Производство электроэнергии на ТЭЦ, ГРЭС и АЭС.

С 20-х годов XX века началось развитие ТЭЦ в современном понимании энергопроизводящего объекта. В 1920 г. принимается план ГОЭЛРО, который в значительной степени был выполнен и дал базу для развития промышленности, в том числе и энергомашиностроения. В 50-х годах начинается развитие атом­ной энергетики (1954 г. - пуск первой в мире АЭС в г. Обнинске). Уже в 1973 г. доля СССР по выработке электроэнергии на ТЭС составля­ла 16,5% от мировой, по выработке эл. энергии на АЭС более 6%. В 50-70-е годы идет бурный рост энергетики на органическом топливе:

- пускаются первые блоки мощностью 150 и 200 МВт на параметры Р₀=13,0МПа и Т_о= 565/565°С,

- позднее осваиваются блоки 300, 500, 800, 1200 МВт на параметры Р_о= 24МПа Т_о= 545/545°С.

В 1979 г. ЛМЗ изготавливает крупнейший в мире одновальный турбоаг­регат на сверхкритические параметры мощностью 1200 МВт для Костромской ГРЭС. С 1965 по 1985 гг. ежегодный ввод мощностей на электростанциях СССР со­ставлял 10-12 тыс. МВт. В последующие годы началось снижение объемов вво­да электромощностей.

В России на конец 1995 г. действовало 55 электростанций мощностью 1000 МВт и более, и 24 мощностью 2000 МВт и более, в том числе ТЭЦ соот­ветственно - 36 и 13, ГЭС - 13 и 6 и АЭС - 7 и 5. Мощность крупнейшей тепло­вой электростанции России - Сургутской ГРЭС-2 составляет 4800 МВт. Круп­нейшие ГРЭС в России: Саяно-Шушенская - 6720 МВт, Красноярская - 6000 МВт, Братская - 4500 МВт. Крупнейшие АЭС: Ленинградская, Курская, Балаковская - по 4000 МВт каждая.

На тепловых электростанциях отрасли ( РАО ЕЭС) широко используются крупные энергоблоки мощностью 150-1200 МВт. Общее количество таких энергоблоков в конце 1995 г. составляло 251 с суммарной мощностью более 68000 МВт.

Значительную долю тепловых электростанций составляет ТЭЦ. Доля мощности теплофикационных турбин в конце 1995 г. была порядка 50% общей мощности тепловых электростанций. Производство тепловой энергии в 1995 г. на электростанциях отрасли составило 615,8 млн. Гкал и уменьшилось по срав­нению с 1992 г на 22%.

С конца 30-х годов в экономике России стали проявляться кризисные тенденции, получившие особенно резкое выражение в начале 90-х годов, в пе­риод перехода к рыночным отношениям.

Применительно к энергетике эти явления проявились в следующих фак­торах:

1. Падение производства электроэнергии в РФ с 1082 млрд. кВт-час в 1990 г. до 860 млрд. кВт-час в 1995 г. Это падение было вызвано резким снижением объемов потребления, особенно в промышленности. Вместе с тем, снижение потребления электроэнергии в стране было неадекватно обвальному падению показателей в производственной сфере.

Бытовое электропотребление даже несколько возросло, кроме того во всех отраслях имеется постоянная составляющая потребления электроэнергии, которая практически не зависит от изменения объемов производства (освеще­ние, вентиляция, насосное хозяйство и т.п).

В итоге падение производства, электроэнергии в I99I-I995 гг. составило ~ 20% при общем спаде промышленного производства ~ 50%.

2. Произошел распад единой энергетической системы СССР, являвшейся уникальным техническим достижением мирового уровня. ЕЭС СССР являлась в конце 80-х годов крупнейшим централизованно управляемым энергообъеди­нением в мире, в состав которого входило 11 объединенных энергосистем (ОЭС), 9 из которых работали параллельно. Параллельно с ЕЭС СССР работали энергосистемы стран Восточной Европы и Монголии, осуществлялась передача энергия в Финляндию, Норвегию, Турцию, Афганистан.

Протяженность высоковольтных линий (220 кВт и выше) в ЕЭС состав­ляла более 186 тыс. км. Следствием распада ЕЭС являлось снижение надежно­сти энергоснабжения; невозможность энергорезервирования ряда регионов; за­висимость энергоснабжения отдельных регионов от других стран; менее рацио­нальные режимы загрузки энергомощностей.

3. Катастрофически быстрое увеличение доли устаревших фондов в об­щей структуре генерирующих мощностей. В таблице представлен процесс старения генерирующего оборудования электроэнергетики на период до 2010 г.

Таблица

Длительный период основными направлениями повышения эффективности производства электроэнергии являлись :

- повышение начальных параметров пара и укрупнение единичных мощностей;

- увеличение комбинированного производства тепловой и электрической энер­гии;

- объединение электростанций в систему на параллельную работу для обеспе­чения экономичного распределения нагрузок и повышения надежности снаб­жения потребителей.

Уже в 60-х годах XX века в РФ сложилась определенная структура элек­тростанций, которая ориентировочно может быть классифицирована по сле­дующим типам:

1. по источникам энергии - электростанции на органическом топливе, ядерном горючем, геотермальной, солнечной, ветровой энергии;

2. по виду выдаваемой энергии - конденсационные, теплофикационные;

3. по участию в покрытии графиков электрической нагрузки - базовые (не менее 5000 час использования установленной мощности в году), полупиковые и пиковые;

4. по назначению и форме использования - общего пользования, про­мышленные (блок - станции), коммунальные, транспортные, передвижные, плавучие, утилизационные, экспериментальные;

5. по технологическому признаку - паротурбинные, газотурбинные, парогазовые, дизельные.

С 90-х годов электростанции стали отличаться и по форме собственности. До 1991 г. около 90 % всех мощностей электростанций в СССР составляли станции общего использования находившиеся в ведении Минэнерго СССР.

Уже на 2000 г. исчерпан предельный ресурс более чем 20% действующих энергомощностей. К 2010 г. объем оборудования отработавшего свой ресурс на электростанциях может составить более 40%. Продолжается эксплуатация ос­новного энергетического оборудования ТЭЦ мощностью около 30 млн. кВт имеющего наработку более 250 тысяч часов. Эксплуатация физически изно­шенного и морально устаревшего оборудования дает больший перерасход топ­лива, и, кроме того, является потенциальным источником аварий и нарушений надежного электро и теплоснабжения.

Резко снизилась интенсивность обновления фондов, т.е. отношение мощ­ностей выводимых из эксплуатации (замещаемых) к имеющимся. Если в 70-е годы этот показатель составлял 7-8% в год, то в 90-х он упал до 0,2-0,5% в год.

Вводы новых, мощностей приобрели единичный, исключительный ха­рактер и, как правило, являлись инерцией дореформенных лет.

Можно отметить пуск в 1993 г. 4-го блока Балаковской АЭС мощностью 1000 МВт, в 1994 г пущен блок 800 МВт на Нижневартовской ГРЭС, блоки 215 МВт на Псковской и Гусиноозерской ГРЭС. В декабре 1999 г. состоялся пуск блока 450 МВт парогазовой ТЭЦ в С.Петербурге, в 2001г. пуск 1 блока Волго­донской АЭС.

Общая мощность электростанций за 1990-1995 гг. выросла на 0,8%. (В 1980-1985 гг. этот показатель составил - 15%). На рис. 1.2. приведена динамика вво­да генерирующих мощностей на электростанциях России в 90-е годы, имеющая явно выраженную "затухающую" тенденцию.

Причиной, по сути, нулевых приростов мощностей являлось отсутствие инвестиций и, как следствие, систематическое невыполнение заданий по вводу и реконструкции генерирующих мощностей.

Резко возросли требования по защите окружающей среды, что с одной стороны вызвало значительное увеличение требуемых инвестиций при строительстве и эксплуатации электростанций, а с другой стороны породило сопро­тивление общественных организаций и местных органов самоуправления реа­лизации планов размещения и сооружения энергоблоков (особенно в отноше­нии АЭС).

4. Продолжается рост капиталоемкости энергетических объектов, яв­ляющийся следствием следующих причин:

- усложнения технологии и структуры электростанций из-за стремления к эко­номии дорожающего топлива и удовлетворению экологических требований;

- влияние ценообразующих факторов (рост стоимости материалов и оборудова­ния, ужесточение требований надежности, норм строительного и технологиче­ского проектирования, инфляционные процессы);

- реформирование форм собственности.

Для преодоления указанных факторов кризисного развития в 1994 - 1995 гг. в РФ была разработана «Энергетическая стратегия России на период до 2010г.», ориентированная на условия перехода к рыночным отношениям и структурные изменения в экономике, снижение масштабов и темпов развития топливно-энергетического комплекса, введение регионального хозрасчета. В техническом отношении «Стратегия» была нацелена, в основном, на преиму­щественное продление паркового ресурса оборудования электростанций, но предусматривала и наращивание мощностей на основе новых технологических принципов. Был разработан ряд сценариев, по которым могло идти развитие энергетики, в зависимости от времени стабилизации экономики и темпов её ожидаемого развития. К сожалению, финансовая нестабильность и экономиче­ская стагнация конца 90-х годов предопределили невыполнение заданий по ре­структуризации и развитию энергетики даже по минимальному сценарию пре­дусмотренному «Стратегией».

Прогнозные оценки развития энергетического комплекса характе­ризуются существенной зависимостью от ряда факторов:

- неопределенности темпов и направления развития экономики РФ после пре­одоления экономического спада,

- взаимосвязи топливно-энергетического и энерго-машиностроителъных ком­плексов России с экономикой республик бывшего СССР,

- неясности темпов и масштабов внедрения энергосберегающих технологий,

- возможного соотношения развития на перспективу теплодобывающих отрас­лей и ядерной энергетики .