4.5. Электроэнергетика

Электроэнергетика, являясь составной частью ТЭК, объединяет все процессы производства (генерирования), передачи, трансформации и потребления электроэнергии. Она служит основой материально-технической базы современного общества.

Специфическая особенность электроэнергетики состоит в том, что ее продукция в отличие от других отраслей промышленности не может накапливаться для последующего использования: производство электроэнергии в каждый момент времени должно соответствовать размерам потребления. На долю электроэнергетики приходится 10,7% стоимости продукции всей промышленности страны, численность промышленно-производственного персонала за 1990-2005 гг. увеличилась с 2,6 до 7,2%.

Электроэнергетика вместе с машиностроением и химической промышленностью способствует ускорению научно-технического прогресса. Она оказывает большое влияние на развитие и размещение производительных сил. Электроэнергия используется во все новых отраслях народного хозяйства и в производственных процессах.

Промышленность России в 2005г. потребила 52,2% от всей производимой электроэнергии (497 млрд.) против 60% в 1990г. (626 млрд. кВтч); ее доля в потреблении народным хозяйством сокращается. В промышленности электрификация распространилась на технологические процессы, способствуя повышению качества материалов, снижению трудоемкости, улучшению использования сырья и т. д. Электровооруженность труда в индустрии выросла в десятки раз.

Сельское хозяйство уменьшило потребление электроэнергии с 18,9 млрд. кВтч в 1970г. до 16,9 млрд. кВтч. в 2005г., а удельный вес в общем потреблении электроэнергии за этот период снизился с 4,0 до 1,8%. Недостаточно высокий уровень электрификации в сельском хозяйстве наблюдается в животноводстве.

Транспорт потребляет 83,2 млрд. кВтч электроэнергии против 104 млрд. кВтч. в 1990г. Его доля увеличилась в 60-е - 80-е гг. прошлого века в связи с электрификацией железнодорожного транспорта до 7,7%.

ТАБЛИЦА 4.5.1. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

Другими отраслями народного хозяйства страны и населением потребляется 344 млрд. кВтч., или 36,1% от всей выработанной электроэнергии в 2005г., против 97 млрд. кВтч в 1970г., т.е. в 3,6 раза больше. Значительная часть электроэнергии используется в коммунально-бытовом хозяйстве, что имеет большое социальное значение.

Экспорт электроэнергии в другие страны в 2005г. составил 22,5 млрд. кВтч против 43,4 млрд. кВтч в 1990г., т.е. за 15 лет он уменьшился в 1,9 раза. Часть электроэнергии Россия импортирует: в 2005г. - 10,1 млрд. против 35 млрд. кВтч в 1990г., т.е. импорт сократился в 3,5 раза.

Анализ таблицы 4.5.1. показывает, что число предприятий в отрасли возросло с 849 в 1990г. до 2465 в 2004г.., т.е. в 3,0 раза, а уровень рентабельности снизился с 17,5% в 1995г. до 9,8% в 2004г.

По данным Госкомстата России, в 2005г. число действующих организаций по производству и распределению газа и воды составляло более 39 тыс., а объем отгруженной продукции – 1700 млрд. руб. Среднегодовая численность работников в данных отраслях достигала почти 1,9 млн. чел. Прибыль организаций увеличилась с 55,7 млрд. в 2003г. до 68,8 млрд. руб., или на 25%; уровень рентабельности уменьшился с 6,4 до 5,3%.

Передача электроэнергии на все большие расстояния способствует освоению топливно-энергетических ресурсов, зачастую удаленных от экономически развитых районов. Массовое производство дешевой электроэнергии и теплоэнергии выступает важным фактором концентрации промышленности. Так, мощные гидроэлектростанции притягивают к себе электроемкие предприятия (электрометаллургию, электрохимию, целлюлозно-бумажную промышленность и др.), что ведет к формированию промышленных комплексов. Доля топливно-энергетических затрат в себестоимости готовой продукции составляет значительную величину по сравнению с традиционными отраслями промышленности. В связи с тем, что линии высоковольтных передач проходят за сотни километров от электростанций, предприятия народного хозяйства имеют возможность отбирать электроэнергию для своего производства. Следовательно, развитие электронного транспорта способствует более равномерному размещению производительных сил.

Электроэнергетика отличается большим районообразующим значением. Так, в Поволжье, Западной и Восточной Сибири и на Дальнем Востоке она является отраслью специализации хозяйства.

Развитие электроэнергетики базируется на следующих принципах:

- концентрация производства электроэнергии путем строительства крупных районных электростанций, использующих дешевое топливо и гидроэнергоресурсы;

- комбинированное производство электроэнергии и теплоты для теплофикации городов и индустриальных центров;

- широкое освоение гидроэнергоресурсов с учетом комплексного решения проблем электроэнергетики, транспорта, водоснабжения, ирригации и рыболовства;

- развитие атомной энергетики особенно в районах с напряженным топливно-энергетическим балансом;

- учет экологических требований при строительстве объектов электроэнергетики; создание энергосистем, формирующих единую высоковольтную сеть.

ТАБЛИЦА 4.5.2. МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В РОССИИ

Как показывают данные таблицы 4.5.2., производство электроэнергии в России достигло максимума в 1990г. - 1082 млрд. кВтч, что, однако, меньше, чем в США, в 3 раза. Выработка электроэнергии в стране к 2005г. уменьшилась до 953 млрд. кВтч, тогда как в США она составила 4174 млрд., в Китае - 2200, в Японии - 1080 млрд. кВтч. В 2005г. удельный вес тепловых электростанций в производстве электроэнергии составлял 63,5%, гидроэлектростанций – 20,5% и атомных – 16,0%.

Размещение электроэнергетики в целом зависит от двух основных факторов: топливно-энергетических ресурсов и потребителей электроэнергии. В настоящее время электроэнергии вырабатывается непосредственно у источников топлива и гидроресурсов примерно столько же, сколько у потребителей. Например, при выборе места строительства конденсационных тепловых электростанций проводят сопоставление экономических показателей транспортировки топлива и электроэнергии. Если более эффективной оказывается перевозка топлива, то электростанцию целесообразнее размещать вблизи потребителей электроэнергии, и наоборот, при лучших экономических показателях электрического транспорта их выгоднее создавать непосредственно у источников топлива. Научно-технический прогресс в области передачи электроэнергии на значительные расстояния позволяет использовать все более удаленные от основных мест потребления топливно-энергетические ресурсы.

В электроэнергетике определилась тенденция строительства мощных тепловых электростанций на дешевом топливе, атомных электростанций, а также экономичных гидроэлектростанций. Тепловые электростанции сосредоточивают 70% всей установленной мощности электроэнергетики.

Преимущественное развитие тепловой энергетики объясняется, с одной стороны, широким распространением топливных ресурсов, а с другой - теми особенностями, которые характерны для тепловых электростанций. Так, тепловые установки, в отличие от гидроэлектростанций, размещаются более свободно и вырабатывают электроэнергию без сезонных колебаний. Кроме того, строительство их ведется быстрее и связано с меньшими затратами труда и материальных ресурсов. Так, средняя стоимость 1 кВт установленной мощности на тепловых электростанциях в два с лишним раза меньше, чем на гидроэлектростанциях. В-третьих, тепловые электростанции кроме электроэнергии снабжают города и поселки теплом и горячей водой.

К основным недостаткам электростанций данного типа относятся высокая себестоимость производимой электроэнергии, обусловленная издержками на добычу топлива, его перевозку, большие расходы воды. Крупные электростанции потребляют ежегодно несколько миллионов тонн угля или мазута, природного газа, т.е. используют невозобновляемые источники энергии. Удельный расход условного топлива на один отпущенный киловатт-час электроэнергии уменьшился с 468 г в 1960г. до 333 г в 2005г., т.е. на 135 г, или на 28,8%. Экологическое воздействие тепловых электростанций на окружающую среду очень велико, так как они потребляют много топливных и водных ресурсов и выбрасывают в атмосферу углекислый газ, твердые частицы и т.д. Средний КПД по ТЭС составляет 36%, что значительно ниже параметров зарубежных установок (56-60%).

Главную роль среди тепловых установок играют конденсационные электростанции. Мощности этих электростанций в последнее время заметно увеличились. В настоящее время насчитывается около 30 КЭС мощностью 1 млн. кВт и более каждая. На их долю приходится свыше 1/2 установленных мощностей.

Высокая территориальная концентрация тепловых электростанций наблюдается в Уральском районе, где работают Рефтинская - 3,8 млн., Пермская - 2,4, Ириклинская - 2,4, Яйвинская, Троицкая, Верхне-Тагильская и Кармановская ГРЭС - все свыше 1,0 млн. кВт; в Центральном - Костромская - 3,6 млн., Рязанская – 2,6 млн., Конаковская - 2,4, Черепетская, Каширская и др.

Важное народнохозяйственное значение приобретает использование топливно-энергетических ресурсов в восточных районах России. В перспективе намечено продолжить строительство электростанций мощностью по 4-6 млн. кВт. Здесь сооружаются новые и расширяются действующие КЭС преимущественно на углях открытой добычи: на Канско-Ачинском - Березовская ГРЭС проектной мощностью 6,4 млн. кВт, на Южно-Якутском - Нерюнгринская ГРЭС, на углях Забайкалья - Харанорская и Гусиноозерская ГРЭС, а также на попутном газе - Сургутская ГРЭС-2 (4,8 млн.), Сургутская ГРЭС-1 (3,3 млн. кВт). В Кузбассе в эксплуатации находится Томь-Усинская - 1,3 млн., Беловская - 1,2 млн. кВт и Южно-Кузбасская ГРЭС. Началось строительство новых ГРЭС: Нижневартовской и Уренгойской - в Западной Сибири, Березовской-2 (мощностью 6 млн. кВт) - в Восточной Сибири.

Крупные тепловые электростанции имеются и в других районах страны. Так, на Северном Кавказе функционируют Новочеркасская (2,4 млн.), Невинномысская и Ставропольская (2,4 млн.), в Поволжье - Заинская (2,4 млн. кВт) ГРЭС и др.

Вторым видом тепловых электростанций являются теплоэлектроцентрали, которые в отличие от КЭС привязаны только к потребителям, так как радиус передачи тепла (пара, горячей воды) невелик и не превышает 20-25 км.

Если коэффициент полезного использования топлива на КЭС составляет 35-38%, то на ТЭЦ он повышается до 70% в связи с тем, что последние представляют собой комбинированные установки по производству энергии и теплоты. Следует отметить, что максимальная мощность ТЭЦ меньше, чем КЭС, но на некоторых из них установлены блоки мощностью свыше 1 млн. кВт (ТЭЦ-21, 22 и 23 "Мосэнерго" и Нижнекамская ТЭЦ).

По уровню развития теплофикации Россия не уступает развитым передовым странам мира. В настоящее время работает большое число ТЭЦ, обеспечивающих энергией и теплом города и поселки городского типа. ТЭЦ позволяют отказаться от многочисленных котельных и печей, что положительно сказывается на экологической обстановке в городах. На их долю приходится около 40% общей мощности тепловых электростанций.

В последнее время среди тепловых электростанций появились такие принципиально новые установки, как газотурбинные электростанции (ГТ), парогазотурбинные (ПГУ) и магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы). Такие установки находятся в эксплуатации на Краснодарской, Шатурской, Невинномысской, Кармановской и Рязанской ГРЭС.

Гидроэлектростанции традиционно считаются сравнительно дешевыми и экологически чистыми источниками энергии, так как они используют возобновимые ресурсы, что позволяет сокращать перевозки и экономить минеральное топливо. Численность производственно-промышленного персонала, занятого на ГЭС, в 15-20 раз меньше, чем на тепловых электростанциях. Коэффициент полезного действия ГЭС очень высок – 92-94% и они обладают простотой в управлении производством. Кроме того, при строительстве ГЭС комплексно решают народнохозяйственные проблемы: улучшение условий для судоходства, водоснабжения городов, орошения засушливых земель, рыбного хозяйства и т.д. В связи с этим себестоимость производимой электроэнергии на ГРЭС в пять-шесть раз меньше, чем на тепловых.

Однако строительство электростанций имеет и отрицательные последствия, которые необходимо учитывать при их проектировании. Так, сооружение плотин, особенно на равнинных реках, связано с образованием крупных водохранилищ, что приводит к изъятию из сельскохозяйственного оборота миллионов гектаров пашни, лучших заливных лугов, лесов, дорог, селений. Эти искусственные водоемы постепенно мелеют, зацветают, заболачиваются, становятся причиной изменения в худшую сторону климата в районах, прилегающих к водохранилищу. Из-за них происходит подъем уровня грунтовых вод и заболачивание сельскохозяйственных угодий. У плотин ГЭС в огромных размерах гибнет животный и растительный мир рек. Как отмечалось выше, строительство ГЭС требует значительных капиталовложений, так как оно ведется 10-15 лет. И, наконец, выработка электроэнергии на гидроэлектростанциях колеблется по сезонам.

Потенциальные гидроресурсы России очень велики. Гидроресурсы, использование которых возможно в техническом отношении, оцениваются в 340 млн. кВт, что соответствует выработке 1600 млрд. кВтч электроэнергии. Экономически эффективная часть гидроресурсов, их экономически обоснованный потенциал достигает 850 млрд. кВтч. Кроме того, Россия располагает также крупными ресурсами энергии морских приливов, технический потенциал которых оценивается в 210 млрд. кВтч.

Гидроэнергетические ресурсы по территории России размещаются очень неравномерно.

Крупнейшие реки, каждая из которых может дать более 50 млрд. кВтч в год, составляют почти 1/5 потенциальных гидроэнергетических ресурсов. В Сибири и на Дальнем Востоке сосредоточено около 80% энергии крупнейших рек (Енисей с Ангарой, Лена, Амур и Обь), а в Европейской части - около 6% (Волга).

Размещение гидроэлектростанций полностью зависит от гидрологических, геоморфологических, топографических показателей режима реки. В горных районах обычно строятся высоконапорные гидроэлектростанции, на равнинах действуют только приплотинные ГЭС.

В России к настоящему времени использовано 20% экономически обоснованного потенциала гидроэнергоресурсов, тогда как в США - 40, Италии - 70, Японии - 90, Швейцарии - 99%. Максимально использован потенциал рек Поволжья, Урала, слабее - рек Сибири.

Строительство ГЭС ведется на реках каскадами. Они представляют собой группу гидроэлектростанций, расположенных ступенями по течению реки с целью полного использования ее энергии. В каскаде ГЭС связаны между собой общностью режима, при котором водохранилища верхних ступеней оказывают регулирующее значение на водохранилища нижних ступеней.

В последние десятилетия более ускоренными темпами по сравнению с другими районами развивается гидроэнергетика Сибири. Потенциальные гидроресурсы Енисея с Ангарой оцениваются в 220-240 млрд. кВтч. Капитальные вложения в строительство ГЭС на Ангаре в расчете на 1 кВт установленной мощности приближаются к вложениям в строительство тепловых электростанций. Удельные капвложения на Енисее и Ангаре не отличаются от соответствующих показателей тепловых станций и приблизительно в 2,5-3 раза ниже, чем на ГЭС Волжско-Камского каскада. Следовательно, одинаковый объем капиталовложений позволяет построить в этом районе гидроэлектростанцию в 2,5-3 раза мощнее, чем на Волге. Себестоимость электроэнергии на ГЭС Енисея и Ангары в 4-5 раз ниже, чем на реках европейской части.

Высокая эффективность использования стока Ангары и Енисея обусловлена следующими факторами: во-первых, высокой естественной зарегулированностью стока озером Байкал (максимальные расходы воды в половодье на Ангаре превышают минимальные в шесть раз, на Волге это отношение составляет 81, на Дону – 195); во-вторых, среднее падение русла Ангары составляет 20,4-22,5 см на 1 км, на Волге - 7 см, на Дону - 6 см; в-третьих, ГЭС на Енисее и Ангаре строятся на прочных скальных основаниях, тогда как на Волге, Дону и других реках - на мягких грунтах.

Ангаро-Енисейский каскад ГЭС - крупнейший в мире. В его состав входят Иркутская ГЭС мощностью 660 тыс. кВт с годовой выработкой 4,5 млрд. кВтч (сооружена в 1958 г.), Братская ГЭС мощностью 4,5 млн. кВт (1967 г., вырабатывает 22,6 млрд. кВтч), Усть-Илимская ГЭС мощностью 4,3 млн. кВт (1979 г., вырабатывает 22 млрд. кВтч). На Енисее около Дивногорска в 1971 г. построена Красноярская ГЭС мощностью 6 млн. кВт с годовой выработкой 20,4 млрд. кВт.ч, Саяно-Шушенская ГЭС мощностью 6,4 млн. кВт (1978г., вырабатывает 24 млрд. кВтч). В нижнем течении Ангары ведётся строительство Богучанской ГЭС мощностью 3,0 млн. кВт. Основными потребителями энергии ГЭС каскада являются энергоемкие производства Братско-Усть-Илимского, Саянского, Иркутстко-Черемховского ТПК и других промышленных узлов.

На Вилюе в условиях вечной мерзлоты построена Вилюйская ГЭС мощностью 550 тыс. кВт, на Зее - Зейская ГЭС - 1,33 млн. кВт.

Вторым по мощности каскадом является Волжско-Камский. Гидропотенциал Волги использован практически полностью. Еще до Великой Отечественной войны в верхнем течении сооружены три гидроузла - Иваньковский (30 тыс. кВт), Угличский (100 тыс. кВт) и Рыбинский (300 тыс. кВт). У города Городца, около Нижнего Новгорода, в 1956 г. введена в эксплуатацию Горьковская ГЭС мощностью 520 тыс. кВт, с годовой выработкой 1,5 млрд. кВтч. Волжская ГЭС недалеко от Самары мощностью 2,3 млн. кВт была построена в 1957 г. с выработкой 11 млрд. кВтч. Волжская ГЭС около Волгограда имеет мощность 2,5 млн. кВт (1962 г., вырабатывает 11,1 млрд. кВтч), Саратовская ГЭС - 1,36 млн. кВт (1970 г., вырабатывает 5,4 млрд. кВтч), Чебоксарская ГЭС - 1,4 млн. кВт (1980 г., вырабатывает 3,5 млрд. кВтч).

На Каме около Перми введена в строй Камская ГЭС мощностью свыше 500 тыс. кВт (1955г., выработка свыше 1 млрд. кВтч), Воткинская ГЭС мощностью 1 млн. кВт (1963 г., выработка 2,3 млрд. кВтч) и Нижнекамская ГЭС мощностью 1,2 млн. кВт и выработкой 2,5 млрд. кВтч.

Выработка энергии на ГЭС Волжско-Камского каскада составляет 40 млрд. кВтч в год. Каскад дает ежегодную экономию топлива в 25-30 млн. т. Энергия ГЭС используется в народном хозяйстве Поволжья, Урала, центральных и других районов России.

Создание крупных водохранилищ на Волге - Рыбинского, Волгоградского, Самарского, Саратовского и других привело к целому ряду негативных последствий. Так, были затоплены ценные пойменные луга и пашни, города и поселки, нанесен ущерб рыбному хозяйству, нарушено экологическое равновесие в бассейне Волги.

Строительство крупных гидроузлов, решающих проблемы комплексного характера, ведется в восточных районах России (Бурейской, Вилюйской-3 и др.).

На начало 1990г. в СССР действовало 206 ГЭС суммарной мощностью 63,8 млн. кВт, а в США 1245 ГЭС суммарной мощностью 86,3 млн. кВт. В СССР ГЭС в шесть раз меньше, но средняя мощность одной электростанции 310 тыс. кВт, т.е. в 4,5 раза больше, чем в США (69 тыс. кВт).

Россия отстаёт от других стран по вводу новых мощностей на гидроэлектростанциях. Так, в Китае до 2020г. планируется построить 117 новых ГЭС мощностью свыше 150 млн. кВт, в Индии до 2017г. введут в эксплуатацию 50 млн. кВт. В течение 2006-2010гг. в России на ГЭС Волжско-Камского каскада будут заменены 22 гидрогенератора, 40 гидравлических турбин и 45 блочных трансформаторов. Оборудование на ГЭС каскада выработало свой ресурс, т. к. оно эксплуатируется на некоторых ГЭС в течение 50 лет.

В 2005г. в стране в рамках реформы электроэнергетики вместо вертикально интегрированной энергомонополии РАО "ЕЭС России" появилось 14 компаний, разделённых на генерацию, передачу и сбыт электроэнергии. В настоящее время формируется Федеральная гидрогенерирующая компания ("ГидроОГК") – дочерняя компания РАО "ЕЭС России", которая объединит 49 ГЭС России общей установленной мощностью 23,3 млн. кВт. На 2006-2011гг. планируется ввести в эксплуатацию 4,8 млн. кВт новых мощностей на ГЭС, в том числе в 2009г. на проектную мощность в 2000 МВт будет введена Бурейская ГЭС, в 2010г. первые агрегаты на Богучанской ГЭС (её мощность составит 3000 МВт). Энергия Богучанской ГЭС пойдёт на алюминиевый завод, целлюлозно-бумажный комбинат, разработку месторождений нефти, природного газа, марганцевых и других руд, золота. На Северном Кавказе ведётся строительство Ирганайской (Дагестан), Зеленчукских (Карачаево-Черкесия) и Зарамагских (Северная Осетия - Алания) ГЭС.

Новым типом гидроэлектростанций в последние годы становятся гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). Они предназначены для решения пиковых нагрузок и обеспечения необходимой маневренности в использовании мощностей в энергосистемах. В дневное время, когда требуется большое количество электроэнергии, ГАЭС снабжают энергией предприятия, а в ночные часты отдают ее для насосных установок, перекачивающих воду из нижнего водохранилища в верхнее.

Первой электростанцией такого типа стала Киевская ГАЭС (225 тыс. кВт). Завершено строительство Загорской ГАЭС (1,2 млн. кВт)., проектируется сооружение Загорской ГАЭС-2 мощностью 840 тыс. кВт.

Приливные электростанции используют энергию, образующуюся между морем и отсеченным от него заливом во время приливов и отливов. При сооружении ПЭС отсутствуют какие-либо затопления территории, электроэнергия на них вырабатывается равномерно и она является экологически чистой.

В настоящее время работает первая опытно-промышленная Кислогубская ПЭС на Кольском п-ове, которая введена в строй в 1969г. (мощность 0,4 тыс. кВт). Разрабатываются проекты строительства Мезенской (1,3 млн. кВт), Кулойской (0,5 млн. кВт) и Беломорской ПЭС (14 млн. кВт) в Мезенской губе Белого моря, а также Лумбовской ПЭС (320 тыс. кВт) на побережье Кольского п-ова. В будущем возможно создание приливных электростанций в северной части Охотского моря, где наблюдаются особенно высокие приливы и отливы.

В 1954г. под руководством академика И.В. Курчатова в Калужской области была построена первая в мире Обнинская атомная электростанция мощностью 5 тыс. кВт. Важнейшим преимуществом АЭС является то, что благодаря ничтожному по весу расходу транспортабельного ядерного горючего (U235) они могут строиться в районах, независимо от наличия собственных энергоресурсов. При расходе 1 т урана выделяется теплота, эквивалентная сжиганию 2,5 млн. т лучшего угля. Поэтому атомные электростанции строят в районах, бедных топливно-энергетическими ресурсами, или в регионах, испытывающих дефицит электроэнергии.

Атомные электростанции большой мощности по экономичности превосходят конденсационные. Себестоимость производства электроэнергии на АЭС с реакторами 1 млн. кВт в два раза меньше, чем на КЭС аналогичной мощности. АЭС при правильной эксплуатации представляют собой наиболее чистые источники энергии, так как по сравнению с обычными тепловыми электростанциями они требуют в тысячи раз меньше воздуха для разбавления выбросов до допустимых концентраций и их работа не приводит к возникновению "парникового эффекта", свойственного тепловым электростанциям. Так, Ленинградская АЭС с момента пуска (декабрь 1973г.) по 5 декабря 1997г. выработала 500 млрд. кВтч. Тепловой электростанции для такого производства потребовалось бы сжечь 216 млн. т каменного угля или 107 млн. т мазута. В атмосферу были бы выброшены миллионы тонн окислов углерода, серы, азота, а радиация была бы в 5 раз больше.

К началу 2007г. действовало 10 атомных электростанций, на которых установлено 30 атомных ректоров суммарной мощностью 22,7 млн. кВт. По производству электроэнергии на АЭС Россия уступает США, Франции и Японии. Если в 1990г. на территории бывшего СССР на долю атомных электростанций приходилось 12,3%, то в США - 18%, в Японии - 24 и во Франции - 75% общего объема производимой электроэнергии. В 2004г. мощность АЭС в США составляла 97,5 млн., во Франции – 63,5 млн. и Японии – 45,5 млн. кВт.

ТАБЛИЦА 4.5.3. ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ АТОМНЫМИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯМИ РОССИИ

Как видно из данных таблицы 4.5.3., производство электроэнергии на атомных электростанциях России в 1990-2005гг. возросло до 149 млрд. кВтч. Удельный вес атомных электростанций в общей мощности увеличился с 8,7% в 1985г. до 10,8% в 2005г., а в выработке электроэнергии за этот период - с 10,3 до 16,0%, т. е. на 5,7 процентных пункта.

Крупнейшими АЭС в Европейской части являются Ленинградская, Балаковская и Курская - по 4 млн., Смоленская - 3 млн. и Калининская – 2 млн. кВт. Кроме того, в эксплуатации находятся на Севере – Кольская – 1,0 млн., на Северном Кавказе – Волгодонская – 1,0 млн. кВт, на Урале - Белоярская АЭС. На Дальнем Востоке работает Билибинская АТЭЦ. На отдельных атомных электростанциях установлены электроблоки мощностью по 1,0 млн. кВт.

Атомная энергетика в настоящее время использует реакторы на медленных нейтронах. Более прогрессивными являются реакторы на быстрых нейтронах, в которых изотоп урана (U235) превращается в ценное ядерное топливо - плутоний. На Белоярской АЭС в 1980г. введен в эксплуатацию реактор на быстрых нейтронах большей мощности (БН-600).

Атомная энергетика России, построенная на тепловых реакторах, вследствие низкой их энергетической отдачи может исчерпать запасы природного урана уже в XXI в. Реакторы на быстрых нейтронах неисчерпаемы по сырью: их энергетическая отдача почти в 200 раз выше тепловых. В качестве топлива они используют материалы, получаемые в результате ядерных преобразований природного урана в тепловых реакторах, компоненты снимаемых с вооружения боеприпасов. Однако строительство реакторов на быстрых нейтронах требует больших инвестиций и поэтому в СССР сооружались лишь опытные образцы.

На АЭС применяются реакторы в основном двух типов: ВВЭР (водо-водяные энергетические реакторы) мощностью по 440-1000 тыс. кВт (ВВЭР-440 и ВВЭР-1000) и РБМК (реакторы большой мощности, канальные) мощностью по 1000 и 1500 тыс. кВт (РБМК-1000 и РБМК-1500). Всего действует семь энергоблоков с реакторами ВВЭР-1000 (первый из них был установлен на Нововоронежской АЭС) и 14 энергоблоков с реакторами РБМК-1000, которыми оснащены Ленинградская, Курская и другие АЭС. После аварии на Чернобыльской АЭС в 1986г. намечен вывод из эксплуатации реакторов РБМК с заменой их более безопасными.

АЭС были сооружены главным образом в густонаселенных районах европейской части. Некоторые из них сооружались в уязвимых с экологической точки зрения местностях, например, в верховьях ряда рек, в сейсмичных районах, и т.п. Все это вызывает негативное отношение общественности к развитию атомной энергетики, которое усилилось после Чернобыльской аварии.

Программа развития атомной энергетики в 1986-1990 гг. сокращена на 10,5 млн. кВт, что вызвано аварией на Чернобыльской АЭС. Так, отказались от строительства Башкирской, Краснодарской и Татарской АЭС. Ведётся строительство ядерных энергетических блоков на Балаковской, Белоярской, Волгодонской, Калининской и Курской АЭС общей мощностью 5,5 млн. кВт. В 2011-2020 гг. в России проектируется сооружение 24 энергоблоков на действующих и новых АЭС суммарной мощностью 25,3 млн. кВт. Планируется строительство плавучих на платформе АЭС в Северодвинске, Певске, Вилючинске (Камчатка), на п-ове Ямал для разработки месторождений нефти и газа на шельфе арктических и дальневосточных морей, на острове Сахалин и др.

Необходимо отметить, что в структуре ядерного топливного цикла на добычу урана, его переработку и обогащение и изготовление тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) приходится 26%, а на переработку и захоронение отходов 74% суммарных затрат. Амортизационный срок службы оборудования на АЭС составляет 25-30 лет, после чего станция должна демонтироваться. По оценке специалистов, демонтаж АЭС обходится не меньше, чем стоимость строительства станций. Одной из важнейших проблем атомной энергетики является переработка и хранение отходов.

В России выявлены большие ресурсы пригодных к использованию горячих термальных вод с температурой преимущественно от 60-80С до 120-200С, суточный дебит которых составляет 15 млн. м³. Данные запасы термальных вод эквивалентны 100-150 млн. т у. т. в год. Это очень перспективный вид энергии и к его использованию уже приступили. На Камчатке сооружена опытно-промышленная Паужетская геотермальная электростанция (ГТЭС) мощностью 11 тыс. кВт, которая снабжает электроэнергией город Петропавловск-Камчатский. Здесь действуют Мутновская и Верхнее-Мутновская ГТЭС. Перспективными районами для строительства геотермальных станций являются Дагестан, Западная Сибирь и другие районы.

В 1985г. в Крыму (Украина) построена первая солнечная электростанция (СЭС-5). Россия также располагает благоприятными условиями для строительства электростанций, использующих энергию Солнца (Северный Кавказ, Поволжье).

Немаловажным источником энергии может стать энергия ветра, особенно в пустынях и северных районах.

В размещении электроэнергетики за послевоенный период произошли значительные сдвиги, связанные с ускоренным развитием восточных районов - Урала, Сибири и Дальнего Востока. Удельный вес их в общем производстве электроэнергии возрос за 1970-2005 гг. с 28,0 до 48,7%, т.е. на 20,7 пункта.

Среди важнейших районов концентрации производства электроэнергии в России - Центральный, Уральский и Западно-Сибирский, которые дают 62% всей электроэнергии. В 1990г. на долю Российской Федерации приходилось 62,7%, Украины - 17,3, Казахстана - 5,1, Узбекистана - 3,3, Беларуси - 2,3% от общего объема вырабатываемой электроэнергии на территории бывшего СССР.

По производству электроэнергии на душу населения республики бывшего СССР уступают развитым капиталистическим странам. Так, в 1990г. они в среднем производили около 6 тыс. кВтч, тогда как в США на одного человека вырабатывалось 12,7 тыс., во Франции - 7,4 тыс., в ФРГ - 7,2 тыс., Японии - 7,8 тыс. кВтч. В России в 2005г. на одного человека вырабатывалось 6660 кВтч, в США – 14216, Австралии – 11909, во Франции – 9477 и Японии – 8460 кВтч.

Важнейшей тенденцией в развитии электроэнергетики является создание энергетических систем. Энергосистема - это комплекс тепловых, гидравлических и атомных электростанций, объединенных и связанных между собой высоковольтными линиями электропередач (ЛЭП), обеспечивающих наиболее благоприятные режимы работы энергетических установок и потребления электроэнергии в народном хозяйстве. В энергосистемах, которые охватывают огромные территории, достигается возможность широко маневрировать производством электроэнергии как во времени, так и в пространстве. Несовпадение пиковых нагрузок в отдельных частях энергосистем позволяет по мере надобности перебрасывать электроэнергию в различных направлениях. Кроме того, при совместной работе в энергосистеме для каждой электростанции можно выбрать наиболее экономичных режим нагрузки. Например, мощные тепловые и атомные станции работают в основном в базовом режиме, а пиковую нагрузку принимают на себя ГЭС, и особенно ГАЭС, которые отличаются значительной маневренностью в производстве электроэнергии.

Формирование энергосистем связано с передачей электроэнергии на значительные расстояния. При электронном транспорте всегда неизбежны потери электроэнергии, которые возрастают при удлинении расстояний (до 10-12%). В России освоены передачи электроэнергии по ЛЭП напряжением 500 кВ переменного тока, 800 кВ и больше постоянного тока.

В настоящее время в странах Содружества функционирует Единая энергетическая система (ЕЭЭС). В ее состав входит около 800 крупных электростанций в европейской части, Сибири и Казахстане, которые работают параллельно и в едином режиме. Единая энергосистема охватывает территорию свыше 10 млн. км² с населением около 220 млн. человек и концентрирует 84% суммарной мощности электростанций.

На территории России сформировалось 72 районных энергетических систем, в которые входят 342 электростанции и образующих 11 объединенных энергетических систем (ОЭС). Самыми крупными из них являются Центральная, Сибирская и Уральская. ОЭС Северо-Запада, Центра, Поволжья, Северного Кавказа и Урала входят в ЕЭС европейской части страны. Ее объединяют ЛЭП Самара - Москва, Волгоград - Москва, Самара - Челябинск напряжением 500 кВ, Москва - Санкт-Петербург и другие.

В ЕЭС европейской части функционируют сотни тепловых электростанций (КЭС и ТЭЦ), работающих на природном газе, мазуте, а также на углях Печорского, Донецкого и других бассейнов, месторождений местного топлива и атомные электростанции. Большую роль выполняют гидроэлектростанции Волжско-Камского и других каскадов, покрывающих пиковые нагрузки крупных промышленных районов и узлов. Формирование этой энергосистемы к настоящему времени завершено.

ОЭС Сибири характеризуется примерно одинаковой ролью тепловых и гидравлических установок. Мощные тепловые электростанции на углях открытой добычи Кузнецкого, Канско-Ачинского, Иркутско-Черемховского бассейнов и уникальных гидроэлектростанций Ангаро-Енисейского каскада связаны между собой высоковольтной ЛЭП Иркутск-Братск-Красноярск-Кузбасс напряжением 500 кВ.

За пределами ЕЭС пока остались изолированные работающие ОЭС Дальнего Востока. В ОЭС юга Дальнего Востока работают тепловые электростанции преимущественно на местных углях, а также построены первые гидроэлектростанции.

ЕЭС европейской части связана с энергосистемами государств Восточной Европы ЛЭП-750 кВ Винница-Альбертирша (Венгрия), Хмельницкая АЭС - Жешув (Польша), Южно-Украинская АЭС-Исакча (Румыния)-Добруджа (Болгария). Электроэнергия поступает также в Финляндию, Норвегию, Турцию, Грецию, Афганистан и Монголию.

В начале 90-х гг. отрасль была акционирована. РАО "ЕЭС России" до 2007г. представляло собой естественную монополию. С 1 июля 2008г. вместо нее начнут функционировать 23 компании по генерированию и передаче электроэнергии. РАО "ЕЭС России" объединяет 440 тепловых и гидравлических, 10 атомных станций, из них в ведении компании находится 28 электростанций федерального уровня, в том числе 11 ГЭС. Суммарная мощность ее электростанций - 167 млн. кВт, а объём реализации продукции компании в 2005г. составил 764,6 млрд., а чистая прибыль – 24 млрд. руб.

Реорганизация РАО "ЕЭС России" - это заключительный этап реформы электроэнергетики нашей страны, главной задачей которой является привлечение иностранных инвестиций в отрасль для строительства новых энергообъектов и повышения надежности электроснабжения потребителей. В соответствии с реформой государство усиливает контроль в естественно-монопольных секторах энергетики (передача электроэнергии по ЛЭП и диспетчерское управление), а частные инвесторы приходят в конкурентные сектора (производство и сбыт электроэнергии).

В настоящее время уже созданы и эффективно работают все главные субъекты отрасли: ОАО "Федеральная сетевая компания ЕЭС", 6 тепловых генерирующих компаний оптового рынка (ОАО "ОГК-1", ОАО "ОГК-2", ОАО "ОГК-3", ОАО "ОГК-4", ОАО "ОГК-5", ОАО "ОГК-6"), ОАО "ГидроОГК", 14 территориальных генерирующих компаний (ТКГ), 12 межрегиональных распределительных сетевых компаний, Системный оператор – Центральное диспетчерское управление ЕЭС и др.

В 2007г. Правительство РФ приняло "Генеральную схему размещения объектов электроэнергетики на период до 2020 года". В соответствии с этой схемой электропотребление к 2015 г. увеличится до 1426 млрд. кВт∙ч, а по максимальному варианту – до 1600 млрд. кВт∙ч; к 2020г. – до 1726 млрд. кВт∙ч.

По оценке экспертов, отечественные энергосистемы начинают испытывать дефицит электроэнергии. Так, энергосистема Центра России будет испытывать нехватку энергии в 2007-2008гг., Сибирская – в 2009г., а Уральская энергосистема, Москва и Санкт-Петербург – уже в настоящее время.

Доля электроэнергии, вырабатываемой атомными станциями, возрастет с нынешних 15 до 20%. Удельный вес угля как топлива для ГРЭС к 2020г. увеличится с 20 до 23%, а газа снизится с 50 до 45%. Производство электроэнергии, вырабатываемой тепловыми станциями, в 2020г. составит 1080 млрд. против 573 млрд. кВт·ч в 2000г., или 66,6% от суммарной выработки энергии. До 2020г. мощность атомных электростанций возрастет в 2,3 раза, угольных – в 1,7 раза, газовых – на 41%, гидроэлектростанций – на 47%. Установленная мощность электростанций России увеличится с 211 тыс. кВт в 2007г. до 340 млн. кВт в 2020г. ( по максимальному варианту до 392 тыс. кВт). Объем инвестиций в развитие электроэнергетики оценивается в 420-540 млрд. долл.

Контрольные вопросы и задания

1. Как изменилась структура топливо-энергетического баланса в России во второй половине XX века?

2. Прокомментируйте высказывание Д.И. Менделеева: "Нефть – это не топливо, топить можно и ассигнациями".

3. Расскажите о главных районах нефтедобычи в России. В чем их особенности?

4. Где расположены основные центры нефтепереработки?

5. Каковы особенности размещения газовой промышленности в нашей стране?

6. Что обусловливает высокое положение в рейтинге российских компаний нефтяных холдингов и ОАО "Газпром"?

7. Каковы предпосылки высокой эффективности добычи угля в Кузнецком, Канско-Ачинском и Южно-Якутском бассейнах?

8. В каких регионах России сконцентрированы тепловые, гидро- и атомные электростанции?