Главная      Учебники - Разное     Лекции (разные) - часть 3

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  436  437  438   ..

 

 

Системная Энергетика

Системная Энергетика

1.ВВЕДЕНИЕ

Системная энергетика- дисциплина, изучающая общие свойства систем энергетики, их развитие и управление в условиях общего развития экономических отношений в стране или отдельных регионах. Дисциплина включена в программу обучения студентов по специальности 10.05-тепловые электрические станции Учёным советом ИрГТУ по представлению кафедры теплоэнергетики. Дисциплина базируется на обобщении дисциплин, изучаемых по данной специальности, а также включает некоторые дополнительные знания взаимодействия систем энергетики с другими сферами деятельности человека и окружающей среды.

Следует отметить, что данный курс лекций не претендует на полное изучение систем энергетики. Здесь рассматривается только часть всех проблем развития энергетики, в большей мере связанная с развитием и эксплуатацией теплоэнергетических установок. Наиболее полные системные исследования энергетики проводятся в Институте систем энергетики им. Л.А.Мелентьева СО РАН, основа которым положена академиком Л.А.Мелентьевым.

Развитие энергетики, основного источника комфортного обитания человека и эффективности его жизнедеятельности, давно тревожит не только науку, но и общество в целом. Быстрый прирост населения земли, интенсивное развитие всех отраслей энергетики, возрастающее воздействие на окружающую среду, конечность большинства первичных энергоресурсов - вот неполный комплекс проблем, которые необходимо решать не только для отдельных стран и регионов, но и в мировом масштабе. Предсказания о конечности энергоресурсов, о мировом «энергетическом голоде», о глобальном загрязнении окружающей среды вплоть до «тепловой смерти» Земли высказывались неоднократно с начала ХХ-го века. Хотя они оказались несостоятельными, но проблемы остались, тем более что негативные последствия развития энергетики накапливаются, и всё больше проявляются, особенно в промышленно развитых странах.

К настоящему времени опубликовано много работ, обоснованно доказывающих, что известных и предполагаемых энергоресурсов достаточно для обеспечения потребности в энергии до конца ХХI-го века. Но для этого необходимо пересмотреть энергетическую политику, делая упор на снижение удельного энергопотребления и сбережения окружающей среды.

В связи с этим, по-видимому, в ближайшие 50-60 лет произойдут коренные изменения в структуре энергобаланса, а именно:

-продолжение роста абсолютного потребления энергии, причём потребление первичных энерго ресурсов стабилизируется на уровне, примерно на порядок выше, чем в данное время;

- повышение роли новых технологий энергии, базирующихся на практически неисчерпаемых первичных ресурсах;

- увеличение затрат на разработку и освоение новых источников энергии и новых технологий преобразования, транспорта и использования энергии;

- образование глобальных и международных систем энергетики в отличие от преимущественно национальных в настоящее время;

- рост эффективности использования энергии при увеличении доли электроэнергии в энергобалансе мира.

Часто возникает вопрос - нужно ли прогнозировать развитие энергетики (и не только энергетики) на 40-50 лет вперёд, когда прогнозы не оправдываются и на более близкие перспективы. Да, необходимо, имея в виду, что основная цель прогнозных исследований заключается в изучении основных тенденций и пропорций в развитии энергетики при некоторых предпосылках условий развития энергетики в предстоящий период и выявления возможных «узких мест». Это позволяет заблаговременно предусмотреть более гибкую энергетическую политику. Здесь главное не упустить «время» и не принимать поспешных решений после свершившегося факта.

Так, после энергетического кризиса 1973-1974гг., когда значительно возросли цены на жидкое топливо, у нас в стране резко изменилась энергетическая политика на использование мазута на ТЭС. Более яркий пример - существующее положение в экономике и, соответственно, в энергетике.

В ходе изучения данной дисциплины употребляются понятия: «системная энергетика», «системный подход», «система» и т.п. Понятие «системы» чаще всего определяется конкретной областью науки (техническая, биологическая, экономическая, политическая и т.д.). В общем виде для понятия «система» можно привести следующие определения:

1.Система-это множество элементов, находящихся в таких отношениях и связях между собой, которые образуют определённую целостность и единство.

2.Система-это организованное множество, образующее целостное единство.

3.Система-есть множество связанных между собой компонентов той или иной природы, обладающее вполне определёнными свойствами; это множество характеризуется единством, которое выражается в интегральных свойствах и функциях множества.

Во всех примерах основой определения «системы» является «множество» и «единство». На примере этого понятия приведём понятие «система энергетики».

Система энергетики есть множество компонентов, объединённых единством цели - создание комфортных условий жизнедеятельности человека посредством преобразования видов энергии. Данное определение не претендует на полное точное определение систем энергетики.

Другое определение: система энергетики - это производственная система, созданная человеком, тесно связанная с окружающей средой от получения первичной энергии до преобразования.

Образование и развитие систем энергетики, взаимосвязанной со всеми другими производственными, экономическими, социальными, биологическими системами, есть объективное формирование и не зависит от политической (правящей) системы, а результат экономического и технического развития общества. Разумеется, политическая властная структура влияет на темпы развития, но не в глобальном общем направлении её развития.

Общую, большую систему энергетики для возможности её анализа и синтеза, подразделяют на ряд функциональных систем энергетики-компоненты системы: топливодобывающие, нефти - и газоснабжающие, электроэнергетические, ядерно-энергетические и др. Основными целями исследования и управления системой энергетики независимо от времени являются:

1).определение оптимальных темпов и пропорций в развитии всех компонентов системы энергетики;

2).своевременное выявление элементов новой техники, которые могут обеспечить решение основных задач научно-технического прогресса, создание условий для современной разработки и освоения такой техники;

3).обеспечение наиболее эффективного использования основных материальных, энергетических и трудовых ресурсов.

При этом важным фактором при управлении системой энергетики является время - чем больше время перспективного анализа, тем выше неопределённость принятия решения. Поэтому перспективные исследования необходимо разбивать по времени на ряд этапов. В конце каждого этапа проводится анализ прошедших периодов, выявляются основные тенденции в развитии энергетики и с учётом этого намечаются ближние и дальние корректирующие решения. В кризисные и переходные периоды в экономике и политике следует такой анализ проводить как можно чаще (ежегодно).

Энергетика в настоящее время превратилась в сложную совокупность процессов от получения природных энергоресурсов и их преобразования до конечных видов энергии в многофункциональном хозяйстве страны. Энергетика уже не обособлена границами одной страны. Процессы, происходящие в отдельной стране, влияют на развитие энергетики в других странах и регионах мира.

Примеров последнего можно привести много. Это и экспорт энергоресурсов, межрегиональные передачи электроэнергии, это и явления энергетических кризисов и аварий на АЭС, перенос выбросов в атмосферу других стран от ТЭС.

При исследовании системы энергетики выделяют следующие специфические её свойства:

1).существование совокупности компонентов системы энергетики как единого материального целого в силу вещественности многих связей - электрических, трубопроводных, транспортных, информационных, внутренних – при взаимозаменяемости продукции отдельных подсистем и элементов;

2).универсальность и большая народно-хозяйственная значимость продукции, особенно электроэнергии и жидкого топлива, а, следовательно, множество внешних связей;

3).активное влияние на развитие и размещение производственных сил;

4).сложность систем энергетики не только на уровне страны, но и отдельных регионов и ЭЭС, что требует соответствующих методов управления;

5).работа основных подсистем энергетики на совмещённую нагрузку в силу неразрывности многих процессов производства и потребления энергии;

6).активная взаимосвязь с окружающей средой, включая человека.

Учитывая свойства систем энергетики, при исследовании любых её компонентов необходим системный подход, т.е. учёт всей совокупности внешних и внутренних связей. Разумеется, всё учесть при решении конкретной задачи невозможно. Поэтому систему энергетики, как комплекс, разделяют на вертикальные и горизонтальные уровни с выделением основных связей между ними, т.е. выстраивают иерархию подсистем и связей. Затем определяют место в этой иерархии решаемой конкретной задаче, оценивают значимость внешних и внутренних связей. И только после этого находят решение или решения конкретной задачи с последующим уточнением значимости связей. Обычно решение находится после нескольких итерационных уточнений значимости и подробности учёта внешних и внутренних связей.

Рассмотрим на примере возможностей использования газа Ковыктинского месторождения. Использование этого газа в топливно-энергетическом балансе Иркутской области возможно по-разному.

Вариант 1. В связи с плохой экономической обстановкой в области и низкой эффективности природоохранных мероприятий на малых и средних котельных газ используется как основное топливо этих установок.

Вариант 2. Учитывая мощные сосредоточенные источники загрязнения окружающей среды и более быструю окупаемость на крупных ТЭЦ, газ используется как основное топливо крупных котельных и ТЭЦ больших городов.

Вариант 3. Учитывая экономическую обстановку в регионе, Ковыктинский газ экспортировать в другие страны - Монголию, Китай, Корею, Японию. Полученный доход от экспорта частично направлять на повышение качества природоохранных мероприятий малых и крупных источников вредных выбросов.

Вариант 4. Комбинирование трёх вышеизложенных вариантов с различными пропорциями использования газа в области и экспорта за её пределы.

Вариант 5. Ресурсы, вкладываемые в разработку ковыктинского газа, вложить в модернизацию источников тепловой и электрической энергии с повышением эффективности природоохранных мероприятий.

Вариантов использования ковыктинского газа можно назвать ещё несколько, но уже видно, что решение задачи может иметь несколько вариантов. К этому следует добавить неопределённость в инвестициях, во времени, окупаемости и других факторах, учитывая нестабильность экономики и значимую неопределённость на перспективу 5-10-40 лет.

2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМ ЭНЕРГЕТИКИ

Система энергетики обладает общими и индивидуальными свойствами, отражающими особенности развития энергетики, как комплекса взаимосвязанных систем – электроэнергетических, топливодобывающих, транспортных и др. Знание общих свойств значительно помогает при решении конкретных задач на этапах проектирования или эксплуатации.

Можно выделить четыре основных группы свойств систем энергетики: структурные, развития, функционирования и управляемости. Группа структурных свойств системы отражает единство основных связей и входящих в неё элементов (подсистем), т.е. иерархичность систем. Структурные свойства раскрывают сущность взаимосвязей разных иерархических уровней и включают:

1.Целостность отдельных систем и подсистем, входящих в данную структуру, отражает степень автономности и индивидуальности систем.

2.Уровень централизации управления – отражает внешние связи системы с другими системами различного иерархического уровня.

3.Сложность структуры определяется объёмом и значимостью внешних и внутренних связей системы.

Группа свойств, характеризующих развитие системы, включает: стабильность, динамичность, инерционность и дискретность.

Стабильность – способность системы в развитии сохранять свою структуру и экономичность. Большие системы, к которым относятся системы энергетики, в своём развитии изменяют связи, элементы в относительно малом объёме. Так, ввод новых мощностей или строительство дополнительной ЛЭП незначительно перестраивает внутрисистемные связи, т.е. то, что уже действует, продолжает работать.

Свойство динамичности определяется в развитии системы как влияние настоящего состояния на будущее, т.е. во многом предопределяется развитие системы в будущем принятием текущих решений.

Свойство инерционности отражает способность системы противостоять внешним и внутренним воздействиям. Количественно инерционность системы можно измерить периодом времени от принятия решения до его реализации, изменяющие развитие системы.

Дискретность отражает скачкообразные изменения в структуре и связях при развитии системы. Она определяется строительством и пуском новых электростанций, ЛЭП и других объектов, имеющих дискретную мощность. Например, производительность ТЭЦ по пару изменяется дискретно в соответствии с числом работающих котлов. Группа свойств, характеризующих функционирование системы, определяется комплексными свойствами экономичности и надёжности.

Экономичность – свойство системы осуществлять свои функции с минимумом овеществлённого и живого затрат при наличии определённых ограничений. Это свойство отнесено к группе функционирования, так как оно в большей мере проявляется в период эксплуатации.

Надёжность – комплексное свойство системы выполнять заданные функции при заданных условиях и ограничениях функционирования. Более подробно о комплексе свойств надёжности рассмотрено в специальном разделе.

В группу свойств, характеризующих управляемость системы, включены пять основных свойств: неполнота информации; адаптация; недостаточность определённости оптимальных решений; самоорганизованность; многокритериальность.

Основное свойство неполноты информации заключается в том, что наряду с детерминированной, значительная часть информации является вероятностной и неопределённой. Детерминированная информация относится к точной или однозначной информации. Например, на какой-то ТЭЦ установлено столько-то турбин. Вероятностная информация может быть представлена в виде функции распределения одних параметров по отношению к другим. Так, наработка на отказ труб поверхностей нагрева во времени описывается нормальным законом распределения с достаточной точностью. Неопределённая информация обычно представляется в виде диапазона значений, внутри которого параметры не поддаются описанию каким-либо законом. Например, представление о росте нагрузок в перспективе через 20-40 лет можно определить только в общем приближении в довольно большом диапазоне «от» и «до». Неполнота информации большое значение имеет при управлении развитием системы и при принятии направленности развития системы на перспективу.

Свойство адаптации в общем случае характеризуется как процесс накопления и использования информации. Это свойство особенно должно учитываться и в значительной мере создаваться при планировании развития систем. Развитие систем необходимо планировать так, чтобы при изменившихся условиях система могла с малыми затратами адаптироваться к новым условиям.

Свойство недостаточности определённости оптимальных решений о функционировании и развитии систем формируется в результате постоянного изменения условий, внешних и внутренних. Это свойство связано со многими свойствами системы и в главном, оно отвечает положению, что принимаемое решение должно иметь некоторую область неопределённости, учитывающую неопределённость и неоднозначность имеющейся информации о системе.

Так, оптимальная температура питательной воды определяется стоимостью топлива, КПД котла, коэффициентом недовыработки электроэнергии норм верхних отборов, стоимостью ПВД и т.д. Но стоимость топлива меняется, а также условия, как снижение потребности в электроэнергии на неопределённое время, ставят задачу оптимизации температуры питательной воды в разряд неопределённости внешних условий. В этой ситуации традиционные экономические критерии не подходят.

Свойство самоорганизованности заключается в способности системы выбирать решения и реализовывать их для сохранения взаимодействия с окружающей средой. Это связано свойством не целостности системы.

Многокритериальность предусматривает свойство системы оптимально функционировать по ряду направленных (или условно зависимых) критериев.

Чаще всё оптимальное функционирование определяется экономическими критериями, а также экономичность (экономичность безопасность) выступают в качестве организаций развития системы.

Перечисленные свойства не охватывают всех свойств системы, таких как энергетика, но дают общее представление о сложности взаимосвязей как между элементами систем энергетики, так и с другими технологическими, экономическими, политическими и прочими системами. При решении задач в энергетики необходимо учитывать свойства в большей или меньшей мере в зависимости от уровня задачи.

3.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МИРОВОГО ТОПЛИВНО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА

Определение потенциальных энергоресурсов Земли очень сложная задача, особенно с учётом возможных научных открытий новых источников энергии.

С развитием науки и техники в данной области предельные энергоресурсы земли постоянно уточняются. Так, в 50-е годы запасы нефти оценивались в 15 млрд.т., то в конце 60-х годов в 100 млрд.т. В настоящее время потенциальные запасы нефти оцениваются примерно выше в 2.5-3 раза.

С другой стороны - пределы роста потребления энергии человечеством. Существует несколько методик оценки энергопотребления на одного жителя или на всё население Земли. Так, одна из теорий основана на том, что максимальное потребление оценивается в 5% тепловой энергии Солнца, воспринимаемой Землёй и слоями атмосферы. Это соответствует примерно 4000 млрд.т условного топлива. В 80-е годы население Земли использовало около 11-12 млрд.т, в настоящее время около 18-20 млрд.т. При таких темпах потребления чувство «энергетического голода» наступит к концу XXI века.

С ростом энергопотребления в силу ряда причин меняется структура потребления энергоресурсов.

Структура потребления энергоресурсов

Таблица 3.1

Энергоресурс

Потребление по годам, %

1900

1920

1960

1970

1980

2000

нефть

2

7

26

39

36

31

природный газ

<1

>1

11

18

22

22

ядерная +

гидро энергия

<1

1

6

6

11

28

уголь

50

63

43

29

26

17

прочее

45

28

14

8

5

2

Снижение роли угля в мировом масштабе связано с ростом стоимости добычи углей, низкой эффективностью их использования и высоким загрязнением окружающей среды продуктами сгорания угля.

В различных регионах Земли развитие энергетики и структура потребления энергоресурсов значительно различаются. Так, промышленно развитые страны занимают около 10% территории, в них проживает примерно 20% населения, но здесь производится около 60% электроэнергии и до 55% энергоресурсов от общего баланса.

Рассмотрим некоторые особенности преобразования и использования энергоресурсов.

Электроэнергия. Основная проблема теплофикации – темпы роста производства электроэнергии выше темпов производства энергоресурсов. В настоящее время примерно 1/3 энергоресурсов расходуется на производство электроэнергии. Это понятно – пока человечество не изобрело более удобный и экономичный вид энергии. Электроэнергия сейчас применяется не только в традиционных сферах деятельности, но и в таких областях, где традиционно использовались другие виды энергоносителей – отопление, конденсирование, автотранспорт и др.

Масштабы потребления электроэнергии во многом определяются концентрацией её производства и распределением на основе формирования мощных электроэнергетических систем (ЭЭС). К таким системам относятся:

1) Энергообъединение восточно- европейских стран (бывшего СЭВ);

2) Энергообъединение стран западной Европы;

3) Энергообъединение США и Канады.

Эти три мощных энергообъединения в 80-85-е годы производили до 70% мировой выработки электроэнергии.

В таких странах, как Япония, Австралия, Юар, энергосистемы функционируют в пределах всей страны.

К последним при формировании общегосударственных энергообъединений приближаются многие страны Азии и Африки.

Нефть. Добыча нефти в коммерческих целях началась во второй половине ХIХ века в Восточной Европе и Северной Америке. В 1870г. на западном побережье Каспия был установлен первый паровой бур.

С 1880г. по 1930г. рост добычи нефти в мире имел экспоненциальный характер, примерно 7,4% в год. Освоение крупных месторождений нефти в Иране, Ираке, Саудовской Аравии, Кувейте и Объединённых Арабских Эмиратах за 15 лет (с 1930г. по 1946г.) удвоило добычу нефти.

В настоящее время основные разрабатываемые месторождения нефти расположены в Северной и Западной Африке, Океании, Аляске, России, Китае. Основные производители и экспортёры нефти (кроме России и Китая) объединены в союз, позволяющий согласованно регулировать уровень добычи и цены на нефть (ОПЕК). Знаменитый энергетический кризис 70-х годов является следствием согласованного действия ОПЕК, повысившего цены на нефть в несколько раз. Это вызвало цепную реакцию во всём мире по переоценке стратегии использования энергоресурсов, особенно в странах-импортёрах нефтепродуктов.

В связи с образовавшейся ситуацией американская энергетическая комиссия выполнила оценку запасов нефти. Комиссия оценила мировые запасы нефти в 175-350 млрд. т, с распределением по регионам (%):

Северная Америка – 11

Западная Европа – 4

Япония, Австралия, Новая Зеландия – 1

СНГ, Восточная Европа, Китай – 24

Ближний Восток, Северная Африка – 42

Центральная и Южная Африка – 4

Юго-Восточная Азия – 5

Южная Америка – 9

Извлекаемые ресурсы определяются степенью извлечения нефти, которая в среднем на сегодня составляет 25-30%. На будущее степень извлечения оценивается в 60% для материковых и в 40% для морских месторождений.

Извлекаемые ресурсы нефти в значительной мере определяются экономической эффективностью нефтепродуктов относительно других видов энергоресурсов. Это подтвердил энергетический кризис 70-х годов, когда многие страны перешли на использование угля и газа, а также начали интенсивные разработки местных месторождений нефти, особенно прибрежных. Важной особенностью открытых месторождений нефти является тот факт, что их прирост мест отстаёт от темпов потребления. Так в 1970-80 годах разведывалось коммерческих месторождений нефти примерно 1,5 млрд. т в год, а потребление составило 2,8 млрд. т в год

В конце 80-х годов упомянутая комиссия высказала, что прирост добычи нефти остановится в 2000-2010 годах, а затем через 25-30 лет начнёт снижаться. Поддержание уровня добычи нефти на уровне потребления за счет глубоководных, Арктических, недовыработанных месторождений, переработки битуминозных песков и нефтеносных сланцев потребует не только дополнительных капиталовложений, но и новых технологий, материалов, транспортных средств. На научные проработки и развитие новых технологий потребуется не менее 15 лет. Таким образом, общество должно уже сейчас вкладывать деньги в науку и новые технологии. Выводы и рекомендации Американской комиссии полностью отвечают условиям России при соответствующем уточнении времени и ресурсов.

Газ. Природный газ лишь в последние 50-70 лет стал коммерческим топливом для получения энергии на ТЭС, в промышленности и коммунальном хозяйстве.

Применение природного газа в малых количествах освоено очень давно. Есть данные, что в Китае за 1000 лет до новой эры применялись системы бамбуковых подземных труб для извлечения газа, который использовался для выпаривания соли из растворов. Особенно значительно, по тем временам, природный газ применялся в храмах для отопления, освещения и ритуальных религиозных обрядов в начале нашей эры в Индии, Персии, Кавказе, Японии.

До 1905 года добыча и использование газа, как коммерческого источника энергии, не регистрировались. После Второй Мировой войны природный газ стал одним из главных компонентов энергобаланса стран Европы. Его добыча с 1950-1060 год увеличилась с 10.4 до 67.6 млрд.м3 . В 1075 году добыча в Европе составила уже 500 млрд.м3 . В эти годы лидерами по добыче газа были Франция, Италия, ФРГ, Голландия, Великобритания. В Голландии и Великобритании мощные месторождения газа расположены в континентальном шельфе. В странах с плановой экономикой прирост добычи газа происходил, в основном, за счёт СССР, где добыча газа с1945 по 1975 год увеличилась с 2.6 млрд.м3 до 289 млрд.м3 . В СССР добывалось более половины всей добычи газа в Европе, а протяжённость магистральных трубопроводов составила около 100 тыс.км.

На Ближнем Востоке и Африке газ играет второстепенную роль по сравнению с нефтью.

Американская энергетическая комиссия оценивает мировой разведанный запас газа в 65-70 трлн.м3 , а неразведанных запасов – в 210-220 трлн.м3 . При этом на страны – членов ОЭСР (организация экономического сотрудничества и развития в составе западной Европы, США, Канады, Японии, Австралии и Новой Зеландии) приходится около 26%, на страны СНГ, Китай и Восточную Европу – 32% и на развивающиеся страны 42% мировых запасов природного газа.

По её прогнозам (1980г) максимальная добыча газа достигнет к 2000-2010 году (3.7трлн.м3 ) при средних темпах прироста добычи 4.4% в год. За тем произойдёт снижение темпов прироста и к 2020-2030 году добыча газа составит около 3.2трлн.м3 . К этому времени будет добыто около половины известных ресурсов газа. Дальнейшее развитие газовой промышленности связано с получением газа из нетрадиционных источников – угольные пласты, сланцы, биомасса, уголь, нефть.

Газ, как и нефть, в мировой политике отнесены к стратегическому топливу, по этому его добыча, а особенно транспорт в другие страны во многом зависят от политических и экономических ситуаций.

Уголь. Регистрация мировой добычи угля началась в 90-х годов прошлого века. Считается, что промышленная добыча угля началась в 12 веке в Англии и к 1750 году достигла 7 млн.т. К 1990 году добыча угля составила около 2.6 млрд.т у.т. С середины 19 века до начала первой мировой войны добыча угля удваивалась каждые 16 лет. С 1910-1950 год темпы роста добычи угля снизились до 1% в год из-за увеличения добычи газа и нефти, а за тем возросли до 2.3 % в год.

Исследования ресурсов угля показывают, что угля достаточно для удовлетворения мировых потребностей в энергии до середины 22 века. Основные проблемы будут заключаться в экономике и технологии добычи и переработке угля, экологически чистых технологиях использования угля. Суммарные ресурсы углей оцениваются примерно в 10125 млрд.т у.т., однако технически и экономически оправданные извлекаемые запасы составляют около 637 млрд.ту. (примерно 6.3%). Данная оценка дона в 1985-90 годы, и с развитием науки и техники в этой отрасли возможности добычи могут увеличиться. По этим же оценкам к 2020 году добыча угля составит около

13.1млрд.т у.т. в год, что потребует разработки новых месторождений с привлечением дополнительных инвестиций в отрасль. Важное значение имеет и время дополнительных инвестиций. Для развёртывания добычи угля открытым способом при наличии инфраструктуры требуется от 3 до 5 лет. При добыче шахтным способом для этого требуется около 10 лет.

В качестве примера рассмотрим результаты исследования НИИЭЭСША, проведённые в 1975 году.

В США в 1975 году добывалось 450млн.т. угля к 2000 году добыча угля должна увеличится до 1800 млн.т. Для обеспечения прогнозной добычи потребуется:

- капиталовложений в добычу 55 млрд.дол;

- 395 шахт и 292 открытых карьера;

- 2200 специальных железнодорожных составов и 6000 составов обычного типа;

- 300 барж, 1600 грузовиков и 10 трубопроводов для пульпы длиной

1600 км каждый;

- эксплуатационный персонал 480000 чел/год для добычи и 340000чел/год для транспорта грузов и топлива;

- капиталовложения в транспортную систему 61 млрд.дол.

Если учесть, что к этому времени в США будет добываться около 24% потребностей в угле, то можно понять, как стратегически важно предусмотреть эти проблемы как можно с большей заблаговременностью.

Ядерное топливо. Впервые коммерческая добыча урановых руд в малых масштабах началась в конце прошлого века для получения цветного стекла и радия. Источниками были месторождения урана в Чехии и кариотитовых руд на Колорадском плато в США.

В 1920-1930 годы открыли и разработали новые месторождения в Бельгийском Конго (Заир), Канаде, США. Большая доля урана добывалась из побочных продуктов добычи радия, золота и других редкоземельных металлов.

В 1960-е годы значительные залежи урановых руд разработаны в Южной Африке, Южной Америке, Китае, СССР, Франции и других странах. Рост добычи урановых руд был обусловлен перевооружением в странах обладателях ядерного оружия.

В качестве энергоресурса для производства электрической и тепловой энергии добыча урана началась в 1950-60 годы. В мире известно около 80 стран, где имеются залежи урановых руд, но добычу ведут не более половины из них. Это связано в основном с высокими первоначальными капиталовложениями в добычу и переработку топлива.

Повышенный интерес к АЭС появился после нефтяного кризиса 1973-74 гг., когда стоимость повысилась в несколько раз. Но ряд аварий на АЭС и объектах топливно ядерного цикла (США, Канады, СССР и др.) привёл к пересмотру программ развития атомной энергетики практически всеми странами, где имеются АЭС или планировалось развитие атомной энергетики. Основная цель пересмотра программ – обеспечение безопасности ядерно энергетических объектов различного назначения.

Можно с уверенностью говорить о том, что все программы и прочие оценки развития атомной энергетики, выполненные до 1990 года неосуществимы.

Более подробно развитие ядерной энергетики и процессы получения тепловой и электрической энергии на АЭС рассматривается в специальной дисциплине – тепловые и атомные электрические станции.

Нетрадиционные источники энергии. К нетрадиционным источникам энергии относятся источник не применяемые для коммерческого производства, электрической и тепловой энергии. В настоящее время уже сложно их относить к нетрадиционным, т.к. они получили массовое развитие в регионах с малыми или труднодоступными традиционными энергоресурсами. Значительный эффект от их использования представляется в сохранении чистоты окружающей среды.

Из нетрадиционных источников наибольшее распространение может получить солнечная энергетика как в большой, так и в малой энергетике.

Потенциал солнечной энергетики огромен, при этом экологически чистый. В среднем Земля получает от Солнца энергии эквивалентно 195х1015 т условного топлива. Даже с учётом поглощения энергии атмосферой такого количества хватит заменить все другие источники энергии на неограниченное время.

Ещё больше возможности использования солнечной энергии при создании солнечной электростанции в космосе. Однако существует ряд ограничений.

Во–первых, ресурсы солнечной энергии распределены по регионам мира не равномерно. Наиболее пригодная территория для создания солнечных электростанций расположена в Северной Африке и Ближнем Востоке, т.е. в регионах богатых нефтью и газом. По этому возникают дополнительные проблемы с передачей энергии на расстояния в страны с малым числом солнечных дней.

Во – вторых, солнечные электростанции требуют больших участков земли и значительных капиталовложений.

В – третьих, существенная зависимость поступления солнечной энергии от климатических условий и длительности зимы и лета. К тому же полученная энергия не постоянна по мощности и требует специальных установок по накоплению энергии и выдачи в соответствии с графиком нагрузки.

Кроме солнечной энергии используется энергия биомассы, гидроэнергия, ветровая, океанских отливов и приливов, температурных градиентов между слоями воды в океане и других природных явлений.

Технический потенциал перечисленных источников с учётом экологических и экономических ограничений приведён в таблице 3.2

Таблица 3.2

Источники энергии

Потенциал Гвт.год/год

Биомасса

Гидроэнергетика

Ветровая энергия

Геотермальная энергия

Тепловая энергия океана

Энергия приливов, течений и волн

Солнечная энергия малой мощности

6

3

3

2

1

0,045

2,2

Всего 17,245

Общий потенциал энергоресурсов малой энергетики вдвое превышает величину мирового потребления в 1975 году. Но он меньше потенциала ядерной энергии или возможностей больших систем солнечной энергии. Соответственно малая энергетика может иметь вспомогательную, но не менее важную роль в мировом энергетическом балансе.

Основную роль на ближайшие 50 лет в мировых энергоресурсах будут иметь органические (уголь, нефть, газ), ядерные (урановые, термоядерные) источники. И в настоящее время основной задачей энергетической науки является экологичность и эффективность использования данных источников.

В 1998 году в г.Иркутске проходила международная конференция / /, где были приведены результаты последних исследований по энергетике мира и отдельным регионам.

Прогноз населения мира по регионам.

Таблица 3.3

Год

NA

EU

JK

AZ

SU

LA

ME

AF

CH

AS

W

1990

2025

2050

2075

2100

276

358

370

376

378

554

587

565

542

541

170

175

161

150

148

21

26

26

26

26

289

295

294

292

296

448

684

800

855

874

271

536

985

771

803

502

1092

1487

1776

1903

1205

1663

1752

1786

1814

15562409

2847

3081

3179

5292

7825

8987

9655

9962

Примечание: NA – Северная Америка; EU – Европа; JK – Япония;

AZ – Австралия и Новая Зеландия; SU – Страны на территории бывшего СССР; LA – Латинская Америка; ME – Ближний Восток и Северная Африка;

AF – остальная часть Африки; CH – Китай, включая Тайвань, Северную Корею и Монголию; AS – Южная и Юго–Восточная Азия; W – весь мир.

Оценка перспективных межрегиональных

перетоков энергоресурсов, ТДж/год

Таблица 3.4

Год

NA

EU

JK

AZ

SU

LA

ME

AF

CH

AS

W

Жидкое

Топливо

1990

2025

2050

2075

2100

14,4

9,8

12,9

-1,8

0,0

19,4

28,6

16,2

19,8

0,0

13,9

13,7

6,1

3,5

1,2

0,4

0,3

0,0

-7,7

-21,2

-4,9

-14,9

-25,2

-30,5

-63,4

-6,6

-11,7

-14,8

0,0

5,5

-38

-56,2

-76,1

-78,7

9,3

-2,6

-1,8

­-9,2

-1,7

0,0

0,6

12,8

28,3

17,2

0,0

1,7

19,5

61,8

79,9

68,6

50,4

88,1

125,3

120,3

84,6

Газ +

Гидро-энерге-тика

1990

2025

2050

2075

2100

0,6

-6,6

-1,9

-25,0

-11,1

4,0

6,3

10,1

8,7

1,2

2,2

1,4

9,3

11,3

12,2

-0,2

-0,5

-0,9

-2,5

-7,2

-3,5

-12,5

-45,7

-54,0

-82,6

-0,4

-4,0

0,0

0,0

0,0

-2,5

-12,1

-22,2

-37,1

-44,2

0,0

-1,0

-2,6

0,0

0,0

0,1

29,0

33,5

36,1

40,3

-2,8

0,0

20,3

62,5

91,5

6,9

36,7

73,3

118,6

145,2

Уголь

1990

2025

2050

2075

2100

-3,0

-7,0

0,0

0,0

0,0

3,2

0,0

0,0

0,0

0,0

3,8

2,2

2,2

0,0

0,0

-3,3

-3,0

0,0

0,0

0,0

-0,6

-11,9

0,0

0,0

0,0

-0,4

4,0

0,0

0,0

0,0

0,1

6,4

0,0

0,0

0,0

-0,7

0,0

-2,2

0,0

0,0

-0,1

0,0

0,0

0,0

0,0

0,6

9,3

0,0

0,0

0,0

7,7

21,9

2,2

0,0

0,0

Примечание: (+) -импорт, (-) -экспорт.

Авторы работы / / оценивают газовое топливо как основное для поддержания энергопотребления в дефицитных регионах, а возможности перетоков угля практически (по разным причинам, включая экологические) исчерпаются уже лет через 20-25.

Располагаемые энергоресурсы по регионам мира.

Таблица 3.5

Ресурсы

NA

EU

JK

AZ

SU

LA

ME

AF

CH

AS

W

нефть млн.Тдж

25465

3374

0

5750

10740

24600

24915

2638

11020

2276

110778

в т.ч с ц<44д/Гдж

999

521

0

55

2100

1756

5326

517

755

374

12403

природный газ

млн.Тдж в.ч с

267125

34587

12

67856

189684

197035

16783

18052

22150

26203

839487

ц<4.4 дол/Гдж

1752

924

0

143

6262

1235

4120

740

537

848

16561

уголь млн.Тдж

37044

17598

23

19003

121170

1932

630

6468

54432

4116

262416

в т.ч с ц<2.8дол/Гдж

10878

5754

0

9156

5628

420

0

3108

17304

2436

54684

ядерное топливо

млн.Тдж в.ч с

1421,2

162,2

17

1596,2

1113,2

452,1

22,8

684,6

1655,9

55,7

7181,8

ц<130 дол/кг

1266,3

118,2

2,2

300,7

957,7

393,9

17,7

310,3

533

33,5

3973,5

возобновляемые

млн.Тдж/год

120,3

21,8

5,7

38,6

65,4

78,2

79,5

79,2

26,9

51,5

567

Сопоставляя эти данные с различным оптимальным потреблением энергоресурсов на всей планете располагаемых энергоресурсов хватит как минимум на XXI век, но экономически доступных на 50-60 лет.

Не равномерность ТЭР по регионам мира, а также их населённость, делят регионы на страны импортёров и экспортёров энергоресурсов. Но к концу XXI века возможности перемещения энергоресурсов значительно снизятся.

4. УСЛОВИЯ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ РОССИИ

В ПЕРЕХОДНЫЙ ПЕРИОД.

Современные политические и экономические условия выдвигают новые приоритеты в развитии России для сохранения её роли в мировом экономическом пространстве. Эффективное выполнение этой задачи возможно лишь при условии разумного и рационального использования природных ресурсов и в первую очередь «топливно – энергетических».

Россия располагает громадными энергетическими ресурсами – 36% мировых запасов газа, 13% - нефти и более 30% запаса угля. Топливно – энергетический комплекс (ТЭК) производит более четверти всей продукции России, обеспечивая около 60% поступлений в бюджет страны от промышленности.

Однако слабое инвестирование в ТЭК, катастрофическое финансовое состояние предприятий ТЭК, недостаточно эффективная ценовая политика привели к ситуации, когда состояние энергетики в целом в России и отдельных регионах имеет реальную угрозу национальной безопасности. Разумное использование энергоресурсов и производственного потенциала в целях надёжного энергоснабжения потребителей и эффективного воздействия на экономику страны – важнейшая государственная задача, требующая не только оперативных решений, но и формирование энергетической политики на перспективу. Основные цели, приоритеты, направления и механизмы реализования государственной энергетической политике отражены в «Энергетической стратегии России» [ 1 ].

Главной целью Энергетической стратегии определено эффективное использование топливно – энергетических ресурсов и производственного потенциала ТЭК для социально – экономического возрождения страны. К важнейшим целям стратегии определены:

- существенное снижение техногенной нагрузки ТЭК на окружающую среду;

- сохранение и укрепление энергетической независимости страны, использование энергетических систем как действительного средства интеграции районов России и стран СНГ;

- поддержание и расширение экспорта продукции ТЭК страны.

В энергетической стратегии сделан сценарный прогноз энергопотребления России, даны оценка энергоресурсов и варианты энергосбережения.

Оптимистический сценарий – замедление спада производства в 1975 году; восстановление экономики к 2000 году; последующий прирост с темпами 3.5-4% в год. Уровень жизни восстановлен в 2000-2002 г, и к 2010 году - достигнет современных показателей стран Европейского Союза.

Вероятный сценарий – в 1997- 1998г. г – преодоление экономического спада; в течение следующих 7-8 лет- восстановление экономики с последующим приростом 3-3.5% в год. Соответственно развитие экономики и уровень жизни населения произойдёт на 3-4 года позднее.

Пессимистический сценарий – продолжение экономической ситуации до 2000 года, а с отставанием восстановления жизненного уровня населения на срок жизни целого поколения.

Для этих сценариев экономики разработаны прогнозы развития ТЭК в России. Главным приоритетом в добычи и исследовании топлива рассматривается газ, который должен обеспечивать свыше половины производства энергоресурсов страны.

Согласно стратегии спад добычи газа необходимо приостановить в 1996-1997годах; восстановить её докризисный уровень и осуществить добычу до 660-740 млрд.м3 к 2000г. и до

740-860 млрд.м3 к 2010 году за счёт развития и освоения новых месторождений севера Тюменской области, Восточной Сибири и Дальнего Востока.

В эти же годы намечено остановить спад нефти добычи на уровне 270-300 млн.т в год. В дальнейшем экономически оправданный её добычи в России составляет 310-320 млн.т при низких мировых ценах на нефть и до 350 млн.т в год – при высоких.

Угольная промышленность по-прежнему будет играть главную роль в ТЭК России. Во всех сценариях развития ТЭК добыча угля будет снижаться до 2005 г. особенно быстро в европейских регионах страны. Увеличение добычи угля планируется на разрезах Кузнцкого и Канско-Ачинского бассейнов для снабжения топливом от Урала до Приморья. Но здесь потребуются большие инвестиции в реконструкцию и развитие отрасли (обогащение, освоение новых месторождений и т.д.). В ядерной энергетики – единственной отрасли ТЭК, сохранивший объём производства в условиях кризиса, главной задачей является техническое перевооружение и модернизация АЭС, возможно завершение строительства законсервированных АЭС большой степени готовности. В последующем десятилетии должен решаться вопрос о плановом выводе или продлении срока службы действующих АЭС с соответствующим освоением реакторов повышенной безопасности. Ввод АЭС экономически оправдан в центральных регионах и на дальнем востоке России.

Значительное внимание в стратегии уделено энергосбережению, при максимальном достижении которого можно обойтись без ввода новых КЭС и АЭС до 2010 года, а развитие энергетики обеспечить за счёт ввода ТЭС малой и средней мощности, ГТУ, ПГУ с использованием газа.

Главным регионом, обеспечивающим поставку энергоресурсов на Российский рынок, является Сибирь. Она обладает 85% запаса газа, 75% - угля и 65% - нефти России, в том числе 91% добычи газа 69%-нефти, 61%- угля и 27%- электроэнергии. От эффективного функционирования ТЭК Сибири зависит не только экономическое развитие Сибири, но и ТЭК России в целом. Здесь необходимо сочетание федеральных и региональных интересов с учётом безопасности энергоснабжения всех участников процесса развития России.

4.1 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В РЫНОЧНЫХ УСЛОВИЯХ.

При централизованной системе управления народным хозяйством вопросы экономии топлива и энергии решались директивным заданием показателей снижение удельных расходов на производство продукции.

Переход к рыночной экономике разрушил систему государственного воздействия на энергосбережения. В настоящее время спад производства сопровождается сокращением энергопотребления. Однако темпы снижения энергопотребления в

3-4 раза ниже темпов спада производства, что обусловлено не столько большой долей постоянной части расходов ТЭР, сколько отсутствием реального энергосбережения в отраслях народного хозяйства. В результате удельные расходы ТЭР на производство почти всех видов продукции возросли. Энергоёмкость национального дохода увеличилась за 3 года в 1.4 раза и составила в 1993г. 4.06 кг. у.т./руб., что соответствует перерасходу более млн.т. у. т. в год. На единицу выпускаемой продукции в России расходуется энергоресурсов в 2.3 больше, чем в США (1990г.- в 1.6 раза), и в 3 раза больше, чем в странах Западной Европы. При сохранении такого положения беспродуктивный спрос на энергоресурсы в ближайшие 5 лет возрастёт на 400 млн.т. у.т., что составляет около 1/3 всего нынешнего энергопотребления в стране.

Расходы ТЭР с 1992г. возросли по производству кокса на 6%, глинозёма – 5%, пластмассы –5.4%, стальной прокат – 4.9%, добыча нефти – 4.4%, железная руда – 3.3% и т.д. Дальнейший спад производства (до уровня 45 - 50%) даже при действующих ценах на энергоносители приведут к массовому снятию с производства энергоёмких видов продукции.

Негативное влияние на процесс энергосбережения в современных условиях оказывают следующие основные факторы:

-слабое обновление парка энерго - и топливопотребляющего оборудования, износ которого во многих отраслях составляет

50-60%;

-низкий удельный вес оборудования, соответствующего мировому уровню потребления ТЭР – в целом по стране в пределах 13 – 18%;

-не своевременное материально-техническое обеспечения предприятий;

-отсутствие экономического механизма рационального использования ТЭР;

- отсутствие на всех уровнях управления производством законодательных актов и нормативной документации, нацеленной на энергосбережение;

- отсутствие обоснованных территориальных программ по экономии ТЭР, исследовательские и опытные работы не обеспечены финансовой поддержкой, отсутствует экспертиза энергосбережения новых проектов;

- снижение технологической и производственной дисциплины.

Научно-исследовательские работы по энергосбережению ведутся в России уже давно, но нужна единая система политических и экономических решений от уровня правительства страны до производителя, нацеленных на энергосбережения ТЭР.

4.2 ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РОССИИ И ЕЁ РЕГИОНОВ.

Энергетическая безопасность (ЭБ) – это состояние защищённости жизненно важных “Энергетических интересов” личности, общества и государства о внутренних и внешних угроз. Указанные интересы сводятся к бесперебойному обеспечению потребителей экономически доступными ТЭР приемлемого качества: в нормальных условиях – к обеспечению в полном объёме обоснованных потребителей; Чрезвычайных ситуациях – к гарантированному обеспечению минимально необходимого объёма потребностей, т.е. это уверенность в том, что энергия будет у потребителя в распоряжении в том количестве и того качества, которые требуются при данных экономических условиях [ ].

Для стран, обладающих незначительными собственными ТЭР, ЭБ сводится к надёжности и гарантированности внешних поставок; для среднеобеспеченных – к энергетической независимости и способности обойтись в критических ситуациях собственными ТЭР. Решающими для обеспечения ЭБ России являются два внутренних фактора:

а) ощутимое превышение на внутреннем рынке потенциального предложения над спросом;

б) высокий уровень живучести систем энергоснабжения и энергопотребления, их устойчивость к возмущающим воздействиям при реализации потенциальных угроз.

В настоящее время ЭБ России в основном обеспечивается, не смотря на низкую надёжность энергооборудования и малый ввод мощностей, не компенсирующий их выбитие. Основная причина – значительное снижение спроса в результате спада производства и резкого сокращения объёма строительства жилья и объектов социальной инфраструктуры. Но с этой причиной связано основное опасение за ЭБ в ближайшие годы: как только спад сменится оживлением, а далее устойчивым ростом производства, глубоко изношенный, не имеющий достаточных заделов, технически отсталый производственный аппарат отраслей ТЭК окажутся не в состоянии удовлетворить спрос на ТЭР. К этому следует добавить, что потребители ТЭР “запустили” энергосбережение. Всё это является причинами превращения ЭБ в одну из актуальнейших проблем ТЭК России и отдельных регионов.

Вторая причина проблемы ЭБ состоит в том, что бюджетное финансирование резко сократилось, а возможности самофинансирования и привлечения внешних источников слабы. Это привело к отставанию ввода мощностей от необходимого

Некоторые показатели развития ТЭК России в 1981-95г.г.

Таблица 4.1

Показатель

ГОДЫ

1981-85

1986-90

1990

1991

1992

1993

1994

1995

Суммарные инвестиции ТЭК

29,5

-

34,8

28,9

26,5

22,6

17,4

,,,,

в млрд.рублей

Ежегодный ввод энергомощностей

6

4,2

3,7

2,1

0,04

1,7

1,6

2,27

Миллионов киловатт

Выбытие энергомощностей млн/кВт

-

-

-

-

1,3

0,62

0,84

,,,,

Ежегодный ввод мощностей по добыче

5

11

3

5,3

7,7

7,1

2,4

8

Угля млн.т

Выбитие мощностей по добыче угля

-

-

-

-

23,7

27,1

17,1

19,1

Годовой ввод газо- и нефтепроводов т.км

,,,,

5,01

3,3

2,6

1,5

2,4

2,4

,,,,

1 – 1895г.

2 – по другим данным: в 1992г. – 0,66; 1993г. – 2,4; 1994г. – 2,4.

3 – по другим данным: в 1992г. – 7,3; 1993г. – 7,2; 1994г. – 3,1.

4 – только газопроводы.

Третьей причиной нестабильности ЭБ следует считать финансовую не стабильность предприятий и неплатежи, а также нестабильность поставок ТЭР.

Четвёртая причина – радикальное расширение круга угроз устойчивости энергоснабжения: к традиционным возмущающим воздействиям природного и технического характера добавляются воздействия экономического, политического и социального характера.

Среди экономических угроз ЭБ следует выделить высокий уровень монополизации ТЭР на федеральном и региональном уровнях и способность государственного регулирования естественных монополий в ТЭК. Монополисты диктуют уровень цен и товаров на ТЭР, навязывают потребителям уровень устойчивости энергопотребления, препятствуя зачастую проникновению на рынок альтернативных производителей.

К угрозам социально – политического характера относятся:

1.Трудовые и другие социальные конфликты и забастовки на предприятиях ТЭК и обеспечивающих ТЭК отраслях. Весьма опасной с позиции ЭБ является одностороннее прекращение поставок топлива, электрической и тепловой энергии потребителям, в том числе в рамках реагирования на неплатежи.

2. Региональные, этнические и другие политические конфликты, военные действия, диверсионно-террористические акты в районах размещения объектов ТЭК.

3. Экологические общественные движения в виде блокировок эксплуатации и пуска энергообъектов без тщательного обоснования и экспертизы данного объекта и соблюдения норм и законов. Примерами могут служить блокирование строительства Северо-Западной ТЭЦ в Москве, Катунской ГЭС на Алтае, ИТЭЦ-8, а также мощное пост-чернобыльское движение за полное прекращение строительства и эксплуатации всех АЭС.

Вышерассмотренные аспекты ЭБ относятся к России в целом, а для отдельных регионов эта проблема трансформируется в две региональные:

а) надёжность межрегиональных топливно-энергетических связей и поставок по ним;

б) самообеспеченность региона по ТЭР. К таким регионам относятся Дальний Восток, Забайкалье, Европейский Север.

Для другой группы регионов важнейшими угрозами ЭБ, включая и экологическую, рассматриваются аварии на трубопроводах газа и нефти, “перенасытивших” эти территории: Урал, Поволжье, Тюменская область.

Следует отметить особо регионы со значительными природными угрозами ЭБ. К ним относятся регионы, обеспечиваемые ТЭР Северным морским путём, а также частые землетрясения и наводнения в большинстве регионов Дальнего Востока.

Основные угрозы ЭБ и их последствия.

Таблица 4.2

Угроза

Основная форма реализации

Основное последствие

Экономическая

Социально политическая

Техногенная

Природная

Дефицит инвестиций финансовая дестабилизация, рост неплатежей

Слабость хозяйственных связей

Высокий монополизм

Высокая энергоёмкость экономики, слабость энергосберегающей деятельности

Срыв партнёрами договорных поставок оборудования, и др. материалов для сооружения и эксплуатации ТЭК

Дискриминационные меры в отношении российских ТЭР на внешних рынках и их транзитах

Трудовые конфликты и забастовки

Диверсии, терроризм, политические конфликты

Общественные движения антиэнергетические направленности

Крупные аварии объектов массовые аварии в СЭ

Стихийные бедствия

Сильные проявления нормальных природных процессов

Недостаточный ввод мощностей техперевооружение СЭ

Задержка выплаты зарплаты, трудности с приобретением ТЭР и материалов, снижение возможности самофинансирования

Перебои в поставках оборудования

Запчастей, топлива

Диктат в ценах, тарифах на ТЭР

Качество и перебои поставок

Напряженность энергоблоков,

дефицит ТЭР, сниженная величина

резервов и запасов

Замедление ввода мощностей, недовыроботка ТЭР

Снижение дохода от экспорта ТЭР и источников инвестиций в ТЭР

Нарушение стабильности энергоснабжения, ремонтных циклов, дефицит ТЭР

Аварии выход из строя объектов ТЭР, перебои в поставках ТЭР

Ограничения строительства и функционирования объектов ТЭР

Снижение производственного потенциала, запаса и резервов, ограничения их отключения потребителей

Выход из строя объектов ТЭК на обширной территории, отключения и ограничения потребителей

Ограничения потребителей

4.3 ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РОССИИ СО СТРАНАМИ БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ

Энергетическая стратегия РФ предусматривает широкое внешнеэкономическое сотрудничество, как фактора стабилизации ТЭК страны. Особый приоритет придаётся связям со странами ближнего зарубежья несколько сложившиеся за долгие годы традицией, сколько продиктован «самой природой», так как большинство этих стран слабо обеспечены собственными ТЭР. Страны ближнего зарубежья можно разделить на 3 категории:

имеющие активный баланс ТЭР (Россия, Казахстан, Туркмения); частично обеспечивающие свои потребности в ТЭР (Азербайджан, Украина, Киргизия, Таджикистан, Узбекистан); Уровень обеспеченности ТЭР не превышает 5-10% (Армения, Беларусь, Грузия, Молдова).

Новые энергетические стратегии стран СНГ обосновывают состав антикризисных мер оздоровления ТЭК этих стран. Активизировались поиски собственных ТЭР и открыты небольшие месторождения нефти и угля в Армении и Молдове, вовлекаются гидроресурсы малых рек (Таджикистан), изучаются возможности не традиционных источников энергии в республиках Средней Азии.

Однако проблема энергоснабжения большинства стран СНГ остаётся острой, даже в благополучных странах. Так, в Туркменистане на внутренние нужды используется до 25% добываемого газа, а 75% передаётся в страны СНГ. В тоже время, в связи с отсутствием собственного угля в республику поставляется до полутора млн.т Киргизских, Таджикских и Узбекских углей. Потребность в нефти собственными ресурсами обеспечивается на 30% и по этому предусматривается поставка нефти из России.

В Казахстане объем добычи экибастузского угля ограничен трудностью его использования на ТЭС, отсутствием специального оборудования, обеспечивающего достижение экологических норм при сжигании данного топлива. При наличии ограничений добычи природного газа на Карагагонакском месторождении имеются большие возможности при освоении Тенгизского нефти газового месторождения. Казахстан может вывозить рядовой уголь и нефть, но остаётся дефицит по газу (до 50 млн.т.у.т. на перспективу), топочному мазуту (до 2-3млн.т.у.т.) и сортовому углю. Следовательно, даже для указанных стран возникли трудности самобаланса и требуются энергетические связи с другими странами СНГ, прежде всего с Россией.

Основные тенденции развития энергетики стран ближнего зарубежья направлены на формирование национальных, экономически и экологически допустимых топливно-энергетических балансов (ТЭБ), состоят в следующем.

1. Социальная направленность развития энергетики, заключённая в достижении заданных ориентиров потребления топлива и энергии на душу населения, повышением доли расходов ТЭР в коммунально-бытовом и сельском хозяйстве и снижении в промышленности, применении экологически чистых источников.

2. Усиление политики энергосбережения, поскольку почти третья часть всех добываемых энергоресурсов в настоящее время не используется (теряется), что приводит не только к экономическому, но и к экологическому ущербу. Так, в Белоруссии с помощью низких налогов стимулируются энергосберегающие технологии, разработан план обеспечения приборами учёта ТЭР, вводятся стандарты на бытовую технику, что позволит уменьшить потребление ТЭР на 20%. В Азербайджане за счёт энергосбережения предусматривается удовлетворить потребности в ТЭР на 25%.

В то же время для внедрения энергосбережения необходимо разработать согласованную между странами СНГ программу по выпуску энергосберегающего оборудования, принять законодательные акты, механизмы формирования тарифов и цен, порядок взаимоотношения и т.п.

3. Вовлечение в ТЭБ местных энергоресурсов, включая нетрадиционные.

4. Возрастание роли природного газа во всех странах СНГ, что, в основном, связано с невозможностью вовлечение в ближайшее время в ТЭБ по требованиям экологичности и снижения поставок мазута.

5. Коренная реконструкция теплового хозяйства и электроэнергетики на базе совершенных ГТУ и ПГУ на газе.

6. Ввиду снижения добычи нефти в России, объём её переработки уменьшится, осложнится обеспечение стран СНГ бензином, дизельным топливом и мазутом (Украина, Армения, Грузия, Белорусь). В то же время избыток нефти в Казахстане позволит практически обеспечить страны СНГ в нефтепродуктах, а некоторые страны рассчитывают на собственные ресурсы (Азербайджан, Туркменистан и, возможно - Узбекистан.

7. Существенное снижение атомной энергетики в ТЭБ европейских стран ближнего зарубежья и, прежде всего на Украине. В то же время трудности в обеспечении электроэнергией заставляют некоторые страны пересматривать своё отношение к строительству АЭС. Так, в Белоруссии предполагается сооружение к 2010 г. АЭС мощностью 1000 МВт с энергоблоками нового поколения. В Армении осуществляется пуск законсервированной АЭС.

8. Усиление энергетических связей между странами: по газу – РФ и Туркменистан, по электроэнергии – практически со всеми странами, по углю – РФ с Казахстаном и др. странами.

4.4 ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА В ТЭК РОССИИ.

Ядерная энергетика играет заметную роль в ТЭБ – на АЭС вырабатывается 17% электроэнергии; в 15 странах мира эта доля превосходит 30%. По прогнозам МАГАТЭ установленная мощность АЭС может возрасти к 2015 году примерно в 1.5 раза, т.е. до 390-530 ГВт. Рациональные масштабы использования ядерной энергетики определяется большим количеством факторов с особым учётом развития данной страны.

В СЭИ проведён ряд исследований экономических и экологических аспектов развития ядерной энергетики России и некоторых других регионах мира. Даже представлены кратко некоторые результаты этих исследований.

В связи с дискуссией по проблемам обеспечения безопасности российских АЭС была выполнена работа по оценке экономических последствий для страны от досрочного вывода из эксплуатации в 1995 – 1997годах АЭС с реакторами ВВЭР – 440 первого поколения и РБМК общей мощностью 12.8 ГВТ. Вывод такой мощности серьёзное возмущение для ЭБ России и требует не только ввода новых ТЭС на органическом топливе, но дополнительного развития топливных баз и транспортных коммуникаций.

Последствия определены путём составления двух вариантов развития ядерной энергетики (ЯЭ) – «базового», при котором АЭС работают до окончания своего проектного срока службы, и варианта досрочного вывода указанных АЭС.

Характеристики составленных вариантов

Таблица 4,3

ХАРАКТЕРИСТИКА

1990г.

Базовый

Досрочный

2000г

2010г

2000г

2010г

Энергопотребление

(по России в целом)

1072

1008

1253

1008

1253

млрд.КВт

Добыча природного газа

641

710

800-830

725

800-830

млрд.м3

Установленная мощность АЭС

20,3

24,3

23,8

10,6

16,7

ГВт

в том числе за 10 лет

ввод

-

4

7,8

3

7,8

вывод

-

8,3

12,7

1,7

Для каждого варианта оценивались следующие составляющие затрат: а) капиталовложения в ТЭС; б) дополнительные капиталовложения в развития топливных баз, транспортировка топлива и электроэнергии; в) затраты на вывод АЭС из эксплуатации; г) затраты на повышение безопасности работающих АЭС; д) дополнительные затраты на ядерное и органическое топливо;

В таблице 4,4 приведены разности основных показателей развития ТЭК рассматриваемых вариантов: «базовый» - «досрочный».

Разность характеристик вариантов

Таблица 4.4

ХАРАКТЕРИСТИКА

2000г

2010год

I

II

Установленная мощность

ГВт

АЭС

-13,7

-7,1

-7,1

ТЭС

0,5

7,1

6

в том числе

КЭС на кузнецком угле

0

2,1

6,8

КЭС на КАУ

0

5

0

КЭС на газе

0,5

0

-0,3

капиталовложения в новые

ТЭС, млрд.дол.

0,39

10,7

9,8

Расход топлива на ТЭС,

млн.ту.т./год

19,5

14,1

15

в том числе:

природный газ

14/3

0/0

1/-1

кузнецкий уголь

0/2,5

6,4/-1,3

0/15

КАУ

0/0

7,7/1,3

0/0

затраты на топливо

млрд.дол./год

1,03

0,94

0,82

1) – I – пониженный и II – повышенный уровень добычи газа,

2) – числитель – европейская часть РФ, знаменатель – Урал.

Из приведённых данных видно, что из-за снижения электропотребления ввода новых ТЭС для замещения АЭС не потребуется до 2000г. Но для компенсации недовыработки электроэнергии приходится считать на действующих ТЭС ежегодно 19.5 млн. т у.т. в основном природного газа. В дальнейшем потребуется дополнительный ввод мощностей на ТЭС на газе и углях.

В таблице приведены суммарные затраты, связанные с досрочным снятием АЭС с эксплуатации по сравнению с базовым вариантом. Анализируя приведённые результаты, можно сделать вывод, что дополнительные затраты довольно большие. Поэтому экономически целесообразно принять базовый вариант с повышением безопасности АЭС и сохранить их в эксплуатации до расчётного срока.

Суммарные дополнительные затраты, млрд.дол.

Таблица 4.5

Затраты

1995-2000г.

2001-2010г.

1995-2010гг.

I

II

I

II

I

II

1.Капиталовложения,

5,3

4,3

15,2

11,7

20,5

16

в том числе:

-ТЭС

0,4

0,4

10,3

9,4

10,7

9,8

-топливн. база и транспорт

3,8

2,8

3,2

0,6

7

3,4

-повышение безопасности АЭС

-0,8

-0,8

-

-

-0,8

-0,8

-вывод АЭС из эксплуатации

1,9

1,9

1,7

1,7

3,6

3,6

2.Затраты на топливо

6,7

6,7

10,4

7,9

17,1

14,6

в том числе:

-органическое

8,1

8,1

12

9,5

20,1

17,6

-ядерное

-1,4

-1,4

-1,6

-1,6

-3

-3

1) I – пониженный и II – повышенный уровень добычи газа.

Наряду с экономической оценкой важным фактором выбора варианта развития ядерной энергетики является экологический критерий. При этом на специальной модели ТЭК страны определены районы размещения КЭС; замещающие АЭС: КЭС на газе размещаются в тех же районах, а угольные КЭС мощностью 11 ГВт – в Европейской части России и 9 ГВт – на Урале.

Далее был проведён анализ и систематизация районов размещения электростанций по отношению:

- климатических поясов (областей) для расчётов процессов атмосферной диффузии примесей;

- природных зон растительности и почв для оценки их устойчивости к загрязнителям;

- существующих уровней загрязнения атмосферы населённых пунктов, на которые будут накладываться выбросы новых КЭС.

Затем выполнены расчёты выбросов вредных веществ (окислов серы и азота, оксида углерода и золы) в атмосферу при сжигании органического топлива и диффузии примесей при различных метеорологических ситуациях и интенсивность выпадания твёрдых частиц на землю. В итоге выполнена оценка суммарных ущербов для природы и здоровья людей с учётом всех стадий топливного цикла при мощности электростанций 20 ГВт (таблица).

Ущербы для здоровья людей при различных стратегиях развития энергетики (смертность за 10 лет).

Таблица 4.6

Население

Топливный цикл

ЯТЦ

Газ

Уголь

Персонал

200

40

1375

Население

120

1400

2430

Всего

320

1440

3805

Из таблицы видно, что угольный топливный цикл с точки зрения здоровья людей наиболее худший вариант.

В условиях России эффективность АЭС существенно зависит от региона из-за различий стоимости органического топлива и наличия гидроресурсов. Дальний Восток – один из перспективных регионов развития ядерной энергетики.

Для оценки эффективности строительства АЭС на Дальнем Востоке проведены расчёты топливно-энергетических балансов региона на перспективу до 2010 г., а также учитывалась возможность экспорта электроэнергии в Китай и Южную Корею.

В регион включены: Амурская область, Хабаровский и Приморский край. Для этого региона рассмотрены четыре сценария развития энергетики:

1. Сценарий оптимального развития, когда предполагается ввод новых энергоисточников Ургальского ТЭК, ГЭС (Бурейской, Нижнебурейской, Гилюйской), Дальневосточной и Приморской АЭС.

2. Исключается возможность строительства Дальневосточной АЭС в Хабаровском Крае.

3. Исключается возможность строительства обеих АЭС (Дальневосточная и Приморская).

4. Исключается строительство АЭС, но ускоренно вовлекается баланс электростанций сахалинского газа.

В таблице представлены основные характеристики ТЭК Дальнего Востока при четырёх сценариях развития.

Развитие ТЭК Дальнего Востока.

Таблица 4,7

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  436  437  438   ..

 

ХАРАКТЕРИСТИКА

1990г.

2010г.

2020г.

факт

1

3

1

2

3

4

Производство электроэнергии

30,7

52,5

52,5

70,5

70,5

70,5

70,5

млрд. кВт.ч

в том числе: ГЭС

6,2

13,5

13,5

16,3

10,3

16,5

16,5

КЭС

8,5

8,6

17,2

11

18,6

27,2

27,2

ТЭЦ

16

21,8

21,8

26,8

26,8

26,8

26,8

АЭС

-

8,7

-

16,4

8,6

-

-

Установленная мощность

электростанций, млн.кВт

6,5

11,7

11,6

15,6

15,6

15,6

15,6

ГЭС

1,3

3,7

3,7

4,6

4,7

4,7

4,7

КЭС

2

1,9

3,2

2,6

3,6

4,9

4,9

на уральском угле

-

-

-

-

1,1

1

2,3

на КАУ

-

-

1,3

-

-

1,3

-

Дальневосточная АЭС

-

0,2

-

1,2

-

-

-

Приморская АЭС

-

1,1

-

1,3

1,3

-

-

Добыча энергетического угля

млн.т

24,7

28,5

30

35

36,5

36,5

36

в том числе:

Амурская область

6,7

6,5

7

8

8

8

8