Современная электроэнергетика - это уникальное сочетание классических и альтернативных способов получения энергии. В связи с постепенным истощением земных ресурсов поиски других источников стали приоритетным направлением развития всей отрасли. Разумеется, что устоявшиеся методы не теряют своей актуальности, однако и они претерпевают изменения и оптимизацию с целью повышения их эффективности.
Немаловажную роль играет экологический фактор: все современные наработки направлены не только стимуляцию роста производительности, но и на нанесение минимального ущерба окружающей среде.
Методы производства электроэнергии: преимущества и недостатки
Современная электроэнергетика предлагает немало способов по выработке электроэнергии. Условно их можно разделить на две большие категории: классические и альтернативные.
К классическим методам относятся все привычные способы получения энергии. Чаще всего они требуют использования дополнительных ресурсов, таких, как нефть, уголь или газ. Иными словами, применяются невозобновляемые источники.
К классическим способам добычи энергии относятся:
- ГЭС. Огромная производительность и дешевизна. При этом нарушается баланс окружающей среды, в случае прорыва риск большого количества человеческих жертв.
- АЭС. Относительная экологичность, эффективность. К проблемам можно отнести утилизацию отходов, уязвимость, катастрофические последствия при аварии.
- ТЭС. Менее опасна, чем ГЭС или АЭС. Сильно загрязняет окружающую среду, потребляет много ресурсов.
Важно упомянуть, что, несмотря на распространенное убеждение о вреде и радиоактивном излучении АЭС, именно ТЭС выбрасывают в атмосферу больше всего радиоактивных веществ - продуктов переработки угля. Подобные выбросы в отличие от отходов АЭС распадаются в атмосфере со временем, но до этого момента они оказывают вредоносное воздействие на всю территорию.
Альтернативные методы подразумевают использование возобновляемых природных ресурсов. К ним относится:
- Солнечная. Самое перспективное, хотя и недостаточно развитое направление. Наибольшую трудность составляет проектирование максимально эффективных солнечных батарей.
- Ветряная. Наиболее освоенный способ. Современные ветряные мельницы могут самостоятельно подстраиваться под условия для достижения максимальной эффективности.
- Энергия приливов и отливов. Несмотря на свою непопулярность, данный способ является эффективным.
В большинстве случаев наибольшее затруднение вызывают лишь вопросы внедрения данных технологий и достаточно высокая стоимость такой электроэнергии.
Современная электроэнергетика в России
Несмотря на общемировую тенденцию к сокращению использования атомных электростанций, в России их эксплуатация не только продолжается, но и рассматривается вопрос о создании новых АЭС. На графике ниже отлично показана общая тенденция к увеличению выработки энергии.
Современная электроэнергетика государства в настоящее время опирается на данный источник электроэнергии. Особенности функционирования таких предприятий также допускают возведение и использования новых АЭС с целью отопления жилых помещений: теплоотдача станций достаточна для таких целей.
Общие тенденции в развитии электроэнергетики России указывают на растущие показатели производства.
Основанием для провала, приходящегося на 2009 год, стал экономический упадок, однако уже в 2010 производство электроэнергии вновь начало набирать обороты.
Альтернативные методы все ещё не используются на государственном уровне, однако частные предприятия и лица уже применяют солнечные батареи.
Современная электроэнергетика в России больше направлена на оптимизацию уже существующих производств, чем на разработку новых способов генерирования электроэнергии.
Больше о современной электроэнергетики: способах, методах, тенденция в России и других странах, можно узнать на выставке «Электро».
Читайте другие наши статьи:Знание истории развития электроэнергетики помогает понять логику выбора направления её развития, природу возникающих перед ней проблем и возможные способы их решения.
Становление электроэнергетики как самостоятельной отрасли промышленности и экономики
История науки и техники ведет отсчет развития электроэнергетики с 1891 г., когда состоялось испытание трехфазной системы электропередачи на международной электротехнической выставке в г. Франкфурте-на-Майне .
На гидроэлектростанции в Лауфене электрическая энергия вырабатывалась гидроагрегатом, состоящем из турбины, конической зубчатой передачи и трехфазного синхронного генератора (мощность 230 кВ А, частота вращения 150 об/мин, напряжение 95 В, соединение обмоток звездой). В Лауфене и Франкфурте находилось по три трансформатора, погруженных в баки, наполненные маслом.
Трехпроводная линия была выполнена на деревянных опорах со средним пролетом около 60 м. Медный провод диаметром 4 мм крепился на штыревых фарфоро-масляных изоляторах. Интересной деталью линии являлась установка плавких предохранителей со стороны высокого напряжения: в начале линии в разрыв каждого провода был включен участок длиной 2,5 м, состоявший из двух медных проволок диаметром 0,15 мм каждая. Для отключения линии во Франкфурте посредством простого приспособления устраивалось трехфазнос короткое замыкание, плавкие вставки перегорали, турбина начинала развивать большую скорость, и машинист, заметив это, останавливал ее.
На выставочной площадке во Франкфурте был установлен понижающий трансформатор, от которого при напряжении 65 В питались 1000 ламп накаливания, расположенных на огромном щите. Здесь же был установлен трехфазный асинхронный двигатель ДоливоДобровольского, приводивший в действие гидравлический насос мощностью около 100 л. с., питавший небольшой искусственный водопад. Одновременно с этим мощным двигателем М.О. Доливо-Добровольский экспонировал асинхронный трехфазный двигатель мощностью около 100 Вт с вентилятором на его валу и двигатель мощностью 1,5 кВт с сидящим на его валу генератором постоянного тока.
Испытания электропередачи, которые проводились Международной комиссией, дали следующие результаты: минимальный КПД электропередачи (отношение мощности на вторичных зажимах трансформатора во Франкфурте к мощности на валу турбины в Лауфене) - 68,5 %, максимальный - 75,2 % при линейном напряжении около 15 кВ, а при напряжении 25,1 кВ максимальный КПД составил 78,9 %.
Результаты испытаний электропередачи Лауфен-Франкфурт не только продемонстрировали возможности передачи энергии на большие расстояния в виде электрической энергии, но и поставили точку в давнем споре сторонников постоянного либо переменного тока в пользу переменного тока.
Создание трехфазной системы - важнейший этап в развитии электроэнергетики и электрификации. После закрытия Франкфуртской выставки электростанция в Лауфене перешла в собственность г. Хейльборна, расположенного в 12 км от Лауфена, и была пущена в эксплуатацию в начале 1892 г. Электроэнергия использовалась для питания всей городской осветительной сети, а также ряда небольших заводов и мастерских. Понижающие трансформаторы устанавливались непосредственно у потребителей.
В том же 1892 г. была сдана в эксплуатацию линия Бюлах- Эрликон (Швейцария). Электроэнергия, вырабатываемая гидроэлектростанцией с гремя трехфазными генераторами мощностью 150 кВт каждый, построенная у водопада в г. Бюлахе, передавалась на расстояние 23 км для электроснабжения завода.
Вслед за этими первыми установками в короткое время были построены ряд электростанций; наибольшее их число находилось в Германии.
В США (в Калифорнии) первая трехфазная установка была сооружена в конце 1893 г. Темпы внедрения трехфазной системы в Америке вначале были заметно ниже, чем в Европе, из-за настойчивых попыток одной из крупнейших американских фирм - компании «Всстин- гауз» - развернуть работы по сооружению электростанций и электрических сетей но системе Теслы, т. е. двухфазных.
Для переходного периода в любой области техники характерны попытки комбинирования устаревающих и новых технических решений. Так, в течение почти двух десятилетий делались попытки «примирить» трехфазные системы с другими системами. В эти годы существовали электростанции, на которых одновременно работали генераторы постоянного, переменного однофазного, двухфазного и трехфазного тока или любая их комбинация. Напряжения и частоты были различными, потребители питались по раздельным линиям. Попытки спасти устаревающие системы, а вместе с ними и освоенное заводами электрооборудование, приводили к созданию комбинированных систем.
Но уже начиная с 1901-1905 гг. в основном сооружаются трехфазные электростанции, которые вначале преимущественно были станциями фабрично-заводского типа. Трехфазная техника позволяла строить крупные электростанции иа месте добычи топлива или па подходящей реке, а вырабатываемую энергию транспортировать по линиям электропередачи в промышленные районы и города. Такие электростанции стали называть районными.
Первые районные электростанции были построены во второй половине 90-х гг. XIX в., а в следующем столетии они составили основу развития электроэнергетики. Первой районной электростанцией считают Ниагарскую ГЭС. Строительство таких электростанций приобрело широкий размах с начала XX в. Этому способствовал рост потребления электроэнергии, связанный с внедрением в промышленность электропривода, развитием электрического транспорта и электрического освещения городов. Электрические станции становились крупными промышленными предприятиями, сети разных станций объединялись, создавались первые энергетические системы. Под энергетической системой стали понимать совокупность электростанций, линий электропередачи, подстанций и тепловых сетей, связанных общностью режима и непрерывностью процесса производства и распределения электрической и тепловой энергии.
Потребность объединять работу нескольких электростанций в общую сеть стала проявляться уже в 90-х гг. XIX в. Она обусловлена тем, что при совместной работе уменьшается необходимый резерв на каждой станции в отдельности, появляется возможность ремонта оборудования без отключения основных потребителей, создаются условия для выравнивания графика нагрузки базисных станций в целях более эффективного использования энергетических ресурсов. Первое известное объединение двух трехфазных электростанций было осуществлено в 1892 г. в Швейцарии.
Русские электротехники сумели быстро оценить достоинства трехфазной системы. Уже в январе 1892 г. на 4-й Петербургской электротехнической выставке демонстрировались две трехфазные машины системы Доливо-Добровольского мощностью по 15 кВт. В России первым предприятием с трехфазным электроснабжением был Новороссийский элеватор. Он представлял собой огромное сооружение, и задача распределения энергии по его этажам и различным зданиям могла быть решена наилучшим образом только с помощью электричества. Элеватор был электрифицирован в 1893 г. Все машины по разработанным за границей проектам изготовлялись в собственных мастерских элеватора. На электростанции, построенной рядом с элеватором, были установлены четыре синхронных генератора мощностью 300 кВт каждый. В то время это была самая мощная в мире трехфазная электростанция. В помещениях элеватора работали трехфазные двигатели мощностью 3,5-15,0 кВт, которые приводили в действие различные машины и механизмы. Часть энергии использовалась для освещения.
Первая в России электропередача значительной протяженности была сооружена на Павловском прииске Ленского золотопромышленного района в Сибири. На электростанции, построенной в 1896 г. на р. Ныгра, были установлены трехфазный генератор (98 кВт, 600 об/мин, 140 В) и трансформатор соответствующей мощности, повышающий напряжение до 10 кВ. Электроэнергия передавалась на прииск, удаленный от станции на расстояние 21 км. На прииске для привода водоотливных устройств использовались трехфазные асинхронные двигатели мощностью 6,5-25,0 л. с. (напряжение 260 В). С 1897 г. началась электрификация крупных городов: Москвы, Петербурга, Самары, Киева, Риги, Харькова и др.
Интересно отметить, что во время бурного развития трехфазных электропередач высокого напряжения (до 150 кВ) М.О. Доливо- Добровольский на основе технико-экономических расчетов пришел к выводу о том, что при передаче энергии на несколько сотен километров при напряжении свыше 200 кВ целесообразно генерирование и распределение энергии осуществлять переменным током, а передачу - постоянным током высокого напряжения. Линия постоянного тока в начале и в конце должна подсоединяться к преобразовательным подстанциям, на которых устанавливаются ртутные выпрямители. К такому выводу он пришел, даже не зная о такой проблеме для мощных линий передач переменного тока, как устойчивость.
В наши дни его предсказание оправдалось, и во многих странах успешно действуют линии электропередачи постоянного тока сверхвысокого напряжения (подробнее см. в 11.6). На рис. 1.1 и 1.2 показана динамика роста рабочего напряжения воздушных линий передач переменного и постоянного тока.
Рис. 1.1.
(рекордных) классов напряжения
Рис. 1.2.
(рекордных) кчассов напряжения
Дальнейшее развитие электроэнергетики в нашей стране проходило в несколько этапов:
- соединение электростанций на параллельную работу и образование первых энергосистем;
- образование территориальных объединений энергосистем (ОЭС);
- создание Единой энергетической системы (ЕЭС);
- функционирование ЕЭС России после образования независимых государств на территории бывшего СССР.
Основа создания энергетических систем в нашей стране была заложена Государственным планом электрификации России (ГОЭЛРО), утвержденным в 1920 г. Этот план предусматривал централизацию электроснабжения путем строительства крупных электростанций и электрических сетей с последовательным объединением их в энергетические системы. Планом ГОЭЛРО предусматривалось также всемерное развитие отечественной электротехнической промышленности, освобождение ее от засилья иностранного капитала, удельный вес которого составлял в ней в начале 20-х гг. 70 %. Для решения всех вопросов электротехники и подготовки высококвалифицированных специалистов в октябре 1921 г. был создан Государственный экспериментальный электротехнический институт, переименованный впоследствии во Всесоюзный электротехнический институт (ВЭИ).
Под руководством ведущих членов комиссии ГОЭЛРО (руководитель Г.М. Кржижановский) были спроектированы и построены ряд электростанций и линий электропередач: Шатурская ГРЭС (мощность 48 МВт, ввод в эксплуатацию в 1925 г.), Волховская ГЭС (66 МВт, 1926 г.), Нижнесвирская ГЭС (90 МВт, 1933 г.), Днепровская ГЭС (580 МВт, 1932 г.). Днепровская ГЭС была в то время самой крупной в Европе.
Первые энергосистемы - Московская и Петроградская - были созданы в 1921 г. В 1922 г. в Московской энергосистеме вошла в строй первая линия электропередачи напряжением 110 кВ Каширская ГРЭС - Москва длиной 120 км, а в 1933 г. была пущена ЛЭП напряжением 220 кВ Нижнесвирская ГЭС - Ленинград. (Первая линия 220 кВ во Франции была построена всего на полгода раньше). Были образованы новые энергосистемы: Донбасская (1926 г.), Ивановская (1928 г.), Ростовская (1929 г.) и др.
За 15-летний срок план ГОЭЛРО был значительно перевыполнен. Установленная мощность электростанций страны в 1935 г. составила 6,9 млн кВт, годовая выработка электроэнергии достигла 26,8 млрд кВт-ч. По производству электроэнергии Советский Союз занял второе место в Европе и третье в мире.
Процесс объединения энергосистем начался еще в первой половине 30-х гг. с создания сетей 110 кВ энергосистем в районах Центра и Донбасса. В 1940 г. для руководства параллельной работой Верхневолжских энергосистем (Горьковской, Ивановской и Ярославской) была создана объединенная диспетчерская служба. В связи с намечавшимся объединением энергосистем Юга в 1938 г. было создано Бюро Южной энергосистемы, которое затем было преобразовано в Оперативнодиспетчерское управление Юга; в 1940 г. была введена в эксплуатацию первая межсистемная связь напряжением 220 кВ Днепр-Донбасс.
Мощность всех электростанций страны в 1940 г. достигла 11,2 млн кВт, выработка электроэнергии составила 48,3 млрд кВт-ч.
Интенсивное плановое развитие электроэнергетики было прервано Великой Отечественной войной. Перебазирование промышленности западных районов на Урал и в восточные районы страны потребовало форсированного развития энергетики Урала, Казахстана, Центральной Сибири, Средней Азии, Поволжья, Закавказья и Дальнего Востока. Особенно большое развитие получила электроэнергетика Урала, где выработка электроэнергии с 1940 по 1945 гг. увеличилась в 2,5 раза.
В ходе войны электроэнергетике был нанесен громадный ущерб: взорваны, сожжены или частично разрушены 61 крупная электростанция и большое число мелких общей мощностью 5 млн кВт, т. е. почти половина установленных к тому времени мощностей. Разрушено 10 тыс. км магистральных линий электропередачи высокого напряжения, большое количество подстанций.
Восстановление энергетического хозяйства началось уже с конца 1941 г. В 1942 г. восстановительные работы велись в центральных районах европейской части СССР, а к 1945 г. эти работы распространились на всю освобожденную территорию страны.
В 1946 г. суммарная мощность электростанций СССР достигла довоенного уровня: в 1947 г. страна по производству электроэнергии вышла на первое место в Европе и на второе в мире.
В 1954 г. в г. Обнинске была введена в эксплуатацию первая в мире атомная электростанция мощностью 5 МВт.
В 1955 г. суммарная мощность электростанций достигла 37,2 млн кВт, выработка электроэнергии составила 170,2 млрд кВт-ч.
Переход к следующему, качественно новому этапу развития электроэнергетики был связан с вводом в эксплуатацию мощных Волжских ГЭС и дальних линий электропередачи 400-500 кВ. В 1956 г. была введена в работу первая электропередача 400 кВ Куйбышев (ныне Самара) - Москва.
ЛЭП 400 кВ Куйбышев-Москва объединила энергосистемы Средней Волги, линия Куйбышев-Урал - с энергосистемами Прсдура- лья и Урала. Этим было положено начало объединению энергосистем различных регионов и созданию ЕЭС европейской части СССР.
В течение 60-х гг. завершилось формирование ЕЭС европейской части СССР, и в 1970 г. начался следующий этап развития электроэнергетики страны - формирование ЕЭС СССР в составе: ОЭС Центра, Урала, Средней Волги, Северо-Запада, Юга, Северного Кавказа и Закавказья, включавших 63 энергосистемы; три территориальные ОЭС - Казахстана, Сибири и Средней Азии работали раздельно; ОЭС Дальнего Востока находилась в стадии формирования.
В 1972 г. в состав ЕЭС СССР вошла ОЭС Казахстана. В 1973 г. энергосистема Болгарии присоединена на параллельную работу с ЕЭС СССР по межгосударственной связи 400 кВ Молдавская ГРЭС- Вулканешты-Добруджа.
В 1978 г. с завершением строительства транзитной связи 500 кВ Сибирь-Казахстан-Урал присоединилась на параллельную работу ОЭС Сибири. В том же году было закончено строительство межгосударственной связи 750 кВ Западная Украина - Альбертирша (Венгрия), и с 1979 г. началась параллельная работа ЕЭС СССР и ОЭС стран-членов Совета экономической взаимопомощи (СЭВ).
От сетей ЕЭС СССР осуществлялся экспорт электроэнергии в МНР, Финляндию, Турцию и Афганистан; через преобразовательную подстанцию постоянного тока в районе Выборга ЕЭС СССР соединилась с энергообъединением Скандинавских стран NORDEL.
Динамика структуры генерирующих мощностей в 70-х и 80-х гг. характеризуется: нарастающим вводом мощностей на АЭС в западной части страны и дальнейшим вводом мощностей на высокоэффективных ГЭС преимущественно в восточной части страны; началом работ по первому этапу создания Экибасгузского энергетического комплекса; общим ростом концентрации генерирующих мощностей и увеличением единичной мощности агрегатов. Мощность наиболее крупных электростанций России в настоящее время составляет: ТЭС - 4800 МВт (Сургутская ГРЭС-2), АЭС - 4000 МВт (Балаковская, Ленинградская, Курская), ГЭС - 6400 МВт (Саяно-Шушенская).
Технический прогресс в развитии системообразующих сетей характеризовался последовательным переходом к более высоким ступеням напряжения. Освоение напряжения 750 кВ началось с ввода в эксплуатацию в 1967 г. опытно-промышленной электропередачи Конаковская ГРЭС - Москва. В течение 1971-1975 гг. в ОЭС Юга была сооружена широтная магистраль 750 кВ Донбасс - Днепр - Винница - Западная Украина. В 1975 г. была сооружена межсистсмная связь 750 кВ Ленинград-Конаково, позволившая передать в ОЭС Центра избыточную мощность ОЭС Северо-Запада. Для создания мощных связей с восточной частью ЕЭС сооружалась магистральная линия электропередачи 1150 кВ Сибирь-Казахсган-Урал. Было начато также строительство электропередачи постоянного тока напряжением 1500 кВ Экиба- стуз-Цснтр.
В табл. 1.1 приведены данные по установленной мощности электростанций и протяженности электрических сетей 220-1150 кВ ЕЭС СССР за период 1960-1991 гг.
В послевоенные годы электрификация стала основой научно- технического прогресса страны. На ее базе происходило непрерывное совершенствование технологий в промышленности, транспорте, связи, сельском хозяйстве и строительстве, осуществлялась механизация и автоматизация производственных процессов. Рост производства электроэнергии в эти годы опережал рост произведенного национального дохода в 1,6 раза.
Таблица 1.1
Рост установленной мощности электростанций и протяженности электрических сетей 220-1150 кВ ЕЭС СССР
|
Показатель | |||||||
|
Установленная мощность |
|||||||
|
электростанций, млн кВт |
|||||||
|
Высшее напряжение, кВ |
|||||||
|
Протяженность электри- |
|||||||
|
ческих сетей, тыс. км: |
|||||||
Управление электроэнергетикой страны до 1991 г. происходило в условиях монополии государственной собственности на все предприятия отрасли. Все электростанции и ЛЭП принадлежали государству и строились за счет средств государственного бюджета. Строительство объектов электроэнергетики осуществлялось по критерию минимальных народно-хозяйственных затрат. Такой подход к развитию отрасли при полном государственном регулировании минимизировал нспроизводительные затраты. Выбор места размещения новых электростанций и их мощность определялись наличием ТЭР в данном районе и экономической целесообразностью их использования.
Каждая крупная электростанция строилась так, чтобы обеспечивать электроэнергией территорию, охватывающую несколько смежных областей или республик. Для таких электростанций использовался термин «государственная районная электрическая станция» - ГРЭС, т. е. электростанция, построенная на государственные средства, принадлежащая государству и обеспечивающая электроэнергией большой район радиусом до 500-600 км и более. Как правило, эти крупные ГРЭС конденсационного типа или АЭС рассчитаны на производство большого количества электроэнергии. Такие электростанции явились основными производителями электроэнергии в составе ЕЭС СССР.
Тепловая энергия производилась на ГРЭС в небольшом количестве для собственных нужд электростанции и для близлежащих населенных пунктов.
Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), вырабатывающие электрическую и тепловую энергию по комбинированному циклу, размещались в местах сосредоточения больших тепловых нагрузок, например крупных промышленных предприятий или городских районов. В каждом крупном городе была построена одна или несколько ТЭЦ. Они обеспечивали население и промышленность, в первую очередь, тепловой энергией, а попутно и дешевой электроэнергией, вырабатываемой на тепловой нагрузке.
Эффективность работы электроэнергетики обеспечивалась централизованным управлением режимами работы электростанций и электрических сетей, планированием и контролем их техникоэкономических показателей. Директивная система позволяла легко реализовать перераспределение экономического эффекта от деятельности различных предприятий электроэнергетики, исходя из интересов народного хозяйства страны, а экономические противоречия между производителями и потребителями разрешались самим же государством. Непротиворечивость интересов развития и функционирования отдельных предприятий электроэнергетики в этот период обеспечивалась единой нормативно-правовой основой, которая формировалась центральными органами государственного управления (Госпланом СССР и Минэнерго СССР) .
Централизованное распределение капитальных вложений в развитие и функционирование объектов электроэнергетики не было непосредственно связано с результатами хозяйственной деятельности отдельных предприятий, а непроизводительные расходы убыточных предприятий покрывались перераспределением доходов внутри самой отрасли за счет прибыльных предприятий. Директивное управление было направлено в основном на выполнение плановых технико-экономических показателей и ограничивало инициативу предприятий по улучшению своей деятельности, поскольку экономический эффект от успешной деятельности мог быть просто перераспределен в пользу другого, убыточного предприятия. Эти издержки централизации отчётливо проявились при переходе страны к рыночной экономике и стали побудительной причиной радикальной реформы электроэнергетической отрасли.
Электроэнергетика -- базовая отрасль, развитие которой является непременным условием развития экономики и других сфер жизни общества. В мире производится около 13000 млрд. кВт/ч, из которых только на США приходится до 25%. Свыше 60% электроэнергии в мире производится на тепловых электростанциях (в США, России и Китае -- 70-80%), примерно 20% -- на ГЭС, 17% -- на атомных станциях (во Франции и Бельгии -- 60%, Швеции и Швейцарии -- 40-45%).
Наиболее обеспеченными электроэнергией в расчете на душу населения являются Норвегия (28 тыс. кВт/ч в год), Канада (19 тыс.), Швеция (17 тыс.).
Электроэнергетика вместе с топливными отраслями, включающими разведку, добычу, переработку и транспортировку источников энергии, а также и самой электрической энергии, образует важнейший для экономики любой страны топливно-энергетический комплекс (ТЭК). Около 40% всех первичных энергоресурсов мира расходуется на выработку электроэнергии. В ряде стран основная часть топливно-энергетического комплекса принадлежит государству (Франция, Италия и др.), но во многих странах основную роль в ТЭК играет смешанный капитал.
Электроэнергетика занимается производством электроэнергии, ее транспортировкой и распределением. Особенность электроэнергетики состоит в том, что ее продукция не может накапливаться для последующего использования: производство электроэнергии в каждый момент времени должно соответствовать размерам потребления с учетом нужд самих электростанций и потерь в сетях. Поэтому связи в электроэнергетике обладают постоянством, непрерывностью и осуществляются мгновенно.
Электроэнергетика оказывает большое воздействие на территориальную организацию хозяйства: позволяет осваивать ТЭР удаленных восточных и северных районов; развитие магистральных высоковольтных линий способствует более свободному размещению промышленных предприятий; крупные ГЭС притягивают к себе энергоемкие производства; в восточных районах электроэнергетика является отраслью специализации и служит основой формирования территориально-производственных комплексов.
Считается, что для нормального развития экономики рост производства электроэнергии должен обгонять рост производства во всех других отраслях. Большую часть выработанной электроэнергии потребляет промышленность. По производству электроэнергии (1015,3 млрд. кВт.-ч в 2007 г.) Россия занимает четвертое место после США, Японии и Китая.
По масштабам производства электроэнергии выделяются Центральный экономический район (17,8% общероссийского производства), Восточная Сибирь (14,7%), Урал (15,3%) и Западная Сибирь (14,3%). Среди субъектов РФ по выработке электроэнергии лидируют Москва и Московская область, Ханты-Мансийский автономный округ, Иркутская область, Красноярский край, Свердловская область. Причем электроэнергетика Центра и Урала базируется на привозном топливе, а сибирские регионы работают на местных энергоресурсах и передают электроэнергию в другие районы.
Электроэнергетика современной России главным образом представлена тепловыми электростанциями, работающими на природном газе, угле и мазуте, в последние годы в топливном балансе электростанций возрастает доля природного газа. Около 1/5 отечественной электроэнергии вырабатывают гидроэлектростанции и 15% -- АЭС.
Тепловые электростанции, работающие на низкокачественном угле, как правило, тяготеют к местам его добычи. Для электростанций на мазуте оптимально их размещение рядом с нефтеперерабатывающими заводами. Электростанции на газе ввиду сравнительно низкой величины затрат на его транспортировку преимущественно тяготеют к потребителю. Причем в первую очередь переводят на газ электростанции крупных и крупнейших городов, так как он является более чистым в экологическом отношении топливом, чем уголь и мазут. ТЭЦ (производящие и тепло, и электроэнергию) тяготеют к потребителю независимо от топлива, на котором они работают (теплоноситель при передаче на расстояние быстро остывает).
Самыми крупными тепловыми электростанциями мощностью более 3,5 млн. кВт каждая являются Сургутская (в Ханты-Мансийском автономном округе), Рефтинская (в Свердловской области) и Костромская ГРЭС. Мощность более 2 млн. кВт имеют Киришская (около Санкт-Петербурга), Рязанская (Центральный район), Новочеркасская и Ставропольская (Северный Кавказ), Заинская (Поволжье), Рефтинская и Троицкая (Урал), Нижневартовская и Березовская в Сибири.
Геотермические электростанции, использующие глубинное тепло Земли, привязаны к источнику энергии. В России на Камчатке действуют Паужетская и Мутновская ГТЭС.
Гидроэлектростанции -- весьма эффективные источники электроэнергии. Они используют возобновимые ресурсы, обладают простотой управления и очень высоким коэффициентом полезного действия (более 80%). Поэтому стоимость производимой ими электроэнергии в 5-6 раз ниже, чем на ТЭС.
Гидроэлектростанции (ГЭС) экономичнее всего строить на горных реках с большим перепадом высот, тогда как на равнинных реках для поддержания постоянного напора воды и снижения зависимости от сезонных колебаний объемов воды требуется создание больших водохранилищ. Для более полного использования гидроэнергетического потенциала сооружаются каскады ГЭС. В России созданы гидроэнергетические каскады на Волге и Каме, Ангаре и Енисее. Общая мощность Волжско-Камского каскада -- 11,5 млн. кВт. И он включает 11 электростанций. Самыми мощными являются Волжская (2,5 млн. кВт) и Волгоградская (2,3 млн. кВт). Действуют также Саратовская, Чебоксарская, Воткинская, Иваньковская, Угличская и др.
Еще более мощный (22 млн. кВт) -- Ангаро-Енисейский каскад, включающий самые крупные в стране ГЭС: Саянскую (6,4 млн. кВт), Красноярскую (6 млн. кВт), Братскую (4,6 млн. кВт), Усть-Илимскую (4,3 млн. кВт).
Приливные электростанции используют энергию высоких приливов и отливов в отсеченном от моря заливе. В России действует опытная Кислогубская ПЭС у северного побережья Кольского полуострова.
Атомные электростанции (АЭС) используют высокотранспортабельное топливо. Учитывая, что 1 кг урана заменяет 2,5 тыс. т угля, АЭС целесообразнее размещать вблизи потребителя, в первую очередь в районах, лишенных других видов топлива. Первая в мире АЭС была построена в 1954 г. в г. Обнинске (Калужская обл.). Сейчас в России действует 8 атомных электростанций, из которых самыми мощными являются Курская и Балаковская (Саратовская обл.) по 4 млн. кВт каждая. В западных районах страны действуют также Кольская, Ленинградская, Смоленская, Тверская, Нововоронежская, Ростовская, Белоярская. На Чукотке -- Билибинская АТЭЦ.
Важнейшая тенденция развития электроэнергетики -- объединение электростанций в энергосистемах, которые осуществляют производство, передачу и распределение электроэнергии между потребителями. Они представляют собой территориальное сочетание электростанций разных типов, работающих на общую нагрузку. Объединение электростанций в энергосистемы способствует возможности выбирать наиболее экономичный режим нагрузки для разных типов электростанций; в условиях большой протяженности государства, существования поясного времени и несовпадения пиковых нагрузок в отдельных частях таких энергосистем можно маневрировать производством электроэнергии во времени и пространстве и перебрасывать ее по мере надобности во встречных направлениях.
В настоящее время функционирует Единая энергетическая система (ЕЭС) России. В ее состав входят многочисленные электростанции европейской части и Сибири, которые работают параллельно, в едином режиме, сосредоточивая более 4/5 суммарной мощности электростанций страны. В регионах России восточнее Байкала действуют небольшие изолированные энергосистемы.
Энергетической стратегией России на ближайшее десятилетие предусмотрено дальнейшее развитие электрификации за счет экономически и экологически обоснованного использования ТЭС, АЭС, ГЭС и нетрадиционных возобновляемых видов энергии, повышение безопасности и надежности действующих энергоблоков АЭС.
Электроэнергетика - базовая инфраструктурная отрасль, снабжающая электричеством и теплом все остальные сектора хозяйства.
С энергопотреблением прямо связаны и уровень социально-экономического развития, и общая деловая активность, и жизнь каждого человека.
Только за последнее десятилетие производство электроэнергии в мире выросло почти в 1,5 раза. Заметные изменения происходят в соотношении используемых видов топлива и в географической структуре глобального энергетического рынка.
Двумя крупнейшими производителями электроэнергии, далеко опережающими всех остальных, являются Китай и США.
Электроэнергетика - базовая инфраструктурная отрасль, в которой реализуются процессы производства, передачи, распределения электроэнергии. Она имеет связи со всеми секторами экономики, снабжая их произведенными электричеством и теплом и получая от некоторых из них ресурсы для своего функционирования (рис. 1).
Рис. 1. Электроэнергетика в современной экономике
Источник: Экономика и управление в электроэнергетике. Электротехнический портал РФ.
Роль электроэнергетики в ХХ I в. остается исключительно важной для социально-экономического развития любой страны и мирового сообщества в целом. Энергопотребление тесно связано с деловой активностью и уровнем жизни населения.
Научно-технический прогресс и появление новых секторов и отраслей экономики, совершенствование технологий, повышение качества и улучшение условий жизни людей ведут к расширению сфер использования электроэнергии и повышению требований к надежному и бесперебойному энергоснабжению.
Особенности электроэнергетики как отрасли обусловлены спецификой ее основного продукта. Электроэнергия по своим свойствам подобна услуге: время ее производства совпадает со временем потребления.
Электроэнергетика должна быть готова к выработке, передаче и поставке электроэнергии в момент появления спроса, в том числе в пиковом объеме, располагая для этого необходимыми резервными мощностями и запасом топлива.
Чем больше максимальное (хотя бы и кратковременное) значение спроса, тем больше должны быть мощности, чтобы обеспечить готовность к оказанию услуги. (Ситуация изменится, если появятся эффективные технологии хранения электроэнергии. Пока это в основном аккумуляторы разных типов, а также гидроаккумулирующие станции.)
Невозможность хранения электроэнергии в промышленных масштабах предопределяет технологическое единство всего процесса ее производства, передачи и потребления. Вероятно, это единственная отрасль в современной экономике, где непрерывность производства продукции должна сопровождаться таким же непрерывным ее потреблением. В силу этой особенности в электроэнергетике существуют жесткие технические требования к каждому этапу технологического цикла, в том числе по частоте электрического тока и напряжению.
Принципиальной особенностью электрической энергии как продукта, отличающей ее от всех других видов товаров и услуг, является то, что ее потребитель может повлиять на устойчивость работы производителя.
Потребности экономики и общества в электрической энергии существенно зависят от погодных факторов, времени суток, технологических режимов различных производственных процессов в отраслях-потребителях, особенностей домашних хозяйств, даже от программы телепередач.
Различия между максимальным и минимальным уровнями потребления определяет потребность в так называемых резервных мощностях, которые включаются только тогда, когда уровень потребления достигает определенного значения.
Экономические характеристики производства электроэнергии зависят от типа электростанции, степени ее загрузки и режима работы, вида топлива. При прочих равных условиях в наибольшей степени востребуется электроэнергия тех станций, которые генерируют ее в нужное время и в нужном объеме с наименьшими издержками.
С учетом всех этих особенностей принято объединять устройства, производящие энергию (генераторы), в единую энергетическую систему, что обеспечивает сокращение суммарных издержек производства и уменьшает потребность в резервировании производственных мощностей. Система нуждается в операторе, который выполняет координирующие функции. Он регулирует график и объем как производства, так и потребления электроэнергии.
Системный оператор принимает решения на основании рыночных сигналов от производителей (о возможностях и стоимости производства электроэнергии) и от потребителей (о спросе на нее в определенные временные интервалы). В конечном счете системный оператор должен обеспечить надежную и безопасную работу энергосистемы, эффективное удовлетворение спроса на электроэнергию. Его деятельность отражается на производственных и финансовых результатах всех участников рынка электроэнергии, а также на их инвестиционных решениях.
Основными производителями электроэнергии являются:
тепловые электростанции
(ТЭС), где тепловая энергия, образующаяся при сжигании органического топлива (уголь, газ, мазут, торф, сланцы и т.д.), используется для вращения турбин, приводящих в движение электрогенератор.
Возможность одновременного производства тепла и электроэнергии привела к распространению в ряде стран централизованного теплоснабжения на ТЭЦ;
гидроэлектростанции (ГЭС), где в электроэнергию преобразуется механическая энергия потока воды с помощью гидравлических турбин, вращающих электрогенераторы;
атомные электростанции (АЭС), где в электроэнергию преобразуется тепловая энергия, полученная при цепной ядерной реакции радиоактивных элементов в реакторе.
Три основных типа электростанций определяют виды используемых энергоресурсов. Их принято подразделять на первичные и вторичные, возобновляемые и невозобновляемые.
Первичные энергоносители - это сырьевые материалы в их естественной форме до проведения какой-либо технологической обработки, например каменный уголь, нефть, природный газ и урановая руда. В разговорной речи эти материалы называют просто первичной энергией. К таковой относятся также солнечное излучение, ветер, водные ресурсы.
Вторичная энергия - это продукт переработки, «облагораживания» первичной, например бензин, мазут, ядерное топливо.
Некоторые виды ресурсов могут относительно быстро восстанавливаться в природе, они называются возобновляемыми: дрова, камыш, торф и прочие виды биотоплива, гидропотенциал рек. Ресурсы, не обладающие таким качеством, называются невозобновляемыми: уголь, сырая нефть, природный газ, нефтеносный сланец, урановая руда. По большей части они являются полезными ископаемыми. Энергия солнца, ветра, морских приливов относится к неисчерпаемым возобновляемым энергетическим ресурсам.
В настоящее время наиболее распространенным видом технологического топлива в мировой электроэнергетике выступает уголь. Это объясняется относительной дешевизной и широкой распространенностью запасов данного вида топлива.
Однако транспортировка угля на значительные расстояния ведет к большим издержкам, что во многих случаях делает его использование нерентабельным. При производстве энергии с использованием угля высок уровень выброса в атмосферу загрязняющих веществ, что наносит существенный вред окружающей среде. В последние десятилетия ХХ в. появились технологии, позволяющие использовать уголь для производства электроэнергии с большей эффективностью и меньшим ущербом для окружающей среды.
Расширение использования газа в мировой электроэнергетике за последние годы объясняется существенным ростом его добычи, появлением высокоэффективных технологий производства электроэнергии, основанных на применении данного вида топлива, а также ужесточением политики по охране окружающей среды.
Все большее распространение получает использование урана. Это топливо обладает колоссальной эффективностью по сравнению с прочими сырьевыми источниками энергии. Однако применение радиоактивных веществ сопряжено с риском масштабного загрязнения окружающей среды в случае аварии. Кроме того, возведение АЭС и утилизация отработанного топлива чрезвычайно капиталоемки. Развитие этого вида энергетики осложняется и тем, что пока немногие страны могут обеспечить подготовку научных и технических специалистов, способных разработать технологии и обеспечить квалифицированную эксплуатацию АЭС.
Большое значение в структуре источников электроэнергии сохраняют гидроресурсы, хотя их доля за последние десятилетия несколько сократилась. Преимущества этого источника в его возобновляемости и относительной дешевизне.
Но возведение гидростанций оказывает необратимое воздействие на окружающую среду, так как обычно требует затопления значительных территорий при создании водохранилищ. Кроме того, неравномерность распределения водных ресурсов на планете и зависимость от климатических условий ограничивают их гидроэнергетический потенциал.
Существенное сокращение использования нефти и нефтепродуктов для производства электроэнергии за последние тридцать лет объясняются как ростом стоимости данного вида топлива, высокой эффективностью его применения в других отраслях, так и дороговизной его транспортировки на значительные расстояния, а также возросшими требованиями к экологической безопасности.
Растет внимание к возобновляемым источникам энергии. В частности, активно разрабатываются технологии использования энергии солнца и ветра, потенциал которых огромен. Правда, на сегодняшний день использование солнечной энергии в промышленных масштабах в большинстве случаев оказывается менее эффективным по сравнению с традиционными видами ресурсов.
Что касается энергии ветра, в развитых странах (прежде всего под влиянием экологических движений) ее применение в электроэнергетике значительно увеличилось. Нельзя не упомянуть также геотермальную энергию, которая может иметь серьезное значение для некоторых государств или отдельных регионов (Исландии, Новой Зеландии, в России - для Камчатки, Ставропольского и Краснодарского краев, Калининградской области). Развитие производства электроэнергии на основе возобновляемых ресурсов пока еще требует государственных дотаций.
В конце XX - начале XXI в. резко повысился интерес к биоэнергетическим ресурсам. В отдельных странах (например, в Бразилии) производство электроэнергии на биотопливе составило заметную долю в энергетическом балансе. В США была принята специальная программа субсидирования биотоплива. Но существуют и сомнения в перспективах данного направления электроэнергетики. Они касаются прежде всего эффективности использования таких природных ресурсов, как земля и вода; так, отвод обширных площадей пахотной земли под производство биотоплива внес свой вклад в удвоение цен на продовольственное зерно.
Представление об изменениях в структуре генерации электроэнергии за последние десятилетия дает рис. 2.
Рис. 2. Изменения в структуре генерации по видам топлива, %
1973 г
.
2011 г
.
* Включая возобновляемые геотермальную, солнечную, ветровую, приливную энергии, биотопливо и отходы и т.п.
Источник
: International Energy Agency. 2013 Key World Energy Statistics. Paris
2013.
В настоящее время, как и в 1973 г., подавляющая часть выработки электроэнергии приходится на органические виды топлива. Однако их доля уменьшилась с 75% до 68%. При этом заметно возрос удельный вес атомной энергетики - с 3% до 13%, прочих возобновляемых ресурсов - с 1% до 4%. Роль гидроэнергетики снизилась.
Наиболее драматические сдвиги произошли внутри органических видов топлива. Резко упала доля нефти - с 25% до 5%. При этом выросли показатели природного газа - с 12% до 22% - и такого традиционного вида топлива, как уголь - с 38% до 41%. Последний продолжает оставаться главным ресурсом для выработки электроэнергии в мире.
Структура глобального рынка
За последнее десятилетие производство электроэнергии в мире выросло почти в 1,5 раза, достигнув в 2012 г. 21 трлн кВт-ч (рис. 3).
Рис. 3. Мировое производство электроэнергии за 2000-2012 гг.,
млрд
. к
Вт
-
ч
Источник
D
.
C
.
Крупнейшими производителями электроэнергии в мире являются Китай (4,7 трлн кВт-ч) и США (4,3 кВт-ч), значительно опережающие по этому показателю остальные страны (рис. 4).
Рис. 4. Крупнейшие производители электроэнергии в 2011 г., млрд кВт-ч
Источник
: U.S. Energy Information Administration. International Energy Statistics. Electricity.
U.S. Department of Energy. Wash.
D
.
C
.
За последние десятилетия произошли заметные региональные сдвиги в производстве электроэнергии (рис. 5). Существенно сократилась доля развитых стран (ОЭСР) - с 73% в 1973 г. до 49% в 2011 г. Одновременно выросли доли развивающихся стран Африки, Латинской Америки и Азии, прежде всего Китая, на который теперь приходится более 20% мирового производства электроэнергии (в 1973 г. - 3%).
Рис. 5. Региональные сдвиги в производстве электроэнергии, %
1973 г
.
2011 г
.
*
Без
Китая
.
Источник
: International Energy Agency. 2013 Key World Energy Statistics. Paris 2013.
Интересно отметить, что крупнейшие производители электроэнергии не всегда являются и крупнейшими ее экспортерами. Так, в список ведущих продавцов входят лишь Франция, Россия, Канада и Китай, а США и Бразилия являются одновременно ведущими в мире покупателями электроэнергии (табл. 1).
Китай
Китай - одна из немногих стран в мире, где подавляющая часть электроэнергии вырабатывается на угле (до 80%). Довольно значительна роль ГЭС (15%), а вот доля атомной энергетики и других видов генерации минимальна.
Рис. 6.
Источник
: U.S. Energy Information Administration. International Energy Statistics. Electricity.
U.S. Department of Energy. Wash.
D
.
C
.
Основным органом, ответственным за регулирование электроэнергетики Китая, является Государственная комиссия по регулированию электроэнергетики (ГКРЭ), созданная в 2002 г. К компетенции ГКРЭ относятся:
·
общее регулирование электроэнергетики страны, создание прозрачной системы регулирования и прямое управление региональными подразделениями ГКРЭ;
·
разработка нормативно-правовой базы отрасли и правил рынков электроэнергии;
·
участие в разработке планов развития электроэнергетики и рынков электроэнергии;
·
мониторинг работы рынков, обеспечение добросовестной конкуренции на рынке, регулирование неконкурентных видов генерации и деятельности по передаче электроэнергии;
·
участие в разработке и обеспечение применения технических стандартов и стандартов безопасности, количественных и качественных нормативов в электроэнергетике;
·
контроль соблюдения экологического законодательства;
·
внесение, исходя их рыночных условий, предложений по тарифообразованию в государственный орган, ответственный за ценообразование, пересмотр уровней тарифов, регулирование тарифов и сборов за системные услуги;
·
расследование нарушений нормативно-правовых актов участниками рынка и урегулирование споров между ними;
·
контроль внедрения положений политики по обеспечению всеобщей электрификации;
·
организация исполнения программ реформы отрасли в соответствии с указаниями Государственного совета.
В секторе производства электроэнергии основными игроками являются:
5 групп генерирующих компаний, образованных в результате реорганизации Государственной энергетической корпорации по принципу равномерности распределения активов. Эти группы компаний контролируются на национальном уровне, и их доля в общей выработке составляет 39%;
иные национальные генерирующие компании (10%);
региональные государственные энергетические компании (45%);
независимые производители (6%).
Организациями, ответственными за передачу электроэнергии в Китае, являются Государственная электросетевая корпорация и Южнокитайская электросетевая корпорация. Они контролируют 7 региональных и 31 провинциальную сетевые компании.
Распределением электроэнергии занимаются более 3000 районных распределительных сетевых компаний, также в основном подчиняющихся электросетевым корпорациям.
Реформа электроэнергетики Китая ставила целью построение такой системы рынков электроэнергии, которая позволит создать стимулы к конкуренции, повысить эффективность, оптимизировать расходы, усовершенствовать механизмы ценообразования, оптимально распределить ресурсы, способствовать развитию отрасли и строительству сетевой инфраструктуры по всей стране.
Первым шагом стало создание в 1997 г. Государственной энергетической корпорации, что позволило отделить коммерческую деятельность от административного регулирования. Дальнейшие этапы реформы были сформулированы в 10-м пятилетнем плане КНР (2001
-
2005 гг.):
·
разделение генерации и сетевой деятельности;
·
функциональное разделение нецелевых видов деятельности внутри корпорации (планирование, моделирование, строительство и др.);
·
обеспечение прямого доступа на рынок для крупных потребителей;
·
формирование конкурентных региональных рынков электроэнергии;
·
создание системы подачи заявок на доступ к сети;
·
приведение розничного тарифообразования в соответствие с требованиями рынка.
Часть этапов реформы была реализована к 2002 г., когда была основана Государственная комиссия по регулированию электроэнергетики и произведена реорганизация Государственной энергетической корпорации. В процессе реформы проведено разделение корпорации по видам деятельности - на генерирующие и сетевые компании.
В 2004 г. запущены пилотные проекты рынков электроэнергии на западе и северо-западе Китая.
Рынки электроэнергии в Китае находятся на стадии формирования и становления. Планируется поэтапное развитие конкуренции. В настоящий момент конкурентная борьба ведется исключительно между производителями, в дальнейшем предполагается создание условий для возникновения конкурентных механизмов сначала на оптовом, а затем и на розничном рынке.
Общая концепция предусматривает создание трехуровневой структуры - национального рынка, региональных рынков и рынков электроэнергии на уровне провинций. Модель национального рынка предполагает двусторонние сделки по межрегиональной торговле электроэнергией, при этом крупные производители получат возможность подавать заявки напрямую на национальный рынок, минуя уровень регионального.
Основная цель национального рынка - обеспечить снабжение энергодефицитных регионов за счет регионов с избытком генерации.
Пилотные проекты региональных рынков реализовывались на основе двух различных моделей. Северо-Западный Китай имеет единый оптовый рынок региона, в то время как рынок Западного Китая обладает иерархической структурой, в которой рынки на уровне провинций сосуществуют с общерегиональным.
Однако в результате резкого ценового скачка, произошедшего в 2006 г., функционирование этих моделей было приостановлено. Действующая модель предполагает, что генерирующие компании, в дополнение к обслуживанию локальных потребителей, могут подавать заявки на региональный рынок, а компании, снабжающие розничных потребителей, могут докупить там недостающую электроэнергию. Сделки проводятся один раз в месяц, и основным фактором, ограничивающим их, являются перегрузки на линиях электропередачи, соединяющих провинции внутри одного региона.
Рынки на уровне провинций спроектированы на основе модели «единого покупателя». Аукционы проводятся один или два раза в месяц. В большинстве случаев заявки могут подаваться лишь на 30% вырабатываемой электроэнергии, а оставшаяся часть электроэнергии отбирается по принципу обеспечения равного количества часов выработки за год (то есть 30% электроэнергии продается на свободном рынке, а 70% распределяется в равных пропорциях среди потребителей). Для защиты от манипулирования рынком организатор торгов устанавливает потолок ценовых заявок.
США
По сравнению со среднемировой структурой генерации в США относительно большее значение имеют угольные электростанции (на них приходится 48% производимой электроэнергии в стране) и АЭС (20%). Удельный вес гидроэнергетики незначителен и составляет 6% (рис. 7).
Рис. 7.
Структура генерации электроэнергии по видам топлива
Источник
: U.S. Energy Information Administration. International Energy Statistics. Electricity.
U.S. Department of Energy. Wash.
D
.
C
.
К основным государственным регулирующим органам в электроэнергетике США относятся Министерство энергетики, FERC (Федеральная комиссия по регулированию энергетики) и комиссии штатов по коммунальному обслуживанию.
Министерство энергетики США разрабатывает общую энергетическую политику, осуществляет надзор в области электроэнергетики и отвечает за поддержание надежности и экономической устойчивости энергосистем и обеспечение экологической безопасности.
В сферу полномочий FERC входит регулирование торговли электроэнергией на межрегиональном уровне (между штатами), а также услуг по передаче электроэнергии. С момента создания в 1977 г. основные усилия FERC направлены на развитие оптовых рынков электроэнергии, повышение надежности и эффективности систем электропередачи.
Регулирование электроэнергетики на уровне отдельных штатов осуществляется комиссиями по коммунальному обслуживанию (в различных штатах они могут иметь разные названия и полномочия). В сферу компетенции региональных властей входят, как правило, регулирование розничной торговли и распределения электроэнергии, вопросы организации и деятельности коммунальных энергокомпаний.
Важную роль в отрасли играет Североамериканская корпорация по надежности (North American Electric Relibility Corporation, NERC) - саморегулируемая некоммерческая организация, в которую входят представители энергокомпаний, государственных органов, потребителей. К основным функциям NERC относится выработка и согласование стандартов надежности энергосистем, мониторинг и анализ проблем, связанных с надежностью.
Если прежде такие стандарты носили, как правило, рекомендательный характер и не подкреплялись действенными санкциями, в настоящее время они являются обязательными для субъектов отрасли.
В 1930 - 1980-х годах электроэнергетика США представляла собой регулируемую монополию. При этом в собственности вертикально-интегрированных коммунальных предприятий находились как генерирующие, так и сетевые активы, а производство, передача и распределение электроэнергии были объединены в единую услугу - поставку потребителям электроэнергии по тарифам.
Масштабное строительство капиталоемких объектов, таких как атомные электростанции, на фоне экономического спада в экономике США и сокращения электропотребления в 70-х годах ХХ в. привело к росту тарифов на электроэнергию, что вызвало обеспокоенность и протесты потребителей.
В целях повышения энергосбережения и энергоэффективности, а также для обеспечения энергетической безопасности в 1978 г. Конгресс США принял Закон о политике регулирования общественных коммунальных предприятий (PURPA). Этот закон положил начало процессу реформирования электроэнергетики США и переходу от регулируемой монополии к конкуренции.
Закон предусматривал появление новой категории производителей электроэнергии - «квалифицированных электростанций», к которым относились электростанции с установленной мощностью менее 50 МВт, использующие технологии когенерации и возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Коммунальные предприятия были обязаны закупать электроэнергию у «квалифицированных электростанций» по цене, равной собственным издержкам на производство электроэнергии.
Динамичный рост количества «квалифицированных электростанций» в последующие годы и опыт их успешной работы привели к тому, что традиционные вертикально интегрированные коммунальные предприятия перестали быть единственным источником поставок электроэнергии. Изменения в технологиях производства (появление газотурбинных агрегатов с комбинированным циклом) и передачи электроэнергии существенно способствовали развитию конкуренции в электроэнергетике США.
В 1992 г. Конгресс принял Закон об энергетической политике (EPACT), направленный на развитие конкурентного ценообразования и снижение барьеров для входа на рынок. Важнейшими средствами достижения стратегической цели - развития конкуренции - стали разделение видов деятельности на естественно-монопольные (передача электроэнергии и оперативно-диспетчерское управление) и потенциально конкурентные (генерация, сбыт электроэнергии, ремонт и сервис), а также обеспечение недискриминационного доступа к услугам по передаче электроэнергии.
Закон об энергетической политике 1992 г. обязал коммунальные предприятия предоставлять услуги по передаче электроэнергии третьим лицам по ценам, равным затратам. Кроме того, этот закон открыл возможности для появления новой категории поставщиков электроэнергии, освобожденных от правил регулирования цен на электроэнергию на основе затрат, обязательных для всех коммунальных предприятий (таким образом, сейчас есть две модели регулирования цен - на основе затрат плюс некоторый бонус, и вторая (появившаяся) - на основе верхнего потолка цен).
Следующим этапом стал вступивший в силу с начала 2000 г. приказ FERC № 2000, который предусматривал выделение передачи электроэнергии в самостоятельную структуру, управляющую магистральными сетями региона, - Региональную передающую компанию (Regional Transmission Organization, RTO).
В результате трансформации подходов государства к отрасли обозначились современные контуры реформы. Она заключается, прежде всего, в развитии конкурентных отношений в электроэнергетике, в связи с чем решаются задачи разделения видов деятельности, создания межрегиональных конкурентных рынков, формирования единого оперативно-диспетчерского управления и управления сетями передачи электроэнергии в пределах регионов и на межрегиональном уровне.
Конкуренция привела к вытеснению ценообразования на основе издержек рыночным формированием цены на основе спроса и предложения. Это способствовало развитию в США оптовых рынков электроэнергии, которые существенно различаются по географии (они могут охватывать один штат или несколько соседних штатов), структуре, принятым стандартам и механизмам торговли, составу участников и другим показателям. На сегодня уже 70% населения США проживает на территории, где действуют конкурентные оптовые рынки электроэнергии.
(Продолжение следует.)
Кондратьев Владимир Борисович - доктор экономических наук, профессор, руководитель Центра промышленных и инвестиционных исследований Института мировой экономики и международных отношений РАН.
Одной из значимых экономических отраслей является электроэнергетика России . По данным 2013 года было использовано 699 млн. тонн первичных ресурсов энергии; из них 53,2% составило потребление природного газа, нефти – 21,9%, угля – 13,4%, гидроэнергии – 5,9%, ядерной энергии – 5,6%.
Так сложилось, что значительной частью любого производства является топливная энергетика. Начало прошлого века дало старт развитию энергетики в СССР.
В 20-30-е годы ХХ столетия началось грандиозное мероприятие по строительству ТЭЦ и ГЭС, согласно решению государственной комиссии по электрификации России (ГОЭЛРО).
Научные разработки в области атомной энергетики, проводимые в 50-е годы прошлого века, привели к созданию электростанций на основе атомной энергии. Последующий период знаменовался освоением Сибири и ее потенциальных гидровозможностей, освоением залежей местных полезных ископаемых.
РФ – государство богатое на залежи энергетических ископаемых – состоит в десятке самых обеспеченных энергетическими ресурсами стран. На выставочных экспозициях показаны последние достижения в этой сфере.
Общие сведения об электроэнергетике в России и не только
Самой крупной электростанцией Евразийского континента является Сургутская ГРЭС-2. На ее обеспечении находится один из самых важных промыслов Западносибирского региона – нефтегазовый.
Электроэнергетика России является одной из основ современной жизни. Показатель выработки электроэнергии по данным на 2005 год находился на одном уровне с Германией и Данией – странами-импортерами электричества.
В 90-х годах ХХ века произошел значительный спад потребления электроэнергии, но с 1998 года этот показатель начал свой рост и к 2007 году достиг 997,3 млрд. кВт/ч.
Наиболее энергопотребляющей отраслью является промышленность, на долю которой приходится 36%, 15% – доля потребления электричества жилым сектором. Потери электроэнергии в сетях могут составлять максимально 11,5%.
Распределение потребления электроэнергии регионально отличается между собой. Густонаселенные регионы страны поднимают показатель потребления энергии в жилом секторе на максимальный уровень в сравнении с другими районами.
Процесс реструктуризации ЕЭС в России стартовал в 2003 году. Основное внимание было уделено окончательному формированию появившихся на рынке новичков, внедрению в жизнь новых правил работы энергетического рынка, было решено ускорить процесс либерализации.
С 2008 года «Холдинг МРСК» становится владельцем акций компаний, которые занимаются распределением энергетических ресурсов по отраслям и регионам.
Развитие ядерной энергетики на территории РФ
В России размещены все технологии, участвующие в производстве ядерной электроэнергии, начиная с процесса добычи урановой руды и заканчивая получением энергии.
Балаковская АЭС является одной из самых крупных атомных электростанций.
Начало 80-х годов ХХ века дало старт в развитии и возведении новых атомных станций – Горьковской и Воронежской, но уже к 90-м годам оба проекта были приостановлены.
Гидроэнергетика РФ
Братская ГЭС, которая является самой крупной электростанцией в своем классе, содержит на своем балансе производство алюминия, снабжая его электроэнергией по низкой цене, а также обеспечивает спрос на энергетический ресурс в Сибирском регионе.
Прогресс в развитии гидроэлектростанций связан с освоением энергетических возможностей Сибири и завершением размещения ГЭС в данном районе.
Наряду с этим действуют программы по освоению других регионов государства, проводятся работы по строительству ГЭС на Северном Кавказе. В перспективе рассматривается Кубань и Сочи, Северная Осетия и Дагестан.
Под понятием топливной энергетики понимают добычу, переработку и реализацию сырья и готового продукта в виде угля, газа, нефти, торфа, урана.
Развитие энергетики в России
Ведущей задачей проводимых реформ в электроэнергетике считается становление конкуренции в потенциально конкурентных сферах работы – генерация и сбыт электричества в тех районах, где это технологически и экономически реализуемо, что, в свою очередь, сделает обстоятельства больше действенными в сфере генерации, передачи и реализации электричества.
Правительством Федерации приняты Главные направленности реформирования электроэнергетики, предусматривающие воплощение реформы в ветви в направлении 3-х взаимосогласованных рубежей.
В направлении первого шага не ведется абсолютная либерализация рынка электричества, что позволит избежать одномоментного совмещения 2-ух трудных процессов – реструктуризации компаний и либерализации рынка.
Запускается конкурентоспособный оптовый рынок в размере продаж, до 15% сделанных станциями электричества, что дозволит уже на первом рубеже проработать модель конкурентоспособного оптового рынка.
В рамках 2 шага запускается и развивается конкурентоспособный оптовый и розничный рынки электричества. По мере становления рынка и инфраструктуры станет происходить расширение пределов конкурентных рынков с повышением числа его членов.
Почвой создаваемого конкурентоспособного рынка будет хитросплетение санкционированной (биржевой) торговли электричеством с системой взаимных соглашений, представляющее участникам рынка право на самостоятельное налаживание связей.
Присутствие действенной системы регулировки и контроля, сделанной в ходе первого шага, позволит понизить опасности переходного периода к либерализации рынка.
В рамках третьего шага ожидается создание значимых вложений в капитал компаний электроэнергетики, закончится оформление инфраструктуры и переход электроэнергетики в положение стойкого становления.
Реформа ветви сформирует обстоятельства для конкуренции электроэнергетических фирм на внутреннем и наружных рынках, что дозволит расширить экспортный потенциал РФ.
Становление экспорта электричества считается стратегической задачей госзначимости, потому что в отличие от экспорта углеводородного сырья дает продвижение на иностранные рынки наукоемкой сверхтехнологичной готовой продукции.
В связи с этим правительство станет оказывать функциональную помощь расширению экспорта электричества, охватывая упрощение процедуры таможенного контроля, гармонизацию и синхронизацию функционирования отечественного оптового рынка электричества (мощности) с общепризнанными мерками и правилами, принятыми в Европейском Объединении (UCTE).
С учетом либерализации и демонополизации оптового рынка электричества (мощности) и основ реформирования электроэнергетического раздела РФ контрольная и регулирующая роль страны в сфере экспорта электричества станет заключаться в обеспечении недискриминационного доступа изготовителей к экспортным поставкам, организации и претворении в жизнь антидемпинговых и антимонопольных процедур в рамках законодательства Русской Федерации.
Основываясь на принципах финансовой необходимости при формировании управленческой стратегии в области электроэнергетики, а еще на бесспорном выполнении основ энергетической защищенности РФ, правительство станет поощрять осмысленное соотношение объемов экспорта/импорта электричества.
Ввоз на первом рубеже реформирования электроэнергетики станет являться оправданным в тех случаях, когда он станет содействовать недопущению скачкообразного подъема тарифов на внутреннем рынке РФ, а еще преодолению недостатка в отдельных частях оптового рынка на этапе реконструкции и постройки свежих генерирующих мощностей. А значит, на выставке «Электро» вам стоит посмотреть новинки сегмента.
Также на выставке можно больше узнать о тенденциях развития электроэнергетики в России.
Читайте другие наши статьи:
