Библиографическое описание:

Ямалиев Р. Р., Горюнов А., Ахмедзянов Д. А. Существующая система потребления тепла и электроэнергии в РФ и оценка ее эффективности // Молодой ученый. — 2011. — №2. Т.1. — С. 11-13.

Уфимский государственный авиационный технический университет

Из всех отраслей хозяйственной деятельности человека энергетика оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Тепло и свет в домах, школах и больницах, транспортные потоки и работа промышленности – все это требует затрат энергии. Потребность в энергии продолжает постоянно расти – любое развитие требует, прежде всего энергетических затрат и при существующих темпах развития национальных экономик многих государств можно ожидать возникновения серьезных энергетических проблем. Просчеты в этой области имеют серьезные последствия.

Сложившаяся ситуация в российской электроэнергетике требует реформирования отрасли. Если имеющаяся тенденция будет усиливаться, Россия в скором времени столкнется с энергетическим кризисом [2].

Основой энергетики сегодняшнего дня являются топливные запасы угля, нефти и газа, которые удовлетворяют примерно 90 % энергетических потребностей человечества.

Основной проблемой уже несколько лет является ограниченность энергоресурсов, так как постоянно увеличивается их потребление, в то время как добыча энергоносителей становится всё более дорогостоящим процессом. В связи с этим актуальным является внедрение энергосберегающих технологий.

Среди основных приоритетных направлений в данной области является создание современных эффективных и альтернативных способов получения энергии, к числу которых относятся газотурбинные технологии. Положительной чертой данного способа является его низкая эмиссия вредных веществ.

Развитие технологии и проектирование совершенных с точки зрения рабочего процесса газотурбинных установок позволяет расширить их область применения, модернизировать устаревшие объекты генерации электрической и тепловой энергии с целью повышения эффективности.

Основных производителей электрической и тепловой энергии можно условно разделить на промышленные и муниципальные.

Промышленными и приравненными к ним потребителями являются организации, у которых электрическая нагрузка составляет не менее 750 кВа. В таких регионах, как Урал, Сибирь и Поволжье более половины электроэнергии потребляют крупные промышленные и приравненные к ним потребители, ими являются представители таких отраслей, как машиностроение и металлообработка, топливная, химическая и нефтехимическая промышленность, цветная и черная металлургия. На многих предприятиях созданы автономные комплексы, обеспечивающие тепловой и электрической энергией.

К муниципальным относятся предприятия коммунальной сферы, представляющие собой унитарные предприятия. Они производят более 100 млрд кВт.ч. электроэнергии (около 12 % всей выработки по стране) и около 420 млрд Гкал тепла (около 20 % общего производства тепла), в том числе 240 млрд. Гкал. собственной выработки. Помимо того, они эксплуатируют около 500 тысяч километров воздушных и кабельных линий передачи и 80 тысяч километров тепловых сетей [3].

Немаловажными являются муниципальные котельные, на них приходится около половины общего объёма вырабатываемого тепла и основной потенциал энергосбережения, так как существует возможность преобразования котельных в мини-ТЭЦ, что обеспечит возможность комбинированной выработки тепла и электроэнергии (когенерации). Общий потенциал для наращивания независимой генерации в муниципальном секторе оценивается в более чем 10 тысяч МВт [1, 3].

Производители и потребители тепловой и электрической энергии взаимосвязаны и образуют Единую Энергосистему (ЕЭС) России. Она представляет собой неоднородную сетевую структуру, состоящую из пяти территориально-экономических районов: Северо-Запад, Центр, Средняя Волга, Урал, Северный Кавказ [2]. Они имеют общую частоту электрического тока и могут обмениваться электроэнергией по линиям межсистемной связи высокого и сверхвысокого напряжения. Характерными особенностями являются: фактическая автономность объединённой энергосистемы (ОЭС) Дальнего Востока, поскольку основные линии электропередач после распада СССР остались на территории Казахстана, а также из-за незначительных перетоков мощности между ОЭС Сибири и Европейской частью; ОЭС Сибири также можно считать автономной. Неоднородность заключается в неравномерном распределении выработки и потребления энергии. В Европейской части отношение объема собственной генерации к собственному электропотреблению колеблется в пределах 1,22 (Средняя Волга) до 0,86 (Северный Кавказ). Для наиболее крупных округов (Урал и Центр), где вырабатывается примерно 70 % всей электроэнергии, это соотношение близко к единице. Распределение потребления электроэнергии по регионам, на основе статистических данных за 2000 и 2005 годы приведено на рисунке 1.

Рисунок 1- Потребление электроэнергии в регионах


Абсолютный электрический КПД современных паротурбинных энергоблоков составляет примерно 38 %. При этом потери на передачу электроэнергии по ЛЭП достигают до 10%. С учётом потерь, для конечного потребителя КПД по выработке электрической энергии составляет порядка 28 %. В то же время административные объекты обеспечиваются теплом от собственных котельных. Известно, что комбинированная выработка электрической энергии и тепловой имеет более высокий КПД.

Для описанных объектов оптимально подходит применение современных блочно-транспортабельных и передвижных газотурбинных установок (ГТУ). Они предназначены для выработки электроэнергии для промышленных и бытовых нужд в условиях отсутствия электромагистрали и при параллельной работе с ней, а также для работы в качестве резервного источника электропитания при возникновении пиковых нагрузок. Блочная конструкция ГТУ способствует как сокращению времени на их транспортировку и установку, так и минимизации затрат на их запуск техническое обслуживание.

Теплоэнергетика России имеет идеальные условия для применения когенерационных технологий. Россия отличается от большинства других развитых стран уровнем затрат на производство тепловой энергии, где на тепло расходуется в два раза больше топлива, чем на генерацию электрического тока. Помимо крупных энергетических станций существуют тысячи объектов, значительную долю которых составляют котельные, в которых сжигается масса топлива, в том числе и природного газа.

Сущность когенерации заключается в высокоэффективном использовании первичного источника энергии (в основном газа) для получения двух форм полезной энергии – тепловой и электрической. Главное преимущество когенерационных установок перед обычными теплоэлектростанциями состоит в том, что преобразование энергии здесь происходит с большей эффективностью. Такая установка заключает в себе функции как электростанции, так и котельной, использует теплоту отработавших газов для получения тепловой энергии. Таким образом, при производстве одного и того же количества электроэнергии и теплоты когенератором, в отличие от раздельного производства энергии, удается сэкономить порядка 20-60 % исходного топлива. В результате этого коэффициент использования топлива в них составляет 85-90 % и, соответственно, стоимость вырабатываемой энергии снижается более чем в два раза.

Существует возможность совместной работы когенерационных установок с другими источниками электрической энергии, а также в качестве резервного источника. Кроме того, установки такого типа работают с пониженным уровнем шума.

Несомненным достоинством когенераторных установок является возможность их внедрения на базе любой котельной. В результате расположения в непосредственной близости с потребителем исчезает проблема потери энергии в линиях электропередач.

Повышение эффективности энергоустановок (сокращение сроков их проектирования и повышение качества и эффективности цикла – КПД, удельных показателей и др.) позволит решать задачи получения более дешёвой электроэнергии и тепла (за счёт оптимизации принципиальных тепловых схем (ПТС) и расчётных тепловых схем (РТС)).


Литература:

1. А.В. Клименко, В.М. Зорина. Теплотехника и теплоэнергетика // Т.1 Общие вопросы. - Издательство МЭИ. – Москва. - 1999. – 527 с.

2. Современное состояние и перспективы развития энергетики мира/ Д.Б.Вольфберг. - Теплоэнергетика. - 1999. - №5.- C. 2-7.

3. Современное состояние и перспективы развития энергетики мира/ Д.Б.Вольфберг. - Теплоэнергетика.- 1998. - №9. - С. 24-28.


Работа выполнена при финансовой поддержке гранта МД-277.2010.8


Обсуждение

Социальные комментарии Cackle