квадратных километров территории, нанести непоправимый вред здоровью многим людям. В то же время при правильном использовании и рациональном решении всех проблем утилизации отработанного ядерного топлива- АЭС наносят существенно меньший вред окружающей среде, нежели ТЭС и даже ГЭС. По сравнению с  тепловыми электростанциями  АЭС требуют в тысячи раз меньше воздуха для разбавления выбросов до приемлемых концентраций, не выделяют серу, свинец и другие вредные вещества. Работа АЭС приводит к усилению парникового эффекта — следствия массового использования органического топлива (угля, нефти, газа). После периода застоя в развитии атомной энергетики, связанного сначала с чернобыльской катастрофой и мощной протестной волной общественных экологических движений, а затем с распадом Советского Союза и нехваткой средств, отрасль постепенно возрождается и начинает приобретать перспективы. В ближайшие годы планируется ввод в эксплуатацию новых энергоблоков на Курской, Балаковской, Волгодонской и Белоярской АЭС. Реанимированы проекты строительства Татарской, Башкирской и Южно-Уральской АЭС. На  базе Сибирского химического комбината в закрытом городе Северск Томской обл., уже имеющем ядерные реакторы, в 2012 г. предполагается начать строительство Сибирской АЭС с двумя реакторами ВВЭР-1000. Сроки эксплуатации самых старых из действующих энергоблоков, истекающие в 2000-х годах, после обследования их специалистами были продлены еще на 1 5 лет (до 2016—2017 гг. для третьего и четвертого энергоблоков Нововоронежской АЭС, до 2019— 2020 гг. для блоков Билибинской АТЭЦ и др.). В результате установленная мощность АЭС России в ближайшее время будет увеличиваться (до 3 1 тыс. МВт в 201 2 г.).

      После  катастрофы на Чернобыльской АЭС  под влиянием общественности в России были существенно приторможены темпы  развития атомной энергетики. Существовавшая ранее программа ускоренного  достижения суммарной мощности АЭС  в 100 млн. кВт (США уже достигли этот показатель) была фактически законсервирована. Огромные прямые убытки повлекло закрытие всех строившихся в России АЭС, станции, признанные зарубежными экспертами  как вполне надежные, были заморожены даже в стадии монтажа оборудования. Однако, последнее время положение начинает меняться: в июне 1993 года пущен 4^ый энергоблок Балаковской АЭС, в ближайшие несколько лет планируется пуск еще нескольких атомных станций и дополнительных энергоблоков принципиально новой конструкции. Известно, что себестоимость атомной энергии значительно превышает себестоимость электроэнергии, полученной на тепловых или гидравлических станциях, однако использование энергии АЭС во многих конкретных случаях не только незаменимо, но и является экономически выгодным -  в США АЭС за период с 58-ого года по настоящий момент  АЭС принесли 60 млрд. долларов чистой прибыли. Большое преимущество для развития атомной энергетики а России создают недавно принятые российско-американские соглашения о СНВ-1 и СНВ-2, по которым будут высвобождаться огромные количества оружейного плутония, невоенное использование которого возможно лишь на АЭС. Именно благодаря разоружению традиционно считавшаяся дорогой электроэнергия получаемая от АЭС может стать примерно в два раза дешевле электроэнергии ТЭС.

           Российские и зарубежные ученые-ядерщики в один голос говорят, что для радиофобии, возникшей после чернобыльской аварии серьезных оснований научно-технического характера не существует. Как сообщила правительственная коммисия по проверке причин аварии на Чернобыльской АЭС,  авария произошла вследствие грубейших нарушений порядка управления атомным реактором РБМК-1000 оператором и его помощниками, имевшими крайне низкую квалификацию. Большую роль в аварии сыграла и состоявшаяся незадолго до нее передача станции из  Минсредмаша, накопившего к тому времени огромный опыт управления ядерными объектами в МинЭнерго, где такового совсем не было. К настоящему времени система безопасности реактора РБМК существенно улучшена : усовершенствованна защита активной зоны от пережога, ускорена система срабатывания аварийных сенсоров. Журнал Scientific American признал эти усовершенствования решающими для безопасности реактора. В проектах нового поколения атомных реакторов основное внимание уделяется надежному охлаждению активной зоны реактора. Последние несколько лет сбои в работе российских АЭС происходят  редко и классифицируются как крайне незначительные.

        Развитие атомной энергетики  в России неотвратимо и это  сейчас понимает большинство  населения, да и сам отказ  от ядерной энергетики потребовал бы колоссальных затрат. Так, если выключить сегодня все АЭС, потребуется дополнительно около 100 млн. тонн условного топлива, которое просто неоткуда взять.

      Принципиально новое направление в развитии энергетики и возможной замене АЭС  представляют исследования по безтопливным электрохимическим генераторам.

      Потребляя натрий, содержащийся в морской воде в избытке этот генератор имеет  КПД около 75%. Продуктом реакции  здесь является хлор и кальцинированная сода, причем возможно последующее  использование этих веществ в промышленности.

      Восемь  АЭС входят в концерн “РосЭенегроАтом”. Девятая - Ленинградская, вышла из концерна и эксплуатируется самостоятельно.

         Средний коэффициент использованной  мощности АЭС по стране составил 67%, однако на 6 реакторах он был выше 80%.

      К 2008 году планируется увеличение производства электроэнергии на АЭС с сегодняшних 22 ГВт. до 28 ГВт. [4, 328 c.]

      Действующие АЭС России и их характеристики (см. приложение 5) 
 

      2.4 Нетрадиционная энергетика

      В общую типологию электростанций включаются электростанции, работающие на так называемых нетрадиционных источниках энергии. К ним относят:

      1) энергию приливов и отливов;

      2) энергию малых рек;

      3) энергию ветра и Солнца;

          4) геотермию; 

      5) энергию 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;