Файл: Курс лекций для студентов электроэнергетиков Направление подготовки 140400 Электроэнергетика.doc

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ гОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

вЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Иркутский государственный технический университет
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КОРПОРАТИВНЫЙ УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР

ОАО «ИРКУТСКЭНЕРГО» - ИрГТУ

Развитие энергетики

Курс лекций для студентов - электроэнергетиков

Направление подготовки: 140400 - «Электроэнергетика»

Профили: «Электроснабжение»,

«Электрические станции»,

«Электроэнергетические системы и сети»

2011 г.

Развитие энергетики. Курс лекций для студентов, обучающихся по направлению 140400 – «Электроэнергетика». Составители: И.Ю. Усов, В.В. Федчишин, К.В. Суслов, В.В. Воронков – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2011.- 110 с.
Предлагаемый курс лекций по дисциплине «Развитие энергетики» направлен на формирование у будущих специалистов-электроэнергетиков системного понимания объекта его профессиональных интересов – энергетики и энергетических систем: предпосылок и истории их создания, условий и особенностей их развития в России и в мире. В рамках курса предполагается ознакомление студентов с современными достижениями научно-технического прогресса в энергетике и новыми энергетическими технологиями.

Курс лекций рекомендуется для самостоятельной работы студентам, обучающимися по дополнительным образовательным программам, согласованным с ОАО «Иркутскэнерго» и ОАО «ИЭСК» в Корпоративном учебно-исследовательском центре ОАО «Иркутскэнерго» - ИрГТУ.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ	5
1. Общая характеристика энергетики и энергетических систем	7
1.1. Основные виды природных энергетических ресурсов и их запасы. Стадии трансформации энергетических ресурсов ……………………………...	7
1.2. Состав и структура топливно-энергетического комплекса………………..	12
1.3. Электроэнергетика (Технологии производства и транспортировки электрической энергии)……………………………………………………………	15
1.3.1. Основные технологии производства электрической энергии……………	17
1.3.1.1. Тепловые электрические станции на органическом топливе…………..	17
1.3.1.2. Атомные электростанции (АЭС)…………………………………………	19
1.3.1.3. Гидроэлектростанции……………………………………………………..	20
1.3.1.4. Газотурбинные и парогазовые установки……………………………….	21
1.3.1.5. Гидроаккумулирующие электростанции………………………………...	24
1.3.2. Технологии транспорта электрической энергии…………………………..	25
1.3.3. Управление функционированием электроэнергетических систем……....	28
1.3.3.1. Временные уровни управления режимами ЭЭС………………………..	28
1.3.3.2. Территориальный аспект управления функционированием ЕЭС России…………………………………………………………………………….	31
2. предпосылки и историяразвития энергетики и энергетических систем………………………………………………..	33
2.1. Экономические и научно-технические предпосылки развития энергетики………………………………………………………………………….	33
2.1.1. Научно-технические предпосылки развития энергетики………………...	35
2.2. Этапы развития электроэнергетики СССР и России……………………….	44
2.2.1. Энергетика России в дореволюционный период………………………….	44
2.2.2. План ГОЭЛРО и развитие энергетики СССР в довоенные годы………...	46
2.2.3. Состояние электроэнергетики СССР в годы Великой отечественной войны……………………………………………………………………………….	51
2.2.4. Развитие электроэнергетики СССР во второй половине XX века……….	56
2.3. История развития энергетики в Иркутской области………………………..	60
3. Состояние и тенденции развития электроэнергетики на ближайшую и долгосрочную перспективу……………………………………………………….................	66
3.1. Электроэнергетика России на современном этапе развития страны……....	66
3.1.1. Организационно-правовые и технологические аспекты управления электроэнергетикой России……………………………………………………….	72
3.1.2. Перспективы развития электроэнергетики России.....................................	78
3.1.3. Состояние и приоритетные проекты развития электроэнергетики Иркутской области…………………………………………………………………	82
3.2. Долгосрочные тенденции развития энергетики, перспективы использования новых и нетрадиционных источников энергии………………...	89
3.2.1. Перспективы развития ветряной энергетики……………………………...	90
3.2.2. Использование биомассы в качестве топлива в электроэнергетике……..	92
3.2.3. Геотермальная энергия и ее использование в электроэнергетике……….	93
3.2.4. Использование солнечной энергии………………………………………...	95
3.2.5. Особенности создания приливных электростанций………………………	97
3.2.6. Перспективы практического использования управляемой термоядерной реакции…………………….......................................................................................	99
3.2.7. Разработка методов прямого преобразования энергии…………………...	100
3.2.8. Новые технологии транспорта и аккумулирования энергии……………..	104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………	107

ВВЕДЕНИЕ

Динамика научно-технического прогресса, современных общественных процессов предъявляют все более жесткие требования к компетенции инженера электроэнергетика. Развитие энергетики идет по пути широкого использования современных энергетических и информационных технологий, инновационной электротехнической продукции, производимой с использованием новых материалов, а также микропроцессорных элементов. Задачи повышения эффективности энергетической отрасли, реструктуризации электроэнергетики, формирование рынков электроэнергии, построения новой системы управления энергосистемами требуют от специалистов-энергетиков знания не только технологических вопросов, но также экономических, правовых и социальных аспектов развития и функционирования электроэнергетики.

В этих условиях современный инженер должен не только хорошо знать современное состояние энергетики, но также понимать историю и предпосылки ее формирования, предвидеть перспективные направления развития энергетической отрасли.

Целью изучения дисциплины «Развитие энергетики» является формирование у будущего электроэнергетика системного понимания объекта его профессиональных интересов – энергетики и энергетических систем: предпосылок и истории их создания, условий и особенностей их развития у нас в стране и в мире, ознакомление с современными достижениями научно-технического прогресса (НТП) в энергетике и новыми энергетическими технологиями.

Задачами изучения дисциплины «Развитие энергетики» являются:

уяснение причин формирования и развития энергетики и энергетических систем;
получение знаний об истории развития отечественной и зарубежной энергетики, а также об истории развития энергетики региона (Иркутской области);
ознакомление с основными видами существующих энергетических систем и используемых в настоящее время типами энергетических ресурсов;
достижение понимания тенденций перспективного развития энергетики на основе достижений НТП и новых энергетических технологий.

Структура курса «Развитие энергетики» включает три основных блока. В первом блоке дается общая характеристика энергетики и энергетических систем, их функций, состава, структуры, свойств. В этом разделе также приведены сведения об основных видах природных энергетических ресурсов и их запасы. Детально рассмотрены основные технологии производства и передачи электроэнергии, современные типы электростанций и ЛЭП, технологическая система управления электроэнергетическими системами.

Второй блок курса посвящен предпосылкам и истории создания энергетики и энергетических систем и их текущему состоянию. В этом разделе определены научно-технические и экономические предпосылки развития энергетики, рассмотрена история развития энергетики ведущих зарубежных стран, описаны этапы формирования энергетики России (дореволюционный, послереволюционный, послевоенный). Раздел включает информацию о целях и задачах реформирования энергетики, действующей в электроэнергетике нормативно-правовой базе. В этом блоке также приведена общая характеристика энергетики Иркутской области (энергетический потенциал региона, запасы природных энергоресурсов), рассмотрены история, состояние и перспективы развития энергетики Иркутской области.

В третьем блоке курса сформулированы направления развития энергетики и традиционных энергетических технологий на ближайшую перспективу. В разделе освещены стратегические направления развития электроэнергетики России и Иркутской области с учетом различных факторов. В этом блоке приведены условия и прогнозы развития энергетики на долгосрочную перспективу, основные направления научно-технического прогресса в энергетике. В разделе рассматриваются перспективные энергетические технологии (переработка твердого и газообразного топлива в искусственное жидкое топливо, применение водородного горючего, использование энергии термоядерного синтеза и др.), а также потенциал и эффективность использования возобновляемых ресурсов (энергии ветра, солнца, биомассы и т.п.). В качестве наиболее долгосрочных перспектив в разделе описываются инновационные энергетические проекты мирового масштаба (электроснабжение земли из космоса, создание лунной энергетической системы, использование солнечных энергетических спутников, формирование межконтинентальных электрических связей на основе высокочастотных передач).

Курс лекций «Развитие энергетики» связан с такими дисциплинами как «Введение в специальность», «Общая энергетика», «Электроэнергетика», «Энергоснабжение», «Теория систем», «Системы электроснабжения», «Электроснабжение объектов Иркутской области», «Электротехнологические установки и процессы», «Экология энергетики», «Энергосбережение».

1 . Общая характеристика энергетики

и энергетических систем

Энергетика (энергетическое хозяйство) – это отрасль экономики, представляющая собой совокупность больших естественных и искусственных систем и локальных установок, предназначенных для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Целью её функционирования является обеспечение энергией отраслей экономики и социальной сферы путём преобразования природной, первичной, энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию. В предлагаемом курсе под энергетикой будет пониматься энергетика в искусственных системах (не в естественных и не в биологических).

Основу энергетики составляет топливно-энергетический комплекс (ТЭК), который включает топливную промышленность и электроэнергетические системы.

Топливная промышленность, в свою очередь, состоит из отраслевых систем (нефтеснабжающей, газоснабжающей и углеснабжающей), основной целью которых является снабжение потребителей соответствующим энергетическим ресурсом.

Энергетическим ресурсом называется носитель энергии, который при данном уровне техники или предвидимой перспективе ее развития может быть использован в экономике [1].

Природный энергетический ресурс – это энергетический ресурс, образовавшийся в результате геологического развития Земли и других природных процессов. Различают природный возобновляющийся или (возобновляемый) энергоресурс (постоянно пополняющийся) и не возобновляемый энергоресурс, который в данную геологическую эпоху не пополняется.

Интенсивность использования различных энергетических ресурсов в экономической деятельности определяется их удельной энергоемкостью (Дж/кг), возможностями транспортировки, а также экологическими требованиями.
1.1. Основные виды природных энергетических ресурсов и их запасы. Стадии трансформации энергетических ресурсов
В настоящее человечество наиболее интенсивно использует не возобновляемые энергетические ресурсы, к которым относятся уголь, природный газ, нефть и ядерное топливо (U²³⁵), торф, горючие сланцы. Возобновляемым энергетическим ресурсами являются гидроэнергия, энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия, энергия приливов и отливов, энергия, энергия, получаемая из биомассы. Их суммарная доля в мировом энергетическом балансе составляет не более 5 %. При этом основную часть (более 95 %) производства возобновляемой энергии приходится на гидроэнергетические установки.