Файл: Курс лекций для студентов электроэнергетиков Направление подготовки 140400 Электроэнергетика.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 476
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
2. предпосылки и история развития энергетики
Главными экономическими предпосылками реформирования электроэнергетики России явились:
3.2.3. Геотермальная энергия и ее использование в электроэнергетике
3.2.4. Использование солнечной энергии
3.2.5. Особенности создания приливных электростанций
3.2.6. Перспективы практического использования управляемой термоядерной реакции
3.2.7. Разработка методов прямого преобразования энергии
3.2.8. Новые технологии транспорта и аккумулирования энергии
». Авторитетные специалисты активно включались в общую работу по развитию электрификации. Однако начавшаяся гражданская война помешала их работе, и возобновить ее стало возможно только в конце 1919 - начале 1920 г.
24 марта 1920 г. утверждено положение о Государственной комиссии по электрификации России (ГОЭЛРО). Перед Комиссией ГОЭЛРО была поставлена задача разработать общий план электрификации России, вошедший в историю как план ГОЭЛРО [19]. Руководство Комиссией было поручено известному ученому, талантливому инженеру Г.М. Кржижановскому.
Глеб Максимилианович Кржижановский по праву считается одним из пионеров электрификации России. В 1894 г. он окончил Технологический институт в Санкт-Петербурге по специальности инженер-технолог, но электриком стал лишь в 1906 г., поступив на работу в «Общество электрического освещения 1886 года», которое к тому времени построило четыре центральные электростанции в Санкт-Петербурге и две в Москве.
На трех первых заседаниях в феврале 1920 г. Комиссией, в которую были привлечены известные ученые и специалисты (Г.О. Графтио, А.Г. Коган, Е.Я. Шульгин, А.А. Горев, И.Г. Александров, К.А. Круг, М.А. Шателен и другие), был решен ряд организационных вопросов и намечены методы работы.
Комиссией были составлены:
В программах предусматривалось составление докладов по основным отраслям народного хозяйства (промышленности, транспорта, сельского хозяйства) и по электрификации экономических районов РСФСР. Доклады по электрификации районов были распределены между районными группами и секциями. На заседании Комиссии 13 марта 1920 г. был утвержден состав районных групп по восьми экономическим районам.
Каждая из районных групп привлекала к своей работе многочисленных исполнителей – более 200 человек. Доклады были разбиты на темы, и для каждой темы назван исполнитель.14декабря 1920 г. состоялось последнее заседание Комиссии.
Декретом Совета Народных Комиссаров от 22 февраля 1921 г. была организована Государственная общеплановая комиссия (Госплан), в задачи которой вошли разработка единого общегосударственного хозяйственного плана на основе одобренного VIII Всероссийским съездом Советов плана электрификации РСФСР и наблюдение за осуществлением этого плана. Первым председателем Госплана был назначен Г.М.Кржижановский. Съезд признал, что план ГОЭЛРО «в общем и целом является правильной схемой, по которой должно строиться Государственное плановое хозяйство».
Постановлением Совета Народных Комиссаров «О плане электрификации России» от 21 декабря 1921 г. план был утвержден. Его целью стало повышение производительности труда в экономике страны на основе электрификации.
В плане были намечены конкретные задачи в области электрификации страны, утвержден план сооружения крупных районных электростанций, важнейших железнодорожных магистралей, одобрена инициатива местных организаций по сооружению электростанций на своих территориях и принят ряд организационных решений.
В плане ГОЭЛРО электроэнергетика впервые рассматривалась как сложное техническое образование во всем комплексе внешних связей с топливной промышленностью, перерабатывающей промышленностью, сельским хозяйством, электротехническим машиностроением [16].
В соответствии с планом ГОЭЛРО намечалось соорудить 30 электростанций общей установленной мощностью 1750 кВт, из них 20 тепловых электростанций с суммарной мощностью 1110 тыс. кВт и 10 гидроэлектростанций общей мощностью 640 тыс. кВт.
Выделялась потребность в импортном оборудовании и указывалось, за счет каких статей экспорта могут быть оплачены необходимые заказы по импорту. В плане ГОЭЛРО была подробно рассмотрена возможность обеспечения строительства намеченных электростанций и сетей необходимым оборудованием и материалами. Были предложены мероприятия, необходимые для увеличения производительности существующих энергомашиностроительных заводов, позволяющей покрыть потребность электростанций и электрифицируемых предприятий.
Общее состояние хозяйства России, слабая освоенность и изученность Сибири позволили поставить в плане лишь задачи первоочередного развития этого огромного региона, однако уже в те годы подчеркивалась его неизмеримая роль в перспективном развитии производительных сил страны.
Основные результаты выполнения плана ГОЭЛРО характеризуются следующим [19]:
Итоги выполнения плана ГОЭЛРО в натуральных показателях в разрезе основных видов промышленной продукции приведены в таблице 2.1.
К моменту утверждения плана ГОЭЛРО хозяйство России находилось в состоянии разрухи. В этих условиях восстановление народного хозяйства явилось важнейшей социально-экономической задачей. Оно было завершено в начале второй половины 20-х годов.
Таблица 2.1.
Результаты выполнения плана ГОЭЛРО
В 1928 г. национальный доход страны превысил предвоенный уровень на 19 %, объем валовой продукции промышленности - на 11 %, в том числе производство средств производства — на 28 %.
В середине 20-х годов прошлого века в России начинает активно развиваться отечественное энергетическое машиностроение и приборостроение [19].
В 1924 г. на Ленинградском механическом заводе была произведена первая советская паровая турбина мощностью 2 МВт на параметры пара 1,2 МПа, 300 оС и гидротурбина мощностью 370 кВт. В 1930 г. выпускается образец паровой турбины мощностью 25 МВт, а 1931 г. мощностью 50 МВт на параметры пара 2,5 МПа, 400 оС. Начиная с 1934 г., Советский Союз уже полностью отказался от закупки турбин за рубежом, а к концу тридцатых годов советские паровые турбины мощностью 50-100 МВт признаны самыми мощными и экономичными в мире.
В 1923-1924 г.г. завод «Электросила» выпустил первые отечественные гидро- и турбогенераторы для Волховской ГЭС и Гомельской ТЭС.
Выпуск первых отечественных приборов начал осуществляться в начале 20-х годов на заводе слаботочной аппаратуры в г. Петрограде. В 1927 г. на заводе «Электроприбор» начала осуществляться конвейерная сборка приборов.
В 1922г. была введена первая очередь Каширской ГРЭС мощностью 12 МВт с первой линией электропередачи 110 кВ до Кожуховской подстанции в Москве, а в 1925 г. были введены в действие первая очередь Шатурской ГРЭС мощностью 32 МВт и двухцепная линия 110 кВ Шатурская ГРЭС – Москва, доведенная до центра города.
В 1926 г. была пущена Волховская ГЭС мощностью 56 МВт, которая двумя линиями 110 кВ протяженностью 130 км была соединена с Северной подстанцией Ленинграда. В том же году была пущена линия 110 кВ от Горьковской ГРЭС до г. Горького. Так, уже к 1929 г. протяженность электрических сетей напряжением выше 10 кВ увеличилась до 2032 км, соответственно увеличилась и мощность понизительных подстанций.
Развитие электрических сетей, появление сравнительно протяженных линий электропередачи, объединение на параллельную работу ряда электростанций потребовали развития научных исследований в области передачи и распределения электрической энергии. В Москве создается Государственный экспериментальный электротехнический институт (ГЭЭИ), впоследствии Всесоюзный электротехнический институт (ВЭИ). Здесь изучались процессы, происходящие в электропередачах высокого и сверхвысокого напряжений, проводились исследования по вопросам создания соответствующей высоковольтной аппаратуры.
В 1926 г. была создана диспетчерская служба в Московской энергосистеме, а впоследствии аналогичные службы были созданы в Ленэнерго, Уралэнерго и других энергосистемах [8].
Для 30-х годов XX в. характерно стремительное увеличение темпов электрификации, развития электроэнергетического хозяйства. Значительно уплотнился график электрической нагрузки.
В 1930 году в СССР работало 4 районных энергосистемы (Московская, Ленинградская, Бакинская и Донецкая). Длина ЛЭП 110 кВ составляла уже 3052 км. В это же время была принята единая шкала номинальных напряжений(3, 6, 10, 35, 110 кВ). Предполагалось в дальнейшем применение напряжений 220 и 380 кВ.
Мощность Московской энергосистемы к 1935 г. достигла 900 МВт, а длина электрических сетей 110 кВ составила 1900 км. Мощность Уральской энергосистемы, протянувшейся на 1000 км от Соликамска до Магнитогорска, достигла 650 МВт.
Впервые было применено напряжение 220 кВ в Ленинградской энергосистеме, где в 1933 г. была построена электропередача протяженностью 240 км Нижне-Свирская ГЭС – Ленинград. Впоследствии это напряжение было применено и в других энергосистемах, а также при сооружении линий межсистемных связей. В этом же году на параллельную работу объединены Московская, Ивановская и Горьковская энергосистемы [20].
Рост мощностей и дальности передачи электроэнергии, необходимость повышения надежности электроснабжения потребовали решения ряда новых технических проблем. Особо важное значение при возрастающей дальности передачи электроэнергии получили вопросы расчетов устойчивости параллельной работы электростанций. На основе глубокого изучения переходных процессов в электрических системах была разработана методика расчетов, проведены исследования в электрических системах. Были изучены вопросы аварийного регулирования турбин, исследованы возможности повышения мощности и дальности передачи при помощи автоматического регулирования возбуждения синхронных машин; был создан электронный регулятор напряжения. В эти годы были найдены реальные средства повышения пределов динамической устойчивости: форсировка возбуждения синхронных генераторов, применение аварийной разгрузки по частоте (АЧР).
Во второй половине 30-х годов XX в. уже велась разработка вопросов, связанных с возможностью передачи электроэнергии от будущей Куйбышевской ГЭС в район Москвы на напряжении 380-400 кВ; в Ленинграде в Ленинградском энергофизическом институте была построена опытная трехфазная линия 500 кВ, на которой проводились исследования на дальнюю перспективу – использование более высоких напряжений для передачи электроэнергии.
В 1935 г. СССР вышел на 2 место по производству электроэнергии в Европе и на 3 место в мире после США и Германии [19].
2.2.3. Состояние электроэнергетики СССР
в годы Великой отечественной войны
Напряженная политическая обстановка в Европе в канун второй мировой войны и появление мощной бомбардировочной авиации диктовала необходимость рассредоточения производственных мощностей в промышленности в целом, и особенно, в электроэнергетике [19]. Поэтому в 1939 г. было принято решение при сооружении электростанций переходить на средние мощности, в связи с этим пересматривались проекты всех электростанций, намеченных к строительству в 1939 г. и последующих годах. Единичная мощность электростанций по новым проектам не должна была превышать 50 тыс. кВт.
Произошел также поворот и в гидротехническом строительстве в сторону освоения малых рек, главным образом на Урале, и сооружения на них гидроэлектростанций малой и средней мощности.
24 марта 1920 г. утверждено положение о Государственной комиссии по электрификации России (ГОЭЛРО). Перед Комиссией ГОЭЛРО была поставлена задача разработать общий план электрификации России, вошедший в историю как план ГОЭЛРО [19]. Руководство Комиссией было поручено известному ученому, талантливому инженеру Г.М. Кржижановскому.
Глеб Максимилианович Кржижановский по праву считается одним из пионеров электрификации России. В 1894 г. он окончил Технологический институт в Санкт-Петербурге по специальности инженер-технолог, но электриком стал лишь в 1906 г., поступив на работу в «Общество электрического освещения 1886 года», которое к тому времени построило четыре центральные электростанции в Санкт-Петербурге и две в Москве.
На трех первых заседаниях в феврале 1920 г. Комиссией, в которую были привлечены известные ученые и специалисты (Г.О. Графтио, А.Г. Коган, Е.Я. Шульгин, А.А. Горев, И.Г. Александров, К.А. Круг, М.А. Шателен и другие), был решен ряд организационных вопросов и намечены методы работы.
Комиссией были составлены:
-
«программа А», в которую входили работы по использованию и восстановлению существующих электростанций; -
«программа Б», предусматривающая строительство новых районных электростанций; -
«программа С», намечавшая развитие народного хозяйства на базе его электрификации на ближайшие 10 лет (позднее был принят срок 10-15 лет).
В программах предусматривалось составление докладов по основным отраслям народного хозяйства (промышленности, транспорта, сельского хозяйства) и по электрификации экономических районов РСФСР. Доклады по электрификации районов были распределены между районными группами и секциями. На заседании Комиссии 13 марта 1920 г. был утвержден состав районных групп по восьми экономическим районам.
Каждая из районных групп привлекала к своей работе многочисленных исполнителей – более 200 человек. Доклады были разбиты на темы, и для каждой темы назван исполнитель.14декабря 1920 г. состоялось последнее заседание Комиссии.
Декретом Совета Народных Комиссаров от 22 февраля 1921 г. была организована Государственная общеплановая комиссия (Госплан), в задачи которой вошли разработка единого общегосударственного хозяйственного плана на основе одобренного VIII Всероссийским съездом Советов плана электрификации РСФСР и наблюдение за осуществлением этого плана. Первым председателем Госплана был назначен Г.М.Кржижановский. Съезд признал, что план ГОЭЛРО «в общем и целом является правильной схемой, по которой должно строиться Государственное плановое хозяйство».
Постановлением Совета Народных Комиссаров «О плане электрификации России» от 21 декабря 1921 г. план был утвержден. Его целью стало повышение производительности труда в экономике страны на основе электрификации.
В плане были намечены конкретные задачи в области электрификации страны, утвержден план сооружения крупных районных электростанций, важнейших железнодорожных магистралей, одобрена инициатива местных организаций по сооружению электростанций на своих территориях и принят ряд организационных решений.
В плане ГОЭЛРО электроэнергетика впервые рассматривалась как сложное техническое образование во всем комплексе внешних связей с топливной промышленностью, перерабатывающей промышленностью, сельским хозяйством, электротехническим машиностроением [16].
В соответствии с планом ГОЭЛРО намечалось соорудить 30 электростанций общей установленной мощностью 1750 кВт, из них 20 тепловых электростанций с суммарной мощностью 1110 тыс. кВт и 10 гидроэлектростанций общей мощностью 640 тыс. кВт.
Выделялась потребность в импортном оборудовании и указывалось, за счет каких статей экспорта могут быть оплачены необходимые заказы по импорту. В плане ГОЭЛРО была подробно рассмотрена возможность обеспечения строительства намеченных электростанций и сетей необходимым оборудованием и материалами. Были предложены мероприятия, необходимые для увеличения производительности существующих энергомашиностроительных заводов, позволяющей покрыть потребность электростанций и электрифицируемых предприятий.
Общее состояние хозяйства России, слабая освоенность и изученность Сибири позволили поставить в плане лишь задачи первоочередного развития этого огромного региона, однако уже в те годы подчеркивалась его неизмеримая роль в перспективном развитии производительных сил страны.
Основные результаты выполнения плана ГОЭЛРО характеризуются следующим [19]:
-
осуществлено техническое перевооружение отраслей народного хозяйства на базе электрификации; -
обеспечен опережающий рост темпов развития электроэнергетики по сравнению с темпами роста промышленного производства при сосредоточении производства электрической энергии на крупных электростанциях с наиболее совершенным оборудованием; -
сооружены рационально размещенные районные электростанции для электроснабжения с целью перевода промышленности на современные основы; -
широко использованы для электростанций местные топливные ресурсы; -
широко вовлечены в использование гидроэнергоресурсы при улучшении судоходства и ирригации; -
сооружены линии электропередачи высокого напряжения и начато объединение электростанций для параллельной работы.
Итоги выполнения плана ГОЭЛРО в натуральных показателях в разрезе основных видов промышленной продукции приведены в таблице 2.1.
К моменту утверждения плана ГОЭЛРО хозяйство России находилось в состоянии разрухи. В этих условиях восстановление народного хозяйства явилось важнейшей социально-экономической задачей. Оно было завершено в начале второй половины 20-х годов.
Таблица 2.1.
Результаты выполнения плана ГОЭЛРО
| Показатель | План ГОЭЛРО | 1931 г. | 1935 г. | Процент к плану ГОЭЛРО | |
| 1931 г. | 1935 г. | ||||
| Валовая продукция промышленности, % к 1913 г. | 180-200 | 233 | 411 | 129-116 | 228-205 |
| Мощность районных электростанций, МВт | 1750 | 2560 | 4338 | 146,0 | 247,9 |
В 1928 г. национальный доход страны превысил предвоенный уровень на 19 %, объем валовой продукции промышленности - на 11 %, в том числе производство средств производства — на 28 %.
В середине 20-х годов прошлого века в России начинает активно развиваться отечественное энергетическое машиностроение и приборостроение [19].
В 1924 г. на Ленинградском механическом заводе была произведена первая советская паровая турбина мощностью 2 МВт на параметры пара 1,2 МПа, 300 оС и гидротурбина мощностью 370 кВт. В 1930 г. выпускается образец паровой турбины мощностью 25 МВт, а 1931 г. мощностью 50 МВт на параметры пара 2,5 МПа, 400 оС. Начиная с 1934 г., Советский Союз уже полностью отказался от закупки турбин за рубежом, а к концу тридцатых годов советские паровые турбины мощностью 50-100 МВт признаны самыми мощными и экономичными в мире.
В 1923-1924 г.г. завод «Электросила» выпустил первые отечественные гидро- и турбогенераторы для Волховской ГЭС и Гомельской ТЭС.
Выпуск первых отечественных приборов начал осуществляться в начале 20-х годов на заводе слаботочной аппаратуры в г. Петрограде. В 1927 г. на заводе «Электроприбор» начала осуществляться конвейерная сборка приборов.
В 1922г. была введена первая очередь Каширской ГРЭС мощностью 12 МВт с первой линией электропередачи 110 кВ до Кожуховской подстанции в Москве, а в 1925 г. были введены в действие первая очередь Шатурской ГРЭС мощностью 32 МВт и двухцепная линия 110 кВ Шатурская ГРЭС – Москва, доведенная до центра города.
В 1926 г. была пущена Волховская ГЭС мощностью 56 МВт, которая двумя линиями 110 кВ протяженностью 130 км была соединена с Северной подстанцией Ленинграда. В том же году была пущена линия 110 кВ от Горьковской ГРЭС до г. Горького. Так, уже к 1929 г. протяженность электрических сетей напряжением выше 10 кВ увеличилась до 2032 км, соответственно увеличилась и мощность понизительных подстанций.
Развитие электрических сетей, появление сравнительно протяженных линий электропередачи, объединение на параллельную работу ряда электростанций потребовали развития научных исследований в области передачи и распределения электрической энергии. В Москве создается Государственный экспериментальный электротехнический институт (ГЭЭИ), впоследствии Всесоюзный электротехнический институт (ВЭИ). Здесь изучались процессы, происходящие в электропередачах высокого и сверхвысокого напряжений, проводились исследования по вопросам создания соответствующей высоковольтной аппаратуры.
В 1926 г. была создана диспетчерская служба в Московской энергосистеме, а впоследствии аналогичные службы были созданы в Ленэнерго, Уралэнерго и других энергосистемах [8].
Для 30-х годов XX в. характерно стремительное увеличение темпов электрификации, развития электроэнергетического хозяйства. Значительно уплотнился график электрической нагрузки.
В 1930 году в СССР работало 4 районных энергосистемы (Московская, Ленинградская, Бакинская и Донецкая). Длина ЛЭП 110 кВ составляла уже 3052 км. В это же время была принята единая шкала номинальных напряжений(3, 6, 10, 35, 110 кВ). Предполагалось в дальнейшем применение напряжений 220 и 380 кВ.
Мощность Московской энергосистемы к 1935 г. достигла 900 МВт, а длина электрических сетей 110 кВ составила 1900 км. Мощность Уральской энергосистемы, протянувшейся на 1000 км от Соликамска до Магнитогорска, достигла 650 МВт.
Впервые было применено напряжение 220 кВ в Ленинградской энергосистеме, где в 1933 г. была построена электропередача протяженностью 240 км Нижне-Свирская ГЭС – Ленинград. Впоследствии это напряжение было применено и в других энергосистемах, а также при сооружении линий межсистемных связей. В этом же году на параллельную работу объединены Московская, Ивановская и Горьковская энергосистемы [20].
Рост мощностей и дальности передачи электроэнергии, необходимость повышения надежности электроснабжения потребовали решения ряда новых технических проблем. Особо важное значение при возрастающей дальности передачи электроэнергии получили вопросы расчетов устойчивости параллельной работы электростанций. На основе глубокого изучения переходных процессов в электрических системах была разработана методика расчетов, проведены исследования в электрических системах. Были изучены вопросы аварийного регулирования турбин, исследованы возможности повышения мощности и дальности передачи при помощи автоматического регулирования возбуждения синхронных машин; был создан электронный регулятор напряжения. В эти годы были найдены реальные средства повышения пределов динамической устойчивости: форсировка возбуждения синхронных генераторов, применение аварийной разгрузки по частоте (АЧР).
Во второй половине 30-х годов XX в. уже велась разработка вопросов, связанных с возможностью передачи электроэнергии от будущей Куйбышевской ГЭС в район Москвы на напряжении 380-400 кВ; в Ленинграде в Ленинградском энергофизическом институте была построена опытная трехфазная линия 500 кВ, на которой проводились исследования на дальнюю перспективу – использование более высоких напряжений для передачи электроэнергии.
В 1935 г. СССР вышел на 2 место по производству электроэнергии в Европе и на 3 место в мире после США и Германии [19].
2.2.3. Состояние электроэнергетики СССР
в годы Великой отечественной войны
Напряженная политическая обстановка в Европе в канун второй мировой войны и появление мощной бомбардировочной авиации диктовала необходимость рассредоточения производственных мощностей в промышленности в целом, и особенно, в электроэнергетике [19]. Поэтому в 1939 г. было принято решение при сооружении электростанций переходить на средние мощности, в связи с этим пересматривались проекты всех электростанций, намеченных к строительству в 1939 г. и последующих годах. Единичная мощность электростанций по новым проектам не должна была превышать 50 тыс. кВт.
Произошел также поворот и в гидротехническом строительстве в сторону освоения малых рек, главным образом на Урале, и сооружения на них гидроэлектростанций малой и средней мощности.