Производительное здание крупной тепловой электростанции построенное егэ ответы

Теплоэнергетика. Преимущества и недостатки

Теплоэнергетика является одной из основных составляющих энергетики и включает в себя процесс производства тепловой энергии, транспортировки, рассматривает основные условия производства энергии и побочные влияния отрасли на окружающую среду, организм человека и животных. теплоэнергетика человечество ядерный

Процесс производства тепловой энергии осуществляется на тепловых электрических станциях (ТЭС) и тепловых электрических централях(ТЭЦ). Эти два вида предприятий на данный момент являются основными поставщиками тепловой, а также электрической энергии, поскольку эти виды энергоресурсов очень тесно связаны. В настоящее время широкое применение находит способ поместная система снабжения тепловой энергией, которая применяется как на крупных промышленных предприятиях, так и для отопления жилых площадей.

В соответствии с установившейся терминологией, теплоэнергетика включает в себя получение, переработку, преобразование, хранение и использование энергоресурсов и энергоносителей всех типов.

Согласно определению, теплоэнергетика обладает развитыми внешними и внутренними связями и её развитие неотделимо от всех направлений жизнедеятельности человека, связанных с использованием энергии (в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, на транспорте и в быту).

Развитие теплоэнергетики характеризуется ускорением темпов роста, изменением всех количественных показателей и структуры топливно-энергетического баланса, глобальным охватом всех видов ресурсов органического топлива, вовлечением в сферу использованием ядерного горючего.

В общем случае различаются четыре основные стадии трансформации первичных тепловых ресурсов (от их природного состояния , находящегося в динамическом равновесии с окружающей средой, до конечного использования).

• 1. Извлечение, добыча или прямое использование первичных природных ресурсов тепловой энергии.
• 2. Переработка (облагораживание) первичных ресурсов до состояния, пригодного для преобразования или использования.
• 3. Преобразование связанной энергии переработанных ресурсов в тепловую энергию на тепловых станциях (ТЭС), централях (ТЭЦ), на котельных.

Преимущества:

ь относительная дешевизна производства;

ь возможность быстрого сооружения станций;

ь достаточные, на сегодняшний день, запасы топлива;

Недостатки:

ь ограниченность ресурсов;

ь неэкологичность, большое количество отходов и вредных выбросов;

ь большие потери энергии топлива при её выработке;

ь необходимость транспортировки топлива;

ь ущерб природе и экологии при добыче топлива;

Недостатки альтернативных источников энергии

Атомные, гидро и тепловые электростанции являются основными источниками получения электроэнергии в современном мире. Каковы достоинства АЭС, ГЭС и ТЭС? Почему нас не греет энергия ветра или энергия морских приливов? Чем ученым не угодил водород или естественное тепло Земли? На то есть свои причины.

Энергии ветра и солнца и морских приливов принято называть альтернативными из-за их редкого использования и совсем недавнего появления. А еще из-за того, что ветер, солнце, море и тепло Земли возобновляемы, и то, что человек воспользуется солнечным теплом или морским приливом никакого вреда ни солнцу ни приливу не принесет. Но не спешите бежать и ловить волны, не все так легко и радужно.

Гелиоэнергетика имеет существенные минусы — солнце светит только днем, соответственно ночью никакой энергии от него не добьешься. Это неудобно, т.к. основной пик потребления электричества приходится на вечерние часы. В разное время года и в разных местах Земли солнце светит по-разному. Подстраиваться под него дело затратное и сложное.

Ветер и волны тоже явления своенравные, хотят – дуют и приливают, а хотят — нет. Но если они и работают, то делают это медленно и слабо. Поэтому ветроэнергетика и приливная энергетика пока не получили большого распространения.

Геотермальная энергетика – сложный процесс, т.к. строить электрические станции можно только в зонах тектонической активности, где из-под земли можно «выжать» максимум тепла. Много ли мест с вулканами вы знаете? Вот и ученые немного. Поэтому геотермальная энергетика, скорее всего, так и останется узконаправленной и не особо работоспособной.

Водородная энергетика наиболее перспективна. Водород имеет очень высокий КПД сгорания и его сжигание абсолютно экологически чисто, т.к. продукт сгорания – дистиллированная вода. Но, есть одно но. Стоит процесс производства чистого водорода невероятно больших денег. Вы хотите платить миллионы за свет и горячую воду? Никто не хочет. Ждем, надеемся и верим, что в скором времени ученые найдут способ сделать водородную энергетику более доступной.

Использование ядерной энергии в сельском хозяйстве

Применение ядерной энергии в сельском хозяйстве решает задачи селекции и помогает в борьбе с вредителями.

Ядерную энергию применяют для появления мутаций в семенах. Делается это для получения новых сортов, которые приносят больше урожая и устойчивы к болезням сельскохозяйственных культур. Так, больше половины пшеницы, выращиваемой в Италии для изготовления макарон, было выведено с помощью мутаций.

Также с помощью радиоизотопов определяют лучшие способы внесения удобрений. Например, с их помощью определили, что при выращивании риса можно уменьшить внесение азотных удобрений. Это не только сэкономило деньги, но и сохранило экологию.

Немного странное использование ядерной энергии — это облучение личинок насекомых. Делается это для того, чтобы выводить их безвредно для окружающей среды. В таком случае насекомые, появившееся из облученных личинок, не имеют потомства, но в остальных отношениях вполне нормальны.

Преимущества АЭС перед ТЭС

Преимущества и недостатки АЭС зависят от того, с каким видом получения электроэнергии мы сравниваем ядерную энергетику. Поскольку основные конкуренты атомных станций – ТЭС и ГЭС, сравним достоинства и недостатки АЭС по отношению к этим видам получения энергии.

ТЭС, то есть теплоэлектростанции бывают двух видов:

1. Конденсационные или коротко КЭС служат только для производства электроэнергии. Кстати, другое их название пришло из советского прошлого, КЭС также называют ГРЭСами – сокращенно от «государственная районная электростанция».
   2. Теплоэлектроцентрали или ТЭЦ позволяют только производить не только электрическую, но и тепловую энергию. Взяв, к примеру, жилой дом, понятно, что КЭС только даст в квартиры электричество, а ТЭЦ еще и отопление вдобавок.

Как правило, ТЭС работают на дешевом органическом топливе – угле или угольной пыли и мазуте. Самые востребованные энергетические ресурсы сегодня – это уголь, нефть и газ. По оценкам экспертов мировых запасов угля хватит еще на 270 лет, нефти – на 50 лет, газа – на 70. Даже школьник понимает, что 50летних запасов очень мало и их надо беречь, а не ежедневно сжигать в печах.

ВАЖНО ЗНАТЬ:

АЭС решают проблему нехватки органического топлива. Преимущество АЭС – это отказ от органического топлива, тем самым, сохранение исчезающих газа, угля и нефти. Вместо них на АЭС используется уран. Мировые запасы урана оцениваются в 6 306 300 тонн. Насколько лет его хватит, никто не считает, т.к. запасов много, потребление урана достаточно небольшое, и об его исчезновении думать пока не приходится. В крайнем случае, если запасы урана вдруг унесут инопланетяне или они испарятся сами собой, в качестве ядерного топлива может применяться плутоний и торий. Преобразовать их в ядерное топливо пока дорого и сложно, но можно.

Преимущества АЭС перед ТЭС – это и сокращение количества вредных выбросов в атмосферу.

Что выделяется в атмосферу при работе КЭС и ТЭЦ и насколько это опасно:

1. Диоксид серы или сернистый ангидрид
   – опасный газ, губительный для растений. При попадании в организм человека в больших количествах вызывает кашель и удушье. Соединяясь с водой, диоксид серы превращается в сернистую кислоту. Именно благодаря выбросам диоксида серы возникает риск кислотных дождей, опасных для природы и человека.
   2. Оксиды азота
   – опасны для дыхательной системы человека и животных, раздражают дыхательные пути.
   3. Бенапирен
   – опасен тем, что имеет свойство скапливаться в организме человека. В результате длительного воздействия может вызывать злокачественные опухоли.

Суммарные годовые выбросы ТЭС на 1000 МВт установленной мощности – это 13 тысяч тонн в год на газовых и 165 тысяч тонн на пылеугольных тепловых станциях. ТЭС мощностью в 1000 МВт в год потребляет 8 миллионов тонн кислорода для окисления топлива, преимущества АЭС в том, что в атомной энергетике кислород не потребляется в принципе.

Вышеперечисленные выбросы для АЭС также не характерны. Преимущество АЭС — выбросы вредных веществ в атмосферу на атомных станциях ничтожно малы и по сравнению с выбросами ТЭС, безвредны.

Преимущества АЭС перед ТЭС – это низкие затраты на перевозку топлива. Уголь и газ чрезвычайно дорого доставлять на производства, в то время как необходимый для ядерных реакций уран можно поместить в одну небольшую грузовую машину.

Минусы

• Электроэнергия, производимая восточными регионами настолько велика, что не используется полностью. Зато в центральных областях образуется ее нехватка, в связи с густо расположенными населенными пунктами.
• Недостаточное количество электропутей в районах Сибири и в дальневосточных регионах. Эта проблема должна решаться путем строительства новых трасс, а также развитием вторых путей в местностях, где трассы уже существуют.
• Сети могут осуществлять перевозку лишь электричества. Кроме электроэнергии в мире существует еще множество ресурсов, подлежащих перевозке. Поэтому проблема их транспортировки, в данном случае, не решается.
• Мало инвестиций в отрасль. Дело в том, происходит недостаток выделения денежных средств в эту область. Вопрос может решаться путем привлечения денежных вложений иностранного капитала, увеличения вложения граждан страны.
• Отсутствие транспортных связей со странами, имеющими непосредственную близость к России. Возможно, стоит больше внимания уделять этому вопросу, ведь на данный момент его проработанность оставляет желать лучшего.
• Шумовое загрязнение мобильными сетями. Телефонные источники тоже входят в эту отрасль. Но они, как бы нам не хотелось в это верить, наносят колоссальный вред природе. Из-за наличия большого количества сетей, пронизывающих все пространство страны, происходит массовое вымирание пчел. Эти насекомые опыляют большую часть растений. Мы рискуем попасть в глобальную катастрофу, сопровождающуюся мировым голодом и вымиранием, если не начнем решать эту проблему сейчас.
• Вредные излучения, получаемые людьми во время общения по мобильной связи. Это в основном СВЧ — волны, они пронизывают тело человека полностью, во время разговора по телефону. Отрицательный эффект воздействия имеет накопительное свойство, чем больше человек отдается в распоряжение гаджетам, тем сильнее он будет страдать от головных болей и различных заболеваний.

Трудно переоценить всю пользу, которую принес нам электронный транспорт. Мы далеко шагнули вперед, изобретя этот вид перемещения электричества, информации. Но негативные последствия такого шага не заставят себя долго ждать. В скором будущем человечеству придется решать проблему отрицательного воздействия на окружающий мир в целом. Возможно, стоит задуматься об этом уже сейчас, чтобы не поплатиться большими потерями в недалеком будущем.

Мирный атом должен жить

1. ТЭС. Тепловые Энерго(электро) Станции. Базируются на переработке(сжигании) твердых топливных носителей, таких, как например уголь.

1. Большой объем выработки электроэнергии.

2. Наиболее просты в эксплуатации.

3. Сам принцип работы и постройка их очень просты.

4. Дешевы, легкодоступны.

5. Дают рабочие места.

1. Дают меньше электроэнергии, чем ГЭС и АЭС

2. Экологически опасны — загрязнение окружающей среды, парниковый эффект, требуют потребления невозобновляемых ресурсов(как уголь).

3. В силу своего примитивизма являются просто морально устаревшими.

ГЭС — Гидро Электро Станция. Базируются на использовании водных ресурсов, реки, приливно-отливные циклы.

1. Относительно экологически безопасны.

2. Дают в разы больше электроэнергии, чем ТЭС.

3. Могут давать дополнительные подпроизведственные структуры.

4. Рабочие места.

5. Более просты в эксплуатации, чем АЭС. .

1. Опять же, экологическая безопасность относительна(взрыв плотины, загрязнение воды при отсутствии очистительного цикла, нарушение баланса).

2. Большие затраты на строительство.

3. Дают меньше энергии, чем АЭС.

АЭС — Атомные Электростанции. Самые совершенные на данный момент ЭС по уровню мощности. Используют урановые стержни изотопа урана -278 и энергию атомной реакции.

1. Относительно малое потребление ресурсов. Самый главный — уран.

2. Мощнейшие по выработке электроэнергии ЭС. Одна ЭС может обеспечивать целые города и мегаполисы, ближлежащие районы, вообщем, охватывают огромные территории.

3. Более современны, чем ТЭС.

4. Дают большое количство рабочих место.

5. Открывают пути к созданию более совершенных ЭС.

1. Постоянное загрязнение окружающей среды. Смог, радиация.

2. Потребление редких ресурсов — уран.

3. Использование воды,загрязнение ее.

4. Вероятная угроза экологической суперкатастрофы. При потере контроля за ядерными реакциями, нарушениями цикла охлаждения(ярчайший пример обоих ошибок — Чернобыль; АЭС до сих пор закрыта саркофагом, самая страшная экологическая катастрофа в истории человечества) ,внешнем в воздействии(землетрясение, прмер — Фукусима), военной атаке или подрыве террористами — весьма вероятна(или — почти стопроцентна) экологическая катастрофа, а также весьма вероятна угроза взрыва АЭС, — это взрыв, ударная волна, и самое главное, радиоактивное заражение обширной территории, отзвуки такой катастрофы могут поразить весь мир. Потому АЭС является наравне с ОМП(Оружием Массового Поражения) одним из самых опасных достижений человечества, хотя АЭС — это Мирный атом. Впервые АЭС была создана в СССР.

Энергетику необходимо развивать отнюдь не только в направлении использования возонбновляемых ресурсов, а еще также развивать более совершенные типы ЭС, которые будут принципиально новыми по своей основе и типу работы. Гипотетически, в скором времени начнется освоения космоса, также проникновение в другие тайны микромира и вообще, физики могут дать поразительные результаты. Доведение до максимального совершенства АЭС — также перспективный путь развития энергетики.

На данном этапе конечно же, наиболее вероятным и реализуемым является вариант развития ветрогонных комплексов, солнечных батарей и ДОВЕДЕНИЕ до максимального совершенства ГЭС и АЭС.

Применение ядерной энергии на транспорте

В начале 50-х годов прошлого века были предприняты попытки создать танк на ядерной тяге. Разработки начались в США, но проект так и не был воплощен в жизнь. В основном из-за того, что в этих танках так и не смогли решить проблему экранирования экипажа.

Известная компания Ford трудилась над автомобилем, который бы работал на ядерной энергии. Но дальше макета производство такой машины не зашло.

Все дело в том, что ядерная установка занимала очень много места, и автомобиль получался очень габаритным. Компактные реакторы так и не появились, поэтому амбициозный проект свернули.

Наверное, самый известный транспорт, который работает на ядерной энергии — это различные суда как военного, так и гражданского назначения:

• Транспортные суда.
• Авианосцы.
• Подводные лодки.
• Крейсеры.
• Атомные подводные лодки.

Атомная энергетика

Во второй половине сороковых годов двадцатого столетия советские ученые начали разрабатывать первые проекты мирного использования атома. Главным направлением этих разработок стала электроэнергетика.

И в 1954 году в СССР построили станцию. После этого программы быстрого роста атомной энергетики начали разрабатывать в США, Великобритании, ФРГ и Франции. Но большинство из них не были выполнены. Как оказалось, АЭС не смогла конкурировать со станциями, которые работают на угле, газе и мазуте.

Но после начала мирового энергетического кризиса и подорожания нефти спрос на атомную энергетику вырос. В 70-х годах прошлого столетия эксперты считали, что мощность всех АЭС сможет заменить половину электростанций.

В середине 80-х рост атомной энергетики снова замедлился, сраны начали пересматривать планы на сооружение новых АЭС. Этому способствовали как политика энергосбережения и снижение цены на нефть, так и катастрофа на Чернобыльской станции, которая имела негативные последствия не только для Украины.

После некоторые страны вообще прекратили сооружение и эксплуатацию атомных электростанций.

Использование ядерной энергии в военной сфере

Большое количество высокоактивных материалов используют для производства ядерного оружия. По оценкам экспертов, ядерные боеголовки содержат несколько тонн плутония.

Ядерное оружие относят к потому что оно производит разрушения на огромных территориях.

По радиусу действия и мощности заряда ядерное оружие делится на:

• Тактическое.
• Оперативно-тактическое.
• Стратегическое.

Ядерные боеприпасы делят на атомные и водородные. В основу ядерного оружия положены неуправляемые цепные реакции деления тяжелых ядер и реакции Для цепной реакции используют уран либо плутоний.

Хранение такого большого количества опасных материалов — это большая угроза для человечества. А применение ядерной энергии в военных целях может привести к тяжелым последствиям.

Впервые ядерное оружие было применено в 1945 году для атаки на японские города Хиросима и Нагасаки. Последствия этой атаки были катастрофичными. Как известно, это было первое и последнее применение ядерной энергии в войне.

Плюсы

• Возможность строительства электростанций далеко от потребителей. Протяженность страны очень велика, если бы мы начали строить повсеместно электростанции, то их бы потребовалось очень большое количество. За счет проводов этот вид энергии можно доставить в любую точку бескрайней России, при этом без особых усилий и затрат.
• Переброска электроэнергии происходит мгновенно. По сравнению с транспортировкой топлива, угля, нефти на нее не уходит никаких затрат. Соответственно и стоимость за киловатт сравнительно невелика.
• Надежность. В нашей стране система славится своей надежностью, даже на уровне других государств. Так, за несколько десятков лет не произошло ни одной крупной аварии, которая могла бы привести к межрегиональным отключениям.
• Большая протяженность. Дело в том, что сеть охватывает многие уголки России, тем самым снабжая электроэнергией все жилые дома и производственные здания.
• Передача информации за короткий промежуток времени в любой уголок мира. Это является несомненным плюсом. Сегодня, мы не можем представить себя без телефонной и радиосвязи. Нам уже давно не нужно писать продуманное письмо, и пытаться уложить в его строках все произошедшее за месяц. Достаточно просто позвонить, и вот мы слышим голос родных и близких людей, совершаем деловые разговоры, осуществляем передачу видео, изображений, звука.
• Интернет, телевидение. Благодаря этому мы не чувствуем себя одинокими. Вещания дотягиваются до приемников даже в лесной глуши. Для нас стало настолько обыденным делом легко получать информацию, что мы даже разучились ею пользоваться.

АЭС преимущества и недостатки

Мы подробно рассмотрели достоинства и недостатки АЭС перед другими способами получения электроэнергии.

«Но как же радиоактивные выбросы АЭС? Рядом с атомными станциями невозможно жить! Это опасно!» — скажете вы. «Ничего подобного» — ответит вам статистика и мировое ученое сообщество.

По статистическим сравнительным оценкам, проведенным в разных странах, отмечается, что смертность от заболеваний, которые появились от воздействия выбросов ТЭС выше, чем смертность от заболеваний, которые развились в организме человека от утечки радиоактивных веществ.

Собственно, все радиоактивные вещества прочно заперты в хранилищах и ждут часа, когда их научатся остаточно перерабатывать и использовать. В атмосферу такие вещества не выбрасываются, уровень радиации в населенных пунктах близ АЭС не больше традиционного уровня радиации в крупных городах.

Говоря про достоинства и недостатки АЭС, нельзя не вспомнить о стоимости постройки и запуска атомной станции. Ориентировочная стоимость небольшой современной ядерной станции – 28 миллиардов евро, специалисты утверждают, что стоимость ТЭС примерно такая же, здесь никто не выигрывает. Однако преимущества АЭС будут в меньших затратах на покупку и утилизацию топлива – уран хоть и дороже, но способен «работать» более года, в то время как запасы угля и газа необходимо постоянно пополнять.

Атомная энергетика сегодня

По разным данным, ядерная энергетика сегодня дает от 10 до 15% электроэнергии во всем мире. Атомную энергию использует 31 страна. Наибольшее количество исследований в области электроэнергетики ведутся именно по использованию ядерной энергии. Логично предположить, что преимущества АЭС явно велики, если из всех видов добычи электроэнергии развивают именно этот.

В то же время, есть страны, которые отказываются от использования ядерной энергетики, закрывают все имеющиеся атомные станции, к примеру, Италия. На территории Австралии и Океании АЭС не существовало и не существует в принципе. Австрия, Куба, Ливия, КНДР и Польша остановили разработки АЭС и временно отказались от планов по созданию атомных станций. Эти страны не обращают внимания на достоинства АЭС и отказываются от их установки в первую очередь по соображениям безопасности и больших затрат на строительство и эксплуатацию атомных станций.

Лидерами в атомной энергетике сегодня являются США, Франция, Япония и Россия. Именно они по достоинству оценили преимущества АЭС и стали внедрять атомную энергетику в свои страны. Наибольшее количество строящихся проектов АЭС сегодня принадлежат Китайской Народной Республике. Еще около 50ти стран активно работают над внедрением ядерной энергетики.

Как и все способы добычи электроэнергии имеет АЭС преимущества и недостатки. Говоря про преимущества АЭС нужно отметить экологичность производства, отказ от использования органического топлива и удобство в транспортировке необходимого горючего. Рассмотрим все подробнее.

Недостатки АЭС перед ТЭС

1. Недостатки АЭС перед ТЭС это в первую очередь наличие радиоактивных отходов.
   Радиоактивные отходы на атомных станциях стараются по максимуму переработать, но утилизировать совсем их не получается. Конечные отходы на современных АЭС перерабатывают в стекло и хранят в специальных хранилищах. Удастся ли их когда-нибудь использовать – пока неизвестно.
   2. Недостатки АЭС – это и небольшой КПД относительно ТЭС.
   Так как процессы в ТЭС протекают при более высоких температурах, они являются более производительными. В АЭС этого добиться пока сложно, т.к. циркониевые сплавы, которые косвенно участвуют в ядерных реакциях, не могут выдерживать запредельно высоких температур.
   3. Особняком стоит общая проблема тепло и атомных электростанций.
   Недостаток АЭС и ТЭС – это тепловое загрязнение атмосферы. Что это значит? При получении ядерной энергии выделяется большое количество тепловой энергии, которая выбрасывается в окружающую среду. Тепловое загрязнение атмосферы – проблема сегодняшнего дня, оно влечет за собой множество проблем вроде создания тепловых островов, изменения микроклимата и, в конечном счете, глобального потепления.

Современные АЭС уже решают проблему теплового загрязнения и используют для охлаждения воды собственные искусственные бассейны или градирни (специальные охладительные башни для охлаждения больших объемов горячей воды).

Графики электрических нагрузок

Графики нагрузок, характеризующие работу как потребителей, так и источников электроэнергии, представляют собой диаграммы в прямоугольных осях координат, где по оси абсцисс откладывается время, в течение которого показывается изменение нагрузки, а по оси ординат – соответствующие данному моменту времени нагрузки, обычно в виде активной, реактивной или полной (кажущейся) мощностей. Чаще всего строят суточные, месячные, сезонные и годовые графики нагрузок. При построении так называемых ступенчатых графиков нагрузок (рис. 4) считают, что нагрузка в интервале между двумя измерениями остается постоянной. Исходными для построения годового графика нагрузки по продолжительности являются суточные графики нагрузки для характерных зимних и летних суток. График строится по 12 точкам, соответствующим наибольшим суточным нагрузкам каждого месяца.

Площадь годового графика нагрузки по продолжительности представляет собой в определенном масштабе потребляемую (отдаваемую) за год энергию (кВт·ч), а площадь суточных графиков – энергию, потребляемую (отдаваемую) за сутки (кВт·ч).

Годовые графики нагрузки дают возможность определить оптимальное количество и мощность агрегатов электростанции или трансформаторов подстанции, уточнить режимы их работы, выявить возможные сроки их планово-предупредительных ремонтов. Графики также дают возможность приближенно рассчитать годовую потребность в электроэнергии, годовые потери в сетях, трансформаторах и других элементах установки. По графикам нагрузки определяется ряд техникоэкономических показателей для действующих или вновь проектируемых электроустановок, таких, как средняя (среднесуточная, среднемесячная или среднегодовая) нагрузка электростанции или подстанции, число часов использования установленной мощности, коэффициент заполнения графика, коэффициент использования установленной мощности.

Рис. 4. Суточный ступенчатый график активной нагрузки

Графики нагрузки предназначены для следующих целей:

• для определения времени пуска и остановки агрегатов, включения и отключения трансформаторов;
• определения количества выработанной (потребленной) электроэнергии, расхода топлива и воды;
• ведения экономичного режима электроустановки;
• планирования сроков ремонтов оборудования;
• проектирования новых и расширения действующих электроустановок;
• проектирования новых и развития существующих энергосистем, их узлов нагрузки и отдельных потребителей электроэнергии.

Чем равномернее нагрузка генераторов, тем лучше условия их работы, поэтому возникает так называемая проблема регулирования графиков нагрузки, проблема их выравнивания. При этом следует иметь в виду, что целесообразно по возможности более полно использовать установленную мощность электростанций.

Для регулирования графиков нагрузки используют различные способы, в том числе:

• подключение сезонных потребителей;
• подключение нагрузки ночью;
• увеличение числа рабочих смен;
• смещение начала работы смен и начала работы предприятий;
• разнос выходных дней;
• введение платы как за активную, так и за реактивную энергию;
• уменьшение перетоков реактивной мощности по сети;
• объединение районных энергосистем.

Суточный график нужен для оперативного регулирования и планирования балансов электроэнергии и мощности до нескольких суток.

Недельный:

• определение готовности работы оборудования.
• управление режимами с учетом недельной неравномерности;
• проведение текущих осмотров ревизий текущих ремонтов;
• регулирование водно-энергетических режимов ГЭС.

Годовой:

• планирование хозяйств деятельности;
• планирование капитального ремонта;
• планирование обеспечения топливом;
• водно-энергетическое регулирование ресурсов водохранилища ГЭС;
• планирование товарно-ценовой деятельности.

Просмотров:
1 541

Атомная энергия для полетов в космос

В космос слетало более трех десятков ядерных реакторов, они использовались для получения энергии.

Впервые ядерный реактор в космосе применили американцы в 1965 году. В качестве топлива использовался уран-235. Проработал он 43 дня.

В Советском Союзе реактор «Ромашка» был запущен в Институте атомной энергии. Его предполагалось использовать на космических аппаратах вместе с Но после всех испытаний он так и не был запущен в космос.

Следующая ядерная установка «Бук» была применена на спутнике радиолокационной разведки. Первый аппарат был запущен в 1970 году с космодрома Байконур.

Сегодня «Роскосмос» и «Росатом» предлагают сконструировать космический корабль, который будет оснащен ядерным ракетным двигателем и сможет добраться до Луны и Марса. Но пока что это все на стадии предложения.

▲наверх

Все права защищены © 2012-2022
«Судебные и нормативные акты РФ»

Email для связи О проекте

Страница 1 из 82

В книге изложены сведения о гражданских и промышленных зданиях, об их классификации, архитектуре, строительных конструкциях.
Основные разделы книги посвящены описанию зданий сооружений тепловых электростанций. Это описание произведено в объеме, необходимом для правильного понимания их назначения, устройства и условий работы.
Особое место уделено внедрению в энергетическое строительство прогрессивных сборных конструкций заводского изготовления.
Книга является учебником для студентов строительных техникумов по специальности «Строительство тепловых электростанций» и может служить пособием для студентов строительных институтов.
Книга может быть полезна также инженерно-техническим работникам, занимающимся проектированием и строительством тепловых электростанций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В электроэнергетическом балансе Советского Союза основную роль играют тепловые электрические станции, установленная мощность которых составляет почти 80% общей мощности всех электростанций СССР. Тепловые электростанции производят 82% всей электроэнергии, вырабатываемой в стране. Строительство тепловых электростанций осуществляется в более сжатые сроки, чем строительство гидроэлектростанций, и требует значительно меньших удельных капиталовложений. Кроме того, преобладающая роль тепловых электростанций по сравнению с гидроэлектростанциями объясняется отсутствием во многих районах страны, например в европейской части и на Урале, необходимых гидроэнергетических ресурсов, а также способностью тепловых электростанций в течение всего года нести базовую (постоянную, основную) нагрузку.
Именно поэтому намеченная новой Программой КПСС генеральная перспектива развития народного хозяйства СССР предусматривает увеличение к 1980 г. производства электроэнергии в 9—10 раз по сравнению с уровнем 1960 г. в основном за счет строительства тепловых электростанций.
Огромный размах строительства и непрерывное нарастание темпов ввода мощностей на тепловых электростанциях в ближайшие годы требуют постоянного пополнения квалифицированных инженерно-технических кадров строителей тепловых электростанций.
Техники-строители, специалисты по возведению тепловых электростанций, должны наряду с овладением навыками в проектировании и строительстве зданий общего назначения (гражданских и промышленных) хорошо ориентироваться и в специальных вопросах, относящихся непосредственно к сооружению различных объектов комплекса тепловых электростанций.
Курс «Здания и сооружения тепловых электростанций» призван дать учащимся представление о предмете, составляющем основу их будущей специальности.
Настоящий учебник, составленный в соответствии с учебной программой, состоит из двух частей.
В первой части приводятся общие сведения о зданиях и сооружениях, их классификации и предъявляемым к ним требованиям. В весьма сжатой форме приведены сведения об архитектуре в ее историческом развитии и исходные положения по планировке и застройке населенных мест. Более полно описаны современные объемно-планировочные и конструктивные решения гражданских и промышленных зданий.
Во второй части рассмотрены объемно-планировочные и конструктивные решения современных зданий и сооружений тепловых электростанций.
В составлении учебника принял участие инж. Н. Я. Турчин, которым написана гл. 16.
Автор весьма признателен институтам Теплоэлектропроект, Оргэнергострой и другим организациям, любезно предоставившим свои материалы для использования при составлении книги. Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность рецензентам инж. И. С. Литвину, инж. Π. М. Свердлову и редактору книги инж. Ю. Р. Иоффе за ценные советы и указания, высказанные при рецензировании и редактировании рукописи.
Автор будет также признателен за все присланные ему замечания и предложения по содержанию книги.
Автор

ВВЕДЕНИЕ

На тепловых электростанциях осуществляется преобразование химической энергии топлива в электроэнергию. Это преобразование производится путем последовательного превращения тепла в механическую энергию, а затем в электрическую. Кроме электрической энергии, тепловые электростанции вырабатывают тепловую энергию.
В 80-х гг. прошлого века в некоторых странах начали строить электрические станции, которые первоначально снабжали электроэнергией только осветительные установки отдельных домов.
Одной из первых в мире была электростанция, построенная в Петербурге в 1879 г. Затем была построена электрическая станция в Москве, предназначенная для освещения Лубянского пассажа.
В 1886 г. было построено несколько электростанций в Петербурге, Москве и в некоторых других городах России.
Первые электростанции были постоянного тока и использовались для освещения; постепенно эти электростанции вытеснялись установками переменного тока.
К 1900 г. мощность электростанций России составляла всего 80 тыс. квт.
В начале XX в. началось строительство районных электрических станций.
В связи с начавшейся централизацией производства и распределения электроэнергии в городах были ликвидированы многие мелкие электрические станции.
После Великой Октябрьской социалистической революции перед советским государством встал вопрос о путях и темпах возрождения экономики страны.
По предложению В. И. Ленина советский народ избрал путь, который заключался в развитии в первую очередь тяжелой индустрии, крупного машинного производства, опирающегося на передовую современную техническую базу— электрическую энергию.
Эту работу по всей стране можно было проводить только по единому хозяйственному плану, рассчитанному на ряд лет.
В феврале 1920 г. по предложению В. И. Ленина президиум ВСНХ принял постановление об утверждении Комиссии во главе с Г. М. Кржижановским, разработавшей Государственный план электрификации России (план ГОЭЛРО).
Этот план положил начало перевооружению всех отраслей народного хозяйства на базе передовой современной техники.
По плану ГОЭЛРО намечалось сооружение 30 электростанций: 10 гидроэлектрических общей мощностью 640 тыс. кет и 20 тепловых общей мощностью 1 100 тыс. кет.
VIII Всероссийский съезд Советов в декабре 1920 г. рассмотрел и одобрил план ГОЭЛРО.
В. И. Ленин назвал план ГОЭЛРО второй программой партии: «Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны… Только тогда, когда страна будет электрифицирована, когда под промышленность, сельское хозяйство и транспорт будет подведена техническая база современной крупной промышленности, только тогда мы победим окончательно.»
В 1922 г. были пущены в эксплуатацию электрические станции, строящиеся по плану ГОЭЛРО: Каширская станция под Москвой и «Красный Октябрь» в Ленинграде, в июле — Кизеловская ГРЭС, в ноябре — Горьковская ГРЭС и в декабре — Шатурская ГРЭС, в конце 1926 г. состоялось открытие Волховской ГЭС1.

В ноябре 1927 г. состоялась закладка Днепровской гидроэлектростанции.
План ГОЭЛРО был выполнен в более короткие сроки, чем намечалось, и обеспечил развитие всех отраслей промышленности.
1 ГРЭС — государственная районная электростанция (тепловая), ГЭС — гидроэлектростанция.
За 15 лет —1920—1935 гг. — выработка электроэнергии в СССР возросла в 50 раз.
К 1930 г. Советский Союз по производству электроэнергии вышел на 8-e место в мире, а за 1930—1936 гг. обогнал Англию, Францию, Италию, Японию, Норвегию, Канаду и занял второе место в Европе и третье место в мире (после США и Германии).
СССР превратился в мощную индустриальную державу.
Великая Отечественная война прервала развитие нашей энергетики. Значительная часть электростанций (свыше 60 крупных электростанций) в Белоруссии, Донбассе, Приднепровье была разрушена. В связи с перебазированием промышленности на Восток за три военных года— 1942—1944 гг. — были построены новые электростанции на Урале, в Казахстане, Средней Азии и Сибири. За эти годы было введено 3,4 млн. квт мощности электростанций (Челябинская ТЭЦ, Рыбинская ГЭС на Волге, Карагандинская ГЭС и др.).
В послевоенный период была проведена большая работа по восстановлению разрушенных электростанций и начато строительство крупных электростанций с агрегатами большой мощности.
За 1951—1958 гг. были построены крупные тепловые электростанции: Черепетская, Щекинская, Мироновская, Славянская, Серовская, Южно-Уральская, Южно-Кузбасская, Старо- Бешевская, Луганская, Приднепровская и др.
В послевоенный период в народное хозяйство широко внедряется теплофикация — комбинированное производство электрической и тепловой энергии на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ).
Выработка электроэнергии в 1959 г. превысила уровень 1940 г. в 5,5 раза.
В последние годы в соответствии с директивами XX съезда КПСС внедряется новая энергетическая техника, происходит укрупнение мощностей электростанций до 1 200— 2 400 тыс. квт.
Большие успехи достигнуты в области автоматизации энергетического хозяйства.
В 1956 г. на строительстве Кировской ТЭЦ в Ленинграде был применен сборный железобетон в каркасе главного корпуса.
Еще в более широком масштабе сборный железобетон был применен на строительстве Симферопольской ГРЭС. Здесь не только несущие конструкции каркаса главного корпуса, но и фундаменты и стеновое ограждение были выполнены из сборных элементов; применены сборные фундаменты под котлы и часть вспомогательного оборудования.
Опыт строительства Симферопольской ГРЭС подтвердил практическую возможность и целесообразность создания конструкций полностью сборных электростанций и организации заводского изготовления строительных конструкций.
В дальнейшем было осуществлено строительство в сборном железобетоне многих мощных тепловых электростанций: Змиевской, Прибалтийской, Дзержинской и др. Объем сборного железобетона на этих строительствах достиг 70% общего объема железобетона.
Знаменательным событием явился XXIII съезд Коммунистической партии Советского Союза, определивший важнейшие задачи дальнейшего развития экономики нашей Родины.
Директивами XXIII съезда КПСС по новой пятилетке предусматривается увеличить производство электроэнергии за 5 лет примерно на 70%. Главным направлением в развитии энергетики будет строительство крупных тепловых электростанций с крупными энергетическими блоками мощностью по 300 тыс. квт. Будут введены в действие энергоблоки мощностью по 500 и 800 тыс. квт.
Грандиозная программа строительства тепловых электростанций выдвинула перед энергостроителями и проектировщиками задачу изменения методов сооружения и проектирования тепловых электростанций.
Использование сборного железобетона и других прогрессивных строительных конструкций при возведении зданий и сооружений тепловых электростанций позволяет перейти на индустриальные методы строительства электростанций и превратить строительные площадки в монтажные. Строительные детали тепловых электростанций изготавливаются на специализированных заводах, с тем чтобы на местах строительства осуществлялся только монтаж. Это приводит к резкому снижению стоимости и сроков сооружения тепловых электростанций.
Другим направлением, обеспечивающим развитие теплоэнергетики, является увеличение мощности отдельных электростанций, укрупнение единичных мощностей агрегатов, внедрение прогрессивных схем компоновки оборудования, автоматизации и др.
Освоение всеми энергостроителями прогрессивных методов строительства тепловых электростанций является залогом успешного претворения в жизнь гениальных ленинских идей о сплошной электрификации страны.

ПЛАН:

1. Введение. Электроэнергетическое хозяйство.

2. Тепловые электростанции.

3. Гидравлические электростанции.

4. Атомные электростанции.

5. Альтернативные источники энергии.

6. Объединенные энергосистемы.

7. Заключение. Перспективы электроэнергетики.

Электроэнергетическое хозяйство

Электроэнергетика является важнейшей базовой отраслью промышленности России. От уровня ее развития зависит все народное хозяйство страны.

Отличительная особенность экономики России – более высокая по сравнению с развитыми странами удельная энергоемкость производимого национального дохода (почти в полтора раза выше, чем в США), поэтому необходимо широко внедрять энергосберегающие технологии и технику. Тем не менее даже в условиях снижения энергоемкости ВНП спецификой развития производства энергии является постоянно возрастающая потребность в ней производственной и социальной сфер. Важную роль электроэнергетика играет в условиях перехода к рыночной экономике; от ее развития во многом зависит выход из экономического кризиса, решение социальных проблем. На решение социальных задач в 2010 году ушло свыше 60% прироста потребления электроэнергии.

Специфической особенностью электроэнергетики является то, что ее продукция не может накапливаться для последующего использования, поэтому потребление соответствует производству электроэнергии и по размерам (с учетом потерь) и во времени. Существуют устойчивые межрайонные связи по ввозу и вывозу электроэнергии: электроэнергетика является отраслью специализации Приволжского и Сибирского федеральных округов. Крупные электростанции играют значительную районообразующую роль. На их базе возникают энергоемкие и теплоемкие производства (выплавка алюминия, титана, ферросплавов, производство химических волокон и др.). Например, Саянский ТПК (на базе Саяно-Шушенской гидравлической электростанции (ГЭС) – электрометаллургия: сооружается Саянский алюминиевый завод, завод по обработке цветных металлов, строится молибденовый комбинат, в перспективе намечается строительство электрометаллургического комбината.

Представить себе жизнь без электрической энергии уже невозможно. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос, наш быт. Столь широкое распространение объясняется ее специфическими свойствами: возможностью превращаться практически во все другие виды энергии (тепловую, механическую, звуковую, световую и т.п.); способностью относительно просто передаваться на значительные расстояния в больших количествах; огромными скоростями протекания электромагнитных процессов; способностью к дроблению энергии и образованию ее параметров (изменение напряжения, частоты).

В промышленности электрическая энергия применяется как для приведения в действие различных механизмов, так и непосредственно в технологических процессах. Работа современных средств связи (телеграфа, телефона, радио, телевидения) основана на применении электроэнергии. Без нее невозможно было бы развитие кибернетики, вычислительной техники, космической техники.

Огромную роль электроэнергия играет в транспортной промышленности. Электротранспорт не загрязняет окружающую среду. Большое количество электроэнергии потребляет электрифицированный железнодорожный транспорт, что позволяет повышать пропускную способность дорог за счет увеличения скорости движения поездов, снижать себестоимость перевозок, повышать экономию топлива.

Электроэнергия в быту является основной частью обеспечения комфортабельной жизни людей. Электроэнергетика – важнейшая часть жизнедеятельности человека. Уровень ее развития отражает уровень развития производительных сил общества и возможности научно-технического прогресса.

Становление электроэнергетики России связано с планом ГОЭЛРО (1920 г.). Рассчитанный на 10 – 15 лет план предусматривал строительство 10 гидроэлектростанций и 20 паровых электростанций суммарной мощностью 1,5 млн кВт. Фактически план был реализован за 10 лет – к 1931 году, а к концу 1935 г. Вместо 30 электростанций были построены 40 районных электростанций, в том числе Свирская и Волховская гидроэлектростанции, Шатурская на торфе и Каширская на подмосковных углях государственные районные электростанции (ГРЭС).

Основу плана составили следующие направления:

• широкое использование на электростанциях местных топливных ресурсов;

• создание высоковольтных электрических сетей, объединяющих мощные станции;

• экономическое использование топлива, достигаемое параллельно работой тепловых электростанций (ТЭС) и ГЭС;

• сооружение ГЭС в первую очередь в районах, бедных органическим топливом.

План ГОЭЛРО создал базу индустриализации России. В 1920-е годы наша страна занимала одно из последних мест в мире по выработке энергии, а уже в конце 1940-х годов она заняла первое место в Европе и второе в мире.

Мощность всех электростанций России составляет около 215 млн кВт. Со вступлением России в рыночные отношения произошли огромные организационные изменения в энергетике. Создана крупнейшая акционерная компания РАО «ЕЭС России», осуществляющая производство, распределение и экспорт электроэнергии. Фактически в России создалась монополия на производство электроэнергии в лице РАО «ЕЭС России», в которое входят 73 территориальных акционерных общества энергетики и электрификации. Это крупнейшее в мире централизованно управляемое энергетическое объединение.

В ведении РАО «ЕЭС России» находятся около 600 ТЭС, более 100 ГЭС и 9 атомных электростанций (АЭС). По сравнению с 1990 г. к 2000 г. произошло снижение производства энергии (табл. 1). В немалой степени это объясняется старением энергетического оборудования. Резкое снижение мощностей вызывает критическое положение в снабжении электроэнергией ряда регионов России (Дальний Восток, Северный Кавказ и др.).

Таблица 1. Производство электроэнергии, млрд кВт∙ч

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

1082

1050

1009

957

876

860

847

834

827

847

846

Если производство электроэнергии в 1990 г. принять за 100%, то в 2000 г. выработано всего 78%, т.е. на 22% меньше.

При развитии энергетики огромное значение придается вопросам правильного размещения электроэнергетического хозяйства. Важнейшим условием рационального размещения электрических станций является всесторонний учет потребности в электроэнергии всех отраслей народного хозяйства страны и нужд населения, а также каждого экономического района на перспективу.

Одним из принципов размещения электроэнергетики на современном этапе развития рыночного хозяйства является строительство преимущественно небольших по мощности тепловых электростанций, внедрение новых видов топлива, развитие сети дальних высоковольтных электропередач. В Советском Союзе строились очень крупные электростанции. Наиболее крупные ТЭС мощностью по 2 млн кВт и более расположены во многих регионах страны.

Важным направлением развития электроэнергетики было строительство атомных электростанций, в первую очередь в районах, испытывающих дефицит топлива. Атомные электростанции в своем размещении учитывают потребительский фактор. Установлено, что энергетический эквивалент разведанных мировых запасов ядерного горючего во много раз превосходит энергетический эквивалент известных мировых запасов угля, нефти и гидроэнергетики, вместе взятых. Кроме того, преимущество атомных электростанций перед другими (тепловыми и гидростанциями) состоит в том, что их можно строить в любом районе независимо от его топливных или водных ресурсов.

Существенная особенность развития и размещения электроэнергетики – широкое строительство теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) для теплофикации различных отраслей промышленности и коммунального хозяйства. Под теплофикацией понимается централизованное снабжение теплом городов и промышленных предприятий с одновременным производством электроэнергии. Теплофикация обеспечивает экономию топлива и почти вдвое увеличивает коэффициент полезного действия электростанций, позволяет производить дешевую тепловую энергию для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и, следовательно, способствует лучшему удовлетворению бытовых нужд населения.

ТЭЦ размещаются в пунктах потребления пара или горячей воды. Поскольку передача тепла по трубопроводам экономически целесообразна лишь на небольшие расстояния. При проектировании и сооружении тепловых электростанций учитываются климатические условия отдельных районов страны. Это позволяет удешевлять и сокращать сроки строительства. Так, в южных районах, где нет сильных морозов, все более широкое распространение получают электростанции открытого или полуоткрытого типа. Здесь нет необходимости сооружать здания электростанций, турбинное и котельное оборудование устанавливается под открытым небом.

Важным направлением в развитии электроэнергетики является также строительство гидроэлектростанций. По плану ГОЭЛРО еще в 1920-е годы предусматривалось строительство гидроэлектростанций общей мощностью 640 тыс. кВт.

Гидроэнергетическое строительство развертывалось быстрыми темпами. За предвоенный период были построены ГЭС общей мощностью свыше 1 млн кВт (Волховская, Свирская и др.). В этот же период началась реконструкция рек Волги, Камы, которая продолжалась и в послевоенный период.

Одна из характерных черт советского гидроэнергостроительства – сооружение на реках каскадов гидроэлектростанций. Крупнейшими в мире являются Волжско-Камский, Ангаро-Енисейский каскады ГЭС.

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

Особенность современного развития электроэнергетики – сооружение электроэнергетических систем, их объединение и создание Единой энергетической системы (ЕЭС) страны. Экономическая выгодность мощных линий электропередачи и объединение энергосистем очевидны: значительно повышается надежность снабжения электроэнергией народного хозяйства экономических районов, выравниваются суточные и годовые графики потребления электроэнергии, улучшаются экономические показатели станций, создаются условия для полной электрификации районов, еще испытывающих недостаток в электроэнергии. При проектировании и строительстве электростанций учитываются условия их эксплуатации в объединенных энергетических системах.

Энергетические системы играют важнейшую роль в более планомерном размещении производства, широком внедрении во все отрасли народного хозяйства электроэнергии и ее более рациональном использовании. При этом доля тепловых станций главная (табл. 2).

Таблица 2. Производство электроэнергии на разных типах
электростанций России, млрд кВт∙ч

Тип электростанций

1990

1995

2000

Тепловые 797 583,5 574

Гидроэлектростанции 167 177 150

Атомные 118 99,5 122

Тепловые электростанции

Основной тип электростанций в России – тепловые, работающие на органическом топливе (уголь, газ, мазут, сланцы, торф). На их долю приходится около 68% производимой электроэнергии. Основную роль играют мощные (более 2 млн кВт) ГРЭС, обеспечивающие потребности экономического района и работающие в энергосистемах (табл. 3).

На размещение тепловых электростанций оказывают основное 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, использующие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать. Электростанции, работающие на мазуте, располагаются преимущественно в центрах нефтеперерабатывающей промышленности.

Таблица 3. ГРЭС мощностью более 2 млн кВт

Федеральный

округ

Название

ГРЭС

Установленная

мощность, млн кВт

Топливо

Центральный

Костромская

Рязанская

Конаковская

3,6

2,8

3,6

Мазут

Уголь

Мазут, газ

Уральский

Сургутская 1

Сургутская 2

Рефтинская

Троицкая

Ириклинская

3,3

4,8

3,8

2,4

2,4

Газ

Газ

Уголь

Уголь

Мазут

Приволжский

Заинская

2,4

Мазут

Сибирский

Назаровская

6,0

Уголь

Южный

Ставропольская

2,1

Мазут, газ

Северо-Западный

Киширская

2,1

Мазут

Крупными тепловыми электростанциями являются: в Восточной Сибири – ГРЭС, работающие на углях Канско-Ачинского бассейна – Березовская ГРЭС-1 и ГРЭС-2; в Западной Сибири – Сургутская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, Уренгойская ГРЭС (газ).

На базе Канско-Ачинского бассейна создается мощный территориально-производственный комплекс (ТПК). По проекту ТПК предполагалось создать на территории около 10 тыс. км² вокруг Красноярска десять уникальных сверхмощных ГРЭС по 6,4 млн кВт каждая. В настоящее время число запланированных ГРЭС уменьшено до восьми (по экологическим соображениям – выбросы в атмосферу, скопления золы в огромных количествах). В настоящее время начато сооружение только первой очереди ТПК. В 1989 г. введен в эксплуатацию первый агрегат Березовской ГРЭС 1 мощностью 800 тыс. кВт и уже решен вопрос о строительстве ГРЭС-3 такой же мощности (на расстоянии всего 9 км одна от другой).

Преимущества тепловых электростанций по сравнению с другими типами заключаются в относительно свободном размещении, связанном с широким распространением топливных ресурсов в России; в способности вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГЭС). Отрицательные качества ТЭС: используются невозобновимые топливные ресурсы, низкий коэффициент полезного действия, крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Коэффициент полезного действия обычной ТЭС – 37 – 39%. Несколько больший кпд имеют ТЭЦ, обеспечивающие теплом предприятия и жилье с одновременным производством электроэнергии, — 60%. В настоящее время в России действуют около 700 крупных и средних ТЭЦ.

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. 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 сколько-нибудь эффективными системами очистки выбрасываемых газов от оксидов серы и азота. ТЭС, работающие на природном газе, экологически существенно чище угольных, мазутных и сланцевых, но огромный экологический вред наносит природе прокладка газопроводов, особенно в северных районах.

Несмотря на отмеченные недостатки в перспективе доля ТЭС в приросте производства электроэнергии должна составить 78 – 85%.

Топливный баланс тепловых электростанций России характеризуется преобладанием газа и мазута. Тепловые электростанции восточных районов будут базироваться в основном на угле, прежде всего дешевом угле открытой добычи Канско-Ачинского бассейна.

Гидравлические электростанции

ГЭС находятся на втором месте по количеству вырабатываемой электроэнергии (в 2000 г. около 18%). Гидроэлектростанции являются весьма эффективным источником энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты в управлении (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 – это 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 «покрывать» плановые пики суточного графика нагрузки энергосистемы, когда имеющихся в наличии мощностей ТЭС не хватает. Естественно, это под силу только мощным ГЭС.

Строительство ГЭС требует длительных сроков и больших удельных капиталовложений, связано с потерями земель на равнинах, 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, причем только в многоводные годы. Поэтому несмотря на обеспеченность России гидроэнергетическими ресурсами, ГЭС не могут служить основой выработки электроэнергии в стране.

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 (табл. 4).

Таблица 4. ГЭС мощностью более 2 млн кВт

Федеральный

округ

Название

ГЭС

Установленная мощность, млн кВт

Сибирский

Саяно-Шушенская

Красноярская

Братская

Усть-Илимская

6,4

6,0

4,5

4,3

Приволжский

Волжская (Волгоград)

Волжская (Самара)

2,5

2,3

Для гидростроительства в нашей стране было характерно сооружение на реках каскадов гидроэлектростанции. Каскад – группа ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока для 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: расположенные на крупных равнинных реках и 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.

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. В его состав входят Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Городецкая, Чебоксарская, Волжская (вблизи Самары), Саратовская, Волжская (вблизи Волгограда) ГЭС.

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, эта вода перекачивается из нижнего водохранилища в верхний, потребляя при этом излишки энергии, производимой электростанциями ночью. Днем, когда резко возрастает потребление электричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз через турбины, вырабатывающие электроэнергию. Это выгодно, так как остановки ТЭС в ночное время невозможны. 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. Построена Загорская ГАЭС (1,2 млн кВт), строится Центральная ГАЭС (3,6 млн кВт).

Атомные электростанции

Доля атомных электростанций в суммарной выработке электроэнергии – более 14% (в ФРГ – 34, в Бельгии – 65, во Франции – свыше76%). Фактически удельный вес АЭС достиг только 12,3%. Чернобыльская катастрофа вызвала сокращение программы атомного строительства, с1986 г. в эксплуатацию были введены только четыре энергоблока. В настоящее время ситуация меняется. Правительством РФ было принято специальное постановление, фактически утвердившее программу строительства новых АЭС до 2010 г. Первоначальный ее этап – модернизация действующих энергоблоков и ввод в эксплуатацию новых, которые должны заменить выбывающие после 2000 г. блоки Билибинской, Нововоронежской и Кольской АЭС.

Сейчас в России действуют девять АЭС (табл. 5). Еще четырнадцать АЭС и АСТ (атомных станций теплоснабжения) находятся в стадии проектирования, строительства или временно законсервированы.

Таблица 5. Мощность действующих АЭС

Федеральный

округ

Название

АЭС

Установленная мощность, млн кВт

Северо-Западный

Ленинградская

Кольская

4,0

1,76

Центральный

Курская

Нововоронежская

Смоленская

Калининская

4,0

1,8

3,0

2,0

Приволжский

Балаковская

4,0

Уральский

Белоярская

0,6

Дальневосточный

Билибинская

0,048

В настоящее время введена практика международной экспертизы проектов и действующих АЭС. В результате проведенной экспертизы были приняты решения: выведены из эксплуатации два блока Воронежской АСТ, планируется вывод Белоярской АЭС, остановлен первый энергоблок Нововоронежской АЭС, пересматривается еще ряд проектов. Было установлено, что места расположения АЭС выбраны неудачно, а качество их сооружения и оборудования не всегда отвечало нормативным требованиям.

Были пересмотрены принципы размещения АЭС с учетом потребности района в электроэнергии, природных условий (в частности, достаточное количество воды), плотности населения, возможности обеспечения защиты людей от недопустимого радиационного воздействия при тех или иных аварийных ситуациях. При этом принимается во внимание вероятность возникновения на предполагаемой площади землетрясений, наводнений, наличие близких грунтовых вод. АЭС должны размещаться не ближе 25 км от городов с численностью более 100 тыс. жителей, для АСТ – не ближе 5 км; ограничивается суммарная мощность электростанций: АЭС – 8 млн кВт, АСТ – 2 млн кВт.

Новым в атомной энергетике является создание АТЭЦ и АСТ. На АТЭЦ, как и на обычной ТЭЦ, производится и электрическая, и тепловая энергия, а на АСТ – только тепловая. Намечалось построить Воронежскую и Горьковскую АСТ. АТЭЦ действует в поселке Билибино на Чукотке. В Воронеже и Нижнем Новгороде решение о создании АСТ вызвало резкие протесты населения, поэтому была проведена экспертиза специалистами МАГАТЭ, которые пришли к выводу, что проекты выполнены на высшем уровне.

По сравнению с тепловыми и гидроэлектростанциями АЭС обладают рядом преимуществ.

• АЭС 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).

• АЭС не дают выбросов в атмосферу в условиях безаварийной работы (в отличие от ТЭС), не поглощают кислород.

Работа АЭС имеет и негативные последствия.

• Существуют трудности в захоронении радиоактивных отходов. Для их вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. Захоронение производится в земле на больших глубинах в геологически стабильных пластах.

• Катастрофические последствия аварий на наших АЭС как следствие несовершенной системы защиты.

• Тепловое загрязнение водоемов, используемых АЭС.

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

Альтернативные источники энергии

В последние годы в России возрос интерес к использованию альтернативных источников энергии – солнца, ветра, внутреннего тепла Земли, морских приливов. Уже построены опытные электростанции на нетрадиционных источниках энергии. Так, на энергии приливов на Кольском полуострове работают Кислогубская и Мезенская электростанции. Термальные горячие воды используются для горячего водоснабжения жилых объектов и в теплично-парниковых хозяйствах. На Камчатке, на р. Паужетка построена геотермальная электростанция. Ее мощность 5 МВт.

Крупными объектами геотермального теплоснабжения являются теплично-парниковые комбинаты – Паратунский на Камчатке и Тернапрский в Дагестане. В перспективе масштабы использования термальных вод будут неуклонно возрастать.

Ветровые энергоустановки имеются в жилых поселках Крайнего Севера, используются для защиты от коррозии магистральных газо- и нефтепроводов, на морских промыслах. Разработана программа, согласно которой в начале третьего тысячелетия планируется построить ветровые электростанции – Калмыцкую, Тувинскую, Магаданскую, Приморскую и геотермальные электростанции – Верхнее-Мугимовскую, Океанскую. На юге России, в Кисловодске, предполагается сооружение первой в стране опытно-экспериментальной электростанции, работающей на солнечной энергии. Ведутся работы по вовлечению в хозяйственный оборот такого источника энергии, как биомасса.

По данным экспертов, ввод в эксплуатацию указанных электростанций позволит к 2010 г. довести долю нетрадиционной и малой энергетики в энергобалансе России до 2%.

Объединенные энергосистемы

Для более экономичного, рационального и комплексного использования общего потенциала электростанций нашей страны создана Единая энергетическая система (ЕЭС). Экономическая выгодность мощных линий электропередачи и объединение энергосистем очевидны: значительно повышается надежность снабжения электроэнергией народного хозяйства экономических районов, выравниваются суточные и годовые графики потребления электроэнергии, улучшаются экономические показатели станций, создаются условия для полной электрификации районов, испытывающих недостаток в электроэнергии. В ЕЭС объединены 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.

Объединенные энергетические системы (ОЭС) Северо-Запада, Центра, Поволжья, Юга, Северного Кавказа, Урала входят в ЕЭС Европейской части страны. 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.

В настоящих условиях хозяйствования ознакомление с опытом координации и конкуренции различных собственников в электроэнергетическом секторе западных стран может быть полезным для выбора наиболее рациональных принципов совместной работы собственников электроэнергетических объектов, функционирующих в составе Единой энергосистемы.

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

Основными положениями новой энергетической политики должны стать:

► Приведение одновременно с конвертируемостью рубля цен на энергоносители в соответствие с мировыми ценами с постепенной ликвидацией перекосов 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.

► Сохранение целостности электроэнергетического комплекса и ЕЭС России.

► Расширение возможностей привлечения инвестиций на развитие Единой энергетической системы России и региональных энергетических компаний.

Российская электроэнергетика имеет огромный экспортный потенциал. Специалисты РАО «ЕЭС России» разработали программу развития экспорта в страны Европы и Азии, среди которых наиболее перспективными являются Германия, Финляндия и Китай.

Перспективы электроэнергетики

В перспективе Россия должна отказаться от строительства новых 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 мощные конденсационные ГРЭС будут строиться на углях Канско-Ачинского бассейна.

До 2010 г. планируется осуществить техническое перевооружение и реконструкцию тепловых электростанций, работающих на угле, и перевести их на использование чистых угольных технологий, а также реконструировать электростанции, работающие на газе, оснастив их парогазовыми установками. К 2005 г. предполагается ввести в эксплуатацию дополнительные мощности ТЭС за счет комбинированных парогазовых установок с общим объемом около 8 млн кВт. К 2005 г. примерно 80% всей электроэнергии в России будет производиться на теплоэлектростанциях в основном комбинированного типа Перспективно использование геотермальной энергии. Районами, наиболее перспективными для широкого использования термальных вод, являются Западная и Восточная Сибирь, а также Камчатка, Чукотка, Сахалин.

В середине 1990-х годов был принят Федеральный закон «Об энергосбережении», основной целью которого является стимулирование применения более эффективных технологий, которые в перспективе приведут к значительной экономии энергоресурсов.

В целом по России лишь примерно 10% промышленных предприятий инвестируют капитал в энергосберегающие проекты. Уже в ближайшей перспективе необходимо уделять значительное внимание повышению эффективности использования электроэнергии.

По расчетам специалистов, благодаря внедрению эффективных энергосберегающих технологий в России может быть достигнуто годовое сокращение потребления электроэнергии к 2010 г. на 112 млрд кВт∙ч.

Поэтому необходим рост инвестиций не в производство электроэнергии, а в энергосберегающие технологии, а также в использование новых или альтернативных источников энергии, что даст возможность обеспечить в стране экономию энергоресурсов, особенно минерального топлива, и будет способствовать уменьшению негативного воздействия на окружающую среду.

Литература

1. Российский статистический ежегодник. 2007/Статистический сборник/Росстат. – М., 2007.

2. Мастепанов А.М. Экономика и энергетика районов Российской Федерации. – М.: ЗАО Изд-во «Экономика», 2001.

3. Экономическая география России: Учеб. пособие для вузов /Под ред. Т.Г. Морозовой. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2001.

13