Типы электростанций

Основной тип электростанций в России- тепловые, работающие на органическом топливе (уголь, газ, мазута, сланцы, торф). На их долю приходится около 67 % производства электроэнергии. Основную роль играют мощные (более 2 млн кВт) ГРЭС – государственные районные электростанции, обеспечивающие потребности экономического района и работающие в энергосистемах.

Таблица 1 - Динамика производства, по видам электростанций

Производство электроэнергии Млрд. кВт.ч Уд. вес, %
Электроэнергетика, млрд. кВт. Ч 915 100%
Атомные электростанции, млрд.кВт.ч. 150 16,5%
Тепловые электростанции, млрд.кВт.ч 607 66,34%
Гидроэлектростанции, млрд. кВт.ч 157 17,16%

Динамика производства электроэнергии

Рис. 1 - Динамика производства электроэнергии

Анализируя производство электроэнергии по видам электростанций, можно сделать следующие выводы. Основную долю в производстве электроэнергии занимают тепловые электростанции – 66,34%, затем гидроэлектростанции – 17,16%, наименьшую долю в производстве электроэнергии занимают атомные электростанции – 16,5%.

На размещение тепловых электростанций оказывают основное влияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные из них располагаются, как правило, в местах добычи топлива: чем крупнее электростанция, тем дальше она может передавать электроэнергию.

Тепловые электростанции

Тепловые электростанции 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. Крупнейшие ГРЭС приводятся в таблице 2.

Таблица 2 - Размещение ГРЭС мощностью более 2 млн кВт

Федеральный округ ГРЭС Установленная мощность, млн кВт Топливо
Центральная Костромская 3,6 Мазут
Рязанская 2,8 Уголь
Конаковская 3,6 Мазут, газ
Уральский Сургутская 1 3,3 Газ
Сургутская 2 4,8 Газ
Рефтинская 3,8 Уголь
Троицкая 2,4 Уголь
Ириклинская 2,4 Мазут
Приволжская Заинская 2,4 Мазут
Сибирский Назаровская 6,0 Мазут
Южный Ставропольская 2,1 Мазут, газ
Северо-Западный Киришская 2,1 Мазут

Крупными тепловыми электростанциями являются Березовская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, работающие на углях Канско-Ачинского бассейна, Сургутская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, Уренгойская ГРЭС – на газе.

Преимущества тепловых электростанций по сравнению с другими типами электростанций – это относительно свободное размещение, связанное с широким распространением топливных ресурсов в России; способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГЭС). К Недостаткам относятся: использование невозобновимых топливных ресурсов, низкий КПД, крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду КПД обычной ТЭС – 37-39%. Несколько большой КПД имеют ТЭЦ – теплоэлектроцентрали, обеспечивающие теплом предприятия и жилье с одновременным производством электроэнергии – 60 %. Топливный баланс тепловых электростанций России характеризуется преобладанием газа и мазута.

Тепловые электростанции всего мира выбрасывают в атмосферу ежегодно 200-250 млн т золы и около 60 млн т сернистого ангидрида; кроме того они поглощают огромное количество кислорода.

Гидравлические электростанции (ГЭС)

ГЭС занимают второе место по количеству вырабатываемой электроэнергии. 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. К огромным достоинствам ГЭС относится высокая маневренность, т.е. возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключения любого требуемого количества агрегатов, что 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.

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.

Таблица 3 - ГЭС мощностью более 2 млн кВт

Федеральный округ ГЭС Установленная мощность, млн кВт
Сибирский Саяно-Шушенская 6,4
Красноярская 6,0
Братская 4,5
Усть-Илимская 4,3
Приволжский Волжская (Волгоград) 2,5
Волжская (Самара) 2,3

Гидростроительство в нашей стране характеризовалось сооружением на реках каскадов гидроэлектростанций. Каскад – групп ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока для последовательного использования его энергии. Помимо получения электроэнергии каскады решили проблемы снабжения населения и производства водой, устранения упадков, улучшения транспортных условий. Саамы 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). 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. ГАЭС позволяют решать проблемы пиковых нагрузок, маневренности использования мощностей энергосетей. В России, остро стоит проблема создания маневренности электростанций, в том числе ГАЭС. Построены Загорская ГАЭС (1,2 млн кВт), строится Центральная ГАЭС (3,6 млн кВт).

Гидроэнергетику также нельзя считать экологически чистой. Строительство плотин и водохранилищ резко меняет режим рек, замедлят течения, а это разрушает водные экосистемы.

Атомные электростанции (АЭС)

Доля АЭС в суммарной выработке электроэнергии – более 14 % (в США-149,6%, в Великобритании – 18,9%, в ФРГ – 34%, в Бельгии-65%, во Франции – свыше 76%). Фактически удельный вес АЭС достиг только 12,3 %. Чернобыльская катастрофа вызвала сокращение программы атомного строительства, с 1986 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 действует девять АЭС (табл. ) Еще четырнадцать АЭС и АСТ (атомных станций теплоснабжения) находятся в стадии проектирования, строительства или временно законсервированы.

Таблица 4 - Мощность действующих АЭС

Федеральный округ Название АЭС Установленная мощность млн кВт
Северо-Западный Ленинградская 4,0
Кольская 1,76
Центральный Курская 4,0
Нововоронежская 1,8
Смоленская 3,0
Калининская 2,0
Приволжский Балаковская 3,0
Уральский Белоярская 0,6
Дальневосточный Билибинская 0,048

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

Преимущества АЭС состоят в том, что их 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.

К негативным последствиям работы АЭС относятся:

 -    Трудности в захоронении радиоактивных отходов. Для их вывоза со станции 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 вследствие несовершенной системы защиты;

 -    Тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов.

Функционирование АЭС как объектов повышенной опасности требует участи государственных органов власти и управления в формировании направлений развития, выделений необходимых средств.[5, 344]

Альтернативные источники энергии

В последние годы в России возрос интерес к использованию альтернативных источников энергии – солнца, ветра, внутреннего тепла Земли, морских проливов. Уже построены опытные электростанции на нетрадиционных источниках энергии. Так, на энергии приливов работают Кислогубская и Мезенская электростанции на Кольском полуострове.

Термальные горячие воды используются для горячего водоснабжения гражданских 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 установки в жилых поселках Крайнего Севера используются для защиты от коррозии магистральных газо- и нефтепроводов, на морских промыслах.

Разработана программа, согласно в начале третьего тысячелетия планируется построить ветровые электростанции – Колмыцкую, 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 довести долю нетрадиционной и малой энергетики в энергобалансе России до 2%.