Тепловая энергия и пути ее развития

Тепловая энергия и пути ее развития

Электроэнергетика России

Часть первая.

Тепловая электроэнергетика

Электроэнергетика как отрасль хозяйства объединяет процессы генерирования, передачи, трансформации и потребления электроэнергии. Одна из главных специфических особенностей электроэнергетики состоит в том, что ее продукция в отличие от продукции остальных отраслей промышленности не может накапливаться для последующего использования: производство электроэнергии в каждый момент времени должно соответствовать размерам потребления (с учетом потерь в сетях). Вторая особенность — универсальность электрической энергии: она обладает одинаковыми свойствами независимо от того, каким образом она была произведена — на тепловых, гидравлических, атомных или каких-либо иных электростанциях, и может быть использована любым потребителем. Передача электроэнергии, в отличие от других энергетических ресурсов, осуществляется мгновенно.

Размещение генерирующих мощностей электроэнергетики зависит от двух основных факторов: ресурсного и потребительского. До появления электронного транспорта (линий электропередачи) электроэнергетика ориентировалась главным образом на потребителей, используя привозное топливо. В настоящее время, после постройки сетей высоковольтных ЛЭП и создания единой энергетической системы России (ЕЭС) большее внимание при размещении электростанций уделяется ресурсному фактору.

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%.

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).

Основные потребители электроэнергии в России,

2004 г.

Потребители Доля потребленной

электроэнергии,

% Доля потребленной

тепловой энергии,

%

Промышленность 48,9 30,8

в том числе топливная 12,0 7,6

черная металлургия 7,1 0,7

цветная металлургия 9,0 2,1

химия и нефтехимия 5,4 8,9

машиностроение

и металлообработка 6,5 4,7

деревообрабатывающая

и целлюлозно-бумажная 1,8 0,9

промышленность

строительных материалов 2,1 0,6

легкая 0,8 0,6

пищевая 1,4 0,5

Сельское хозяйство 3,4 1,2

Транспорт и связь 11,5 1,5

Строительство 0,9 1,0

Жилищно-коммунальное хозяйство 14,0 45,0

Население 8,0 6,0

Прочие отрасли 13,3 14,5

По данным РАО «ЕЭС»

Тепловые энергетические установки в отличие от гидроэлектростанций размещаются относительно свободно и способны вырабатывать 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.

Средняя себестоимость

производства электроэнергии,

коп. за кВт·ч, ноябрь 2004 г.

АЭС (в Европейской части) 19,2

ТЭС (в Европейской части) 36,6

ТЭС, работающие на газе 23,6

ТЭС, работающие на мазуте 72,7

ТЭС, работающие на угле 44,5

По данным РАО «ЕЭС»

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., Гусиноозерская ГРЭС у одноименного месторождения на юге Бурятии.

Крупнейшие тепловые электростанции России

Название Размещение Установленная

мощность,

МВт Основное

топливо Энерго-

система

1 Сургутская ГРЭС-2 г. Сургут, Ханты-Мансийский

а. о. 4800 Газ ОЭС Урала

2 Рефтинская ГРЭС г. Асбест, Свердловская обл. 3800 Уголь ОЭС Урала

3 Kостромская ГРЭС г. Волгореченск, Kостромская обл. 3600 Газ ОЭС Центра

4 Сургутская ГРЭС-1 г. Сургут, Ханты-Мансийский

а. о. 3280 Газ ОЭС Урала

5 Рязанская ГРЭС г. Новомичуринск, Рязанская обл. 2640 Газ ОЭС Центра

6 Ириклинская ГРЭС пос. Энергетик, Оренбургская обл. 2430 Газ ОЭС Урала

7-10 Заинская ГРЭС г. Заинск,Респ. Татария 2400 Газ ОЭС Средней Волги

7-10 Kонаковская ГРЭС г. Kонаково, Тверская обл. 2400 Газ ОЭС Центра

7-10 Пермская ГРЭС г. Добрянка, Пермская обл. 2400 Газ ОЭС Урала

7-10 Ставропольская ГРЭС пос. Солнечнодольск, Ставропольский край 2400 Газ ОЭС Северного Kавказа

11 Новочеркасская ГРЭС г. Новочеркасск, Ростовская обл. 2112 Уголь ОЭС Северного Kавказа

12 Kиришская ГРЭС г. Kириши, Ленинградская обл. 2100 Мазут ОЭС Северо-Запада

По данным РАО «ЕЭС»

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 10 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).