Moderná elektroenergetika je unikátnou kombináciou klasických a alternatívnych spôsobov výroby energie. Vzhľadom na postupné vyčerpávanie zemských zdrojov sa hľadanie iných zdrojov stalo prioritným smerom rozvoja celého priemyslu. Samozrejme, zavedené metódy nestrácajú na aktuálnosti, no zároveň prechádzajú zmenami a optimalizáciou s cieľom zvýšiť ich efektivitu.
Dôležitú úlohu zohráva environmentálny faktor: všetok moderný vývoj je zameraný nielen na stimuláciu rastu produktivity, ale aj na minimálne poškodenie životného prostredia.
Spôsoby výroby elektriny: výhody a nevýhody
Moderná elektroenergetika ponúka mnoho spôsobov výroby elektriny. Bežne ich možno rozdeliť do dvoch veľkých kategórií: klasické a alternatívne.
Klasické metódy zahŕňajú všetky obvyklé spôsoby získavania energie. Najčastejšie vyžadujú použitie dodatočných zdrojov, ako je ropa, uhlie alebo plyn. Inými slovami, využívajú sa neobnoviteľné zdroje.
Medzi klasické spôsoby výroby energie patria:
- Vodná elektráreň. Obrovský výkon a nízke náklady. Zároveň je narušená rovnováha životného prostredia, v prípade prielomu hrozí veľké množstvo ľudských obetí.
- JE. Relatívna šetrnosť k životnému prostrediu a efektívnosť. Problémy zahŕňajú likvidáciu odpadu, zraniteľnosť a katastrofálne následky nehody.
- TPP. Menej nebezpečné ako vodné alebo jadrové elektrárne. Silne znečisťujúce životné prostredie, spotrebuje veľa zdrojov.
Je dôležité spomenúť, že napriek rozšírenému presvedčeniu o nebezpečenstve a rádioaktívnej radiácii jadrových elektrární, práve tepelné elektrárne vypúšťajú do atmosféry najviac rádioaktívnych látok – produktov spracovania uhlia. Takéto emisie sa na rozdiel od odpadu z jadrových elektrární časom v atmosfére rozpadajú, no dovtedy pôsobia škodlivo na celé územie.
Alternatívne metódy zahŕňajú využívanie obnoviteľných prírodných zdrojov. Tie obsahujú:
- Solárne. Najsľubnejší, aj keď nedostatočne rozvinutý smer. Najväčšou výzvou je navrhnúť najefektívnejšie solárne panely.
- Vietor. Najviac zvládnutá metóda. Moderné veterné mlyny sa dokážu nezávisle prispôsobiť podmienkam, aby dosiahli maximálnu účinnosť.
- Energia prílivov a prílivov. Napriek svojej neobľúbenosti, túto metódu je účinný.
Vo väčšine prípadov sú najväčšie ťažkosti spôsobené iba implementáciou týchto technológií a pomerne vysokými nákladmi na takúto elektrinu.
Moderný energetický priemysel v Rusku
Napriek celosvetovému trendu znižovania využívania jadrových elektrární, v Rusku ich prevádzka nielen pokračuje, ale uvažuje sa aj o otázke vytvárania nových jadrových elektrární. Nižšie uvedený graf výborne ukazuje celkový trend zvyšovania výroby energie.
Moderná štátna elektroenergetika sa v súčasnosti spolieha na tento zdroj elektriny. Zvláštnosti fungovania takýchto podnikov tiež umožňujú výstavbu a používanie nových jadrových elektrární na účely vykurovania obytných priestorov: prenos tepla staníc je na tieto účely dostatočný.
Všeobecné trendy vo vývoji ruskej elektroenergetiky naznačujú rastúce výrobné ukazovatele.
Dôvodom neúspechu v roku 2009 bol ekonomický pokles, no už v roku 2010 začala výroba elektriny opäť naberať na obrátkach.
Alternatívne metódy sa na vládnej úrovni stále nepoužívajú, ale súkromné firmy a jednotlivci už solárne panely využívajú.
Moderná elektroenergetika v Rusku sa viac zameriava na optimalizáciu existujúcich výrobných zariadení ako na vývoj nových metód výroby elektriny.
Viac o modernej elektroenergetike: metódach, metódach, trendoch v Rusku a iných krajinách sa dozviete na výstave Elektro.
Prečítajte si naše ďalšie články:Znalosť histórie vývoja elektroenergetiky pomáha pochopiť logiku výberu smeru jej rozvoja, povahu problémov, ktorým čelí a možné spôsoby ich rozhodnutia.
Vznik elektroenergetiky ako samostatného odvetvia priemyslu a hospodárstva
História vedy a techniky siaha až k rozvoju elektroenergetiky od roku 1891, kedy bol na medzinárodnej elektrotechnickej výstave vo Frankfurte nad Mohanom testovaný trojfázový systém prenosu energie.
Vo vodnej elektrárni Laufen vyrábala elektrickú energiu hydraulický agregát pozostávajúci z turbíny, kužeľového prevodu a trojfázového synchrónneho generátora (výkon 230 kVA, otáčky 150 ot./min., napätie 95 V, hviezdicové zapojenie vinutí) . Laufen a Frankfurt mali po tri transformátory ponorené v nádržiach naplnených olejom.
Trojvodičové vedenie bolo vyrobené na drevených podperách s priemerným rozpätím asi 60 m. Na porcelánovo-olejové kolíkové izolátory bol pripevnený medený drôt s priemerom 4 mm. Zaujímavým detailom vedenia bola inštalácia poistiek na strane vysokého napätia: na začiatku vedenia bol do prerušenia každého vodiča zaradený 2,5 m dlhý úsek pozostávajúci z dvoch medených drôtov s priemerom 0,15 mm. Na odpojenie linky vo Frankfurte sa pomocou jednoduchého zariadenia vytvoril trojfázový skrat, poistkové vložky vyhoreli, turbína začala vyvíjať vysokú rýchlosť a vodič, ktorý si to všimol, ju zastavil.
Na výstavisku vo Frankfurte bol inštalovaný znižovací transformátor, z ktorého bolo napájaných 1000 žiaroviek umiestnených na obrovskom paneli napätím 65 V. Bol tu inštalovaný aj trojfázový asynchrónny motor Dolivo-Dobrovolsky poháňajúci hydraulické čerpadlo s výkonom cca 100 k. s., napájajúci malý umelý vodopád. Súčasne s týmto výkonným motorom sa M.O. Dolivo-Dobrovolsky vystavoval asynchrónny trojfázový motor s výkonom cca 100 W s ventilátorom na hriadeli a 1,5 kW motor s jednosmerným generátorom na hriadeli.
Testy prenosu výkonu, ktoré vykonala medzinárodná komisia, poskytli tieto výsledky: minimálna účinnosť prenosu výkonu (pomer výkonu na sekundárnych termináloch transformátora vo Frankfurte k výkonu na hriadeli turbíny v Laufene) - 68,5 %, maximum - 75,2 % pri sieťovom napätí asi 15 kV a pri napätí 25,1 kV bola maximálna účinnosť 78,9 %.
Výsledky testov prenosu energie v Laufen-Frankfurt nielenže preukázali možnosť prenosu energie na veľké vzdialenosti vo forme elektrickej energie, ale zároveň ukončili dlhoročnú diskusiu medzi zástancami jednosmerného alebo striedavého prúdu v prospech striedavého prúdu. prúd.
Vytvorenie trojfázového systému je najdôležitejšou etapou rozvoja elektroenergetiky a elektrifikácie. Po uzavretí frankfurtskej výstavy sa elektráreň v Laufene stala majetkom mesta Heilborn, vzdialeného 12 km od Laufenu a bola uvedená do prevádzky začiatkom roku 1892. Elektrina bola využívaná na napájanie celej siete mestského osvetlenia, ako aj množstvo malých tovární a dielní. Znižovacie transformátory boli inštalované priamo u spotrebiteľov.
V roku 1892 bola uvedená do prevádzky aj trať Bülach-Oerlikon (Švajčiarsko). Elektrická energia vyrobená vodnou elektrárňou s hromovými trojfázovými generátormi s výkonom 150 kW, vybudovaným pri vodopáde v Bülachu, sa prenášala na vzdialenosť 23 km na pohon elektrárne.
Po týchto prvých inštaláciách bolo v krátkom čase vybudovaných niekoľko elektrární; najviac ich bolo v Nemecku.
V USA (v Kalifornii) bola prvá trojfázová inštalácia postavená koncom roku 1893. Tempo implementácie trojfázového systému v Amerike bolo spočiatku citeľne nižšie ako v Európe, a to vďaka vytrvalým pokusom jedného z najväčšie americké spoločnosti - spoločnosť Wsstinghouse - vyvinúť práce na výstavbe elektrární a elektrických sietí systémom Tesla, teda dvojfázovým.
Prechodné obdobie v akejkoľvek oblasti techniky je charakterizované pokusmi o spojenie zastaraných a nových technické riešenia. Takmer dve desaťročia sa teda robili pokusy „zladiť“ trojfázové systémy s inými systémami. V týchto rokoch existovali elektrárne, ktoré súčasne prevádzkovali generátory jednosmerného, striedavého jednofázového, dvojfázového a trojfázového prúdu alebo ich ľubovoľnú kombináciu. Napätia a frekvencie boli rôzne, spotrebitelia boli napájaní cez samostatné vedenia. Pokusy o záchranu starnúcich systémov a s nimi aj elektrických zariadení zvládnutých továrňami viedli k vytvoreniu kombinovaných systémov.
Ale už od roku 1901-1905. Stavajú sa prevažne trojfázové elektrárne, ktoré boli spočiatku prevažne továrenskými elektrárňami. Trojfázová technológia umožnila v mieste ťažby paliva alebo na vhodnej rieke postaviť veľké elektrárne a dopravovať vyrobenú energiu elektrickým vedením do priemyselných oblastí a miest. Takéto elektrárne sa začali nazývať okresnými.
Prvé regionálne elektrárne boli postavené v druhej polovici 90. rokov. XIX storočia a v nasledujúcom storočí vytvorili základ pre rozvoj elektroenergetiky. Vodná elektráreň Niagara je považovaná za prvú regionálnu elektráreň. Výstavba takýchto elektrární sa rozšírila od začiatku 20. storočia. Prispel k tomu nárast spotreby elektrickej energie spojený so zavedením elektrických pohonov do priemyslu, rozvojom elektrickej dopravy a elektrického osvetlenia miest. Z elektrických staníc sa stali veľké priemyselné podniky, zjednotili sa siete rôznych staníc a vznikli prvé energetické systémy. Energetická sústava sa začala chápať ako súbor elektrární, elektrických prenosových vedení, rozvodní a tepelných sietí spojených spoločným režimom a kontinuitou procesu výroby a rozvodu elektrickej a tepelnej energie.
Potreba spojiť prácu viacerých elektrární do spoločnej siete sa začala objavovať už v 90. rokoch. XIX storočia Je to spôsobené tým, že pri spoločnej práci sa potrebná rezerva na každej stanici jednotlivo znižuje, je možné opraviť zariadenie bez odpojenia hlavných spotrebiteľov a vytvárajú sa podmienky na vyrovnanie plánu zaťaženia základňových staníc s cieľom efektívnejšieho využívania. energetické zdroje. Prvá známa kombinácia dvoch trojfázových elektrární bola vykonaná v roku 1892 vo Švajčiarsku.
Ruskí elektrotechnici dokázali rýchlo oceniť výhody trojfázového systému. Už v januári 1892 na 4. Petrohradskej elektrotechnickej výstave predviedli dva trojfázové stroje systému Dolivo-Dobrovolsky s výkonom 15 kW. V Rusku bol prvým podnikom s trojfázovým napájaním výťah Novorossijsk. Bola to obrovská stavba a problém distribúcie energie po podlažiach a rôznych budovách sa dal vyriešiť najlepšia cesta iba pomocou elektriny. Výťah bol elektrifikovaný v roku 1893. Všetky stroje podľa návrhov vyvinutých v zahraničí boli vyrobené vo vlastných dielňach výťahu. V elektrárni, postavenej vedľa výťahu, boli nainštalované štyri synchrónne generátory s výkonom 300 kW každý. V tom čase to bola najvýkonnejšia trojfázová elektráreň na svete. V priestoroch výťahu pracovali trojfázové motory s výkonom 3,5-15,0 kW, ktoré poháňali rôzne stroje a mechanizmy. Časť energie sa použila na osvetlenie.
Prvá elektrická prenosová linka významnej dĺžky v Rusku bola postavená v bani Pavlovsky v oblasti ťažby zlata Lensky na Sibíri. Pri elektrárni postavenej v roku 1896 na rieke. Nygra bol inštalovaný trojfázový generátor (98 kW, 600 ot./min., 140 V) a transformátor zodpovedajúceho výkonu, čím sa zvýšilo napätie na 10 kV. Elektrina bola prenášaná do bane vzdialenej 21 km od stanice. V bani boli na pohon odvodňovacích zariadení použité trojfázové asynchrónne motory s výkonom 6,5-25,0 litra. s. (napätie 260 V). Od roku 1897 sa začala elektrifikácia veľkých miest: Moskva, Petrohrad, Samara, Kyjev, Riga, Charkov atď.
Zaujímavosťou je, že počas rýchleho rozvoja trojfázového prenosu vysokého napätia (do 150 kV) M.O. Dolivo-Dobrovolsky na základe technických a ekonomických výpočtov dospel k záveru, že pri prenose energie na niekoľko stoviek kilometrov pri napätí nad 200 kV je vhodné vyrábať a distribuovať energiu striedavým prúdom a prenos pomocou vysoko- napätie jednosmerný prúd. Jednosmerné vedenie na začiatku a na konci musí byť napojené na konvertorové rozvodne, kde sú nainštalované ortuťové usmerňovače. Dospel k tomuto záveru bez toho, aby vôbec vedel o takom probléme pre vysokovýkonné AC prenosové vedenia, ako je stabilita.
Dnes sa jeho predpoveď naplnila a prenosové vedenia UHVDC úspešne fungujú v mnohých krajinách (podrobnejšie pozri 11.6). Na obr. 1.1 a 1.2 je znázornená dynamika rastu prevádzkového napätia nadzemných prenosových vedení striedavého a jednosmerného prúdu.
Ryža. 1.1.
(rekordné) napäťové triedy
Ryža. 1.2.
(záznam) khodiny napätia
Ďalší rozvoj elektroenergetiky u nás prebiehal v niekoľkých etapách:
- pripojenie elektrární na paralelnú prevádzku a vytvorenie prvých energetických systémov;
- vytváranie územných združení energetických systémov (UPS);
- vytvorenie Jednotného energetického systému (UES);
- fungovanie Jednotného energetického systému Ruska po vzniku samostatných štátov na území bývalého ZSSR.
Základ pre vznik energetických sústav u nás položil Štátny plán elektrifikácie Ruska (GOELRO), schválený v roku 1920. Tento plán počítal s centralizáciou zásobovania elektrickou energiou výstavbou veľkých elektrární a elektrických sietí s. ich dôsledná integrácia do energetických systémov. Plán GOELRO počítal aj s komplexným rozvojom domáceho elektrotechnického priemyslu, oslobodil ho spod dominancie zahraničného kapitálu, ktorého podiel na ňom bol začiatkom 20. rokov. 70 %. Na vyriešenie všetkých otázok elektrotechniky a prípravu vysokokvalifikovaných odborníkov bol v októbri 1921 vytvorený Štátny experimentálny elektrotechnický ústav, ktorý bol neskôr premenovaný na Všezväzový elektrotechnický inštitút (VEI).
Pod vedením vedúcich členov komisie GOELRO (predseda G.M. Krzhizhanovského) bolo navrhnutých a vybudovaných niekoľko elektrární a elektrických vedení: Shaturskaya GRES (výkon 48 MW, uvedenie do prevádzky v roku 1925), Volkhovskaya HPP (66 MW, 1926) , VE Nizhnesvirskaya (90 MW, 1933), VE Dneper (580 MW, 1932). Vodná elektráreň Dneper bola v tom čase najväčšou v Európe.
Prvé energetické sústavy - Moskva a Petrohrad - vznikli v roku 1921. V roku 1922 bolo v moskovskej energetickej sústave uvedené do prevádzky prvé elektrické vedenie s napätím 110 kV Kaširskaja GRES - Moskva v dĺžke 120 km a v roku 1933 bolo spustené elektrické prenosové vedenie s napätím 220 kV Nizhnesvirskaya HPP - Leningrad. (Prvé 220 kV vedenie vo Francúzsku bolo postavené len o šesť mesiacov skôr). Vznikli nové energetické systémy: Donbass (1926), Ivanovo (1928), Rostov (1929) atď.
Počas 15-ročného obdobia bol plán GOELRO výrazne prekročený. Inštalovaný výkon elektrární krajiny v roku 1935 bol 6,9 milióna kW a ročná produkcia elektriny dosiahla 26,8 miliardy kWh. Z hľadiska výroby elektriny sa Sovietsky zväz umiestnil na druhom mieste v Európe a na treťom mieste vo svete.
Proces zjednocovania energetických systémov sa začal v prvej polovici 30. rokov 20. storočia. z vytvorenia sietí 110 kV energetických sústav v oblastiach Centra a Donbasu. V roku 1940 bola vytvorená spoločná dispečerská služba na riadenie paralelnej prevádzky energetických systémov Hornej Volhy (Gorky, Ivanovo a Jaroslavľ). V súvislosti s plánovaným zjednotením energetických sústav Juhu bol v roku 1938 vytvorený Bureau of the Southern Power System, ktorý sa potom pretransformoval na Operačný dispečing Juhu; v roku 1940 bolo uvedené do prevádzky prvé medzisystémové prepojenie s napätím 220 kV Dnepr-Donbass.
Kapacita všetkých elektrární v krajine v roku 1940 dosiahla 11,2 milióna kW, výroba elektriny predstavovala 48,3 miliardy kWh.
Intenzívny plánovaný rozvoj elektroenergetiky prerušila veľ Vlastenecká vojna. Presun priemyslu západných regiónov na Ural a východné regióny krajiny si vyžiadal zrýchlený rozvoj energetického sektora Ural, Kazachstan, Stredná Sibír, Stredná Ázia, Povolží, Zakaukazsko a Ďaleký východ. Obzvlášť veľký rozvoj zaznamenal elektroenergetický priemysel Uralu, kde sa vyrábala elektrická energia v rokoch 1940 až 1945 zvýšili 2,5-krát.
Počas vojny utrpela elektroenergetika obrovské škody: 61 veľkých elektrární a veľké množstvo malých s celkovým výkonom 5 miliónov kW bolo vyhodených do vzduchu, spálené alebo čiastočne zničené, t. j. takmer polovica dovtedy inštalovaných kapacít. . Bolo zničených 10 000 km hlavných elektrických vedení vysokého napätia a veľké množstvo rozvodní.
Obnova energetiky sa začala už koncom roku 1941. V roku 1942 sa v centrálnych regiónoch európskej časti ZSSR uskutočnili reštaurátorské práce a do roku 1945 sa tieto práce rozšírili na celé oslobodené územie krajiny.
V roku 1946 dosiahla celková kapacita elektrární ZSSR predvojnovú úroveň: v roku 1947 sa krajina vo výrobe elektriny umiestnila na prvom mieste v Európe a na druhom mieste na svete.
V roku 1954 bola v Obninsku uvedená do prevádzky prvá jadrová elektráreň na svete s výkonom 5 MW.
V roku 1955 dosiahol celkový výkon elektrární 37,2 milióna kW, výroba elektriny predstavovala 170,2 miliardy kWh.
Prechod do ďalšej, kvalitatívne novej etapy vo vývoji elektroenergetiky bol spojený s uvedením do prevádzky výkonných vodných elektrární Volzhsky a diaľkových vedení na prenos energie 400-500 kV. V roku 1956 bol uvedený do prevádzky prvý prenos energie 400 kV z Kujbyševa (dnes Samara) do Moskvy.
Prenosové vedenie 400 kV Kuibyshev-Moskva spájalo energetické systémy Strednej Volhy, vedenie Kuibyshev-Ural - s energetickými systémami Uralu a Uralu. To znamenalo začiatok zjednotenia energetických systémov rôznych regiónov a vytvorenie Jednotného energetického systému európskej časti ZSSR.
V priebehu 60. rokov. bolo dokončené vytvorenie UES európskej časti ZSSR a v roku 1970 sa začala ďalšia etapa rozvoja elektroenergetiky krajiny - vytvorenie UES ZSSR pozostávajúceho z: UES Stred, Ural , Stredná Volga, Severozápad, Juh, Severný Kaukaz a Zakaukazsko, ktoré zahŕňali 63 energetických systémov; tri územné IPS – Kazachstan, Sibír a Stredná Ázia pracovali oddelene; UES na Ďalekom východe bola vo fáze formovania.
V roku 1972 sa UES Kazachstanu stala súčasťou UES ZSSR. V roku 1973 bola bulharská energetická sústava prepojená na paralelnú prevádzku s Jednotnou energetickou sústavou ZSSR cez medzištátne prepojenie 400 kV Moldavská štátna okresná elektráreň - Vulcanesti-Dobrudzha.
V roku 1978 dokončením výstavby 500 kV tranzitného spojenia sa Sibír – Kazachstan – Ural pripojil k paralelnej prevádzke sibírskeho IPS. V tom istom roku bola dokončená výstavba 750 kV medzištátneho prepojenia medzi západnou Ukrajinou a Albertirsou (Maďarsko) a v roku 1979 paralelná práca ÚES ZSSR a ÚES členských krajín Rady vzájomnej hospodárskej pomoci. (RVHP).
Elektrina bola exportovaná zo sietí UES ZSSR do Mongolskej ľudovej republiky, Fínska, Turecka a Afganistanu; Prostredníctvom meniacej stanice jednosmerného prúdu v regióne Vyborg sa ÚES ZSSR spojil s energetickým združením škandinávskych krajín NORDEL.
Dynamika štruktúry výrobných kapacít v 70. a 80. rokoch. charakterizované: zvyšujúcim sa spúšťaním kapacít jadrových elektrární v západnej časti krajiny a ďalším spúšťaním kapacít vo vysoko účinných vodných elektrárňach najmä vo východnej časti krajiny; začiatok prác na prvej etape vytvorenia energetického komplexu Ekibasguz; všeobecné zvýšenie koncentrácie výrobných kapacít a zvýšenie jednotkovej kapacity blokov. Kapacita najväčších elektrární v Rusku v súčasnosti predstavuje: TPP - 4800 MW (Surgutskaya GRES-2), JE - 4000 MW (Balakovskaya, Leningradskaya, Kurskaya), HPP - 6400 MW (Sayano-Shushenskaya).
Technický pokrok vo vývoji chrbticových sietí sa vyznačoval dôsledným prechodom na vyššie napäťové úrovne. Vývoj napätia 750 kV sa začal uvedením do prevádzky v roku 1967 pilotného priemyselného prenosu výkonu Konakovskaja GRES - Moskva. V rokoch 1971-1975 V IPS Juh bola vybudovaná 750 kV zemepisná šírka Donbass - Dneper - Vinnitsa - Západná Ukrajina. V roku 1975 bolo vybudované medzisystémové prepojenie Leningrad-Konakovo 750 kV, ktoré umožnilo preniesť prebytočný výkon Severozápadného IPS do centra IPS. Na vytvorenie výkonných spojení s východnou časťou Zjednoteného energetického systému bolo vybudované hlavné prenosové vedenie 1150 kV Sibír-Kazachstan-Ural. Začala sa aj výstavba 1500 kV jednosmerného prenosového vedenia z Ekibastuzu do Tsntru.
V tabuľke V tabuľke 1.1 sú uvedené údaje o inštalovanom výkone elektrární a dĺžke elektrických sietí 220-1150 kV UES ZSSR za obdobie 1960-1991.
IN povojnové roky elektrifikácia sa stala základom vedecko-technického pokroku krajiny. Na jej základe dochádzalo k neustálemu zlepšovaniu technológií v priemysle, doprave, spojoch, poľnohospodárstvo a realizovala sa výstavba, mechanizácia a automatizácia výrobné procesy. Rast výroby elektriny v týchto rokoch predbehol rast národného dôchodku 1,6-násobne.
Tabuľka 1.1
Nárast inštalovaného výkonu elektrární a dĺžky elektrických sietí 220-1150 kV UES ZSSR
|
Index | |||||||
|
Inštalovaný výkon |
|||||||
|
elektrárne, milión kW |
|||||||
|
Najvyššie napätie, kV |
|||||||
|
Dĺžka elektr |
|||||||
|
siete, tisíc km: |
|||||||
Do roku 1991 sa riadenie elektroenergetiky krajiny uskutočňovalo v podmienkach monopolu štátneho vlastníctva všetkých podnikov v odvetví. Všetky elektrárne a elektrické vedenia patrili štátu a boli postavené na náklady štátneho rozpočtu. Výstavba elektroenergetických zariadení bola realizovaná podľa kritéria minimálnych ekonomických nákladov. Tento prístup k rozvoju odvetvia s plnou vládnou reguláciou minimalizoval výrobné náklady. Výber lokality pre nové elektrárne a ich kapacita boli dané dostupnosťou palivových a energetických zdrojov v území a ekonomickou realizovateľnosťou ich využitia.
Každá veľká elektráreň bola postavená tak, aby zásobovala elektrinou oblasť, ktorá pokrývala niekoľko priľahlých regiónov alebo republík. Pre takéto elektrárne sa používal termín „štátna regionálna elektráreň“ - GRES, t. j. elektráreň postavená z verejných zdrojov, vo vlastníctve štátu a zásobujúca elektrinou veľké územie s polomerom do 500 – 600 km a viac. . Tieto veľké elektrárne kondenzačného typu alebo jadrové elektrárne sú spravidla určené na výrobu veľkého množstva elektriny. Takéto elektrárne boli hlavnými výrobcami elektriny v rámci Jednotného energetického systému ZSSR.
Tepelná energia sa vyrábala v štátnej okresnej elektrárni v malom množstve pre vlastnú potrebu elektrárne a pre blízke sídla.
Kogeneračné jednotky (KVET), ktoré vyrábajú elektrickú a tepelnú energiu v kombinovanom cykle, boli umiestnené v miestach, kde sa sústreďuje veľké tepelné zaťaženie, ako sú veľké priemyselné podniky alebo mestské oblasti. V každom väčšom meste bola postavená jedna alebo viac tepelných elektrární. Obyvateľstvu a priemyslu poskytovali predovšetkým tepelnú energiu a zároveň lacnú elektrinu vyrobenú z tepelnej záťaže.
Efektívnosť elektroenergetiky bola zabezpečená centralizovaným riadením prevádzkových režimov elektrární a elektrických sietí, plánovaním a sledovaním ich technicko-ekonomických ukazovateľov. Direktívny systém umožňoval jednoducho realizovať prerozdelenie ekonomického efektu z činnosti rôznych elektroenergetických podnikov na základe záujmov národného hospodárstva krajiny a ekonomické rozpory medzi výrobcami a spotrebiteľmi riešil sám štát. Súlad záujmov rozvoja a fungovania jednotlivých elektroenergetických podnikov v tomto období zabezpečoval jednotný regulačný rámec, ktorý tvorili ústredné orgány štátnej správy (Gosplan ZSSR a Ministerstvo energetiky ZSSR).
Centralizované rozdeľovanie kapitálových investícií do rozvoja a prevádzky elektroenergetických zariadení priamo nesúviselo s výsledkami hospodárenia jednotlivých podnikov a neproduktívne výdavky nerentabilných podnikov boli kryté prerozdeľovaním príjmov v rámci samotného odvetvia na tzv. náklady ziskových podnikov. Direktívne riadenie smerovalo najmä k dosiahnutiu plánovaných technicko-ekonomických ukazovateľov a obmedzovalo iniciatívu podnikov zlepšovať svoju činnosť, keďže ekonomický efekt úspešných činností sa dal jednoducho prerozdeliť v prospech iného, nerentabilného podniku. Tieto náklady centralizácie sa zreteľne prejavili pri prechode krajiny do trhové hospodárstvo a stal sa impulzom pre radikálnu reformu elektroenergetiky.
Elektroenergetika je základným odvetvím, ktorého rozvoj je nevyhnutnou podmienkou rozvoja ekonomiky a ostatných sfér spoločenského života. Vo svete sa vyprodukuje asi 13 000 miliárd kWh, z čoho samotné USA tvoria až 25 %. Viac ako 60 % svetovej elektriny sa vyrába v tepelných elektrárňach (v USA, Rusku a Číne – 70 – 80 %), približne 20 % – vo vodných elektrárňach, 17 % – v jadrových elektrárňach (vo Francúzsku a Belgicku – 60 %, Švédsko a Švajčiarsko – 40 – 45 %).
Najviac zásobované elektrinou na obyvateľa sú Nórsko (28-tisíc kW/h ročne), Kanada (19-tisíc), Švédsko (17-tisíc).
Elektroenergetika spolu s palivovými priemyselmi, vrátane prieskumu, výroby, spracovania a prepravy energetických zdrojov, ako aj samotnej elektrickej energie, tvorí najdôležitejší palivovo-energetický komplex (FEC) pre ekonomiku každej krajiny. Asi 40 % svetových primárnych energetických zdrojov sa vynakladá na výrobu elektriny. V mnohých krajinách patrí hlavná časť palivovo-energetického komplexu štátu (Francúzsko, Taliansko atď.), ale v mnohých krajinách hrá hlavnú úlohu v palivovom a energetickom komplexe zmiešaný kapitál.
Elektroenergetika sa zaoberá výrobou elektriny, jej prepravou a distribúciou. Zvláštnosťou elektroenergetiky je, že jej produkty nemožno akumulovať na neskoršie použitie: výroba elektriny v každom okamihu musí zodpovedať veľkosti spotreby, berúc do úvahy potreby samotných elektrární a straty v sieťach. . Preto sú spojenia v elektroenergetike konštantné, nepretržité a realizované okamžite.
Elektrická energia má veľký vplyv na územnú organizáciu hospodárstva: umožňuje rozvoj palivových a energetických zdrojov v odľahlých východných a severných regiónoch; rozvoj hlavných vedení vysokého napätia prispieva k voľnejšiemu umiestneniu priemyselných podnikov; veľké vodné elektrárne priťahujú energeticky náročné odvetvia; vo východných regiónoch je elektroenergetika odborom a slúži ako základ pre vytváranie územných výrobných komplexov.
Predpokladá sa, že pre normálny ekonomický rozvoj musí rast výroby elektriny predstihnúť rast výroby vo všetkých ostatných sektoroch. Väčšina Vyrobenú elektrinu spotrebúva priemysel. Z hľadiska výroby elektriny (1015,3 miliardy kWh v roku 2007) je Rusko na štvrtom mieste po USA, Japonsku a Číne.
Z hľadiska rozsahu výroby elektriny sa rozlišuje Stredný ekonomický región (17,8 % celoruskej výroby), Východná Sibír (14,7 %), Ural (15,3 %) a Západná Sibír (14,3 %). Medzi zakladajúcimi subjektmi Ruskej federácie vo výrobe elektriny sú lídrami Moskva a Moskovský región, Chanty-Mansijský autonómny okruh, Irkutská oblasť, Krasnojarské územie a Sverdlovská oblasť. Okrem toho je elektroenergetika Strediska a Uralu založená na dovážanom palive, zatiaľ čo sibírske regióny fungujú na miestnych energetických zdrojoch a prenášajú elektrinu do iných regiónov.
Elektroenergetiku moderného Ruska predstavujú najmä tepelné elektrárne na zemný plyn, uhlie a vykurovací olej, v posledných rokoch sa podiel zemného plynu na palivovej bilancii elektrární zvyšuje. Asi 1/5 domácej elektriny vyrábajú vodné elektrárne a 15 % jadrové elektrárne.
Tepelné elektrárne pracujúce na nekvalitnom uhlí sa spravidla priťahujú k miestam, kde sa ťaží. Pre elektrárne na vykurovací olej je optimálne ich umiestnenie v blízkosti ropných rafinérií. Plynové elektrárne, vzhľadom na relatívne nízke náklady na ich prepravu, primárne priťahujú k spotrebiteľovi. Okrem toho v prvom rade elektrárne vo veľkých a veľkých mestách prechádzajú na plyn, pretože je to ekologicky čistejšie palivo ako uhlie a vykurovací olej. Elektrárne na kombinovanú výrobu tepla a elektriny (vyrábajúce teplo aj elektrinu) gravitujú smerom k spotrebiteľovi bez ohľadu na palivo, na ktorom pracujú (chladivo sa pri prenose na diaľku rýchlo ochladzuje).
Najväčšie tepelné elektrárne s kapacitou viac ako 3,5 milióna kW každá sú Surgutskaja (v Chanty-Mansijskom autonómnom okruhu), Reftinskaja (v regióne Sverdlovsk) a Štátna okresná elektráreň Kostroma. Kirishskaya (pri Petrohrade), Rjazanskaja (stredný región), Novočerkaskaja a Stavropolskaja (Severný Kaukaz), Zainskaja (Povolží), Reftinskaja a Troitskaja (Ural), Nižnevartovskaja a Berezovskaja na Sibíri majú kapacitu viac ako 2 milióny kW.
Geotermálne elektrárne, ktoré využívajú hlboké teplo Zeme, sú viazané na zdroj energie. V Rusku na Kamčatke fungujú GTPP Pauzhetskaya a Mutnovskaya.
Vodné elektrárne sú veľmi efektívnym zdrojom elektrickej energie. Využívajú obnoviteľné zdroje, ľahko sa spravujú a majú veľmi vysoký pomer účinnosti. užitočná akcia(viac ako 80 %). Preto sú náklady na elektrinu, ktorú vyrábajú, 5-6 krát nižšie ako v tepelných elektrárňach.
Najekonomickejšie je stavať vodné elektrárne (VE) na horských riekach s veľkým výškovým rozdielom, kým na nížinných riekach treba vytvárať veľké nádrže, aby sa udržal stály tlak vody a znížila sa závislosť na sezónnych výkyvoch objemov vody. Pre lepšie využitie hydroelektrického potenciálu sa budujú kaskády vodných elektrární. V Rusku boli vytvorené vodné kaskády na Volge a Kame, Angare a Jeniseji. Celková kapacita kaskády Volga-Kama je 11,5 milióna kW. A zahŕňa 11 elektrární. Najvýkonnejšie sú Volzhskaya (2,5 milióna kW) a Volgogradskaya (2,3 milióna kW). Sú tu aj Saratov, Čeboksary, Votkinsk, Ivankovsk, Uglich a ďalšie.
Ešte výkonnejšia (22 miliónov kW) je kaskáda Angara-Yenisei, ktorá zahŕňa najväčšie vodné elektrárne v krajine: Sayanskaya (6,4 milióna kW), Krasnojarsk (6 miliónov kW), Bratsk (4,6 milióna kW), Ust-Ilimskaya (4,3 milióna kW).
Prílivové elektrárne využívajú energiu prílivu a odlivu v zátoke odrezanej od mora. V Rusku je pri severnom pobreží polostrova Kola experimentálna elektráreň Kislogubskaya TPP.
Jadrové elektrárne (JE) využívajú vysoko transportovateľné palivo. Vzhľadom na to, že 1 kg uránu nahradí 2,5 tisíc ton uhlia, je vhodnejšie umiestniť jadrové elektrárne v blízkosti spotrebiteľa, predovšetkým v oblastiach bez iných druhov paliva. Prvá jadrová elektráreň na svete bola postavená v roku 1954 v Obninsku (región Kaluga). V Rusku je v súčasnosti 8 jadrových elektrární, z ktorých najvýkonnejšie sú Kursk a Balakovo (Saratovská oblasť), každá s výkonom 4 milióny kW. V západných oblastiach krajiny sú tiež Kola, Leningrad, Smolensk, Tver, Novovoronezh, Rostov, Belojarsk. V Čukotke - Bilibino ATPP.
Najdôležitejším trendom vo vývoji elektroenergetiky je integrácia elektrární do energetických systémov, ktoré vyrábajú, prenášajú a distribuujú elektrinu medzi spotrebiteľmi. Predstavujú územnú kombináciu elektrární odlišné typy, pracuje na všeobecnom zaťažení. Integrácia elektrární do energetických systémov prispieva k možnosti výberu najhospodárnejšieho režimu zaťaženia pre rôzne typy elektrární; v podmienkach veľkého rozsahu stavu, existencie štandardného času a nesúladu špičkových zaťažení v jednotlivých častiach takýchto energetických systémov je možné výrobu elektriny manévrovať v čase a priestore a prenášať ju podľa potreby v opačných smeroch .
V súčasnosti funguje jednotný energetický systém (UES) Ruska. Zahŕňa množstvo elektrární v európskej časti a na Sibíri, ktoré fungujú paralelne, v jedinom režime a sústreďujú viac ako 4/5 celkového výkonu elektrární v krajine. V regiónoch Ruska východne od jazera Bajkal fungujú malé izolované energetické systémy.
Ruská energetická stratégia na nasledujúce desaťročie poskytuje ďalší vývoj elektrifikácia prostredníctvom ekonomicky a environmentálne šetrného využívania tepelných elektrární, jadrových elektrární, vodných elektrární a netradičných obnoviteľných druhov energie, zvýšenie bezpečnosti a spoľahlivosti existujúcich jadrových elektrární.
Elektroenergetika je sektor základnej infraštruktúry, ktorý dodáva elektrinu a teplo všetkým ostatným odvetviam hospodárstva.
Úroveň sociálno-ekonomického rozvoja, všeobecná obchodná aktivita a život každého človeka priamo súvisia so spotrebou energie.
Len za posledné desaťročie sa celosvetová produkcia elektriny zvýšila takmer 1,5-krát. K citeľným zmenám dochádza v pomere používaných druhov palív a v geografickej štruktúre globálneho energetického trhu.
Dvaja najväčší výrobcovia elektriny, ďaleko pred všetkými ostatnými, sú Čína a Spojené štáty americké.
Elektroenergetika je odvetvie základnej infraštruktúry, v ktorom sa realizujú procesy výroby, prenosu a distribúcie elektriny. Je prepojená so všetkými odvetviami hospodárstva, dodáva im vyrobenú elektrinu a teplo a z niektorých odoberá zdroje pre svoje fungovanie (obr. 1).
Ryža. 1. Elektroenergetika v modernej ekonomiky
Zdroj: Ekonomika a manažment v elektroenergetike. Elektrotechnický portál Ruskej federácie.
Úloha elektroenergetiky v 20. storočí ja V. zostáva mimoriadne dôležitá pre sociálno-ekonomický rozvoj ktorejkoľvek krajiny a svetového spoločenstva ako celku. Spotreba energie úzko súvisí s podnikateľskou činnosťou a životnou úrovňou obyvateľstva.
Vedecko-technický pokrok a vznik nových odvetví a odvetví hospodárstva, zdokonaľovanie technológií, zlepšovanie kvality a zlepšovanie životných podmienok ľudí vedie k rozšíreniu oblastí využitia elektriny a zvýšeným požiadavkám na spoľahlivé a neprerušované dodávky energie. .
Osobitosti elektroenergetiky ako odvetvia sú určené špecifikami jeho hlavného produktu. Elektrina je svojimi vlastnosťami podobná službe: čas jej výroby sa zhoduje s časom spotreby.
Elektrárenský priemysel musí byť pripravený vyrábať, prenášať a dodávať elektrickú energiu, keď vznikne dopyt, a to aj v špičkových objemoch, pričom musí mať na to potrebnú rezervnú kapacitu a zásoby paliva.
Čím väčšia je maximálna (aj krátkodobá) hodnota dopytu, tým väčšia musí byť kapacita na zabezpečenie pripravenosti služby. (Situácia sa zmení, ak sa objavia efektívne technológie na skladovanie elektriny. Zatiaľ sú to najmä batérie rôznych typov, ale aj prečerpávacie stanice.)
Nemožnosť skladovania elektriny v priemyselnom meradle predurčuje technologickú jednotu celého procesu jej výroby, prenosu a spotreby. Toto je pravdepodobne jediné odvetvie v modernej ekonomike, kde kontinuitu výroby musí sprevádzať rovnaká nepretržitá spotreba. Vďaka tejto vlastnosti sú v elektroenergetike prísne technické požiadavky na každú fázu technologického cyklu, vrátane frekvencie elektrický prúd a napätie.
Základnou črtou elektrickej energie ako produktu, ktorá ju odlišuje od všetkých ostatných druhov tovarov a služieb, je, že jej spotrebiteľ môže ovplyvniť udržateľnosť výrobcu.
Potreby ekonomiky a spoločnosti na elektrickú energiu výrazne závisia od poveternostných faktorov, dennej doby, technologických režimov rôznych výrobných procesov v spotrebnom priemysle, vlastností domácností, dokonca aj od televíznych programov.
Rozdiel medzi maximálnou a minimálnou úrovňou spotreby je daný potrebou takzvaných rezervných kapacít, ktoré sa zapínajú až vtedy, keď úroveň spotreby dosiahne určitú hodnotu.
Ekonomické charakteristiky výroby elektriny závisia od typu elektrárne, stupňa jej zaťaženia a prevádzkového režimu a druhu paliva. Ak sú všetky ostatné veci rovnaké, najväčší dopyt bude po elektrine tých staníc, ktoré ju vyrábajú v správnom čase a v správnom objeme pri najnižších nákladoch.
S prihliadnutím na všetky tieto vlastnosti je zvykom spájať zariadenia vyrábajúce energiu (generátory) do jedného energetického systému, čo znižuje celkové výrobné náklady a znižuje potrebu rezervovania výrobných kapacít. Systém potrebuje operátora, ktorý vykonáva koordinačné funkcie. Reguluje harmonogram a objem výroby aj spotreby elektriny.
Prevádzkovateľ sústavy sa rozhoduje na základe trhových signálov od výrobcov (o možnostiach a nákladoch výroby elektriny) a od spotrebiteľov (o dopyte po nej v určitých časových intervaloch). V konečnom dôsledku musí prevádzkovateľ sústavy zabezpečiť spoľahlivú a bezpečnú prevádzku elektrizačnej sústavy a efektívne uspokojovať dopyt po elektrickej energii. Jej činnosť ovplyvňuje výrobné a finančné výsledky všetkých účastníkov trhu s elektrinou, ako aj ich investičné rozhodnutia.
Hlavnými výrobcami elektriny sú:
tepelných elektrární(TPP), kde sa tepelná energia vznikajúca pri spaľovaní organického paliva (uhlia, plynu, vykurovacieho oleja, rašeliny, bridlice a pod.) využíva na otáčanie turbín poháňajúcich elektrický generátor.
Možnosť súčasnej výroby tepla a elektriny viedla v mnohých krajinách k rozšíreniu centralizovaného zásobovania teplom do kogeneračných jednotiek;
vodné elektrárne(vodná elektráreň), kde sa mechanická energia prúdu vody premieňa na elektrickú energiu pomocou hydraulických turbín, ktoré otáčajú elektrické generátory;
jadrové elektrárne(JE), kde sa tepelná energia získaná pri jadrovej reťazovej reakcii rádioaktívnych prvkov v reaktore premieňa na elektrickú energiu.
Tri Hlavné typy elektrární určujú typy používaných energetických zdrojov. Zvyčajne sa delia na primárne a sekundárne, obnoviteľné a neobnoviteľné.
Primárne nosiče energie sú suroviny v ich prírodnej forme pred akýmkoľvek technologickým spracovaním, ako je uhlie, ropa, zemný plyn a uránová ruda. IN hovorová reč tieto materiály sa jednoducho nazývajú primárna energia. To zahŕňa aj slnečné žiarenie, vietor a vodné zdroje.
Sekundárna energia je produktom spracovania, „zušľachťovania“ primárnej energie, napríklad benzínu, vykurovacieho oleja, jadrového paliva.
Niektoré druhy zdrojov sa v prírode dajú pomerne rýchlo obnoviť, nazývajú sa obnoviteľné: palivové drevo, trstina, rašelina a iné druhy biopalív, riečny hydropotenciál. Zdroje, ktoré nemajú túto kvalitu, sa nazývajú neobnoviteľné: uhlie, ropa, zemný plyn, ropná bridlica, uránová ruda. Z veľkej časti sú to minerály. Energia slnka, vetra a prílivu a odlivu patrí medzi nevyčerpateľné obnoviteľné zdroje energie.
V súčasnosti je najbežnejším typom technologického paliva v celosvetovom elektroenergetike uhlie. Totokvôli relatívnej lacnosti a širokej dostupnosti zásob tohto typu paliva.
Preprava uhlia na veľké vzdialenosti však vedie k vysokým nákladom, čo v mnohých prípadoch robí jeho používanie nerentabilným. Pri výrobe energie pomocou uhlia dochádza k vysokej úrovni emisií znečisťujúcich látok do ovzdušia, čo značne poškodzuje životné prostredie. V posledných desaťročiach dvadsiateho storočia. Objavili sa technológie, ktoré umožňujú využívať uhlie na výrobu elektriny s vyššou účinnosťou a menším poškodzovaním životného prostredia.
Rozšírenie využívania plynu v globálnej energetike v posledných rokoch sa vysvetľuje výrazným nárastom jeho výroby, vznikom vysoko účinných technológií výroby elektriny založených na využívaní tohto typu paliva, ako aj sprísňovaním politík ochrany životného prostredia. .
Používanie uránu je čoraz rozšírenejšie. Toto palivo má v porovnaní s inými zdrojmi surovej energie enormnú účinnosť. Avšak používanie rádioaktívnych látok je spojené s rizikom rozsiahlej kontaminácie životného prostredia v prípade havárie. Okrem toho je výstavba jadrových elektrární a likvidácia vyhoreného paliva mimoriadne kapitálovo náročná. Rozvoj tohto druhu energetiky komplikuje skutočnosť, že zatiaľ len málo krajín dokáže zabezpečiť prípravu vedecko-technických odborníkov schopných vyvíjať technológie a zabezpečovať kvalifikovanú prevádzku jadrových elektrární.
Vodné zdroje majú naďalej veľký význam v štruktúre zdrojov elektriny, aj keď ich podiel v posledných desaťročiach mierne klesol. Výhodou tohto zdroja je jeho obnoviteľnosť a relatívna lacnosť.
Výstavba vodných elektrární má však nezvratný vplyv na životné prostredie, pretože pri vytváraní nádrží si zvyčajne vyžaduje zaplavenie veľkých plôch. Okrem toho nerovnomerné rozloženie vodných zdrojov na planéte a závislosť na klimatickými podmienkami obmedziť ich hydroenergetický potenciál.
Výrazné zníženie používania ropy a ropných produktov na výrobu elektriny za posledných tridsať rokov sa vysvetľuje tak rastúcimi nákladmi na tento druh paliva, vysokou účinnosťou jeho využitia v iných priemyselných odvetviach a vysokými nákladmi na jeho prepravu. veľké vzdialenosti, ako aj zvýšené požiadavky na bezpečnosť životného prostredia.
Pozornosť na obnoviteľné zdroje energie rastie. Aktívne sa rozvíjajú najmä technológie na využitie slnečnej a veternej energie, ktorých potenciál je obrovský. Pravda, naDnes sa využitie slnečnej energie v priemyselnom meradle vo väčšine prípadov ukazuje ako menej efektívne v porovnaní s tradičnými typmi zdrojov.
Čo sa týka veternej energie, vo vyspelých krajinách (predovšetkým pod vplyvom environmentálnych hnutí) výrazne vzrástlo jej využitie v elektroenergetike. Nemožno nespomenúť ani geotermálnu energiu, ktorá môže mať vážny význam pre niektoré štáty alebo jednotlivé regióny (Island, Nový Zéland, v Rusku – pre územia Kamčatky, Stavropolu a Krasnodaru, Kaliningradská oblasť). Rozvoj výroby elektriny na báze obnoviteľných zdrojov si stále vyžaduje štátne dotácie.
Koniec XX - začiatok XXI V. Záujem o bioenergetické zdroje prudko vzrástol. V niektorých krajinách (napríklad v Brazílii) tvorila výroba elektriny pomocou biopalív významný podiel na energetickej bilancii. Spojené štáty americké prijali špeciálny program dotácií biopalív. Existujú však aj pochybnosti o perspektíve tejto oblasti elektroenergetiky. Týkajú sa predovšetkým efektívneho využívania prírodných zdrojov, akými sú pôda a voda; Pridelenie rozsiahlych plôch ornej pôdy na výrobu biopalív teda prispelo k zdvojnásobeniu cien obilnín.
Obrázok 1 poskytuje predstavu o zmenách v štruktúre výroby elektriny za posledné desaťročia. 2.
Ryža. 2. Zmeny v štruktúre výroby podľa druhu paliva, %
1973.
2011.
* Vrátane obnoviteľnej geotermálnej, solárnej, veternej, prílivovej energie, biopalív a odpadu atď.
Zdroj: Medzinárodná energetická agentúra. Kľúčové svetové energetické štatistiky za rok 2013. Paríž
2013.
V súčasnosti, podobne ako v roku 1973, prevažná väčšina výroby elektriny pochádza z fosílnych palív. Ich podiel sa však znížil zo 75 % na 68 %. Zároveň sa výrazne zvýšil podiel jadrovej energie – z 3 % na 13 % a iných obnoviteľných zdrojov – z 1 % na 4 %. Úloha vodnej energie sa znížila.
Najdramatickejšie zmeny nastali v rámci fosílnych palív. Podiel ropy prudko klesol – z 25 % na 5 %. Zároveň sa zvýšili ukazovatele zemného plynu – z 12 % na 22 % – a tradičného paliva, akým je uhlie – z 38 % na 41 %. Ten je naďalej hlavným zdrojom na výrobu elektriny vo svete.
Štruktúra globálneho trhu
Za posledné desaťročie sa celosvetová produkcia elektriny zvýšila takmer 1,5-krát a v roku 2012 dosiahla 21 biliónov kWh (obr. 3).
Ryža. 3. Svetová výroba elektriny na roky 2000-2012,
miliardy. KomuW-
h
ZdrojD.
C.
Najväčšími výrobcami elektriny na svete sú Čína (4,7 bilióna kWh) a USA (4,3 kWh), ktoré v tomto ukazovateli výrazne predbiehajú ostatné krajiny (obr. 4).
Ryža. 4. Najväčší výrobcovia elektriny v roku 2011, miliarda kWh
Zdroj: USA Správa energetických informácií. Medzinárodná energetická štatistika. Elektrina.
U.S. Ministerstvo energetiky. Umyť. D.
C.
V posledných desaťročiach sme zaznamenali výrazné regionálne posuny vo výrobe elektriny (obrázok 5). Podiel vyspelých krajín (OECD) výrazne klesol – zo 73 % v roku 1973 na 49 % v roku 2011. Zároveň sa zvýšili podiely rozvojových krajín v Afrike, Latinskej Amerike a Ázii, predovšetkým Číny, ktorá dnes predstavuje viac ako 20 % celosvetovej výroby elektriny, vzrástol (v roku 1973 - 3 %).
Ryža. 5. Regionálne posuny vo výrobe elektriny, %
1973.
2011.
* Bez Číny.
Zdroj: Medzinárodná energetická agentúra. Kľúčové svetové energetické štatistiky za rok 2013. Paríž 2013.
Zaujímavosťou je, že najväčší výrobcovia elektriny nie sú vždy najväčšími exportérmi. Na zozname popredných predajcov sa tak nachádza len Francúzsko, Rusko, Kanada a Čína, pričom USA a Brazília sú zároveň poprednými svetovými nákupcami elektriny (tabuľka 1).
Čína
Čína je jednou z mála krajín na svete, kde sa prevažná väčšina elektriny vyrába z uhlia (až 80 %). Úloha vodných elektrární je pomerne významná (15 %), ale podiel jadrovej energie a iných druhov výroby je minimálny.
Ryža. 6.
Zdroj: USA Správa energetických informácií. Medzinárodná energetická štatistika. Elektrina.
U.S. Ministerstvo energetiky. Umyť. D.
C.
Hlavným orgánom zodpovedným za reguláciu čínskeho elektroenergetiky je Štátna komisia pre reguláciu elektrickej energie (SERE), založená v roku 2002. Kompetencie SCRE zahŕňajú:
·
všeobecná regulácia elektroenergetiky krajiny, vytvorenie transparentného regulačného systému a priame riadenie regionálnych odborov Štátnej energetickej regulačnej komisie;
·
rozvoj právny rámec priemysel a regulácie trhu s elektrinou;
·
účasť na príprave plánov rozvoja elektroenergetiky a trhov s elektrinou;
·
monitorovanie fungovania trhov, zabezpečenie spravodlivej hospodárskej súťaže na trhu, regulácia nekonkurenčných druhov činností výroby a prenosu elektriny;
·
účasť na vývoji a presadzovaní technických a bezpečnostných noriem, kvantitatívnych a kvalitatívnych noriem v elektroenergetike;
·
monitorovanie súladu s environmentálnou legislatívou;
·
vstup na ich základe trhové podmienky, návrhy na stanovenie taríf orgánu vlády zodpovednému za cenotvorbu, revíziu tarifných úrovní, reguláciu taríf a poplatkov za systémové služby;
·
vyšetrovanie porušení predpisov účastníkmi trhu a riešenie sporov medzi nimi;
·
monitorovanie implementácie ustanovení politiky na zabezpečenie univerzálnej elektrifikácie;
·
organizovanie implementácie programov reformy priemyslu v súlade s pokynmi Štátnej rady.
V sektore výroby elektriny sú hlavnými hráčmi:
5 skupín výrobných spoločností, ktoré vznikli v dôsledku reorganizácie Štátnej energetickej spoločnosti na princípe rovnomerného rozdelenia majetku. Tieto skupiny spoločností sú kontrolované národne a ich podiel na celkovej produkcii je 39 %;
ostatné národné výrobné spoločnosti (10 %);
regionálne štátne energetické spoločnosti (45 %);
nezávislých výrobcov (6 %).
Organizácie zodpovedné za prenos elektriny v Číne sú State Grid Corporation a South China Electric Grid Corporation. Ovládajú 7 regionálnych a 31 provinčných sieťových spoločností.
Distribúciu elektriny zabezpečuje viac ako 3 000 regionálnych distribučných spoločností, ktoré sú tiež väčšinou podriadené spoločnostiam v oblasti elektrickej siete.
Čínska energetická reforma mala za cieľ vybudovať systém trhov s elektrinou, ktorý by vytvoril stimuly pre hospodársku súťaž, zvýšil efektivitu, optimalizoval náklady, zlepšil cenové mechanizmy, optimálne alokoval zdroje, podporil rozvoj priemyslu a budovanie sieťovej infraštruktúry v celej krajine.
Prvým krokom bolo vytvorenie Štátnej energetickej spoločnosti v roku 1997, ktorá umožnila oddeliť komerčné aktivity od administratívnej regulácie. Ďalšie etapy reformy boli sformulované v 10. päťročnom pláne Čínskej ľudovej republiky (2001- 2005):
·
oddelenie výrobných a sieťových činností;
·
funkčné rozdelenie necieľových činností v rámci korporácie (plánovanie, modelovanie, výstavba a pod.);
·
poskytovanie priameho prístupu na trh pre veľkých spotrebiteľov;
·
vytváranie konkurencieschopných regionálnych trhov s elektrickou energiou;
·
vytvorenie systému na podávanie žiadostí o prístup do siete;
·
zosúladenie nastavenia maloobchodných taríf s požiadavkami trhu.
Niektoré z etáp reformy boli realizované do roku 2002, kedy bola založená Štátna komisia pre reguláciu elektriny a reorganizovaná Štátna energetická spoločnosť. Počas reformného procesu bola spoločnosť rozdelená podľa druhu činnosti na výrobné a sieťové spoločnosti.
V roku 2004 boli spustené pilotné projekty pre trhy s elektrinou v západnej a severozápadnej Číne.
Trhy s elektrickou energiou v Číne sú vo fáze formovania a rozvoja. Plánuje sa postupný rozvoj konkurencie. V súčasnosti prebieha súťaž výlučne medzi výrobcami, v budúcnosti sa plánuje vytvorenie podmienok pre vznik konkurenčných mechanizmov najskôr na veľkoobchodnom a následne na maloobchodnom trhu.
Celková koncepcia počíta s vytvorením trojvrstvovej štruktúry – národného trhu, regionálnych trhov a provinčných trhov s elektrinou. Model národného trhu zahŕňa bilaterálne transakcie pre medziregionálny obchod s elektrinou, pričom veľkí výrobcovia budú mať možnosť predkladať žiadosti priamo na národný trh a obísť regionálnu úroveň.
Hlavným cieľom národného trhu je zabezpečiť zásobovanie energeticky deficitných regiónov na úkor regiónov s nadbytočnou výrobou.
Pilotné projekty pre regionálne trhy boli realizované na základe dvoch rôznych modelov. Severozápadná Čína má jediný regionálny veľkoobchodný trh, zatiaľ čo trh západnej Číny má hierarchickú štruktúru, v ktorej trhy na provinčnej úrovni koexistujú s celoregionálnym trhom.
V dôsledku prudkého cenového skoku, ktorý nastal v roku 2006, však bola prevádzka týchto modelov pozastavená. Súčasný model predpokladá, že výrobné spoločnosti, okrem služieb miestnym spotrebiteľom, môžu podávať žiadosti na regionálny trh a spoločnosti zásobujúce maloodberateľov tam môžu nakupovať chýbajúcu elektrinu. Transakcie sa uskutočňujú raz za mesiac a hlavným faktorom, ktorý ich obmedzuje, je preťaženie elektrických vedení spájajúcich provincie v rámci toho istého regiónu.
Provinčné trhy sú navrhnuté podľa modelu jedného kupujúceho. Aukcie sa konajú raz alebo dvakrát mesačne. Vo väčšine prípadov je možné uplatniť nárok len na 30 % vyrobenej elektriny a zvyšok elektriny sa vyberie na základe princípu zabezpečenia rovnakého počtu hodín výroby za rok (t. j. 30 % elektriny sa predá na voľnom trhu a 70 % sa distribuuje v rovnakých pomeroch medzi spotrebiteľov). Na ochranu pred manipuláciou s trhom organizátor obchodovania stanovuje strop pre cenové ponuky.
USA
V porovnaní s globálnou priemernou generačnou štruktúrou sú USA relatívne vyššiu hodnotu majú uhoľné elektrárne (tvoria 48 % výroby elektriny v krajine) a jadrové elektrárne (20 %). Podiel vodnej energie je nevýznamný a predstavuje 6 % (obr. 7).
Ryža. 7. Štruktúra výroby elektriny podľa druhu paliva
Zdroj: USA Správa energetických informácií. Medzinárodná energetická štatistika. Elektrina.
U.S. Ministerstvo energetiky. Umyť. D.
C.
Medzi hlavné vládne regulátory v elektroenergetike v USA patria Ministerstvo energetiky, FERC (Federal Energy Regulatory Commission) a štátne komisie pre verejné služby.
Ministerstvo energetiky USA rozvíja celkovú energetickú politiku, dohliada na elektroenergetiku a je zodpovedné za udržanie spoľahlivosti a ekonomickej udržateľnosti energetického systému a zaistenie bezpečnosti životného prostredia.
Právomoc FERC zahŕňa reguláciu medzištátneho (medzištátneho) obchodovania s elektrickou energiou a prenosových služieb. Od svojho založenia v roku 1977 bolo hlavné úsilie FERC zamerané na rozvoj veľkoobchodných trhov s elektrickou energiou a zlepšenie spoľahlivosti a účinnosti elektrických prenosových sústav.
Reguláciu elektriny na štátnej úrovni vykonávajú komisie verejných služieb (v rôznych štátoch môžu mať rôzne názvy a právomoci). Do pôsobnosti krajských úradov patrí spravidla regulácia maloobchod a rozvodu elektriny, problematika organizácie a činnosti energetických spoločností.
Severoamerická spoločnosť Electric Reliability Corporation (NERC) zohráva v tomto odvetví dôležitú úlohu.- samoregulačná nezisková organizácia, ktorej členmi sú zástupcovia energetických spoločností, vládne agentúry, spotrebiteľov. Medzi hlavné funkcie NERC patrí vývoj a koordinácia noriem spoľahlivosti energetických systémov, monitorovanie a analýza problémov spoľahlivosti.
Ak predtým mali takéto štandardy spravidla poradný charakter a neboli podporené účinnými sankciami, sú teraz pre priemyselné subjekty povinné.
V roku 1930 - V 80. rokoch minulého storočia bol energetický priemysel USA regulovaným monopolom. Vertikálne integrované energetické spoločnosti zároveň vlastnili výrobné aj sieťové aktíva a výroba, prenos a distribúcia elektriny sa spojili do jednej služby – dodávky elektriny spotrebiteľom za tarify.
Rozsiahla výstavba kapitálovo náročných zariadení, ako sú jadrové elektrárne, na pozadí hospodárskeho poklesu v ekonomike USA a zníženia spotreby elektrickej energie v 70. rokoch dvadsiateho storočia. viedlo k zvýšeniu taríf za elektrinu, čo vyvolalo obavy a protesty spotrebiteľov.
S cieľom zlepšiť úsporu energie a efektívnosť a zabezpečiť energetickú bezpečnosť prijal Kongres USA v roku 1978 zákon o regulačnej politike verejných služieb (PURPA). Tento zákon začal proces reformy elektroenergetiky v USA a prechod od regulovaného monopolu ku konkurencii.
Zákon počítal so vznikom novej kategórie výrobcov elektriny – „kvalifikovaných elektrární“, do ktorých boli zaradené elektrárne s inštalovaným výkonom menším ako 50 MW využívajúce kogeneračné technológie a obnoviteľné zdroje energie (OZE). Verejné služby boli povinné nakupovať elektrinu z „kvalifikovaných elektrární“ za cenu rovnajúcu sa ich vlastným nákladom na výrobu elektriny.
Dynamický rast počtu „kvalifikovaných elektrární“ v ďalších rokoch a skúsenosti z ich úspešnej prevádzky viedli k tomu, že tradičné vertikálne integrované energetické siete už neboli jediným zdrojom dodávok elektriny. Zmeny vo výrobných technológiách (nástup jednotiek s plynovými turbínami s kombinovaným cyklom) a prenos elektriny výrazne prispeli k rozvoju konkurencie v elektroenergetike v USA.
V roku 1992 Kongres schválil zákon o energetickej politike (EPACT) na podporu konkurenčných cien a zníženie prekážok vstupu. Najdôležitejším prostriedkom na dosiahnutie strategického cieľa - rozvoj konkurencie - bolo rozdelenie činností na prirodzené monopolné (prenos elektriny a operatívne dispečerské riadenie) a potenciálne konkurenčné (výroba, predaj elektriny, opravy a servis), ako aj zabezpečenie nediskriminačný prístup k službám prenosu elektriny .
Zákon o energetickej politike z roku 1992 vyžadoval, aby energetické spoločnosti poskytovali prenosové služby tretím stranám za ceny rovnajúce sa nákladom. Okrem toho tento zákon otvoril dvere pre vznik novej kategórie dodávateľov elektriny, oslobodených od pravidiel regulácie cien elektriny na základe nákladov, ktoré sa vyžadujú od všetkých energetických spoločností (preto teraz existujú dva modely cenovej regulácie – nákladová a niektoré bonus a druhý (objavil sa) - na základe horného cenového stropu).
Ďalšou etapou bola vyhláška FERC č. 2000, ktorá nadobudla účinnosť začiatkom roku 2000, ktorá zabezpečovala oddelenie prenosu elektriny do samostatnej štruktúry, ktorá spravuje chrbticové siete regiónu,- Regionálna prepravná organizácia (RTO).
V dôsledku transformácie prístupov štátu k priemyslu vznikli moderné kontúry reformy. Spočíva predovšetkým v rozvoji konkurenčných vzťahov v elektroenergetike, v nadväznosti na to sú úlohy oddeľovania činností, vytvárania medziregionálnych konkurenčných trhov, vytvárania jednotného operatívneho dispečerského riadenia a riadenia elektrických prenosových sietí v rámci regiónov a na medziregionálnej úrovni.
Konkurencia viedla k vytesneniu cenotvorby založenej na nákladoch trhovou cenou založenou na ponuke a dopyte. To prispelo k rozvoju veľkoobchodných trhov s elektrinou v Spojených štátoch, ktoré sa značne líšia z hľadiska geografie (môžu zahŕňať jeden štát alebo niekoľko susedných štátov), štruktúry, akceptovaných noriem a mechanizmov obchodovania, zloženia účastníkov a ďalších ukazovateľov. Dnes žije 70 % obyvateľov USA v oblastiach, kde fungujú konkurenčné veľkoobchodné trhy s elektrickou energiou.
(Pokračovanie nabudúce.)
Kondratyev Vladimir Borisovič- doktor ekonómie, profesor, vedúci Centra pre priemyselný a investičný výskum v Ústave svetovej ekonomiky a medzinárodných vzťahov Ruskej akadémie vied.
Jedným z významných hospodárskych odvetví je Ruský energetický priemysel. Podľa údajov z roku 2013 bolo použitých 699 miliónov ton primárnych energetických zdrojov; z toho 53,2 % tvorila spotreba zemného plynu, ropy – 21,9 %, uhlia – 13,4 %, vodnej energie – 5,9 %, jadrovej energie – 5,6 %.
Stáva sa, že významnú časť akejkoľvek výroby tvorí energia paliva. Začiatok minulého storočia dal podnet k rozvoju energetiky v ZSSR.
V 20-30-tych rokoch dvadsiateho storočia sa podľa rozhodnutia Štátnej komisie pre elektrifikáciu Ruska (GOELRO) začal veľkolepý podnik na výstavbu tepelných elektrární a vodných elektrární.
Vedecký vývoj v oblasti jadrovej energie uskutočnený v 50. rokoch minulého storočia viedol k vytvoreniu elektrární založených na jadrovej energii. Nasledujúce obdobie bolo poznačené rozvojom Sibíri a jej potenciálnych hydraulických schopností a rozvojom miestnych ložísk nerastných surovín.
Ruská federácia, štát bohatý na energetické ložiská, patrí medzi desať krajín, ktoré sú najviac obdarené energetickými zdrojmi. Výstavné expozície ukazujú najnovšie úspechy v tejto oblasti.
Všeobecné informácie o elektroenergetike v Rusku a mimo neho
Najväčšou elektrárňou na euroázijskom kontinente je Surgutskaya GRES-2. Podporuje jedno z najdôležitejších polí v západosibírskom regióne – ropu a plyn.
Elektroenergetika v Rusku je jedným zo základov moderného života. Ukazovateľ výroby elektriny podľa údajov za rok 2005 bol na rovnakej úrovni ako Nemecko a Dánsko, krajiny dovážajúce elektrinu.
V 90. rokoch 20. storočia došlo k výraznému poklesu spotreby elektriny, no od roku 1998 toto číslo začalo rásť a do roku 2007 dosiahol 997,3 miliardy kWh.
Energeticky najnáročnejším odvetvím je priemysel, ktorý tvorí 36 %, 15 % tvorí podiel spotreby elektriny v sektore bývania. Straty elektriny v sieťach môžu dosiahnuť maximálne 11,5 %.
Rozloženie spotreby elektriny sa regionálne líši. Husto obývané regióny krajiny zvyšujú spotrebu energie na bývanie na najvyššiu úroveň v porovnaní s inými oblasťami.
Proces reštrukturalizácie UES v Rusku sa začal v roku 2003. Hlavná pozornosť bola venovaná finálnemu formovaniu nováčikov, ktorí sa objavili na trhu, implementácii nových pravidiel pre fungovanie energetického trhu a bolo rozhodnuté urýchliť proces liberalizácie.
Od roku 2008 sa IDGC Holding stal vlastníkom akcií spoločností, ktoré distribuujú energetické zdroje naprieč odvetviami a regiónmi.
Rozvoj jadrovej energetiky v Ruskej federácii
Všetky technológie, ktoré sa podieľajú na výrobe jadrovej elektriny, sa nachádzajú v Rusku, od procesu ťažby uránovej rudy až po získavanie energie.
JE Balakovo je jednou z najväčších jadrových elektrární.
Začiatok 80. rokov dvadsiateho storočia dal podnet na rozvoj a výstavbu nových jadrové elektrárne– Gorkij a Voronež, ale v 90. rokoch boli oba projekty pozastavené.
Vodná energia Ruskej federácie
VE Bratsk, ktorá je najväčšou elektrárňou vo svojej triede, má vo svojej bilancii produkciu hliníka, zásobuje ju elektrinou za nízku cenu a uspokojuje aj dopyt po tomto zdroji energie v sibírskom regióne.
Pokrok vo vývoji vodných elektrární je spojený s rozvojom energetického potenciálu Sibíri a dokončením rozmiestnenia vodných elektrární v tejto oblasti.
Spolu s tým existujú programy rozvoja ďalších regiónov štátu a prebiehajú práce na výstavbe vodných elektrární na severnom Kaukaze. V budúcnosti sa uvažuje o Kubáni a Soči, Severnom Osetsku a Dagestane.
Pojem palivová energia znamená ťažbu, spracovanie a predaj surovín a hotových výrobkov vo forme uhlia, plynu, ropy, rašeliny, uránu.
Rozvoj energetiky v Rusku
Za vedúcu úlohu prebiehajúcich reforiem v elektroenergetike sa považuje vytvorenie konkurencie v potenciálne konkurenčných oblastiach práce - výroba a predaj elektriny v tých oblastiach, kde je to technologicky a ekonomicky realizovateľné, čo zase zefektívniť podmienky v oblasti výroby, prenosu a predaja elektriny.
Vláda federácie prijala Hlavné usmernenia pre reformu elektroenergetiky, ktoré zabezpečujú realizáciu reformy v odvetviach v smere 3 vzájomne dohodnutých míľnikov.
Smerom k prvému kroku nedochádza k absolútnej liberalizácii trhu s elektrinou, ktorá zabráni súbežnej kombinácii dvoch náročné procesy– reštrukturalizácia spoločností a liberalizácia trhu.
Rozbieha sa konkurenčný veľkoobchodný trh v objeme tržieb do 15 % realizovaný elektrocentrálami, čo nám už v prvej fáze umožní rozvinúť model konkurenčného veľkoobchodného trhu.
V rámci kroku 2 sa spúšťajú a rozvíjajú konkurenčné veľkoobchodné a maloobchodné trhy s elektrinou. S dozrievaním trhu a infraštruktúry sa budú rozširovať limity konkurenčných trhov a narastať počet jej členov.
Základom pre vytvorenie konkurenčného trhu bude zložitosť autorizovaného (burzového) obchodu s elektrinou so systémom vzájomných dohôd, ktoré dávajú účastníkom trhu právo samostatne vytvárať prepojenia.
Prítomnosť účinného systému regulácie a kontroly, vykonaná počas prvého kroku, zníži nebezpečenstvo prechodného obdobia k liberalizácii trhu.
V rámci tretieho kroku sa počíta s výraznými investíciami do kapitálu elektroenergetických spoločností, dobudovaním infraštruktúry a prechodom elektroenergetiky do pozície stabilného rozvoja.
Reforma odvetvia vytvorí podmienky pre konkurenciu medzi elektroenergetickými spoločnosťami na domácom a zahraničnom trhu, čím sa rozšíri exportný potenciál Ruskej federácie.
Zavedenie exportu elektriny sa považuje za strategickú úlohu štátneho významu, pretože na rozdiel od exportu uhľovodíkových surovín umožňuje presadzovanie high-tech, high-tech hotových výrobkov na zahraničné trhy.
V tejto súvislosti vláda poskytne funkčnú pomoc pri rozšírení exportu elektriny vrátane zjednodušenia colných kontrolných postupov, harmonizácie a synchronizácie fungovania domáceho veľkoobchodného trhu s elektrinou (elektrinou) so všeobecne uznávanými normami a pravidlami prijatými v Európskej únii (UCTE).
Berúc do úvahy liberalizáciu a demonopolizáciu veľkoobchodného trhu s elektrinou (elektrinou) a základy reformy elektroenergetiky Ruskej federácie, bude kontrolnou a regulačnou úlohou krajiny v oblasti exportu elektriny zabezpečiť nediskriminačný prístup výrobcov exportovať dodávky, organizovať a vykonávať antidumpingové a antimonopolné postupy v rámci legislatívy Ruskej federácie.
Na základe princípov finančnej nevyhnutnosti pri formovaní stratégie riadenia v oblasti elektroenergetiky, ako aj nespornej implementácie základov energetickej bezpečnosti Ruskej federácie bude vláda podporovať zmysluplný pomer exportu/importu elektriny.
Dovoz v prvej etape reformy elektroenergetiky bude opodstatnený v prípadoch, keď pomôže zabrániť náhlemu zvýšeniu taríf na domácom trhu Ruskej federácie, ako aj prekonať nedostatok v určitých častiach veľkoobchodného trhu v Ruskej federácii. etapa rekonštrukcie a výstavby nových výrobných kapacít. Čo znamená na výstave "Elektro" mali by ste sa pozrieť na nové produkty v segmente.
Na výstave sa tiež dozviete viac o trendoch vo vývoji elektroenergetiky v Rusku.
Prečítajte si naše ďalšie články:
