Добавлен: 09.01.2024
Просмотров: 61
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рис.5
Пуск агрегата ГЭС занимает не более 50 секунд, поэтому резерв мощности в энергосистеме обеспечивается именно гидростанциями. КПД ГЭС обычно составляет 85-90%, а себестоимость электроэнергии в несколько раз меньше, чем на тепловых электростанциях. Особую роль в современных энергосистемах занимают гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Эти электростанции имеют, как минимум, два бассейна - верхний и нижний с определёнными перепадами высот между ними. На ГАЭС устанавливаются обратимые агрегаты. В часы минимума нагрузки агрегаты переводят в двигательный режим, а турбины – в насосный. Потребляя мощность из сети, гидроагрегаты перекачивают воду из нижнего бассейна в верхний. В часы максимальных нагрузок, когда в системе дефицит мощности ГАЭС вырабатывает электроэнергию за счёт перепада уровней воды в бассейнах. В этот период станция работает как обычная ГЭС. Таким образом, применение ГАЭС позволяет выравнивать график нагрузок энергосистемы, что повышает экономичность тепловых станций.
Возобновляемые источники энерегии
Принятая в 2019 году программа «Пять гигаватт» позволила нарастить выработку по отношению к 2018 году:
По солнечной энергетике на 69,4 %.
По ветроэнергетике на 47,3 %.
Рис.6
На первое января 2019 года в России было построено более 1,1 ГВт установленной мощности электростанций, работающих на основе возобновляемых источников энергии. Структурно их можно разделить на четыре группы: использующие энергию солнца – 712,2 МВт, энергию ветра – 189,7 МВт, малые гидроэлектростанции (МГЭС) – 169,7 МВт, другие возобновляемые источники энергии – 74,5 МВт.
Технологические тренды в области ВИЭ
Рис.7
В качестве перспективных технологий, развитие которых позволит России до 2035 года обеспечить эффективный переход на ВИЭ отечественного производства, можно выделить следующие: – технологии прогнозирования выработки электроэнергии объектами ВИЭ; – анализ больших данных; – технологии снижения стоимости электроэнергии, производимой объектами ВИЭ; – технологии повышения эффективности генерации ВИЭ; – технологии управления спросом на электрическую энергию; – технологии накопления и хранения энергии; – «умные» приборы учета; – децентрализованные (одноранговые) торговые платформы, которые предлагают надежные, безопасные и отслеживаемые транзакции для локализованных производителей и покупателей энергии; – технологии снижения стоимости строительства плотин ГЭС; –
технологии осуществления мониторинга и контроля; – оптические технологии измерения количества и качества электроэнергии и другие. В перспективе до 2050 года тенденции на активное инновационное развитие и повсеместное внедрение возобновляемых источников энергии станут основой преобразований глобального энергетического сектора. В качестве перспективных технологий, развитие которых позволит России до 2035 года обеспечить эффективный переход на ВИЭ отечественного производства, можно выделить следующие: – технологии прогнозирования выработки электроэнергии объектами ВИЭ; – анализ больших данных; – технологии снижения стоимости электроэнергии, производимой объектами ВИЭ; – технологии повышения эффективности генерации ВИЭ; – технологии управления спросом на электрическую энергию; – технологии накопления и хранения энергии; – «умные» приборы учета; – децентрализованные (одноранговые) торговые платформы, которые предлагают надежные, безопасные и отслеживаемые транзакции для локализованных производителей и покупателей энергии; – технологии снижения стоимости строительства плотин ГЭС; – технологии осуществления мониторинга и контроля; – оптические технологии измерения количества и качества электроэнергии и другие. В перспективе до 2050 года тенденции на активное инновационное развитие и повсеместное внедрение возобновляемых источников энергии станут основой преобразований глобального энергетического сектора. 2. Проблемы внедрения современных технологий и средства их решения
На электростанциях ежегодно при производстве электрической и тепловой энергии отличается 15–16 % потерь энергии от общего потребления первичной энергии.
По данным ОЭСР (Организация экономического сотрудничества и развития), для станций на угле средней КПД составил 38 %, а для станций на газе он был равен 41 %. По данным МЭА (Международное энергетической агентство), при оценке потенциала энергосбережения в качестве нижней технологической границы для новых станций используются следующие показатели КПД: для станций на угле – 43 %, для станций на газе – 55 %, а в качестве верхней границы эти показали составили: для станций на угле – 48 %, для станций на газе – 60 %, для станций на жидком топливе – 50 %. В России уровням верхней границы эффективности МЭА соответствовало лишь 1,5 % выработанной электроэнергии. В качестве примера можно привести следующие данные: в России в 2010 г. на станциях с КПД ниже 30 % вырабатывалось 7 % электроэнергии, а на станциях с КПД ниже 20 % – 2 млрд кВт·ч. Надо отметить, что 33 % соответствовало уровням нижней границы эффективности, но, однако, почти все эти проценты – это электроэнергия, вырабатываемая на ТЭЦ. Низкий уровень КПД является следствием того, что для обеспечения конкурентоспособности электроэнергии станции большую часть топлива тратили на производство тепла, производимого на устаревшем оборудовании. Одна из ключевых проблем, это устаревшие технологии и изношенное энергетическое оборудование. Необходима комплексная модернизация всего энергетического комплекса, которая связана с очень большими инвестициями. Следующей проблемой можно назвать централизованное теплоснабжение. Дело в том, что износ в сетях приводит к большим потерям (тепловым) – более 16 %. В результате неполучения тепла потребитель вынужден устанавливать собственные котельные, уходя от централизованного теплоснабжения, и в итоге снижается выработка электроэнергии на тепловом потреблении. А это приводит к недозагрузке оборудования, к сокращению продажи тепла и электроэнергии, росту тарифов.
Рис.8
Для электростанций, работающих на твердом топливе, такими технологиями являются: газификация угля с использованием генераторного газа в парогазовых установках и экологически чистые технологии сжигания угля в циркулирующем кипящем слое. По мнению специалистов, переход от паротурбинных к парогазовым ТЭС на газе и угле обеспечит повышение КПД установок до 50 %, а в перспективе – до 60 % и более. Одним из важнейших средств решения проблемы повышения эффективности использования электроэнергетики и снижения вредного воздействия на окружающую среду является минимизация удельных расходов топлива на производство энергии (тепловой и электрической) путем внедрения новых технологий и новых технических средств, более экономичных. Во-первых, это позволит увеличить коэффициент использования установленной мощности на станциях. Во-вторых, развивая сетевую инфраструктуру, можно поднять КИУМ атомных электростанций до уровня зарубежных стран, так как именно она сможет обеспечить в пиковые нагрузки выработку электроэнергии на АЭС в полную мощность. В-третьих, необходимо внедрение паросиловых блоков на парогазовом цикле. Как показывает мировая практика, использование газотурбинных надстроек к блоку в 300 МВт позволяет увеличить его мощность до 800 МВт, а это ведет к увеличению КПД с 35–37 до 55–57 % и снижению расхода газа в полтора раза. По проведённым расчётам средняя годовая экономия газа в рамках данного сектора на уровне 2020 г. составит около 35 млрд м3 в год. 3. Перспективы внедрения современных технологий
Выделяют шесть сегментов в энергетической отрасли, в которых будут внедряться новые технологии :
В области энергосбережения в частном секторе: переход к технологии нового поколения «умных домов», использование солнечных панелей, установление климат-контроля, использование малых (домашнего пользования) генераторов, аккумуляторов, новых строительных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами и пр. Технологии, которые будут внедряться в области использования локальных источников электроснабжения и теплоснабжения в частном и промышленном секторе, будут направлены на сокращение эксплуатационных издержек, увеличение надежности и качества энергоснабжения, управление децентрализованной присоединенной нагрузкой, т.е. будут востребованы технологии строительства малой электро- и теплогенерации.
В области сетевых технологий будут востребованы системы автоматизированного или автоматического контроля и управления (в том числе – smart metering, smart grid, системы аварийного отключения и т.д.) сетями; микросетевые комплексы автономного обеспечения (Micro grid) с мощностью до 60–100 МВт для тех центров потребления, которые находятся вдали от крупных сетевых объектов, а также новые сетевые проекты: цифровые ПС, высокопроводимые кабели, оптимизация топологии сети. В области использования промышленных накопителей: использование конденсаторов с промышленной емкостью для стабилизации графика нагрузки. С развитием технологий конденсаторы становятся все более доступными. Так, по мнению экспертов, в ближайшие 2–3 года себестоимость производства нового поколения литийионных конденсаторов снизится до 1,5–1,8 USD за МВт. В области существующих генерирующих станций будут востребованы проекты, предусматривающие утилизацию или эффективное использование устаревшей генерации, подлежащей выводу из эксплуатации. Здесь необходимы технологии, направленные на повышение эффективности работы станции и снижение себестоимости выработки электроэнергии, внедрение новых систем управления и обеспечение безопасности. В области теплоснабжения необходимы проекты по модернизации и системам безопасности/надежности для существующей генерации, т.е. нужны технологии в распределенной системе теплоснабжения для обеспечения мониторинга, учета, контроля и управления, а также для оптимизации конфигурации системы и нагрузки. Необходимы новые технологии, позволяющие увеличить срок эксплуатации и надежность трубопроводов, которые оптимизируют конфигурации системы и нагрузки, повысят КПД водонасосных станций и теплоизоляцию. Вывод
Сегодня российская энергетика – это одна из базовых отраслей, обеспечивающая страну энергетическими ресурсами. Вклад в экономику страны превышает 3% ВВП. Современная энергосистема России располагает 846 крупными электростанциями, общей мощностью более 250 ГВт. Знания об энергетики активно используются для проектирования котлов и систем отопления. Страна имеет огромный потенциал на реализацию планов по совершенствованию оборудования и современных технологических процессов; повышению эффективности защиты окружающей среды на основе комплексных систем газоочистки и золоулавливания на энергоблоках; развитие межсистемных электрических передач с повышенной пропускной способностью. К сожалению, пока Российская Федерация отстает от мировых лидеров в сфере применения новых технологий в области энергетики. Слабо развито производство электроэнергии из альтернативных источников, ниже энергоэффективность экономики. Нужно понимать, что без перехода на новые технологии невозможно обеспечить энергоэффективность, энергосбережение и увеличение КПД с 30–40 до 55–80 %.
Список литературы
- ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РОССИЙСКОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ – [электронный ресурс] - https://minenergo.gov.ru/node/532
- ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА РОССИИ - [электронный ресурс] - https://spravochnick.ru/geografiya/hozyaystvo_rossii/elektroenergetika_rossii/
- ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (ТЭС/ТЭЦ) – [электронный ресурс] - https://www.techcult.ru/technology/5057-princip-raboty-i-ustrojstvo-tec-tes
- МОДЕРНИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ – [электронный ресурс] - https://www.eprussia.ru/epr/402/5531397.htm
- ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЭЦ – [электронный ресурс] - https://principraboty.ru/princip-raboty-tec/
- СХЕМА ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ (ТЭС/ТЭЦ) – [электронный ресурс] - https://energoworld.ru/theory/sxema-teplovoj-elektricheskoj-stancii-testec/
- ЭФФЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ – [электронный ресурс] - https://issek.hse.ru/trendletter/news/141133080.html
- ЯДЕРНОЕ СНУП-ТОПЛИВО – [электронный ресурс] - https://www.seogan.ru/yadernoe-snup-toplivo-uspeshno-proshlo-reaktornie-ispitaniya-na-beloyarskoiy-aes.html
- ПЕРЕРАБОТКА ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА – [электронный ресурс] - https://ru.wikipedia.org/wiki/Переработка_отработавшего_ядерного_топлива
- РЫНОЧНЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ МАЛЫХ АЭС – [электронный ресурс] - https://iz.ru/829566/valentin-gibalov/bitva-iadernykh-kompaktov-rynochnye-perspektivy-malykh-aes
13. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ ( ГЭС ) – [электронный ресурс] - https://studopedia.su/11_2949_tehnologicheskiy-protsess-proizvodstva-elektroenergii-na-gidroelektrostantsiyah--ges-.html 14. О. ЖДАНЕЕВ, С. ЗУЕВ, «РУСГИДРО» - «РАЗВИТИЕ ВИЭ И ФОРМИРОВАНИЕ НОВОЙ ЭНЕРГОПОЛИТИКИ РОССИИ» - [электронный ресурс] - https://energypolicy.ru/o-zhdaneev-s-zuev-razvitie-vie-i-formir/energetika/2020/15/11/ 15. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА - [электронный ресурс] - https://energoseti.ru/articles/vozobnovlyaemaya-energetika#razvitie-vozobnovlyaemoy-energetiki-v-rf
16. ЭНЕРГЕТИКА РОССИИ - [электронный ресурс] - https://energoseti.ru/articles/energetika-rossii#gidroenergetika
17. ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ - [электронный ресурс] - https://ozlib.com/855435/tehnika/problemy_sovremennoy_elektroenergetiki
18. Стертюков К.Г., Стародубцева О.А. - «Проблемы внедрения новых технологий и технических средств с целью увеличения КПД в энергетической отрасли» - [электронный ресурс] - https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-vnedreniya-novyh-tehnologiy-i-tehnicheskih-sredstv-s-tselyu-uvelicheniya-kpd-v-energeticheskoy-otrasli