Проблемы развития электроэнергетики

  Введение

  Электроэнергетика – это комплексная отрасль  хозяйства, которая включает в свой состав отрасль по производству электроэнергии и передачу ее до потребителя. Электроэнергетика  является важнейшей базовой отраслью промышленности России. От уровня ее развития зависит все народное хозяйство  страны, а так же уровень развития научно-технического прогресса в  стране.

  Специфической особенностью электроэнергетики является то, что её продукция не может  накапливаться для последующего использования, поэтому потребление  соответствует производству электроэнергии и по размеру (с учетом потерь) и  во времени.

  Представить себе жизнь без электрической  энергии уже невозможно. Электроэнергетика  вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос, наш  быт. Её специфическое свойство –  возможность превращаться практически  во все другие виды энергии (топливную, механическую, звуковую, световую и  т.п.)

  В промышленности электроэнергия применяется  как для приведения в действие различных механизмов, так и непосредственно  в технологических процессах. Работа современных средств связи основана на применении электроэнергии.

  Электроэнергия  в быту является основной частью обеспечения  комфортабельной жизни людей.

  Огромную  роль электроэнергия играет в транспортной промышленности. Электротранспорт не загрязняет окружающую среду.

  1. Значение электроэнергетики  в экономике Российской  Федерации

  Стабильное  развитие экономики невозможно без  постоянно развивающейся энергетики. Электроэнергетика является основой  функционирования экономики и жизнеобеспечения. Надежное и эффективное функционирование электроэнергетики, бесперебойное  снабжение потребителей – основа поступательного развития экономики  страны и неотъемлемый фактор обеспечения  цивилизованных условий жизни всех ее граждан. Электроэнергетика является элементом ТЭК. ТЭК России является мощной экономико-производственной системой. Он определяющим образом влияет на состояние и перспективы развития национальной экономики, обеспечивая 1/5 производства валового внутреннего  продукта, 1/3 объема промышленного производства и доходов консолидированного бюджета  России, примерно половину доходов  федерального бюджета, экспорта и валютных поступлений.

  При развитии энергетики огромное значение придается вопросам правильного  размещения электроэнергетического хозяйства. Важнейшим условием рационального  размещения электрических станций  является всесторонний учет потребности  в электроэнергии всех отраслей народного  хозяйства страны и нужд населения, а также каждого экономического района на перспективу.

  Одним из принципов размещения электроэнергетики  на современном этапе развития рыночного  хозяйства является строительство  преимущественно небольших по мощности тепловых электростанций, внедрение  новых видов топлива, развитие сети дальних высоковольтных электропередач.

  Существенная  особенность развития и размещения электроэнергетики – широкое  строительство теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) для теплофикации различных  отраслей промышленности и коммунального  хозяйства. ТЭЦ размещают в пунктах  потребления пара или горячей  воды, поскольку передача тепла по трубопроводам экономически целесообразна  лишь на небольшом расстоянии.

  Важным  направлением в развитии электроэнергетики  является строительство гидроэлектростанций. Особенность современного развития электроэнергетики – сооружение электроэнергетических систем, их объединение  и создание Единой энергетической системы (ЕЭС) страны.

  2. Характеристика самых  крупных тепловых  и атомных электростанций

  Тепловые  электростанции (ТЭС). В России около 700 крупных и средних ТЭС. Они производят до 70% электроэнергии. ТЭС используют органическое топливо – уголь, нефть, газ, мазут, сланцы, торф. Тепловые электростанции ориентированы на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов. Потребительскую ориентацию имеют электростанции, использующие высококалорийное топливо, которое экономически выгодно транспортировать. Электростанции, работающие на мазуте, располагаются преимущественно в центрах нефтеперерабатывающей промышленности. Крупными тепловыми электростанциями являются Березовская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, работающие на углях Канско-Ачинского бассейна, Сургутская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, Уренгойская ГРЭС – на газе.

  Преимущества  тепловых электростанций: относительно свободное размещение, связанное  с широким распространением топливных  ресурсов в России; способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГЭС). К Недостаткам  относятся: использование невозобновимых топливных ресурсов; низкий КПД; крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду (тепловые электростанции всего мира выбрасывают в атмосферу ежегодно 200–250 млн. т золы и около 60 млн. т сернистого ангидрида; кроме того они поглощают огромное количество кислорода).

  Атомные электростанции (АЭС). АЭС используют транспортабельное топливо. АЭС ориентируются на потребителей, расположенных в районах с напряженным топливно-энергетическим балансом или в местах, где выявленные ресурсы минерального топлива ограничены. Кроме этого, атомная электроэнергетика относится к отраслям исключительно высокой наукоемкости.

  Доля  АЭС в суммарной выработке  электроэнергии в России составляет пока 12%, в США – 20%, Великобритании – 18.9%, Германии – 34%, Бельгии – 65%, Франции  – свыше 76%.

  Сейчас  в России действуют девять АЭС  общей мощностью 20.2 млн кВт: в Северо-Западном районе – Ленинградская АЭС, в ЦЧР – Курская и Нововоронежская АЭС, в ЦЭР – Смоленская, Калининская АЭС, Поволжье – Балаковская АЭС, Северном – Кольская АЭС, Урале – Белоярская АЭС, Дальнем Востоке – Билибинская АЭС.

  Достоинства АЭС: их можно строить в любом  районе; коэффициент использования  установленной мощности равен 80%; при  нормальных условиях функционирования они меньше наносят вред окружающей среде, чем иные виды электростанций; не поглощают кислород. Недостатки АЭС: трудности в захоронении  радиоактивных отходов (д ля их вывоза со станции сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения; захоронение производится в земле на больших глубинах в геологически стабильных пластах); катастрофические последствия аварий на наших АЭС вследствие несовершенной системы защиты; тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов. С экономической точки зрения ядерная энергетика специфична. Ей свойственны, по крайней мере, две кардинальные особенности. Первая особенность связана с большой ролью капиталовложений, которые вносят основной вклад в стоимость электроэнергии. Из чего следует необходимость особо тщательно и обоснованно учитывать роль капиталовложений. Вторая определяется спецификой использования ядерного топлива, которая существенно отличается от той, что присуща обычному химическому топливу. К сожалению, до сих пор не сложилось единого мнения о том, как следует учитывать эти особенности в экономических расчетах. На примере российской ядерной энергетики можно проанализировать вышеназванные особенности с точки зрения современных особенностей производства электроэнергии.

  Несмотря  на то, что экономические проблемы ядерной энергетики были обстоятельно изложены еще в монографии, тем  не менее, существовавший до середины 80-х годов оптимизм в прогнозах  ее развития определялся в основном представлениями об умеренной капиталоемкости  АЭС, зачастую продиктованными соображениями  политического плана.

  Известно, что удельные капиталовложения в  АЭС значительно выше, чем в  обычные электростанции, особенно это  касается АЭС с быстрыми реакторами. Это связано в первую очередь  со сложностью технологической схемы  АЭС: используются 2-х и даже 3-х  контурные системы отвода тепла  из реактора.

  Создается специальная система гарантированного аварийного расхолаживания.

  Предъявляются высокие требования к конструкторским  материалам (ядерная чистота).

  Изготовление  оборудования и его монтаж ведутся  в особо строгих, тщательно контролируемых условиях (реакторная технология).

  К тому же термический к.п.д. на используемых в настоящее время в России АЭС с тепловыми реакторами заметно ниже, чем на обычных тепловых станциях.

  Другим  важным вопросом является то, что в  твэлах внутри реактора постоянно содержится значительное количество ядерного топлива, необходимого для создания критической массы. В некоторых публикациях \например по данным Батова, Корякина Ю.И., 1969 г.\, предлагается включать в капиталовложения стоимость первой загрузки ядерного топлива. Если следовать этой логике, то в капвложения следует включать не только топливо, находящееся в самом реакторе, но и занятое во внешнем топливном цикле. Для реакторов, использующих замкнутый цикл с регенерацией топлива, таких как быстрые реакторы, общее количество «замороженного» таким образом топлива может в 2–3 раза, а то и больше превышать критическую массу. Все это значительно увеличит и без того значительную составляющую капвложений и соответственно ухудшит расчетные экономические показатели АЭС.

  Такой подход нельзя считать правильным. Ведь в любом производстве одни элементы оборудования находятся в постоянной эксплуатации, а другие материальные средства службы регулярно заменяются новыми. Однако, если этот срок не слишком  велик, их стоимость не причисляют к  капвложениям. Эти затраты учитываются  в качестве обычных, текущих. В случае с твэлами в пользу этого свидетельствует период их использования, который не превышает нескольких месяцев.

  Важным  является также вопрос о цене ядерного топлива. Если речь идет только об уране, то его стоимость определяется затратами  на добычу, извлечение из руды, изотопное  обогащение (если таковое необходимо).

  Если  топливом является плутоний, который  используется для быстрых реакторов, то в общем случае следует различать  два режима: замкнутый, когда плутония достаточно для обеспечения потребностей развивающейся энергетики, и конверсионный, когда его не хватает и наряду с ним используется ²³⁵U. Для случая конверсионного цикла цена плутония должна определяться из сопоставления с известной ценой ²³⁵U. В любом быстром реакторе можно использовать как плутониевое, так и урановое топливо. Поэтому при экономическом сопоставлении влияния эффекта вида топлива на капитальную составляющую стоимости электроэнергии можно исключить. Достаточно приравнять между собой лишь непосредственные затраты на топливо (топливные составляющие) в том и другом случае. По оценкам специалистов цена плутония превосходит цену ²³⁵U примерно на 30%. Для плутония это обстоятельство важно, поскольку нарабатываемый плутоний как побочный продукт приносит большой доход.

  В замкнутом режиме, когда плутония образуется достаточно для загрузки в существующие и вновь вводимые реакторы, необходимость в использовании ²³⁵U отпадает. Устанавливать какую-либо цену на плутоний не имеет смысла. Он представляет собой полуфабрикат, который замыкается внутри данной отрасли, вырабатывающей единственный конечный продукт – электроэнергию. В случае, если его нарабатывается (образуется) больше, чем нужно для обеспечения потребностей развивающейся энергетики, его можно полностью или частично использовать для других областей его потенциального применения. В этом случае цена плутония будет определяться затратами на его извлечение из твэлов.

  Таким образом:

  1. Размер отчислений от капвложений  в АЭС должен быть существенно  ниже применяемого в настоящее  время в России директивного  значения.

  2. Стоимость первой загрузки топлива  в реактор и весь топливный  цикл в целом не должна входить  в капвложения.

  3. Стоимость излишнего плутония  в установившемся замкнутом цикле  реакторов на быстрых нейтронах  определяется только затратами  на его извлечение из отработавших твэлов. Ценность плутония в конверсионном цикле находится из сопоставления со стоимостью ²³⁵U, используемого в тех же реакторах.

  4. В режиме частичной перегрузки  активной зоны при вычислении  затрат на топливо вместо истинного  срока службы твэлов следует использовать более короткое время. В результате уменьшится эффективный рост стоимости за счет ее задержки в производстве.

  3. Характеристика самых  крупных гидравлических  электростанций

  Гидравлические  электростанции (ГЭС). На ГЭС вырабатывается электроэнергия, использующая естественную гидравлическую энергию рек, а также энергию, искусственно аккумулированную в водохранилищах. ГЭС дают около пятой части электроэнергии, производимой в России. Полная мощность ГЭС реализуется лишь в теплые месяцы и только в многоводные годы.

  Самые крупные ГЭС в нашей стране входят в состав Ангаро-Енисейского каскада: Саяно-Шушенская (6.4 млн. кВт), Красноярская (6.0 млн квт), Иркутская (4.0 млн. квт), Братская (4.5 млн. квт), Усть-Илимская (4.3 млн. квт), сооружается Богучанксая ГЭС (4 млн. квт). В европейской части страны создан крупнейший Волжско-Камский каскад ГЭС, в состав которого входят Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Воткинская, Городецкая, Чебоксарская, две Волжские (возле Самары и Волгограда), Саратовская. Средняя мощность этих ГЭС около 2.4 млн. квт.