Perspektivy rozvoje a nasazení světového energetického průmyslu. Trendy ve vývoji světové energetiky a perspektivy elektroenergetiky v SNS. Problémy a perspektivy jaderných elektráren

Hlavní problémy rozvoje elektroenergetiky v Rusku souvisejí s: technickou zaostalostí a znehodnocením prostředků průmyslu, nedokonalostí ekonomického mechanismu řízení energetického sektoru včetně cenové a investiční politiky a růstem ne platby od spotřebitelů energie. V kontextu ekonomické krize zůstává vysoká energetická náročnost výroby.

V současné době více než 18 % elektráren zcela vyčerpalo svůj odhadovaný zdroj instalovaného výkonu. Proces úspory energie je velmi pomalý. Vláda se snaží vyřešit problém různých stran: současně dochází ke korporaci průmyslu (51 % akcií zůstává státu), přitahují se zahraniční investice a začal se realizovat program na snížení energetická náročnost výroby.

Jako hlavní úkoly pro rozvoj ruské energetiky lze vyzdvihnout: 1) snížení energetické náročnosti výroby; 2) zachování jednotného energetického systému Ruska; 3) zvýšení účiníku energetického systému; 4) úplný přechod na tržní vztahy, uvolnění cen energií, úplný přechod na světové ceny, případné odmítnutí zúčtování; 5) rychlá obnova flotily energetických systémů; 6) uvedení environmentálních parametrů energetického systému na úroveň světových standardů.

Průmysl v současnosti čelí řadě výzev. Otázka životního prostředí je důležitá. V této fázi v Rusku emise škodlivých látek do životního prostředí na jednotku produkce převyšují emise na Západě 6-10krát.

Rozsáhlý rozvoj výroby, urychlené budování obrovských kapacit vedly k tomu, že se dlouho neberou v úvahu environmentální faktor velmi málo nebo vůbec. Ekologicky nejšetrnější uhelná tepelná elektrárna, v jejich blízkosti je radioaktivní úroveň několikanásobně vyšší než úroveň radiace v bezprostřední blízkosti jaderné elektrárny. Využití plynu v tepelných elektrárnách je mnohem efektivnější než topný olej nebo uhlí; při spalování 1 tuny standardního paliva vzniká 1,7 tun uhlíku oproti 2,7 tunám při spalování topného oleje nebo uhlí. Dříve stanovené parametry prostředí nezajišťují úplnou čistotu prostředí, v souladu s nimi byla postavena většina elektráren.

Nové standardy čistoty životního prostředí jsou zahrnuty do speciálního státního programu „Environmentálně čistá energie“. S ohledem na požadavky tohoto programu je již několik projektů připraveno a desítky jsou ve vývoji. Existuje tedy projekt Berezovskaja GRES-2 s jednotkami 800 MW a tkaninovými filtry pro zachycování prachu, projekt tepelné elektrárny s kombinovanou elektrárnou o výkonu 300 MW, projekt Rostovskaja GRES, který zahrnuje mnoho zásadně nových technických řešení. Samostatně se budeme zabývat problémy rozvoje jaderné energetiky.

Jaderný průmysl a energetika jsou v Energetické strategii (2005-2020) považovány za nejdůležitější součást energetického průmyslu země, neboť jaderná energetika má potenciálně potřebné kvality k tomu, aby postupně nahradila významnou část tradiční energie na fosilních palivech. má rozvinutou výrobní a konstrukční základnu a dostatečné kapacity pro výrobu jaderného paliva. Hlavní pozornost je přitom věnována zajištění jaderné bezpečnosti a především bezpečnosti jaderných elektráren při jejich provozu. Kromě toho je nutné přijímat opatření pro zájem na rozvoji průmyslu veřejnosti, zejména obyvatel žijících v blízkosti jaderné elektrárny.

Pro zajištění plánovaného tempa rozvoje jaderné energetiky po roce 2020, pro udržení a rozvoj exportního potenciálu je již nyní nutné zintenzivnit průzkumné práce zaměřené na přípravu rezervní surovinové základny přírodního uranu.

Maximální varianta růstu výroby elektřiny v jaderných elektrárnách splňuje jak požadavky příznivého ekonomického vývoje, tak predikovanou ekonomicky optimální strukturu výroby elektřiny s přihlédnutím ke geografii její spotřeby. Ekonomicky prioritní oblastí pro umístění jaderných elektráren jsou přitom evropské a dálněvýchodní regiony země, stejně jako severní regiony s palivem dováženým na velké vzdálenosti. Nižší úrovně výroby energie v jaderných elektrárnách mohou nastat, pokud budou veřejné námitky proti uvedenému rozsahu rozvoje jaderných elektráren, což si vyžádá odpovídající zvýšení produkce uhlí a kapacity uhelných elektráren, a to i v regionech, kde jaderná energetika rostliny mají ekonomickou prioritu.

Hlavní úkoly v rámci maximální varianty: výstavba nových JE se zvýšením instalovaného výkonu jaderných elektráren na 32 GW v roce 2010 a na 52,6 GW v roce 2020; prodloužení stanovené životnosti stávajících energetických jednotek až na 40-50 let jejich provozu s cílem maximalizovat uvolňování plynu a ropy; úspora nákladů díky využití projektových a provozních rezerv.

V této variantě je zejména plánováno dokončení výstavby jaderných bloků 5 GW v letech 2000-2010 (dva bloky - v JE Rostov a po jednom - na stanicích Kalinin, Kursk a Balakovo) a nová výstavba 5.8. Jaderné bloky GW (každý jeden blok) v JE Novovoroněž, Bělojarsk, Kalinin, Balakovo, Baškir a Kursk). V letech 2011-2020 plánuje se výstavba čtyř bloků v JE Leningrad, čtyř bloků v JE Severní Kavkaz, tří bloků v JE Bashkir, po dvou blokech na jižním Uralu, Dálném východě, Primorskaja, Kursk JE-2 a Smolensk JE-2, v JE Archangelsk a Chabarovsk a jeden blok v JE Novovoroněž, Smolensk a Kola - 2.

Zároveň v letech 2010-2020. Plánuje se vyřazení 12 energetických bloků první generace v JE Bilibino, Kola, Kursk, Leningrad a Novovoroněž.

Hlavními úkoly v rámci minimální varianty je výstavba nových bloků se zvýšením výkonu JE na 32 GW v roce 2010 a na 35 GW v roce 2020 a prodloužení stanovené životnosti stávajících bloků o 10 let.

Základem ruské elektroenergetiky zůstanou po celé uvažované období tepelné elektrárny, jejichž podíl na struktuře instalovaného výkonu průmyslu bude do roku 2010 činit 68 % a do roku 2020 67–70 % (69 % v roce 2000). Zajistí výrobu 69 %, respektive 67–71 % veškeré elektřiny v zemi (2000 – 67 %).

Vzhledem ke složité situaci v odvětvích výroby paliv a očekávanému vysokému růstu výroby elektřiny v tepelných elektrárnách (téměř 40-80 % do roku 2020) se zásobování elektráren palivem v nadcházejícím období stane jedním z nejobtížnějších problémů v ČR. energetický sektor.

Celková poptávka po fosilních palivech pro ruské elektrárny vzroste z 273 milionů t.f.e. v roce 2000 na 310-350 milionů tce v roce 2010 a až 320-400 milionů tce v roce 2020. Relativně nízký nárůst poptávky po palivech do roku 2020 oproti výrobě elektřiny je spojen s téměř úplnou výměnou do tohoto období stávajícího nehospodárného zařízení za nová vysoce účinná zařízení, která vyžaduje realizaci téměř omezujících kapacitních vstupů výrobní kapacity. Ve vysoké variantě v období 2011-2015. pro výměnu starého zařízení a pro pokrytí nárůstu poptávky se navrhuje zavést 15 milionů kW ročně a v období 2016-2020. až 20 milionů kWh ročně. Případné zpoždění vstupů povede ke snížení účinnosti využití paliva a tím i ke zvýšení jeho spotřeby v elektrárnách oproti hodnotám uvedeným ve Strategii.

Potřeba radikální změny podmínek dodávek paliva do tepelných elektráren v evropských regionech země a zpřísnění ekologických požadavků vede k výrazným změnám energetické struktury TE podle typů elektráren a druhů paliv používaných v tyto oblasti. Hlavním směrem by mělo být technické dovybavení a rekonstrukce stávajících a také výstavba nových tepelných elektráren. Zároveň budou upřednostněny uhelné elektrárny s kombinovaným cyklem a šetrné k životnímu prostředí, které jsou konkurenceschopné na většině území Ruska a zajišťují zvýšení efektivity výroby energie. Přechod z parní turbíny na paroplynové tepelné elektrárny na plyn a později na uhlí zajistí postupné zvyšování účinnosti zařízení až na 55 % a v budoucnu až na 60 %, což výrazně sníží nárůst v poptávce po palivu tepelných elektráren.

Pro rozvoj jednotného energetického systému Ruska energetická strategie stanoví:

• 1) vytvoření silného elektrického spojení mezi východní a evropskou částí UES Ruska výstavbou elektrických přenosových vedení s napětím 500 a 1150 kV. Role těchto vazeb je zvláště velká v kontextu potřeby přeorientovat evropské regiony na využívání uhlí, což umožní výrazně snížit dovoz východního uhlí pro tepelné elektrárny;
• 2) posílení mezisystémových tranzitních spojů mezi IPS (jednotný energetický systém) Střední Volhy - IPS Centra - IPS Severního Kavkazu, což umožňuje zvýšit spolehlivost dodávek energie do oblasti Severního Kavkazu, stejně jako IPS Uralu - IPS Střední Volhy - IPS Středu a IPS Uralu - IPS Severozápadu pro vydávání přebytečné energie v elektrárně Tyumen State District Power;
• 3) posílení páteřních vazeb mezi UPS Severozápad a Centrem;
• 4) rozvoj elektrické komunikace mezi IPS Sibiře a IPS Východu, která umožňuje zajistit paralelní provoz všech energetických propojení země a zaručit spolehlivé dodávky energie do nedostatkových oblastí Dálného východu.

Alternativní energie. Navzdory skutečnosti, že Rusko je stále v šesté desítce zemí světa z hlediska míry využití tzv. netradičních a obnovitelných druhů energie, rozvoj tohoto směru má velký význam, zejména s ohledem na velikost území země. Zdrojový potenciál netradičních a obnovitelných zdrojů energie je asi 5 miliard tun standardního paliva ročně a ekonomický potenciál v nejobecnější podobě dosahuje minimálně 270 milionů tun standardního paliva (obr. 2).

Všechny pokusy o využití netradičních a obnovitelných zdrojů energie v Rusku jsou zatím experimentální a poloexperimentální, v lepším případě takové zdroje hrají roli lokálních, přísně lokálních výrobců energie. To druhé platí i pro využití větrné energie. Rusko totiž zatím nepociťuje nedostatek tradičních zdrojů energie a jeho zásoby organického paliva a jaderného paliva jsou stále poměrně velké. Nicméně i dnes v odlehlých či těžko dostupných oblastech Ruska, kde není potřeba stavět velkou elektrárnu a často ji nemá kdo udržovat, jsou „netradiční“ zdroje elektřiny tím nejlepším řešením. k problému.

Plánovaná úroveň rozvoje a technického převybavení odvětví energetického sektoru země není možná bez odpovídajícího zvýšení výroby v odvětvích energetiky (jaderná, elektrotechnická, ropa a plyn, petrochemie, těžba atd.) strojírenství, hutnictví a chemický průmysl Ruska, stejně jako stavební komplex. Jejich nezbytný rozvoj je úkolem celé hospodářské politiky státu.

Energie je základem pro zajištění nezbytných podmínek pro život a rozvoj lidstva, úroveň jeho materiálního a ekonomického blahobytu a také pro vztah společnosti k životnímu prostředí. Nejpohodlnějším a ekologickým zdrojem energie je elektřina. Je základem pro urychlení vědeckotechnického pokroku, rozvoj znalostně náročných průmyslových odvětví a informatizaci společnosti. Pro období do roku 2035 se tedy očekává nárůst elektrifikace světové ekonomiky a spotřeby elektřiny. Pro zvážení prognózy elektroenergetiky si všímáme faktorů, které mohou způsobit změnu ve výrobě a spotřebě elektřiny:

tempo hospodářského růstu;

populační růst;

Zlepšení účinnosti využívání energie a úspory energie;

· stárnutí kvalifikovaného personálu v elektroenergetice vyspělých zemí;

· rostoucí pozornost věnovaná bezpečnosti životního prostředí, včetně politiky snižování emisí CO 2 .

Zvažte obecnou předpověď výroby elektřiny.

Tabulka Prognóza výroby elektřiny, TWh

Objem výroby

Vidíme, že největší nárůst produkce se očekává do roku 2015 – 18 %. Průměrná míra růstu od roku 2008 do roku 2035 tvoří 13 %.

Zvažte strukturu typů výroby elektřiny v prognózovaném období:

Diagram ukazuje, že s růstem výroby elektřiny se struktura jejích zdrojů prakticky nemění. Hlavní podíl ve struktuře výroby elektřiny má elektřina vyrobená v uhelných tepelných elektrárnách (cca 39 %). Elektřina založená na zemním plynu je trvale na druhém místě: v průměru 23 %. Změny v podílech jaderné a vodní energie se rovněž neočekávají, ve struktuře zaujímají 14 %, resp. 16 %. V prognózovaném období se očekává mírný nárůst podílu elektřiny na bázi OZE ze 3 % na 7 %, do roku 2020 se očekává 7% podíl a do budoucna je plánován stabilní rozvoj.

Prognóza ukazuje určitý nárůst spotřeby uhlí na výrobu elektřiny. Takový scénář je možný: ekonomický růst Číny a Indie je motivuje k rozvoji vlastních ložisek a rozvoji elektřiny a výroby prostřednictvím levné těžby uhlí. Instalovaná kapacita uhelných kapacit v těchto zemích se od roku 2008 do roku 2035 téměř zdvojnásobí. Rozvoj průmyslu si vyžádá značné investice do těžebního průmyslu a infrastruktury (včetně dopravy), takže v období rozvoje průmyslu podle našeho názoru nelze od těchto zemí očekávat rychlý ekonomický růst.

Výroba jaderné energie byla v roce 2008 2 600 TWh a předpokládá se, že do roku 2035 vzroste na 4 900 TWh. V současnosti roste nejen výroba elektřiny v jaderných elektrárnách, ale i jejich kapacitní faktor: z 65 % v roce 1990 na 80 % v současnosti, což svědčí o nárůstu účinnosti jaderné energetiky. Vzhledem k nárůstu kapacit JE lze konstatovat, že zeměmi aktivně zapojenými do rozvoje jaderné energetiky jsou Čína, Indie a Rusko. Od roku 2008 do roku 2035 se kapacity jaderných elektráren Číny zvýší téměř 13krát (z 9 GW na 106 GW), Indie - téměř 7krát (ze 4,1 na 28 GW). Nárůst kapacit JE v Rusku během prognózovaného období je plánován na 122 % (z 23,2 GW v roce 2008 na 51,5 GW v roce 2035).

OZE jsou další důležitou oblastí výroby elektřiny. Výroba elektřiny na bázi OZE je v současnosti jednou z nejrychleji rostoucích oblastí elektroenergetiky. Vážnou překážkou výstavby takovýchto výrobních kapacit je vysoká cena projektů a jejich kolísavý charakter práce, to však nebrání zemím v rozvoji tohoto odvětví elektroenergetiky: tempo růstu elektřiny vyrobené na bázi OZE v prognózované období je plánováno na 3,1 % ročně. Ze 4 600 TWh elektřiny vyrobené z obnovitelných zdrojů do roku 2035 bude 55 % vyráběno vodními a 27 % větrnými. V posledních deseti letech význam větrné energie nesmírně vzrostl: instalovaný výkon větrných elektráren se zvýšil z 18 GW v roce 2001 na 121 GW v roce 2009. Je zřejmé, že trend zvyšování větrné kapacity bude pokračovat i v budoucnu. Vlády mnoha zemí světa již oznámily opatření zaměřená na rozvoj obnovitelné energie. Evropská unie plánuje, že v roce 2020 budou OZE tvořit 20 % všech objemů výroby; cílem USA je 10–20 % výroby z obnovitelné energie, zatímco Čína očekává, že od nich do roku 2020 získá 100 GW energie.

Produkce elektroenergetiky zůstala i v souvislosti s krizí a omezením aktivity mnoha průmyslových odvětví prakticky na stejné úrovni, v některých zemích dokonce vzrostla. Elektroenergetika je důležitou součástí palivového a energetického komplexu kterékoli země i celého světa, a proto se do roku 2035 očekává nárůst objemu vyrobené elektřiny. Vzhledem k popsaným trendům lze očekávat i nárůst cen elektřiny.

Role energie je dána jejím místem v ekonomice. Palivový a energetický komplex Ruska je největším infrastrukturním komplexem.

V palivovém a energetickém komplexu hraje klíčovou roli elektroenergetika, která je v něm integrujícím subsystémem. Působí jako měnič téměř všech druhů primárních paliv a energetických zdrojů (FER). Elektroenergetika je nejpohodlnějším a nejuniverzálnějším energetickým nosičem pro uspokojení průmyslových, sociálních, domácích a jiných energetických potřeb společnosti. Světové trendy jsou takové, že podíl elektřiny na spotřebě paliv a energetických zdrojů se neustále zvyšuje a bude se zvyšovat i v budoucnu. Strategicky má elektroenergetika rozhodující vliv na vytváření podmínek pro vzestup ruské ekonomiky a posilování její ekonomické bezpečnosti. To vše určuje mimořádný význam elektroenergetiky, jejího normálního fungování a rozvoje pro zajištění energetické a národní bezpečnosti Ruska a jeho regionů v ekonomických, vědeckých, technických, zahraničně ekonomických a dalších aspektech.

Základem výrobního potenciálu ruské elektroenergetiky je v současnosti více než 700 elektráren o celkové kapacitě přes 200 GW a přenosová vedení všech napěťových tříd o délce cca 2,5 mil. km. Více než 90 % tohoto potenciálu je soustředěno v Unifikovaném energetickém systému (UES) Ruska, což je unikátní technický komplex, který poskytuje elektřinu spotřebitelům na většině obydleného území země.

Fungování a rozvoj UES Ruska je zajištěno nejbohatšími palivovými a energetickými zdroji zemního plynu, ropy, uhlí, jaderného paliva, vodní energie a dalších obnovitelných zdrojů energie. Současné období je charakteristické kumulací problémů v elektroenergetice, jejichž řešení bude určovat nejen energetickou, ale i národní bezpečnost země v první čtvrtině 21. století.

V posledních letech se v ruské elektroenergetice neustále zhoršuje problém fyzického a morálního stárnutí zařízení elektráren, tepelných a elektrických sítí.

Míra reprodukce stálých aktiv v elektroenergetice prudce poklesla.

Objem kapitálových investic se v roce 2001 oproti roku 1990 snížil 3,1krát a zprovoznění kapacit 4,6krát.

Jestliže na počátku roku 1991 činil podíl výrobních zařízení, která pracovala déle než 30 let, 13,3 % z celkového instalovaného výkonu UES Ruska, pak na konci roku 2000 se více než ztrojnásobil a činil 46,1 %. Při současném tempu demontáže starých zařízení a uvádění nových kapacit do provozu bude do roku 2010 vyčerpáno více než 70 % výrobních zařízení. Podobný obrázek představují odpisy dlouhodobého majetku zařízení energetické sítě. Zbývající kapacity do roku 2006 nebudou schopny zajistit spotřebu elektřiny odpovídající úrovni roku 1998.

Nastupující minimální trend růstu spotřeby v roce 2002 (obr. 1.1) ještě více přiblíží vznik energetického nedostatku.

V nejbližší době je nutné provést práce na obnově 450 vysokotlakých turbín, 746 kotlů s provozním tlakem nad 100 atmosfér, parovodů o celkové hmotnosti přes 20 tisíc tun.

Stárnutí zařízení a nízká míra jeho renovace způsobily řadu problémů.

Jedním z nich je hromadění opotřebovaného vybavení. Důsledky toho jsou:

Zvýšení nákladů na jeho opravu (až 200%);

Zhoršení technicko-ekonomické výkonnosti elektrotechnických podniků (měrná spotřeba paliva, spotřeba elektřiny pro vlastní potřebu, ztráty elektřiny v sítích). V důsledku toho podniky RAO "UES Ruska" dostávají méně než 4 miliardy rublů ročně;

Dalším problémem je nedostatek stávajících zdrojů financování, potřebného množství obnovy.

Za období 2000-2005. roční potřeba finančních zdrojů na splnění požadovaných objemů renovace stálých aktiv je 50 miliard rublů.

V současné době je financování prací na renovaci elektrozařízení z dostupných zdrojů (odpisy a návratnost investice) pouze 50 % potřeby. Důsledky toho jsou:

Nedostatečný objem prací na obnově dlouhodobého majetku;

Snížení, zmrazení výzkumu a vývoje v oblasti technických přestaveb;

Nedostatek nových konstrukčních materiálů pro moderní elektrárny;

Nedostatek vzorků moderních energetických zařízení připravených pro sériovou výrobu, které by nahradily zdroje vyrábějící významnou část výkonového sortimentu.

Aby bylo možné uspokojit poptávku po energii v sektorech hospodářství a obyvatel země, realizovat perspektivu exportu elektřiny, zvýšit efektivitu výroby energie, je nutné pracovat na reprodukci hlavních výrobních aktiv. elektroenergetiky v objemech, které poskytují potřebnou provozní kapacitu.

Prioritním směrem je technická přestavba, u které jsou náklady na 1 kW příkonu o 30-50 % nižší než u novostavby.

Vzhledem k tomu, že provozní doba části turbínových jednotek umožňuje prodloužení životnosti o 30-50 tisíc hodin, a také, že v současné době nejsou technologicky vyvinuty, dovedeny do průmyslového využití
vzorků elektráren, které využívají moderní technologie, je navrženo následující schéma obnovy energetických zařízení.

Priorita práce na prodloužení životnosti energetických jednotek a nahrazení elektráren, jejichž životnost skončila, za podobné (se zlepšenými vlastnostmi);

Technologický vývoj prototypů elektráren s využitím moderních technologií.

Přednostní zavádění moderních technologií;

Snížení objemu náhrad za podobná zařízení.

1. Provádění nezbytných výzkumných, vývojových a projekčních prací v oblasti renovací.

2. Organizace vývoje a realizace opatření a perspektivních technologií k prodloužení životnosti energetických zařízení.

3. Organizace vývoje a implementace moderních energetických zařízení nahrazujících vyčerpaný zdroj.

Pro tepelné elektrárny na plynná paliva: binární paroplynový cyklus nebo nástavby plynových turbín parních bloků.

Pro TPP na tuhá paliva: spalování paliva v kotlích s cirkulačním fluidním ložem.

Pro tepelné elektrárny, které spalují jakýkoli typ fosilního paliva: parní elektrárny pracující s ultrasuperkritickými parametry páry (s pokročilými systémy ohřevu napájecí vody, s moderními materiály pro kotle a turbíny a dalšími vylepšeními).

Navržené konstrukce musí mít účinnost minimálně 45 %.

4. Stanovení základních elektráren pro testování prototypů energetických zařízení.

5. Vývoj a průmyslový rozvoj výroby nových konstrukčních materiálů.

Pro realizaci projektů moderních elektráren jsou zapotřebí nové materiály, jejichž použití umožní:

Zvyšte výkon a v souladu s tím zvyšte efektivitu;

Snížit spotřebu materiálu konstrukcí;

Zvyšte životnost zařízení;

Snižte provozní náklady snížením množství kontroly kovů.

6. Vytvoření systému inženýrské podpory rekonstrukcí.

Provedení souboru nezbytných opatření umožní:

Zajistit spolehlivé dodávky energie ruským spotřebitelům;

Zvýšit vývoz elektřiny;

Zvýšit efektivitu výroby energie.

Musíme se připravit na energetickou revoluci – možná v 21. století přijdou do energetického sektoru termojaderné elektrárny. Cesta od nápadu k masové realizaci trvá v energetice zhruba půl století. První experimenty s termonukleární fúzí byly provedeny v padesátých letech XX. Možná nám tedy začátek nového tisíciletí přinese nové, k přírodě šetrné termojaderné elektrárny? Doufejme. Ale přesto budou tradiční způsoby získávání energie zaujímat hlavní místo v energetické bilanci. Úkolem vědců je proto tyto tradiční technologie vylepšit a přeměnit je na ekologické a ekonomické.

Vědci se domnívají, že transformaci energetického sektoru 21. století budou určovat takové výdobytky vědeckého a technologického pokroku, jako jsou keramické motory, vysokoteplotní supravodivost, plazmové technologie, nové jaderné reaktory, nové, efektivnější způsoby spalování uhlí a další. v neposlední řadě obnovitelné zdroje energie. V těchto oblastech vědy a techniky existuje obrovské pole působnosti pro budoucí vědce a inženýry.

Ruská elektroenergetika je vybavena domácím zařízením, má významný exportní potenciál, má rozvinutý vědeckotechnický průmyslový komplex, kvalifikovaný vědecký a inženýrský personál schopný vyvíjet a zavádět nové technologie a progresivní rozvoj průmyslu.

Vývoj světové energetiky na počátku XXI. bude určována komplexním dopadem mnoha ekonomických, přírodních, vědeckých, technických a politických faktorů. Odhad dlouhodobého růstu spotřeby energie na základě předpokládaného tempa rozvoje světové energetiky vede k závěru, že průměrný roční nárůst do let 2030-2050 bude pravděpodobně 2-3%. V něm bude mnohem větší. Vzhledem k předpokládanému růstu populace na 8,5 miliardy do roku 2025, z nichž 80 % bude žít v rozvojových zemích, lze očekávat, že tyto země budou hrát rozhodující roli ve světové spotřebě energie. To způsobí prudký nárůst jeho produkce. Zvýšení výroby elektřiny bude mít za následek vážné znečištění životního prostředí. Role v zásobování energií bude v budoucnu vzrůstat, vzhledem k obrovským zásobám této suroviny a také šetrnosti tohoto typu paliva k životnímu prostředí.

Přechod od ropy k plynu je třetí energetická revoluce (první je přechod od dřeva k uhlí, druhá je od uhlí k ropě). Ropa se nyní stala posledním zdrojem v energetické bilanci světa. Ceny ropy budou určovat tempo restrukturalizace globální energetické bilance. Předpokládá se, že spotřeba ve světě vzroste do roku 2030 na téměř 8 miliard tun, protože přeměnit všechny uhelné tepelné elektrárny na ropu nebo plyn je velmi nákladné.

Na Mezinárodní konferenci o využívání energetických zdrojů (, 1989) bylo dosaženo efektivního řešení problému, což v mnoha zvýšilo počet příznivců jeho rozvoje.

Naopak v (provincii Ontario) bylo vyhlášeno moratorium na výstavbu nových jaderných elektráren. Jaderné elektrárny ve východní Evropě vzbuzují vážné obavy, i když jaderné elektrárny na Slovensku patří z hlediska výkonu k nejlepším na světě. Řeší se problémy bezodpadového využití přírodního uranu jako jednorázového paliva a také zpracování a zneškodnění radioaktivního odpadu.

Různé postoje v mnoha zemích k využívání vodních energetických zdrojů. Velké vodní elektrárny plánuje pouze Čína. Do roku 2000 je na čínských řekách projektováno 60 velkých VE s celkovou kapacitou 70 GW.

Nejslibnějším směrem ve výrobě energie je využití solární energie (fotovoltaická přeměna) a teplotního gradientu oceánu pro výrobu elektřiny, větrné energie, geotermální energie, energie a energie hornin, palivových článků, zpracování dřeva na kapalná paliva, zpracování městského odpadu, aplikace bioplynu získaného při zpracování průmyslových a zemědělských odpadů. Ve vývoji těchto technologií vedou vyspělé země, především Japonsko, Kanada a Dánsko. Kromě toho dochází k vývoji, jak zvýšit využití vodních zdrojů, vybudovat stanice o malé kapacitě na úpravnách vody, zavlažovací kanály, s využitím nové konstrukce vodních elektráren s nízkým tlakem vody.

Úvod

Elektroenergetika je komplexním odvětvím hospodářství, které zahrnuje odvětví výroby elektřiny a jejího přenosu ke spotřebiteli. Elektroenergetika je nejdůležitějším základním průmyslem v Rusku. Na úrovni jejího rozvoje závisí celé národní hospodářství země, jakož i úroveň rozvoje vědeckotechnického pokroku v zemi.

Specifikem elektroenergetiky je, že její produkci nelze akumulovat pro následné využití, spotřeba tedy odpovídá výrobě elektřiny jak velikostí (s přihlédnutím ke ztrátám), tak i časem.

Život bez elektrické energie si již nelze představit. Elektroenergetika zasáhla všechny oblasti lidské činnosti: průmysl a zemědělství, vědu a vesmír, náš způsob života. Jeho specifickou vlastností je schopnost přeměny na téměř všechny ostatní druhy energie (palivová, mechanická, zvuková, světelná atd.)

V průmyslu se elektřina používá jak k ovládání různých mechanismů, tak přímo v technologických procesech. Provoz moderních komunikačních prostředků je založen na využití elektrické energie.

Elektřina v každodenním životě je hlavní součástí zajištění pohodlného života lidí.

Elektřina hraje v dopravním průmyslu obrovskou roli. Elektrická doprava neznečišťuje životní prostředí.

1. Význam elektroenergetiky v ekonomice Ruské federace

Stabilní rozvoj ekonomiky není možný bez neustále se rozvíjejícího energetického sektoru. Elektroenergetika je základem fungování ekonomiky a podpory života. Spolehlivé a efektivní fungování elektroenergetiky, nepřetržité zásobování spotřebitelů je základem progresivního rozvoje ekonomiky země a nedílnou součástí zajištění civilizovaných životních podmínek pro všechny její občany. Elektroenergetika je součástí palivového a energetického komplexu. Palivový a energetický komplex Ruska je výkonným ekonomickým a výrobním systémem. Má rozhodující vliv na stav a vyhlídky rozvoje národního hospodářství, poskytuje 1/5 hrubého domácího produktu, 1/3 objemu průmyslové výroby a příjmy konsolidovaného rozpočtu Ruska, zhruba polovinu federální rozpočet, export a devizové příjmy.

Při rozvoji elektroenergetiky je kladen velký důraz na správné umístění elektroenergetiky. Nejdůležitější podmínkou racionálního umístění elektráren je komplexní zohlednění potřeby elektřiny ve všech odvětvích národního hospodářství země a potřeb obyvatel i každého ekonomického regionu v budoucnu.

Jedním z principů pro umístění elektroenergetiky v současné fázi rozvoje tržní ekonomiky je výstavba převážně malých tepelných elektráren, zavádění nových druhů paliv a rozvoj sítě dálkových vysoko- vedení napěťového přenosu energie.

Podstatným rysem rozvoje a umístění elektroenergetiky je rozsáhlá výstavba kogeneračních jednotek (KVET) pro vytápění různých průmyslových odvětví a veřejných služeb. Kogenerační jednotky jsou umístěny v místech spotřeby páry nebo horké vody, protože přenos tepla potrubím je ekonomicky proveditelný pouze na krátkou vzdálenost.

Významným směrem ve vývoji elektroenergetiky je výstavba vodních elektráren. Charakteristickým rysem moderního rozvoje elektroenergetiky je výstavba elektroenergetických soustav, jejich integrace a vytvoření Jednotného energetického systému (UES) země.

2. Charakteristika největších tepelných a jaderných elektráren

Tepelné elektrárny (TPP). V Rusku je asi 700 velkých a středních tepelných elektráren. Produkují až 70 % elektrické energie. Tepelné elektrárny využívají organická paliva – uhlí, ropa, plyn, topný olej, břidlice, rašelina. Tepelné elektrárny jsou zaměřeny na spotřebitele a zároveň jsou umístěny u zdrojů palivových zdrojů. Spotřebitelsky orientované jsou elektrárny, které využívají vysoce kalorické palivo, jehož přeprava je ekonomicky výhodná. Elektrárny pracující na topný olej se nacházejí především v centrech průmyslu zpracování ropy. Velké tepelné elektrárny jsou Berezovskaya GRES-1 a GRES-2, pracující na uhlí z Kansk-Achinské pánve, Surgutskaya GRES-1 a GRES-2, Urengoyskaya GRES - na plyn.

Výhody tepelných elektráren: relativně volná poloha spojená s širokou distribucí palivových zdrojů v Rusku; schopnost vyrábět elektřinu bez sezónních výkyvů (na rozdíl od vodních elektráren). Mezi nevýhody patří: využívání neobnovitelných zdrojů paliva; nízká účinnost; extrémně nepříznivý dopad na životní prostředí (tepelné elektrárny po celém světě vypouštějí ročně do atmosféry 200–250 milionů tun popela a asi 60 milionů tun oxidu siřičitého, navíc absorbují obrovské množství kyslíku).

Jaderné elektrárny (JE). Jaderné elektrárny využívají přepravitelné palivo. JE jsou orientovány na spotřebitele nacházející se v oblastech s napjatou palivovou a energetickou bilancí nebo v místech, kde jsou zjištěné zdroje minerálních paliv omezené. Jaderná energetika je navíc jedním z odvětví s mimořádně vysokou vědeckou intenzitou.

Podíl jaderných elektráren na celkové výrobě elektřiny v Rusku je stále 12 %, v USA 20 %, Velké Británii 18,9 %, Německu 34 %, Belgii 65 %, Francii přes 76 %.

Nyní je v Rusku devět jaderných elektráren s celkovou kapacitou 20,2 milionů kW: JE Leningrad v severozápadní oblasti, JE Kursk a Novovoroněž v centrální černobylské oblasti, JE Smolensk a Kalinin ve Střední ekonomické oblasti, JE Balakovo na Volze region, JE Kola na severu a Beloyarskaya na Uralu JE Dálný východ - JE Bilibino.

Výhody jaderných elektráren: lze je postavit v jakékoli oblasti; faktor využití instalovaného výkonu je 80 %; za běžných provozních podmínek jsou méně škodlivé pro životní prostředí než jiné typy elektráren; neabsorbují kyslík. Nevýhody jaderných elektráren: potíže při zakopávání radioaktivních odpadů (pro jejich odvoz ze stanice jsou stavěny kontejnery s výkonnou ochranou a chladicím systémem, zahrabávání se provádí do země ve velkých hloubkách v geologicky stabilních vrstvách); katastrofální následky havárií našich jaderných elektráren v důsledku nedokonalého systému ochrany; tepelné znečištění nádrží využívaných jadernými elektrárnami. Z ekonomického hlediska je jaderná energetika specifická. Má nejméně dva hlavní rysy. První rys souvisí s velkou rolí kapitálových investic, které mají hlavní podíl na ceně elektřiny. Z čehož vyplývá nutnost zvláště pečlivě a rozumně zohledňovat roli kapitálových investic. Druhý je určen specifiky použití jaderného paliva, které se výrazně liší od toho, které je vlastní konvenčnímu chemickému palivu. Bohužel stále nepanuje shoda v tom, jak by měly být tyto vlastnosti zohledněny v ekonomických výpočtech. Na příkladu ruské jaderné energetiky je možné analyzovat výše uvedené vlastnosti z pohledu moderních vlastností výroby elektřiny.

Přestože byly ekonomické problémy jaderné energetiky podrobně popsány v monografii, optimismus v prognózách jejího vývoje, který existoval až do poloviny 80. let, byl určován především představou mírné kapitálové náročnosti jaderné energetiky. elektrárny, často diktované politickými ohledy.

Je známo, že specifické kapitálové investice do jaderných elektráren jsou mnohem vyšší než v konvenčních elektrárnách, zejména u jaderných elektráren s rychlými reaktory. Důvodem je především složitost technologického schématu JE: pro odvod tepla z reaktoru se používají 2 a dokonce 3-smyčkové systémy.

Vytváří se speciální systém garantovaného nouzového chlazení.

Na konstrukční materiály (jaderná čistota) jsou kladeny vysoké požadavky.

Výroba zařízení a jeho instalace probíhá za zvláště přísných, pečlivě kontrolovaných podmínek (reaktorová technologie).

Navíc tepelná účinnost u jaderných elektráren s tepelnými reaktory v současnosti používaných v Rusku je znatelně nižší než u konvenčních tepelných elektráren.

Dalším důležitým problémem je, že palivové články uvnitř reaktoru neustále obsahují značné množství jaderného paliva nezbytného k vytvoření kritického množství. V některých publikacích se například podle údajů Batova, Yu.I. Koryakina, 1969 navrhuje zahrnout náklady na první nakládku jaderného paliva do kapitálových investic. Pokud se budeme řídit touto logikou, pak by kapitálové investice měly zahrnovat nejen palivo umístěné v samotném reaktoru, ale také použité v externím palivovém cyklu. U reaktorů využívajících uzavřený cyklus s regenerací paliva, jako jsou rychlé reaktory, může být celkové množství takto „zmraženého“ paliva 2–3krát nebo i více než kritické množství. To vše výrazně zvýší již tak významnou složku kapitálových investic a v důsledku toho zhorší vypočítané ekonomické ukazatele jaderných elektráren.

Tento přístup nelze považovat za správný. V každé výrobě jsou totiž některé prvky zařízení v neustálém provozu, zatímco jiné materiální prostředky obsluhy jsou pravidelně nahrazovány novými. Pokud však toto období není příliš dlouhé, nejsou jejich náklady zahrnuty do kapitálových investic. Tyto náklady jsou brány v úvahu jako běžné, běžné. U palivových tyčí o tom svědčí doba jejich používání, která nepřesahuje několik měsíců.

Další důležitou otázkou je cena jaderného paliva. Pokud se bavíme pouze o uranu, pak jeho cenu určují náklady na těžbu, těžbu z rudy, izotopové obohacení (pokud je to nutné).

Pokud je palivem plutonium, které se používá pro rychlé reaktory, pak by se v obecném případě měly rozlišovat dva režimy: uzavřený, kdy je dostatek plutonia pro potřeby vývoje energie, a přeměna, kdy ho nestačí a 235 Spolu s ním se používá U. Pro případ konverzního cyklu Cenu plutonia je nutné určit z porovnání se známou cenou 235 U. Každý rychlý reaktor může využívat plutonium i uranové palivo. V ekonomickém srovnání lze tedy vyloučit vliv vlivu druhu paliva na kapitálovou složku nákladů na elektřinu. Stačí v obou případech srovnat pouze přímé náklady na palivo (složky paliva). Cena plutonia podle odborníků převyšuje cenu 235 U asi o 30 %. Pro plutonium je tato okolnost důležitá, protože vyrobené plutonium jako vedlejší produkt přináší velký příjem.