1.1. Valoarea, caracteristicile, structura tehnologică și baza de combustibil a industriei energetice
Electricitatea poate fi asemănată cu aerul, care este rar observat, dar fără care viața este imposibilă. În cazul în care furnizarea de energie electrică este oprită, veți găsi că cea mai simplă comoditate, de zi cu zi cu experiență devin brusc indisponibil, iar mijloacele le înlocuiește acum 100 de ani, a fost mult timp de utilizare. Sectoare ale economiei care nu utilizează surse de energie staționare și nu funcționează în rețeaua națională, în economia de astăzi este mai degrabă o excepție - cum ar fi drumuri, apă și transport aerian, cultură, agricultură sau explorare. Dar în aceste industrii sunt utilizate procese tehnologice care necesită electricitate. Fără electricitate, producția majorității produselor ar fi imposibilă sau ar costa de zece ori mai mult.
Într-un sens, energia electrică este nucleul civilizației tehnice și economice moderne. Până la relativ recent, acum 150 de ani, electricitatea nu era disponibilă în viața economică. Principala sursă de energie a fost puterea vie a omului și a animalelor. Numai în secolul al XVI-lea a început utilizarea energiei mișcării apei în scopuri industriale (așa-numitele "plante producătoare de apă"), iar în secolul al XVIII-lea. un motor cu aburi a apărut la mijlocul secolului al XIX-lea. - motor cu combustie internă. Invenția în secolul al XIX-lea. tehnologiile de generare a energiei electrice au creat oportunitatea unei distribuții largi a electromecanismelor, au creat dramatic productivitatea muncii în multe operațiuni de producție. Cu toate acestea, echipamentele de generare a energiei trebuiau amplasate lângă dispozitivele care le consumau, deoarece nu existau tehnologii convenabile și economice pentru transferul de energie.
Revoluția tehnică, care a schimbat fața economiilor din toate țările, a fost invenția tehnologiei de transformare a energiei electrice prin tensiune și curent și transmiterea pe distanțe lungi. Acest lucru a făcut plasarea producției de energie, a altor bunuri și servicii în mare parte independente una de alta și a asigurat creșterea eficienței economiei.
Creație în secolul al XX-lea. sistemele energetice naționale și regionale au consolidat tranziția către stadiul industrial al dezvoltării economiei mondiale. Creșterea economică sa bazat în principal pe factori extinși: extinderea bazei de resurse și sporirea ocupării forței de muncă. Aproape până în ultima treime a secolului XX. progresul tehnic și creșterea producției au fost însoțite de o creștere a consumului de energie, o creștere a raportului putere-greutate a forței de muncă.
Energia electrică este ramura de infrastructură de bază în care se realizează procesele de producție, transmisie și distribuție a energiei electrice. Are legături cu toate sectoarele economiei, le furnizează electricitate și căldură și primește de la unele dintre ele resurse pentru funcționarea lor (Figura 1.1.1).
Mașini și echipamente
Fig. 1.1.1. Energetica în economia modernă
Particularitățile industriei energetice ca ramură sunt determinate de specificitatea produsului său principal - electricitate, precum și de natura proceselor sale de producție și consum.
Puterea electrică este asemănătoare cu cea a serviciului: timpul de producție coincide cu timpul de consum. Cu toate acestea, această similitudine nu este o proprietate fizică inerentă a energiei electrice - situația se va schimba dacă vor apărea tehnologii eficiente de stocare a energiei electrice pe scară largă. În prezent, acestea sunt în principal acumulatoare de diferite tipuri, precum și stații de stocare pompate.
Energia electrică electrică trebuie să fie pregătită pentru generarea, transportul și furnizarea de energie electrică la momentul cererii, inclusiv în volumul de vârf, având în acest scop capacitatea de rezervă necesară și rezerva de combustibil. Cu cât valoarea maximă (chiar dacă pe termen scurt) a cererii este mai mare, cu atât capacitatea ar trebui să fie mai mare pentru a asigura disponibilitatea serviciului.
Imposibilitatea stocării energiei electrice la scară industrială determină unitatea tehnologică a întregului proces de producție, transport și consum de energie electrică. Probabil, aceasta este singura ramură din economia modernă, unde continuitatea producției trebuie să fie însoțită de același consum continuu al acesteia. Datorită acestei caracteristici din industria energiei electrice, există cerințe tehnice stricte pentru fiecare etapă a ciclului tehnologic de producție, transmitere și consum a produsului, inclusiv frecvența curentului electric și a tensiunii.
Caracteristica de bază a energiei electrice ca produs care o deosebește de toate celelalte tipuri de bunuri și servicii este că consumatorul său poate influența stabilitatea muncii producătorului. Această din urmă circumstanță, din motive evidente, poate avea un număr mare de consecințe complet neașteptate.
Evident, nevoile economiei și ale societății în domeniul energiei electrice depind în mod semnificativ de factorii meteorologici, în timpul zilei, de regimurile tehnologice ale diferitelor procese de producție din industria de consum, de caracteristicile gospodăriilor și chiar de programul de difuzare. Diferențele dintre nivelurile maxime și cele minime de consum determină necesitatea așa-numitelor capacități de rezervă, care sunt incluse doar atunci când nivelul consumului atinge o anumită valoare.
Caracteristicile economice ale producției de energie electrică depind de tipul centralei electrice și de tipul de combustibil de proces, de gradul de încărcare și de modul de funcționare. Alte lucruri fiind egale, electricitatea acelor stații care o generează la momentul potrivit și în cantitatea potrivită cu cele mai mici costuri este cea mai solicitată.
Luând în considerare toate aceste caracteristici în industria energiei electrice, este necesar și convenabil să combinăm dispozitive care produc generatoare de energie într-un singur sistem energetic. care asigură o reducere a costurilor totale de producție și reduce necesitatea rezervării capacității de producție. Aceleași proprietăți determină prezența în industrie a unui operator de sistem care execută funcții de coordonare. Acesta reglementează programul și volumul producției și consumului de energie electrică. Deciziile operatorului de sistem sunt luate pe baza semnalelor de piață ale producătorilor despre posibilitățile și costul producerii de energie electrică de la consumatori - despre cererea pentru acesta la anumite intervale de timp. În cele din urmă, operatorul sistemului trebuie să asigure funcționarea fiabilă și sigură a sistemului energetic, satisfăcând în mod eficient cererea de energie electrică. Activitățile sale se reflectă în rezultatele de producție și financiare ale tuturor participanților la piața de energie electrică, precum și în deciziile lor de investiții.
Cea mai mare parte a producției mondiale de energie electrică se realizează la trei tipuri de centrale electrice:
· La termocentrale (CTE), în cazul energiei termice. formate în timpul arderii combustibililor fosili (cărbune, gaz, petrol, turba, șist, și așa mai departe. d.) este utilizat pentru rotirea turbinei antrenarea generatorului, transformând astfel în electricitate. Experiența a demonstrat eficiența producției simultane de căldură și energie electrică la CHP, ceea ce a dus la extinderea încălzirii centralizate în mai multe țări;
· În centralele hidroelectrice (HPP), în care energia mecanică a fluxului de apă este transformată în energie electrică prin intermediul unor turbine hidraulice care rotesc generatoare electrice;
· La centralele nucleare (centrale nucleare), unde energia termică generată de reacția în lanț nucleară a elementelor radioactive din reactor este transformată în energie electrică.
Trei tipuri de centrale electrice determină compoziția resurselor energetice utilizate în industria energetică. Acestea sunt împărțite în primar și secundar, regenerabile și neregenerabile.
Sursele primare de energie sunt materii prime în forma lor naturală înainte de orice prelucrare tehnologică, de exemplu, cărbune, petrol, gaze naturale și minereu de uraniu. În discursul colocvial, aceste materiale sunt pur și simplu numite "energie primară". Radiația solară, vântul, resursele de apă - toate acestea reprezintă și energie primară.
Energia secundară este un produs al prelucrării, "înnoirii" energiei primare, de exemplu, electricitate, benzină, păcură. Energia care ajunge la consumatorul imediat se numește energie finală. Cel mai adesea aceasta este energia secundară - electricitatea sau combustibilul, dar uneori energia finală este de asemenea primară, de exemplu lemnul, radiația solară sau gazul natural.
Unele tipuri de resurse pot fi restaurate relativ repede în natură și se numesc regenerabile: lemn de foc, stuf, turbă și alți biocombustibili, potențialul hidrografic al râurilor. Resursele care nu au această calitate sunt denumite neregenerabile: cărbune, țiței, gaze naturale, șisturi petroliere, combustibili nucleari, în cea mai mare parte minerale. Energia soarelui, a vântului și a mareelor se referă la resursele inepuizabile de energie regenerabilă.
În prezent, cărbunele reprezintă cel mai răspândit tip de combustibil tehnologic din industria energetică mondială. Acest lucru se explică prin relativitatea ieftină și cu prevalența largă a stocurilor de acest tip de combustibil. Cu toate acestea, transportul cărbunelui pe distanțe semnificative conduce la costuri ridicate, ceea ce, în multe cazuri, face ca acest tip de combustibil să fie nerentabil pentru centralele electrice situate la o distanță considerabilă de amplasamentele de extracție a cărbunelui. În producția de energie prin utilizarea cărbunelui, nivelul emisiilor de poluanți în atmosferă este ridicat, ceea ce provoacă daune semnificative mediului. În ultimele decenii ale secolului XX au apărut tehnologii care permit utilizarea cărbunelui pentru producția de energie electrică cu o eficiență mai mare și o mai mică poluare decât în primele două treimi ale secolului XX.
Creșterea semnificativă a utilizării gazului în industria energetică mondială în ultimii ani se datorează creșterii semnificative a producției sale, apariției tehnologiilor de producere a energiei electrice foarte eficiente bazate pe utilizarea acestui tip de combustibil, precum și a unor politici de mediu mai stricte. Utilizarea gazului în producția de energie electrică poate reduce emisiile de substanțe nocive în atmosferă, în special dioxid de carbon.
Producția de energie electrică prin utilizarea uraniului devine din ce în ce mai răspândită. Acest combustibil are o eficiență extraordinară în comparație cu alte surse de energie brute. Cu toate acestea, utilizarea uraniului și a altor substanțe radioactive este asociată cu un risc de poluare a mediului la scară largă în caz de accident, precum și cu intensitatea extrem de ridicată a capitalului pentru construcția centralelor nucleare și utilizarea combustibilului uzat. În plus, factorul descurajator pentru dezvoltarea acestui tip de energie este complexitatea tehnologiei de producere a energiei nucleare. Până în prezent, puține țări pot oferi instruire specialiștilor științifici și tehnici capabili să dezvolte tehnologii și să asigure funcționarea calificată a centralelor nucleare.
Resursele hidrice rămân importante în structura surselor de energie electrică, deși cota lor a scăzut într-o oarecare măsură în ultimele decenii. Importanța acestei surse de energie electrică constă în rentabilitatea și relativitatea acesteia. Cu toate acestea, construcția stațiilor hidroelectrice este asociată cu un impact ireversibil asupra mediului, deoarece de obicei necesită inundații în zonele semnificative în momentul creării rezervoarelor. În plus, distribuția inegală a corpurilor de apă de pe planetă și dependența resurselor de apă de condițiile climatice limitează potențialul hidroenergetic.
O reducere semnificativă a utilizării de petrol și produse petroliere pentru producerea de energie electrică în ultimii treizeci de ani, datorită atât la creșterea costurilor de combustibil, eficiență ridicată a utilizării sale în alte industrii, precum și costul ridicat al transportării pe distanțe lungi, precum și cerințe sporite de siguranță a mediului.
În ultimele decenii, sa înregistrat o creștere accentuată a atenției surselor de energie regenerabile. În special, se dezvoltă activ tehnologiile de utilizare a energiei solare și eoliene. Potențialul acestor surse de energie este enorm. Cu toate acestea, până în prezent, producția de energie electrică la scară industrială din energia solară este, în majoritatea cazurilor, mai puțin eficientă decât producerea acesteia din surse tradiționale de resurse. În ceea ce privește energia eoliană, situația este oarecum diferită. În țările dezvoltate, în special sub influența mișcărilor ecologice, conversia energiei eoliene în energie electrică a crescut destul de semnificativ. De asemenea, ar trebui să menționăm energia geotermală, care poate avea o importanță gravă pentru unele state sau regiuni individuale: Islanda, Noua Zeelandă, Rusia (Kamchatka, Teritoriul Stavropol, Regiunea Krasnodar, Regiunea Kaliningrad). Cu toate acestea, pentru moment toate aceste tipuri de generare de energie se dezvoltă cu succes în acele țări în care producția și (sau) consumul de energie electrică pe baza resurselor regenerabile sunt subvenționate de stat.
La sfârșitul anului XX - începutul celui de-al XXI-lea, a existat o creștere accentuată a interesului pentru resursele bioenergetice. În unele țări (de exemplu, în Brazilia), producția de electricitate pentru biocarburanți a ocupat un loc important în bilanțul energetic. În SUA, mingea a adoptat un program special de subvenționare a biocombustibililor. Cu toate acestea, în prezent există îndoieli în perspectiva dezvoltării acestei direcții în industria energiei electrice. Pe de o parte, sa dovedit că, în producția de biocarburanți, resursele naturale precum pământul și apa sunt foarte ineficient utilizate; pe de altă parte - devierea suprafețelor întinse de teren arabil pentru producția de biocarburanți a contribuit la dublarea prețurilor la cerealele alimentare. Toate acestea, în viitorul apropiat, fac ca utilizarea biocombustibililor în industria energiei electrice să fie destul de problematică.
1.2. Industria rusească de energie electrică și locul ei în lume
Rusia deține rezerve semnificative de resurse naturale de energie, ceea ce creează o oportunitate pentru creșterea pe termen lung a producției de energie electrică, în conformitate cu cererea tot mai mare a economiei. Toate tipurile majore de resurse energetice sunt reprezentate în economia Rusiei (a se vedea Figura 1.2.1).
Fig. 1.2.1. Structura producției de resurse energetice primare în economia rusă (calculul Institutului de Studii Energetice al Academiei de Științe din Rusia conform Serviciului Federal de Statistică al Statelor Unite)
Structura consumului de resurse de combustibil pentru transformarea în alte tipuri de energie în economia Rusiei (% din consumul total)
Notă. Sursă - Rosstat
Pe parcursul acestei perioade, au existat anumite schimbări în structura de generare, 73-66.6%, iar ponderea producției de energie electrică în termocentrale, proporția HPP atins în cele din urmă la un nivel pre-reformare 15,7%, iar fracțiunea nucleară a crescut 11.2-17.7%.
Schimburile descrise mai sus în structura producției și ratele de prețuri în anii de. a condus la o creștere semnificativă a capacității electrice a PIB.
În prezent, printre cei mai mari consumatori de energie electrică - metalurgia neferoasă, industria combustibililor. metalurgie feroasă. Potrivit Institutului pentru economie în tranziție (Figura 1.2.3), circa 37% din energia electrică consumată de industrie este reprezentată de complexul metalurgic și de 33,0% de complexul de combustibil și energie. În consecință, dinamica și eficiența utilizării energiei electrice în aceste două complexe domină caracterul capacității electrice a industriei și a economiei ca întreg.
Pe scara economiei mondiale, industria energetică rusească are caracteristici unice:
· Cel mai mare teritoriu al sistemului energetic unificat (8 fusuri orare);
· Pe unitatea de capacitate instalată a centralelor electrice, Rusia are cea mai mare lungime de rețele electrice de înaltă tensiune: 2,05 km / MW față de 0,75-0,8 km / MW în SUA și Europa.
Configurarea rețelelor electrice și a puterii de colaborare a sistemului energetic unificat al Federației Ruse în modul sincron, permite în mare măsură să realizeze beneficiile utilizării mai eficiente a capacității de generare, consum redus de combustibil, și pentru a asigura fiabilitatea aprovizionării cu energie electrică.
Notă. Sursă -IEA
Având o bază solidă de combustibil și ocupând un loc demn în lume în ceea ce privește capacitatea instalată și generarea de energie, economia rusă pierde multor țări dezvoltate pentru un indicator atât de important ca și capacitatea electrică a PIB. Pentru Rusia, acest indicator (tabelul 1.2.13) este de 0,59 kW. h pe dolar din PIB la paritatea puterii de cumpărare, care este semnificativ mai scăzută decât în economiile țărilor dezvoltate.
Capacitatea electrică a PIB, kWh / PIB (PPP)
Consumul de energie pe cap de locuitor, mii kWh / an
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: