Электроэнергетика - это что такое? Развитие и проблемы электроэнергетики России. Общая характеристика электроэнергетики

Электроэнергетика занимается производством и передачей электроэнергии и является одной из базовых отраслей тяжелой промышленности. По производству электроэнергии Россия находится на втором месте в мире после США. Основная часть электроэнергии, производимой в России, используется промышленностью – 60 %, причем большую часть потребляет тяжелая индустрия – машиностроение, металлургии, химическая, лесная промышленность.

Отличительная особенность экономики России (аналогично тому, как и ранее СССР) – более высокая по сравнению с развитыми странами удельная энергоемкость производимого национального дохода (почти в полтора раза выше, чем в США), в связи с этим крайне важно широко внедрять энергосберегающие технологии и технику. Стоит сказать, что для некоторых районов электроэнергетика является отраслью специализации, к примеру, Поволжский и Восточно-Сибирский экономические районы. На их базе возникают энергоемкие и теплоемкие производства. К примеру, Саянский ТПК (на базе Саяно-Шушенской ГЭС) специализируется в электрометаллургии: здесь сооружается Саянский алюминиевый завод, завод по обработке цветных металлов и другие предприятия.

Электроэнергетика прочно вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность, сельское хозяйство, науку и космос. Это объясняется ее специфическими свойствами:

– возможностями превращаться практически во все другие виды энергии (тепловую, механическую, звуковую, световую и т.п.);

– способностью относительно просто передаваться на значительные расстояния в больших количествах;

– огромными скоростями протекания электромагнитных процессов;

– способностью к дроблению энергии и преобразованию ее параметров (напряжение, частота и т.д.).

Электроэнергетика представлена тепловыми, гидравлическими и атомными электростанциями.

Тепловые электростанции (ТЭС). Основной тип электростанций в России

– тепловые, работающие на органическом топливе (уголь, мазут, газ, сланцы, торф). Среди них главную роль играют мощные (более 2 млн. кВт) ГРЭС – государственные районные электростанции, обеспечивающие потребности экономического района, работающие в энергосистемах.

Наиболее мощные ТЭС расположены, как правило, в местах добычи топлива (торф, сланцы, низкокалорийные и многозольные угли). Тепловые электростанции, работающие на мазуте, располагаются преимущественно в центрах нефтеперерабатывающей промышленности.

Преимущества тепловых электростанций по сравнению с другими типами электростанций:

1) относительно свободное размещение, связанное с широким распространением топливных ресурсов в России;

2) способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний.

Недостатки тепловых электростанций:

1)использование невозобновляемых топливныхресурсов;

2) низкий коэффициент полезного действия;

3) крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

Тепловые электростанции всего мира выбрасывают в атмосферу ежегодно 200 – 250 млн. т золы и около 60 млн. т сернистого ангидрида; они поглощают огромное количество кислорода воздуха. К настоящему времени установлено, что и радиоактивный фон вокруг тепловых электростанций, работающих на угле, в среднем в 100 раз выше, чем вблизи АЭС такой же мощности, так как обычный уголь в качестве микропримесей почти всегда содержит уран-238, торий-232 и радиоактивный изотоп углерода. ТЭС нашей страны в отличие от зарубежных до сих пор не оснащены достаточно эффективными системами очистки отходящих газов от оксидов серы и азота. Правда, ТЭС на природном газе экологически чище угольных, мазутных и сланцевых, но огромный экологический вред наносит природе прокладка газопроводов, особенно в северных районах.

Несмотря на отмеченные недостатки, в ближайшей перспективе доля ТЭС в приросте производства электроэнергии может составить 78 – 88%. Топливный баланс тепловых электростанций России характеризуется преобладанием газа и мазута.

Гидравлические электростанции (ГЭС). Гидравлические станции занимают второе место по количеству вырабатываемой электроэнергии, доля которой в общем объёме производства составляет 16,5%.

ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Равнинные водохранилища обычно велики по площади и изменяют природные условия на значительных территориях. Ухудшается санитарное состояние водоемов. Нечистоты, которые раньше выносились реками, накапливаются в водохранилищах, приходится применять специальные меры для промывки русел рек и водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее рентабельно, чем на горных. Но иногда для создания нормального судоходства и орошения это крайне важно.

Наиболее мощные ГЭС построены в Сибири, и себестоимость электроэнергии в 4 – 5 раз меньше, чем в европейской части страны. Для гидростроительства в нашей стране было характерно сооружение на реках каскадов гидроэлектростанций. Каскад - ϶ᴛᴏ группа ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока с целью последовательного использования его энергии. Самые крупные ГЭС в стране входят в состав Ангаро-Енисейского каскада: Саяно-Шушенская, Красноярская на Енисее, Иркутская, Братская, Усть-Илимская на Ангаре. В европейской части страны создан крупный каскад ГЭС на Волге, в состав которого входят Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Горьковская, Чебоксарская, Волжская, Саратовская электростанции. В перспективе электроэнергию ГЭС Ангаро-Енисейского каскада планируется использовать совместно с электроэнергией Канско-Ачинского энергетического комплекса в остродефицитных по топливу районах европейской части страны, Забайкалья и Дальнего Востока.

Вместе с тем, планируется создание энергомостов в страны Западной Европы, СНГ, Монголию, Китай, Корею.

К сожалению, создание каскадов в стране привело к крайне негативным последствиям: потере ценных сельскохозяйственных земель, особенно пойменных, нарушению экологического равновесия.

Преимущества гидроэлектростанций :

1) использование возобновляемых ресурсов;

2) простота управления (количество персонала на ГЭС в 15 – 20 раз

меньше, чем на ГРЭС);

3) высокий коэффициент полезного действия (более 80 %).

4) высокая маневренность, ᴛ.ᴇ. возможность практически мгновенного

автоматического запуска и отключения любого требуемого количества агрегатов.

По указанным причинам производимая на ГЭС энергия – самая дешевая.

Недостатки гидроэлектростанций:

1) длительные сроки строительства ГЭС;

2) требуются большие удельные капиталовложения;

3) неблагоприятное воздействие на окружающую среду, так как

строительство ГЭС ведет к потерям равнинных земель, наносит ущерб рыбному хозяйству.

Атомные электростанции. Доля АЭС в суммарной выработке электроэнергии в России составляет около 12 % . При этом в США – 19,6 %, в ФРГ– 34 %, в Бельгии – 65 %, во Франции – свыше 76 %. Планировалось довести удельный вес АЭС в производстве электроэнергии в СССР в 1990 до 20 %, однако Чернобыльская катастрофа вызвала сокращение программы атомного строительства.

Сейчас в России действуют 9 АЭС, еще 14 АЭС находятся в стадии проектирования, строительства или временно законсервированы. Сегодня введена практика международной экспертизы проектов и действующих АЭС. После аварии были пересмотрены принципы размещения АЭС. В первую очередь теперь учитываются следующие факторы: потребность района в электроэнергии, природные условия, плотность населения, возможность обеспечения защиты людей от недопустимого радиационного воздействия при тех или иных аварийных ситуациях. При этом принимается во внимание вероятность возникновения на предполагаемой площадке землетрясений, наводнений, наличие близких грунтовых вод.

Новым в атомной энергетике является создание атомных станций, на которых производится как электрическая, так и тепловая энергия, а также станций, где производят только тепловую энергию.

Преимущества АЭС :

1)возможно строительство АЭС в любом районе, независимо от его

энергетических ресурсов;

2) для работы не требуется кислород воздуха;

3) высокая концентрация энергии в ядерном топливе;

4) отсутствие выбросов в атмосферу.

Недостатки АЭС:

1) работа АЭС сопровождается рядом негативных последствий для

окружающей природной среды: возникают захоронения радиоактивных отходов, происходит тепловое загрязнение используемых атомными станциями водоемов;

2) возможны катастрофические последствия аварий на АЭС.

Для более экономичного, рационального и комплексного использования общего потенциала электростанций нашей страны создана Единая энергетическая система (ЕЭС), в которой работают свыше 700 крупных электростанций. Управление ЕЭС осуществляется из единого центра, оснащенного электронно-вычислительной техникой. Создание Единой энергосистемы значительно повышает надежность снабжения электроэнергией народного хозяйства.

В Российской Федерации разработана и принята энергетическая стратегия

на период до 2020 года. Высшим приоритетом энергетической стратегии является повышение эффективности энергопотребления и энергосбережения. В соответствии с этим основные задачи развития электроэнергетикиРоссии на ближайшую перспективу таковы:

1. Снижение энергоемкости производств за счёт внедрения новых технологий;

2. Сохранение единой энергосистемы России; 3. Повышение коэффициента используемой мощности электростанций;

4. Полный переход к рыночным отношениям, освобождение цен на энергоносители, переход на мировые цены;

5. Скорейшее обновление парка электростанций;

6. Приведение экологических параметров электростанций к уровню мировых стандартов.

Электроэнергетика - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Электроэнергетика" 2017, 2018.

Электроэнергетика является ключевой мировой отраслью, которая определяет технологическое развитие человечества в глобальном смысле этого слова. Данная отрасль включает в себя не только весь спектр и разнообразие методов производства (генерации) электроэнергии, но и ее транспортировку конечному потребителю в лице промышленности о всего общества в целом. Развитие электроэнергетики, ее совершенство и оптимизация, призванная удовлетворить постоянно растущий спрос на электроэнергию - это ключевая общая мировая задача современности и дальнейшего обозримого будущего.

Развитие электроэнергетики

Несмотря на то, что электричество, как некий энергетический ресурс, было известно человечеству сравнительно давно, перед его бурным стартом развития стояла серьезная проблема - отсутствие возможности передачи электричества на большие расстояния. Именно эта проблема сдерживала развитие электроэнергетики до конца восемнадцатого века. Основываясь на открытии эффективного способа электропередачи, начали развиваться и технологии, основой которых стал электрический ток. Телеграф, электромоторы, принцип электрического освещения - все это стало настоящим прорывом, который повлек за собой не только изобретение и постоянное совершенствование механических электровырабатывающих машин (генераторов), но и целых электростанций.

Одной из самых значимых вех в развитии электроэнергетики можно назвать гидроэлектростанции (ГЭС), функционирование которых основано на так называемых возобновляемых источниках энергии, которые имеют вид заранее подготовленных водных масс. На сегодняшний день данный тип электростанций является одним из самых эффективных и проверенных десятилетиями.

Отечественная история становления и развития электроэнергетики наполнена уникальными свершениями и ярчайшим контрастом дореволюционного и послереволюционного периода. И если первый из двух периодов обусловлен ничтожным объемом электрогенерации и практически полным отсутствием развития электроэнергетики как глобальной промышленной отрасли, то второй период - это настоящий и неоспоримый технологический рывок, обеспечивший в самые кротчайшие временные сроки повсеместную электрификацию, которая коснулась и множества советских фабрик и заводов, и каждого советского гражданина. Повсеместная тотальная электрификация нашей страны позволила догнать и во многих отраслях существенно перегнать в развитии технологий многие зарубежные страны, сформировав тем самым на середину двадцатого века непревзойденный промышленный потенциал. Разумеется, за рубежом электроэнергетика так же стремительно развивалась, но по своей массовости и доступности так и не сумела превзойти уровень Советского Союза.

Отрасли промышленности электроэнергетики

На сегодняшний день, электроэнергетику можно разделить на три фундаментальных технологических ветви, каждая из которых осуществляет электрогенерацию своим, уникальным способом.

Атомная энергетика

Высокотехнологичная и самая перспективная ветвь электроэнергетики, в основу которой положен процесс деления ядер атомов в специально приспособленных для этого реакторах. Тепловая энергия, образуемая при ядерном делении преобразуется в электричество.

Тепловая энергетика

Основой данной энергетики является то или иное топливо (Газ, уголь, определенные типы нефтепродуктов), которое, сгорая, трансформируется в электроэнергию.

Гидроэнергетика

Ключевым аспектом электрогенерации в данном типе энергетики является вода, которая определенным образом запасается в реках и водоемах (водохранилищах). Запасенные водные массы проходят через электрогенерирующие турбины, вырабатывая тем самым существенное количество электроэнергии.

В дополнение к этому можно отметить и так называемую альтернативную энергетику, которая, в большей части, основывается на экологически чистых ресурсах. К таким ресурсам можно отнести солнечных свет, силу ветра и геотермальные источники. Однако, альтернативная энергетика - это, прежде всего, смелый эксперимент, нежели полноценная электроэнергетическая отрасль, не обладающая требуемой эффективностью.

Электроэнергетика в России

Россия - это один из гигантов электрогенерации и передовая держава в области электроэнергетики. Передовые технологии, богатые природные ресурсы, множество быстрых полноводных рек позволили разработать и ввести в эксплуатацию современные высокоэффективных атомные электростанции и гидроэлектростанции. Постоянная разработка и совершенствование технологий привело к образованию одной из крупнейших мировых энергосетей, включающей в себя колоссальное количество вырабатываемого и потребляемого электрического тока.

Электроэнергетическая отрасль России поделена на несколько крупных энергокомпания, которые, как правило, функционируют по территориальному признаку и отвечают за свою, строго определенную долю отрасли. Основные генерационные мощности страны заключены в атомных и гидроэлектростанциях, где последние обеспечивают порядка 18-20% электроэнергии в год.

Важно отметить, что постоянно производится модернизация имеющихся и ввод в эксплуатацию новых электрогенерационных станций. На сегодняшний день, общий объем вырабатываемой электроэнергии полностью покрывает все нужны промышленности и общества, позволяя стабильно наращивать энергоэкспорт в соседние государства.

Электроэнергетика стран мира

Любое крупное государство с развитым промышленным сектором всегда будет являться очень крупным производителем и потребителем электроэнергии. Следовательно, электроэнергетика в любом из подобных государств - это стратегически важная промышленная отрасль, которая постоянно нуждается в развитии. К странам с развитой электроэнергетикой можно отнести: Россию, США, Германию, Францию, Японию, Китай, Индию и некоторые другие страны, где или прослеживается стабильно высокий уровень экономики и промышленного потенциала, или присутствует активных экономический рост.

Электроэнергетика

Эле́ктроэнерге́тика - отрасль энергетики , включающая в себя производство, передачу и сбыт электроэнергии . Электроэнергетика является наиболее важной отраслью энергетики, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электрической энергии является практическая одновременность её генерирования и потребления, так как электрический ток распространяется по сетям со скоростью, близкой к скорости света .

Федеральный закон "Об электроэнергетике" даёт следующее определение электроэнергетики:

Электроэнергетика - отрасль экономики Российской Федерации, включающая в себя комплекс экономических отношений, возникающих в процессе производства (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии), передачи электрической энергии, оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, сбыта и потребления электрической энергии с использованием производственных и иных имущественных объектов (в том числе входящих в Единую энергетическую систему России), принадлежащих на праве собственности или на ином предусмотренном федеральными законами основании субъектам электроэнергетики или иным лицам. Электроэнергетика является основой функционирования экономики и жизнеобеспечения.

Определение электроэнергетики содержится также в ГОСТ 19431-84:

Электроэнергетика - раздел энергетики, обеспечивающий электрификацию страны на основе рационального расширения производства и использования электрической энергии.

История

История российской электроэнергетики

Динамика производства электроэнергии в России в 1992-2008 годах, в млрд кВт∙ч

История российской, да и пожалуй, мировой электроэнергетики, берет начало в 1891 году , когда выдающийся ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский осуществил практическую передачу электрической мощности около 220 кВт на расстояние 175 км. Результирующий КПД линии электропередачи, равный 77,4 %, оказался сенсационно высоким для такой сложной многоэлементной конструкции. Такого высокого КПД удалось достичь благодаря использованию трехфазного напряжения , изобретенного самим учёным.

В дореволюционной России, мощность всех электростанций составляла лишь 1,1 млн кВт, а годовая выработка электроэнергии равнялась 1,9 млрд кВт*ч. После революции, по предложению В. И. Ленина был развернут знаменитый план электрификации России ГОЭЛРО . Он предусматривал возведение 30 электростанций суммарной мощностью 1,5 млн кВт, что и было реализовано к 1931 году, а к 1935 году он был перевыполнен в 3 раза.

История белорусской электроэнергетики

Первые сведения об использовании электрической энергии в Беларуси относятся к концу XIX века. Однако и в начале прошлого столетия энергетическая база Беларуси находилась на очень низком уровне развития, что определяло отсталость товарного производства и социальной сферы: на одного жителя приходилось почти в пять раз меньше промышленной продукции, чем в среднем по Российской империи. Основными источниками освещения в городах и деревнях были керосиновые лампы, свечи, лучины.

Первая электростанция в Минске появилась в 1894 году. Она обладала мощностью 300 л.с. К 1913 году на станции были установлены три дизеля разных фирм и ее мощность достигла 1400 л.с.

В ноябре 1897 года дала первый ток электростанция постоянного тока в городе Витебске.

В 1913 году на территории Беларуси была только одна передовая по техническому оборудованию паротурбинная электростанция, которая принадлежала Добрушской бумажной фабрике.

Развитие энергетического комплекса Республики Беларусь начиналась с реализации плана ГОЭЛРО , ставшего первым после революции перспективным планом развития народного хозяйства советского государства. Решение грандиозной задачи электрификации всей страны дало возможность активизировать работы по восстановлению, расширению и строительству новых электростанций в нашей республике. Если в 1913 году мощность всех электростанций на территории Беларуси составляла всего 5,3 МВт, а годовое производство электроэнергии – 4,2 млн кВт ч, то к концу 30-х годов установленная мощность Белорусской энергосистемы уже достигла 129 МВт при годовой выработке электроэнергии 508 млн кВт ч. .

Начало стремительному становлению отрасли положил ввод в эксплуатацию первой очереди Белорусской ГРЭС мощностью 10 МВт – крупнейшей станции в довоенный период. БелГРЭС дала мощный толчок развитию электрических сетей 35 и 110 кВ. В республике сложился технологически управляемый комплекс: электростанция – электрические сети – потребители электроэнергии. Белорусская энергетическая система была создана де-факто, а 15 мая 1931 года принято решение об организации Районного управления государственных электрических станций и сетей Белорусской ССР – «Белэнерго».

На протяжении многих лет Белорусская ГРЭС оставалась ведущей электростанцией республики. Вместе с тем в 1930-е годы развитие энергетической отрасли идет семимильными шагами – появляются новые ТЭЦ, значительно увеличивается протяженность высоковольтных линий, создается потенциал профессиональных кадров. Однако этот яркий рывок вперед был перечеркнут Великой Отечественной. Война привела к практически полному уничтожению электроэнергетической базы республики. После освобождения Беларуси мощность ее электростанций составляла всего 3,4 МВт.

Энергетикам понадобились без преувеличения героические усилия для того, чтобы восстановить и превысить довоенный уровень установленной мощности электростанций и производства электроэнергии.

В последующие десятилетия отрасль продолжала развиваться, ее структура совершенствовалась, создавались новые энергетические предприятия. В конце 1964 года впервые в Беларуси заработала линия электропередачи 330 кВ – «Минск–Вильнюс», которая интегрировала нашу энергосистему в Объединенную энергосистему Северо-Запада, связанную с Единой энергосистемой Европейской части СССР.

Мощность электростанций за 1960–1970 годы выросла с 756 до 3464 МВт, а производство электроэнергии увеличилось с 2,6 до 14,8 млрд кВт∙ч.

Дальнейшее развитие энергетики страны привело к тому, что в 1975 году мощность электростанций достигла 5487 МВт, производство электроэнергии возросло почти в два раза по сравнению с 1970 годом. В последующий период развитие электроэнергетики замедлилось: по сравнению с 1975 годом мощность электростанций в 1991 году увеличилась немногим больше чем на 11 %, а производство электроэнергии – на 7 %.

В 1960–1990 годы общая протяженность электросетей выросла в 7,3 раза. Длина системообразующих ВЛ 220–750 кВ за 30 лет увеличилась в 16 раз и достигла 5875 км.

На 1 января 2010 года мощность электростанций республики составила 8 386,2 МВт, в том числе по ГПО «Белэнерго» – 7 983,8 МВт. Этой мощности достаточно для полного обеспечения потребности страны в электрической энергии. Вместе с тем ежегодно импортируется от 2,4 до 4,5 млрд. кВт ч из России, Украины, Литвы и Латвии в целях загрузки наиболее эффективных мощностей и с учетом проведения ремонта электростанций. Такие поставки способствуют устойчивости параллельной работы энергосистемы Беларуси с другими энергосистемами и надежного энергоснабжения потребителей. .

Мировое производство электроэнергии

Динамика мирового производства электроэнергии (Год - млрд Квт*час):

1890 - 9
1900 - 15
1914 - 37,5
1950 - 950
1960 - 2300
1970 - 5000
1980 - 8250
1990 - 11800
2000 - 14500
2005 - 18138,3
2007 - 19894,8

Основные технологические процессы в электроэнергетике

Генерация электрической энергии

Генерация электроэнергии - это процесс преобразования различных видов энергии в электрическую на индустриальных объектах, называемых электрическими станциями. В настоящее время существуют следующие виды генерации:

Тепловая электроэнергетика . В данном случае в электрическую энергию преобразуется тепловая энергия сгорания органических топлив. К тепловой электроэнергетике относятся тепловые электростанции (ТЭС), которые бывают двух основных видов:
- Конденсационные (КЭС , также используется старая аббревиатура ГРЭС);
- Теплофикационные (теплоэлектроцентрали, ТЭЦ). Теплофикацией называется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии на одной и той же станции;

КЭС и ТЭЦ имеют схожие технологические процессы. В обоих случаях имеется котёл , в котором сжигается топливо и за счёт выделяемого тепла нагревается пар под давлением. Далее нагретый пар подаётся в паровую турбину , где его тепловая энергия преобразуется в энергию вращения. Вал турбины вращает ротор электрогенератора - таким образом энергия вращения преобразуется в электрическую энергию, которая подаётся в сеть. Принципиальным отличием ТЭЦ от КЭС является то, что часть нагретого в котле пара уходит на нужды теплоснабжения;

Ядерная энергетика . К ней относятся атомные электростанции (АЭС). На практике ядерную энергетику часто считают подвидом тепловой электроэнергетики, так как, в целом, принцип выработки электроэнергии на АЭС тот же, что и на ТЭС. Только в данном случае тепловая энергия выделяется не при сжигании топлива, а при делении атомных ядер в ядерном реакторе . Дальше схема производства электроэнергии ничем принципиально не отличается от ТЭС: пар нагревается в реакторе, поступает в паровую турбину и т. д. Из-за некоторых конструктивных особенностей АЭС нерентабельно использовать в комбинированной выработке, хотя отдельные эксперименты в этом направлении проводились;
Гидроэнергетика . К ней относятся гидроэлектростанции (ГЭС). В гидроэнергетике в электрическую энергию преобразуется кинетическая энергия течения воды. Для этого при помощи плотин на реках искусственно создаётся перепад уровней водяной поверхности (т. н. верхний и нижний бьеф). Вода под действием силы тяжести переливается из верхнего бьефа в нижний по специальным протокам, в которых расположены водяные турбины, лопасти которых раскручиваются водяным потоком. Турбина же вращает ротор электрогенератора. Особой разновидностью ГЭС являются гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Их нельзя считать генерирующими мощностями в чистом виде, так как они потребляют практически столько же электроэнергии, сколько вырабатывают, однако такие станции очень эффективно справляются с разгрузкой сети в пиковые часы.

В последнее время исследования показали, что мощность морских течений на много порядков превышает мощность всех рек мира. В связи с этим ведётся создание опытных морских гидроэлектростанций.

Альтернативная энергетика . К ней относятся способы генерации электроэнергии, имеющие ряд достоинств по сравнению с «традиционными», но по разным причинам не получившие достаточного распространения. Основными видами альтернативной энергетики являются:
- Ветроэнергетика - использование кинетической энергии ветра для получения электроэнергии;
- Гелиоэнергетика - получение электрической энергии из энергии солнечных лучей ; Общими недостатками ветро- и гелиоэнергетики являются относительная маломощность генераторов при их дороговизне. Также в обоих случаях обязательно нужны аккумулирующие мощности на ночное (для гелиоэнергетики) и безветренное (для ветроэнергетики) время;
- Геотермальная энергетика - использование естественного тепла Земли для выработки электрической энергии. По сути геотермальные станции представляют собой обычные ТЭС, на которых источником тепла для нагрева пара является не котёл или ядерный реактор, а подземные источники естественного тепла. Недостатком таких станций является географическая ограниченность их применения: геотермальные станции рентабельно строить только в регионах тектонической активности, то есть, там, где естественные источники тепла наиболее доступны;
- Водородная энергетика - использование водорода в качестве энергетического топлива имеет большие перспективы: водород имеет очень высокий КПД сгорания, его ресурс практически не ограничен, сжигание водорода абсолютно экологически чисто (продуктом сгорания в атмосфере кислорода является дистиллированная вода). Однако в полной мере удовлетворить потребности человечества водородная энергетика на данный момент не в состоянии из-за дороговизны производства чистого водорода и технических проблем его транспортировки в больших количествах. На самом деле, водород - всего лишь носитель энергии, и никак не снимает проблемы добычи этой энергии.
- Приливная энергетика использует энергию морских приливов . Распространению этого вида электроэнергетики мешает необходимость совпадения слишком многих факторов при проектировании электростанции: необходимо не просто морское побережье, но такое побережье, на котором приливы были бы достаточно сильны и постоянны. Например, побережье Чёрного моря не годится для строительства приливных электростанций, так как перепады уровня воды на Чёрном море в прилив и отлив минимальны.
- Волновая энергетика при внимательном рассмотрении может оказаться наиболее перспективной. Волны представляют собой сконцентрированную энергию того же солнечного излучения и ветра. Мощность волнения в разных местах может превышать 100 кВт на погонный метр волнового фронта. Волнение есть практически всегда, даже в штиль ("мёртвая зыбь "). На Чёрном море средняя мощность волнения примерно 15 кВт/м. Северные моря России - до 100 кВт/м. Использование волн может обеспечить энергией морские и прибрежные поселения. Волны могут приводить в движение суда. Мощность средней качки судна в несколько раз превышает мощность его силовой установки. Но пока волновые электростанции не вышли за рамки единичных опытных образцов.

Передача и распределение электрической энергии

Передача электрической энергии от электрических станций до потребителей осуществляется по электрическим сетям . Электросетевое хозяйство - естественно-монопольный сектор электроэнергетики: потребитель может выбирать, у кого покупать электроэнергию (то есть энергосбытовую компанию), энергосбытовая компания может выбирать среди оптовых поставщиков (производителей электроэнергии), однако сеть, по которой поставляется электроэнергия, как правило, одна, и потребитель технически не может выбирать электросетевую компанию. С технической точки зрения, электрическая сеть представляет собой совокупность линий электропередачи (ЛЭП) и трансформаторов , находящихся на подстанциях .

Линии электропередачи представляют собой металлический проводник, по которому проходит электрический ток. В настоящее время практически повсеместно используется переменный ток. Электроснабжение в подавляющем большинстве случаев - трёхфазное , поэтому линия электропередачи, как правило, состоит из трёх фаз, каждая из которых может включать в себя несколько проводов. Конструктивно линии электропередачи делятся на воздушные и кабельные .
- Воздушные линии (ВЛ) подвешены над поверхностью земли на безопасной высоте на специальных сооружениях, называемых опорами. Как правило, провод на воздушной линии не имеет поверхностной изоляции; изоляция имеется в местах крепления к опорам. На воздушных линиях имеются системы грозозащиты . Основным достоинством воздушных линий электропередачи является их относительная дешевизна по сравнению с кабельными. Также гораздо лучше ремонтопригодность (особенно в сравнении с бесколлекторными кабельными линиями): не требуется проводить земляные работы для замены провода, ничем не затруднён визуальный контроль состояния линии. Однако, у воздушных ЛЭП имеется ряд недостатков:
  - широкая полоса отчуждения: в окрестности ЛЭП запрещено ставить какие-либо сооружения и сажать деревья; при прохождении линии через лес, деревья по всей ширине полосы отчуждения вырубаются;
  - незащищённость от внешнего воздействия, например, падения деревьев на линию и воровства проводов; несмотря на устройства грозозащиты, воздушные линии также страдают от ударов молнии. По причине уязвимости, на одной воздушной линии часто оборудуют две цепи: основную и резервную;
  - эстетическая непривлекательность; это одна из причин практически повсеместного перехода на кабельный способ электропередачи в городской черте.
- Кабельные линии (КЛ) проводятся под землёй. Электрические кабели имеют различную конструкцию, однако можно выявить общие элементы. Сердцевиной кабеля являются три токопроводящие жилы (по числу фаз). Кабели имеют как внешнюю, так и междужильную изоляцию. Обычно в качестве изолятора выступает трансформаторное масло в жидком виде, или промасленная бумага. Токопроводящая сердцевина кабеля, как правило, защищается стальной бронёй. С внешней стороны кабель покрывается битумом. Бывают коллекторные и бесколлекторные кабельные линии. В первом случае кабель прокладывается в подземных бетонных каналах - коллекторах . Через определённые промежутки на линии оборудуются выходы на поверхность в виде люков - для удобства проникновения ремонтных бригад в коллектор. Бесколлекторные кабельные линии прокладываются непосредственно в грунте. Бесколлекторные линии существенно дешевле коллекторных при строительстве, однако их эксплуатация более затратна в связи с недоступностью кабеля. Главным достоинством кабельных линий электропередачи (по сравнению с воздушными) является отсутствие широкой полосы отчуждения. При условии достаточно глубокого заложения, различные сооружения (в том числе жилые) могут строиться непосредственно над коллекторной линией. В случае бесколлекторного заложения строительство возможно в непосредственной близости от линии. Кабельные линии не портят своим видом городской пейзаж, они гораздо лучше воздушных защищены от внешнего воздействия. К недостаткам кабельных линий электропередачи можно отнести высокую стоимость строительства и последующей эксплуатации: даже в случае бесколлекторной укладки сметная стоимость погонного метра кабельной линии в разы выше, чем стоимость воздушной линии того же класса напряжения . Кабельные линии менее доступны для визуального наблюдения их состояния (а в случае бесколлекторной укладки - вообще недоступны), что также является существенным эксплуатационным недостатком.

Потребление электрической энергии

По данным Управления по энергетической информации США (EIA - U.S. Energy Information Administration) в 2008 году мировое потребление электроэнергии составило около 17,4 трлн кВт ч .

Виды деятельности в электроэнергетике

Оперативно-диспетчерское управление

Система оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике включает в себя комплекс мер по централизованному управлению технологическими режимами работы объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок потребителей в пределах Единой энергетической системы России и технологически изолированных территориальных электроэнергетических систем, осуществляемому субъектами оперативно-диспетчерского управления, уполномоченными на осуществление указанных мер в порядке, установленном Федеральным законом «Об электроэнергетике» . Оперативное управление в электроэнергетике называют диспетчерским, потому что оно осуществляется специализированными диспетчерскими службами. Диспетчерское управление производится централизованно и непрерывно в течение суток под руководством оперативных руководителей энергосистемы - диспетчеров .

Энергосбыт

См. также

Примечания

Ссылки

Энергетика
структура по продуктам и отраслям

Электроэнергетика :
электроэнергия

Традиционная

Тепловые электростанции	Конденсационная электростанция (КЭС) Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ)
Гидроэнергетика	Гидроэлектростанция (ГЭС) Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС)
Атомная	Атомная электростанция (АЭС) Плавучая атомная электростанция (ПАТЭС)

Альтернативная

Геотермальная	Геотермальные электростанции (ГеоТЭС)
Гидроэнергетика	Малые гидроэлектростанции (МГЭС) Приливные электростанции (ПЭС) Волновые электростанции Осмотические электростанции
Ветроэнергетика	Ветряные электростанции (ВЭС)
Солнечная	Солнечные электростанции (СЭС)
Водородная	Водородные электростанции Установки на топливных элементах
Биоэнергетика	Биоэлектростанции (БиоТЭС)
Малая	Дизельные электростанции Газопоршневые электростанции Газотурбинные установки малой мощности Бензиновые электростанции

Электрическая сеть

Электрические подстанции Линии электропередачи (ЛЭП) Опоры линий электропередачи

Теплоснабжение :
теплоэнергия

Децентрализованное

Тепловая сеть

Топливная
промышленность :
топливо

Органическое

Газообразное	Природный газ Генераторный газ Коксовый газ Доменный газ Продукты перегонки нефти Газ подземной газификации Синтез-газ
Жидкое	Нефть Бензин Керосин Соляровое масло Мазут

Электроэнергетика объединяет все процессы производства, передачи, трансформации и потребления электроэнергии. Она решающим образом влияет на уровень развития НТП в стране, а также на территориальную организацию народного хозяйства.

Россия занимает второе место в мире по производству электроэнергии (786,9 млрд. кВт/ч в 1997 г.), однако показатель выработки электроэнергии на душу населения пока еще ниже, чем в развитых странах. Электроэнергетика наряду с газовой промышленностью принадлежит к отраслям ТЭК, сохранившим стабильность развития.

На размещение предприятий электроэнергетики, в основном, влияют два фактора: наличие топливно-энергетической базы и потребителей энергии. Раньше 9/10 всей электроэнергии в стране производилось в европейской части России, в настоящее время наметился сдвиг в размещении отрасли на восток.

В структуре производства электроэнергии более 70% приходится на ТЭС, 20% - на ГЭС, около 10% - на АЭС.

Основными в составе электроэнергетики являются тепловые станции (ТЭС). Они дают свыше 2/3 электроэнергии. Это связано с тем, что Россия обладает большими и разнообразными запасами топливных ресурсов, ТЭС можно размещать непосредственно вблизи потребителя.

Тепловые станции России работают на угле, мазуте, природном газе, сланцах, торфе, используют внутреннюю энергию Земли.

Теплоэлектростанции на традиционных видах топлива (угле, газе, мазуте, торфе) могут быть двух видов: конденсационные (когда прошедший через турбину отработанный пар охлаждается, конденсируется и вновь поступает в котел) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). В последних отработанный пар затем используется для отопления. ТЭЦ строят обычно в крупных городах, поскольку передача пара или горячей воды пока возможна на расстоянии не более 20 км.

Конденсационные электростанции, обслуживающие большие территории, называют государственными районными электростанциями (ГРЭС). Именно на них вырабатывается большая часть электроэнергии.

В электроэнергетике сложилась тенденция строительства мощных ТЭС. Самые крупные из них (мощностью свыше 2 млн. кВт) - Костромская и Конаковская (в Центральном районе), Рефтинская и Троицкая (на Урале), Киришская (в Северо-Западном районе), Заинская (в Поволжье), Сургутская и Нижневартовская, Березовская, Назаровская, Не-рюнгринская (в Сибири и на Дальнем Востоке).

Россия обладает огромным гидропотенциалом, особенно в восточной части страны. Самые мощные гидроэлектростанции (ГЭС) построены на реках с большим падением и расходом воды. Это Саяно-Шушенская и Красноярская ГЭС на Енисее (обе мощностью по 6 млн. кВт), Братская и Усть-Илимс-кая на Ангаре (более чем по 4 млн. кВ). Но создание крупных ГЭС неблагоприятно влияет на окружающую среду. Особенно это касается ГЭС на равнинных реках, где водохранилища затапливают огромные территории, нарушают режим реки. Замедление течения реки приводит к резкому снижению ее способности к самоочистке, заиливанию русла, нарушению всей экосистемы в целом. Поэтому в перспективе планируется создание средних и малых ГЭС.

Значительный экономический эффект дают также гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), покрывающие «пиковые нагрузки» на энергетические системы. Очень перспективным направлением развития гидроэнергетики является также создание приливных электростанций (ПЭС), использующих энергию морских вод. В России сейчас действует опытная Кислогубская ПЭС, планируется создание еще нескольких ПЭС.

Атомные электростанции (АЭС) - важная часть электроэнергетики всех развитых стран мира. Первая на планете АЭС была сооружена в г. Обнинске в 1954 г. С тех пор в России и бывших союзных республиках построено достаточно много АЭС, большинство - в европейской части России, на Украине и в Литве. Сейчас в стране действуют девять крупных АЭС - Курская (4 млн. кВт), Смоленская, Тверская, Нововоронежская, Ленинградская, Балашовская, Белоярская, Кольская.

После аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году строительство многих электростанций и ввод новых энергоблоков были приостановлены, темпы развития атомной энергетики замедлялись.

В настоящее время функционирует Единая энергетическая система (ЕЭС) России, объединяющая многочисленные электростанции европейской части и Сибири. Передача электроэнергии на большие расстояния осуществляется с помощью высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП).

Современное состояние ТЭК в России, как и в других странах, требует решить ряд проблем. Во-первых, это колоссальное увеличение добычи невозобновляемых источников энергии за последние десятилетия и все возрастающее загрязнение окружающей среды. На долю ТЭК в нашей стране приходится около 48% выбросов вредных веществ в атмосферу, 36% сточных вод и свыше 30% твердых отходов от всех загрязнителей. Все это требует не только внедрения новых технологий производства электроэнергии, но и использования возобновляемых источников энергии (ВИЗ). В мире сейчас 1/7 электроэнергии получают за счет ВИЗ: солнечного излучения, ветра, тепла Земли, энергии приливов. Вопрос о расширении использования ВИЗ для России особенно актуален, так как у нас энергоснабжение более 70% территории базируется в основном на привозном органическом топливе; транспортировка его очень дорога (до 1/5 стоимости топлива), а в условиях экономического кризиса регулярность снабжения нарушается. Поэтому перестройка энергобаланса должна идти и в направлении увеличения доли ВИЗ до 20% в среднем по России (в некоторых регионах - до 50% и более).

Во-вторых, перспективы развития ТЭК связаны также с проведением энергосберегающей политики, так как почти 2/3 производимой энергии не доходит до потребителя, преобразуясь в тепловую энергию.

Федеральный закон «Об электроэнергетике» даёт следующее определение электроэнергетики:

Электроэнергетика - отрасль экономики Российской Федерации, включающая в себя комплекс экономических отношений, возникающих в процессе производства (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии), передачи электрической энергии, оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, сбыта и потребления электрической энергии с использованием производственных и иных имущественных объектов (в том числе входящих в Единую энергетическую систему России), принадлежащих на праве собственности или на ином предусмотренном федеральными законами основании субъектам электроэнергетики или иным лицам. Электроэнергетика является основой функционирования экономики и жизнеобеспечения.

Определение электроэнергетики содержится также в ГОСТ 19431-84:

Электроэнергетика - раздел энергетики, обеспечивающий электрификацию страны на основе рационального расширения производства и использования электрической энергии.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Специалисты будущего - Электроэнергетика и электротехника

✪ Электроэнергетика, тепловая и атомная

✪ [ОтУС] Умная электроэнергетика: фантастика и реальность

✪ How ELECTRICITY works - working principle

✪ What is electricity? - Electricity Explained - (1)

Субтитры

История

История российской электроэнергетики

История российской, да и, пожалуй, мировой электроэнергетики, берет начало в 1891 году , когда выдающийся ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский осуществил практическую передачу электрической мощности около 220 кВт на расстояние 175 км. Результирующий КПД линии электропередачи, равный 77,4 %, оказался сенсационно высоким для такой сложной многоэлементной конструкции. Такого высокого КПД удалось достичь благодаря использованию трёхфазного напряжения , изобретенного самим учёным.

В дореволюционной России, мощность всех электростанций составляла лишь 1,1 млн кВт, а годовая выработка электроэнергии равнялась 1,9 млрд кВт∙час. После революции, по предложению В. И. Ленина был развёрнут знаменитый план электрификации России ГОЭЛРО . Он предусматривал возведение 30 электростанций суммарной мощностью 1,5 млн кВт, что и было реализовано к 1931 году, а к 1935 году он был перевыполнен в 3 раза.

История белорусской электроэнергетики

Первые сведения об использовании электрической энергии в Белоруссии относятся к концу XIX века. Однако и в начале прошлого столетия энергетическая база Белоруссии находилась на очень низком уровне развития, что определяло отсталость товарного производства и социальной сферы: на одного жителя приходилось почти в пять раз меньше промышленной продукции, чем в среднем по Российской империи. Основными источниками освещения в городах и деревнях были керосиновые лампы, свечи, лучины.

Первая электростанция в Минске появилась в 1894 году. Она обладала мощностью 300 л. с. К 1913 году на станции были установлены три дизеля разных фирм и её мощность достигла 1400 л. с.

В ноябре 1897 года дала первый ток электростанция постоянного тока в городе Витебске .

В 1913 году на территории Белоруссии была только одна передовая по техническому оборудованию паротурбинная электростанция, которая принадлежала Добрушской бумажной фабрике.

Развитие энергетического комплекса Белоруссии начиналось с реализации плана ГОЭЛРО , ставшего первым после революции 1917 г. перспективным планом развития народного хозяйства советского государства. Решение грандиозной задачи электрификации всей страны дало возможность активизировать работы по восстановлению, расширению и строительству новых электростанций в нашей республике. Если в 1913 году мощность всех электростанций на территории Белоруссии составляла всего 5,3 МВт, а годовое производство электроэнергии - 4,2 млн кВт∙ч, то к концу 30-х годов установленная мощность Белорусской энергосистемы уже достигла 129 МВт при годовой выработке электроэнергии 508 млн кВт∙ч .

Начало стремительному становлению отрасли положил ввод в эксплуатацию первой очереди Белорусской ГРЭС мощностью 10 МВт - крупнейшей станции в довоенный период. БелГРЭС дала мощный толчок развитию электрических сетей 35 и 110 кВ. В республике сложился технологически управляемый комплекс: электростанция - электрические сети - потребители электроэнергии. Белорусская энергетическая система была создана де-факто, а 15 мая 1931 года принято решение об организации Районного управления государственных электрических станций и сетей Белорусской ССР - «Белэнерго».

На протяжении многих лет Белорусская ГРЭС оставалась ведущей электростанцией республики. Вместе с тем в 1930-е годы развитие энергетической отрасли идет семимильными шагами - появляются новые ТЭЦ, значительно увеличивается протяженность высоковольтных линий, создается потенциал профессиональных кадров. Однако этот яркий рывок вперед был перечеркнут Великой Отечественной. Война привела к практически полному уничтожению электроэнергетической базы республики. После освобождения Белоруссии мощность её электростанций составляла всего 3,4 МВт.

В последующие десятилетия отрасль продолжала развиваться, её структура совершенствовалась, создавались новые энергетические предприятия. В конце 1964 года впервые в Белоруссии заработала линия электропередачи 330 кВ - «Минск-Вильнюс», которая интегрировала нашу энергосистему в Объединенную энергосистему Северо-Запада, связанную с Единой энергосистемой Европейской части СССР.

Мощность электростанций за 1960-1970 годы выросла с 756 до 3464 МВт, а производство электроэнергии увеличилось с 2,6 до 14,8 млрд кВт∙ч.

В 1960-1990 годы общая протяженность электросетей выросла в 7,3 раза. Длина системообразующих ВЛ 220-750 кВ за 30 лет увеличилась в 16 раз и достигла 5875 км.

На 1 января 2010 года мощность электростанций республики составила 8 386,2 МВт, в том числе по ГПО «Белэнерго» - 7 983,8 МВт. Этой мощности достаточно для полного обеспечения потребности страны в электрической энергии. Вместе с тем ежегодно импортируется от 2,4 до 4,5 млрд кВт∙ч из России, с Украины, из Литвы и Латвии в целях загрузки наиболее эффективных мощностей и с учетом проведения ремонта электростанций. Такие поставки способствуют устойчивости параллельной работы энергосистемы Белоруссии с другими энергосистемами и надежного энергоснабжения потребителей .