Razvoj TE. Razvoj CHP u suvremenim ruskim uvjetima. Izgledi za razvoj elektroenergetske industrije

Unatoč brzom razvoju netradicionalnih energetskih sektora u posljednjih nekoliko desetljeća, većina električne energije proizvedene u svijetu još uvijek pada na udio energije dobivene na termoelektranama. U isto vrijeme, potreba koja se svake godine povećava potreba za električnom energijom ima stimulirajući učinak na razvoj toplinske energije. Energija širom svijeta rade na poboljšanju TE, povećati njihovu pouzdanost, sigurnost okoliša i učinkovitost.

Zadaci termoelektrane

Toplinska i energetska inženjering je energetska industrija, fokus procesa toplinske transformacije u druge vrste energije. Moderni termoelektrani koji se temelje na teoriji izgaranja i izmjene topline, proučavaju i poboljšavaju postojeće elektrane, istražuju termofizička svojstva rashladnih sredstava i nastoje minimizirati štetan utjecaj na okoliš na rad termoelektrana.

Energetska instalacija

Toplinska energija je nezamisliva bez termoelektrana. Termoelektrane funkcioniraju u skladu s sljedećom shemom. U početku, gorivo organskog podrijetla se isporučuje na peć, gdje je spaljena i zagrijava vodu koja prolazi kroz cijevi. Voda, grijanje, pretvara se u paru, što čini turbinu rotiranje. I zbog rotacije turbine aktivira se električni generator, zahvaljujući kojem se generira električna struja. Ulje, ugljen i drugi neobnovljivi izvori energije koriste se kao gorivo u termoelektranama.

Osim TE, tu su i instalacije u kojima se toplinska energija pretvara u električnu pomoć bez pomoćne pomoći električnog generatora. To je toplinski elektro, magnetski hidrodinamički generatori i druge elektrane.

Problemi o okolišu termoelektrana

Glavni negativni čimbenik u razvoju termoelektrana bio je šteta koju su uzrokovane termoelektrane u procesu njegovog rada. Kada se izgaranje goriva u atmosferi emitira ogromna količina štetnih emisija. To uključuje hlapljive organske spojeve i čestice krutog pepela i plinovitih oksida sumpora i dušika i hlapljivih spojeva teških metala. Osim toga, TEPS snažno zagađuje vodu i pokvari krajolik zbog potrebe za organiziranjem mjesta za skladištenje šljaka, pepela ili goriva.

Također, funkcioniranje TE je povezano s emisijama stakleničkih plinova. Uostalom, termalne električne postaje izbacile su veliku količinu CO 2, a nakupljanje u kojem u atmosferi mijenja termičku ravnotežu planeta, a uzrok efekta staklenika postaje jedan od najčešćih i ozbiljnijih ekoloških problema modernosti.

Zbog toga se najvažnije mjesto u suvremenom razvoju toplinske energije treba posvetiti izumima i inovacijama koje mogu poboljšati TPP u smjeru njihove ekološke sigurnosti. Govorimo o novim tehnologijama za pročišćavanje goriva koje koristi TE, stvaranje, proizvodnja i ugradnja na TPP od posebnih filtera za čišćenje, izgradnja novih termoelektrana namijenjenih u početku uzimajući u obzir suvremene ekološke zahtjeve.

Izgledi za razvoj

Uređaji za toplinu i napajanje su i još uvijek će biti glavni izvor električne energije za čovječanstvo. Stoga, toplinski i energetski inženjering u cijelom svijetu i dalje razvijaju ovu obećavajuću energetsku industriju intenzivno. Njihovi napori prvenstveno su usmjereni na poboljšanje učinkovitosti termoelektrana, potrebu za kojim se diktiraju i ekonomski i okolišni čimbenici.

Tvrdi zahtjevi svjetske zajednice na ekološku sigurnost energetskih objekata, potiču inženjere za razvoj tehnologija koje smanjuju emisije TE na maksimalne dopuštene koncentracije.

Analitičari tvrde da su sadašnji uvjeti takvi da će obećavajuće biti u budućem TE -su koji rade na kutu ili plinu, stoga je u tom smjeru u kojem je termičko napajanje cijelog svijeta uložio najviše truda.

Dominantna uloga termoelektrana u osiguravanju globalnih ljudskih potreba u električnoj energiji održat će se dugo vremena. Uostalom, unatoč želji razvijenih zemalja, što je prije moguće, idite na sigurnije s ekološkog stajališta i pristupačne (što je važno u svjetlu približavanja krize organske goriva iscrpljenosti) izvora energije, brzog prijelaza na Nemoguće je nove metode proizvodnje energije. A to znači da će toplinska energija će se aktivno razviti dalje, ali, naravno, uzimajući u obzir nove zahtjeve za sigurnost okoliša korištenih tehnologija.

Električna energetska industrija, kao i druge industrije, ima svoje probleme i izglede za razvoj.

Trenutno, ruska elektroprivredna industrija je u krizi. Koncept "energetske krize" može se odrediti kao stressno stanje koje se utvrđuje kao rezultat odstupanja između potreba suvremenog društva u energetskim i energetskim rezervama, uključujući i zbog iracionalne strukture njihove potrošnje.

U Rusiji, možete u ovom trenutku dodijeliti 10 skupina Najviše akutni problemi:

jedan). Prisutnost velikog udjela fizički i moralno zastarjele opreme. Povećanje udjela fizički istrošenih sredstava dovodi do povećanja nesreća, čestih popravaka i smanjenja pouzdanosti opskrbe energijom, što je pogoršano prekomjernim opterećenjem proizvodnih objekata i nedovoljnim rezervama. Do danas, trošenje opreme je jedan od najvažnijih problema elektroenergetske industrije. U ruskim elektranama, vrlo je velika. Prisutnost velikog udjela fizički i moralno zastarjele opreme komplicira situaciju s sigurnošću rada elektrana. Otprilike petih proizvodnih fondova u elektroenergetskoj industriji je blizu ili premašila datume dizajna i zahtijevaju obnovu ili zamjenu. Ažuriranje opreme provodi se u neprihvatljivom niskom tempu iu jasnom nedostatku volumena (tablica).
2). Glavni energetski problem je i činjenica da, zajedno s crnom i ne-obojenom metalurgijom, energija ima snažan negativan utjecaj na okoliš. Energetska poduzeća čine 25% svih emisija u industriji.

Godine 2000. volumeni emisija štetnih tvari u atmosferu bile su 3,9 tona, uključujući emisije iz TE - 3, 5 milijuna tona. Sumpor-dioksid čini do 40% ukupnih emisija, krutih tvari - 30%, dušikovih oksida - 24%. To jest, TE su glavni uzrok formiranja kiselih ostataka.

Najveći onečišćujuće tvari atmosfere su RFTA Gres (azbest, regiji Sverdlovsk) - 360 tisuća tona, Novocherkasskaya (Novocherkassk, ROSTOV Regija) - 122 tisuće tona, Troitskaya (Troitsk-5, Chelyabinsk Regija) - 103 tisuća tona, Verkhnetagilskaya (SverDlovsk regija) - 72 tisuća tona.

Energija je također najveći potrošač svježe i morske vode koja se konzumira na hlađenju jedinica i koristi se kao toplina nosača. Industrija čini 77% ukupne količine svježe vode koju koristi industrija Rusije.

Volumen otpadnih voda ispuštaju poduzeća industrije u površinskim rezervoarima, u 2000. godini iznosila je 26,8 milijardi kubičnih metara. m. (5,3% više nego u 1999). Najveći izvori onečišćenja vodnih tijela su CHP, dok GRS - glavni izvori onečišćenja zraka. Ovo je CHP-2 (Vladivostok) - 258 milijuna kubičnih metara. m, Unzyensean CHP (Samara regija) - 92 milijuna kubičnih metara. M, CHP-1 (Yaroslavl) - 65 milijuna kubičnih metara. M, CHP-10 (Angarsk, Irkutsk regija) - 54 milijuna kubičnih metara. M, CHP-15 i svibanj dan CHP (St. Petersburg) - ukupno 81 milijun kubičnih metara. m.

U energetskom sektoru formira se veliki broj otrovnog otpada (šljake, pepeo). Godine 2000. volumen toksičnog otpada iznosio je 8,2 milijuna tona.

Osim onečišćenja zraka i vode, energetska poduzeća zagađuju tlo, a hidroelektrane imaju najjači utjecaj na način rijeke rijeke, rijeke i poplavne ekosustave.

3). Tvrda tarifna politika. Električna industrija ima pitanja o isplativom korištenju energije i tarifa na njemu. Možete govoriti o potrebi spremanja generirane električne energije. Uostalom, u ovom trenutku, zemlja se troši na jedinicu proizvoda 3 puta više energije nego u Sjedinjenim Državama. U ovom području ima puno posla. S druge strane, energetski stope rastu s vodećim tempom. Tarife koje djeluju u Rusiji i njihov omjer ne odgovaraju svjetskoj i europskoj praksi. Postojeća tarifna politika dovela je do neprofitabilne aktivnosti i niske profitabilnosti broja AO-Energo.
četiri). Brojne četvrti već doživljava poteškoće s električnom energijom. Uz središnji dio, nedostatak električne energije slavi se u središnjoj crnoj ekonomskoj, Volga-Vyatkinskoj i sjeverozapadnom gospodarskom području. Na primjer, u središnjoj gospodarskoj četvrti 1995. godine napravljen je ogromna količina električne energije - 19% od svih ruskih pokazatelja (154,7 milijardi kW), ali se sve troši u regiji.
pet). Rast snage se smanjuje. To je zbog loše kvalitete goriva, istrošene opreme, obavljanja rada na poboljšanju sigurnosti blokova i brojnih drugih razloga. Nepotpuna uporaba hidroelektrana je posljedica niske vodene vode. Trenutno je 16% kapaciteta ruskih elektrana već riješilo njihov resurs. Od njih, HE teku za 65%, na TE - 35%. Ulazak u nove kapacitete smanjeno je na 0,6 - 1,5 milijuna kW godišnje (1990-2000) u usporedbi s 6-7 milijuna kW godišnje (1976-1985).
6). Prigovor javnosti i lokalnim vlastima koji proizlaze iz plasmana elektroenergetskih objekata zbog svoje iznimno niske ekološke sigurnosti. Konkretno, nakon što je černobil katastrofa, mnogi anketni rad, izgradnja i širenje nevladinih nekreftova na 39 mjesta s ukupnim kapacitetom dizajna od 109 milijuna kW obustavljeni su.
7). Neplaćanje, i od potrošača električne energije i dijelu energetskih tvrtki za gorivo, opremu, itd.;
osam). Nedostatak ulaganja povezanih s tarifnom politikom i uz financijsku "neprozirnost" industrije. Najveći zapadni strateški investitori spremni su ulagati u rusku elektroenergetsku industriju samo podložno rastu tarifa kako bi se osigurao povrat ulaganja.
devet). Prekida u opskrbi energijom pojedinih regija, posebno Primorye;
10). Niska učinkovitost korisne uporabe energetskih resursa. To znači da se godišnje gubi 57% energetskih resursa. Većina gubitaka javlja se na elektranama, u motorima izravno na gorivo, kao iu tehnološkim procesima gdje gorivo služi kao sirovine. Prilikom transporta goriva također se javljaju veliki gubici energije.

Što se tiče izgledi za razvoj Električna energetska industrija u Rusiji, a zatim, unatoč svim svojim problemima, električna energetska industrija ima dovoljne perspektive.

Na primjer, rad TE zahtijeva vađenje ogromne količine neobnovljivih resursa, ima prilično nisku učinkovitost, dovodi do onečišćenja okoliša. U Rusiji, termoelektrane djeluju na loživom ulju, plinu, ugljenu. Međutim, u ovoj fazi regionalne energetske tvrtke s visokim specifičnim opskrbom plinom u strukturi bilance goriva kao učinkovitije i ekološki profitabilnije gorivo su atraktivne. Konkretno, može se primijetiti da elektrane pogona plina emitiraju 40% manje ugljičnog dioksida u atmosferu. Osim toga, benzinske postaje imaju veću brzinu iskorištenosti instalirane snage u usporedbi s loživim uljem i ugljenim postajama, razlikuju se u stabilnijoj opskrbi topline i ne nose troškove skladištenja goriva. Benzinska postaja koja djeluje na plinu su u boljem stanju od ugljena i loživih ulja, jer su relativno nedavno pušteni u pogon. Kao i cijene plina reguliraju država. Dakle, ona postaje više obećavajuća izgradnja termoelektrana, goriva za koje je plin. Korištenje opreme za prašinu s najvišom mogućom učinkovitošću također obećava za TE, dok se dobiveni pepeo koristi kao sirovina u proizvodnji građevinskog materijala.

Konstrukcija hidroelektrana zauzvrat zahtijeva poplave velikog broja plodnih zemljišta, ili kao rezultat tlaka vode na Zemljinoj burži, Hees može uzrokovati potres. Osim toga, smanjene su ribe u rijekama. Konstrukcija relativno malih hidroelektrana postaje obećavajuća, koja ne zahtijevaju ozbiljna ulaganja koja se automatski upravljaju uglavnom u planinskom području, kao i nasip rezervoara za oslobađanje plodnih zemalja.

Što se tiče nuklearne energije, izgradnja NPP-a ima određeni rizik, zbog činjenice da je teško predvidjeti opseg posljedica u ispunjavanju radova nekrenja jedinica ili za više sile. Problem korištenja krutog radioaktivnog otpada nije riješen, nesavršeni i zaštitni sustav. Nuklearna energetska industrija ima najveće perspektive u razvoju termonuklearnih elektrana. To je praktički vječni izvor energije, gotovo bezopasan za okoliš. Razvoj atomske energetske industrije u bliskoj budućnosti temeljit će se na sigurnom radu postojećih kapaciteta, s postupnom zamjenom prvih generacijskih blokova, najsavršenijih ruskih reaktora. Najveći očekivani rast energije će se dogoditi zbog završetka izgradnje već pokrenutih postaja.

Postoje 2 suprotna koncepta daljnjeg postojanja industrije nuklearne energije u zemlji.

1. Službeni, koji je podržan od strane predsjednika i vlade. Na temelju pozitivnih značajki nuklearnih elektrana, oni nude širok razvojni program elektroenergetske industrije u Rusiji.
2. Okoliš, na čelu od kojih je akademik jabuka. Navijači ovog koncepta u potpunosti odbacuju mogućnost nove izgradnje nuklearnih elektrana, kako o ekološkim i ekonomskim razmatranjima.

Postoje posredni koncepti. Na primjer, brojni stručnjaci vjeruju da je potrebno uvesti moratorij na izgradnju nuklearnih elektrana na temelju nepovoljnih nedostataka newp. Drugi sugeriraju da obnovu razvoja nuklearnog energetskog inženjerstva može dovesti do činjenice da će Rusija u potpunosti izgubiti svoj znanstveni i tehnički i industrijski potencijal u nuklearnoj energiji.

Na temelju svih negativnih učinaka tradicionalne energije na okoliš, mnogo se pozornosti posvećuje proučavanju mogućnosti korištenja netradicionalnih, alternativnih izvora energije. Praktična primjena već je dobila energiju plime i pjevaka i unutarnju toplinu Zemlje. Vjetroelektrane dostupne su u stambenim selima dalekog sjevera. U tijeku je rad za proučavanje mogućnosti korištenja biomase kao izvora energije. U budućnosti će helionergija odigrana ogromna uloga.

Iskustvo razvoja domaće elektroenergetske industrije razvilo je sljedeće načela plasmana i funkcioniranja poduzeća Ova industrija industrija:

1. Koncentracija proizvodnje električne energije na velikim okružnim elektranama koriste relativno jeftino gorivo i energiju;
2. kombiniranje proizvodnje električne energije i topline za toplinu naselja, prvenstveno gradova;
3. rasprostranjena uporaba hidroresources, uzimajući u obzir integriranu otopinu problema elektroenergetske industrije, prijevoza, vodoopskrbe;
4. potrebu za razvojem nuklearne energije, posebno u područjima s naglašenim gorivom i energetskom bilancom, uzimajući u obzir sigurnost korištenja nuklearnih elektrana;
5. Stvaranje energetskih sustava formiranje jedne visokonaponske mreže zemlje.

U ovom trenutku, Rusija treba novu energetsku politiku, koja bi bila dovoljno fleksibilna i osigurana za sve značajke ove industrije, uključujući i osobitosti plasmana. Kao glavne zadaće razvoja ruske energije Možete odabrati sljedeće:

b Smanjenje energetskog intenziteta proizvodnje.

b Održavanje cjelovitosti i razvoja jedinstvenog energetskog sustava Rusije, njegove integracije s drugim energetskim objektima na euroazijskim kontinentu;

povećanje koeficijenta korištenih generacija električne energije, poboljšanje učinkovitosti funkcioniranja i osiguravanja održivog razvoja elektroenergetske industrije na temelju suvremenih tehnologija;

b Potpuno tranzicija na tržišne odnose, oslobađanje cijena energije, potpuni prijelaz na svjetske cijene.

b brz obnovu elektrana.

dovođenje ekoloških parametara elektrana na razinu globalnih standarda, smanjujući štetne učinke na okoliš

Na temelju tih zadataka, "opću shemu za stavljanje električnih pogona do 2020. godine", odobren od strane Vlade Ruske Federacije. (Dijagram 2)

Prioriteti opće sheme u okviru utvrđenih znamenitosti dugoročne državne politike u području elektroenergetske industrije su:

b ispred razvoja elektroenergetske industrije, stvaranje ekonomski informirane strukture proizvodnje kapaciteta i energetskih mreža za pouzdane potrošače zemlje električne i toplinske energije;

b optimizacija bilance goriva elektroenergetske industrije zbog maksimalne mogućeg korištenja potencijala za razvoj atomskog, hidrauličkog, kao i korištenja ugljena termoelektrana i smanjenja plina u ravnoteži goriva plina;

stvaranje mrežne infrastrukture koja se razvija pred vodećim tempom u usporedbi s razvojem elektrana i osigurava potpuno sudjelovanje energetskih tvrtki i potrošača u funkcioniranju električne energije i energetskog tržišta, jačanje veza za interspistem koje jamče pouzdanost uzajamnog napajanja električne energije i moći između regija Rusije, kao i mogućnost izvoza električne energije;

smanjim specifične troškove goriva na proizvodnji električne i toplinske energije uvođenjem moderne visoko ekonomske opreme koja radi na krutom i plinovitim gorivom;

snižavanje tehnološkog utjecaja ekoloških elektrana kroz učinkovito korištenje goriva i energetskih resursa, optimizirajući proizvodnu strukturu industrije, tehnološke ponovne opreme i povlačenje zastarjele opreme, povećavajući količinu mjera zaštite okoliša na elektranama, provedbu programa za razvoj i korištenje obnovljivih izvora energije.

Prema rezultatima praćenja, Vlada Ruske Federacije godišnje predstavlja izvješće o napretku opće sheme. Nekoliko godina kasnije, vidjet će se koliko je učinkovito i koliko se njegove odredbe provode na korištenje svih perspektiva za razvoj ruske energije.

U budućnosti, Rusija bi trebala napustiti izgradnju novih velikih termalnih i hidrauličkih postaja koje zahtijevaju ogromne ulaganja i stvaranje napetosti za zaštitu okoliša. Konstrukcija niske i srednje snage CHP i male nuklearne elektrane u udaljenim sjevernim i istočnim regijama pretpostavlja se. Dalekog istoka osigurava razvoj hidroenergije kroz izgradnju srednje i male hidrofolne kaskade. Novi CHPS će se temeljiti na plinu, a pretpostavlja se samo u Kansky-Achinsky bazenu kako bi izgradio snažan kondenzacijski griz zbog jeftinog, otvorenog rudarstva ugljena. Ima izglede za korištenje geotermalne energije. Područja najperspektivnijih za rasprostranjenu uporabu termalnih voda su zapadni i istočni Sibiru, kao i Kamčatka, Chukotka, Sakhalin. U budućnosti, ljestvica korištenja toplinskih voda će rasti stalno. Studije o uključivanju nerazumnih energetskih izvora, kao što su energija sunca, vjetra, plime itd., Nalaze se u ekonomskom prometu, koji će pružiti priliku osigurati uštedu energije u zemlji, posebno mineralno gorivo.

Na početku XXI stoljeća, pitanje modernizacije i razvoja energetskog sektora Rusije iznimno je pogoršano sa sljedećim čimbenicima:

Nošenje opreme elektrana, termalnih i električnih mreža do kraja prvog desetljeća moglo bi premašiti 50%, a to je značilo da do 2020. trošenje može doseći 90%;

Tehničke i ekonomske karakteristike proizvodnje i prijevoza energije su prepuna brojnim žarištima neproduktivnih troškova primarnih energetskih resursa;

Razina opreme energetskih objekata putem automatizacije, zaštite i informatike je na razini znatno niže nego u energetskim objektima zemalja zapadne Europe i Sjedinjenih Država;

Primarni energetski resurs na TE Rusije koristi se s učinkovitošću koja ne prelazi 32 - 33%, za razliku od zemalja koje primjenjuju napredne tehnologije crpljenja s učinkovitošću do 50% i više;

Već u prvih pet godina XXI stoljeća, kako se gospodarstvo Rusije stabilizira, postalo je očito da se energija iz "lokomotiva" gospodarstva može pretvoriti u "bar prepreka". Do 2005. energetski sustav moskovske regije postao je manjkavo;

Otpuštanje sredstava za modernizaciju i razvoj energetske baze Rusije u uvjetima tržišnog gospodarstva i reformiranje energije, na temelju tržišnih načela.

Pod tim uvjetima stvoreno je nekoliko programa, ali se njihovi dodaci i "razvoj" nastavljaju.

Ovdje je jedan od programa nastalih na kraju prošlog stoljeća (tablica 6).

Tablica 6. Ulazi elektrana, MlN. KW.

Tablica 7. Investicijske potrebe elektroenergetske industrije, milijarde dolara.

Ozbiljnost situacije s opskrbom energijom ruskog gospodarstva i društvenoj sferi prema procjenama specijalista Rao Ues Rusije ilustrirana je pojavom regija energetske učinkovitosti (u jesenskom razdoblju, maksimalno potrošnje opterećenja).

Tako se pojavio energetski standard Galro-2. Treba napomenuti da u različitim izvorima postoje značajno različiti pokazatelji jedni od drugih. Zbog toga u prethodnim tablicama (tablica 6 tablica 7) predstavljamo maksimalno objavljene pokazatelje. Očito, ova razina predviđanja "strop" može se koristiti kao referentna točka.

Glavni smjerovi trebaju uključivati:

1. Orijentacija o stvaranju TE na krutom gorivu. Budući da će cijene prirodnog plina dovesti do razine svijeta, TPP na krutom gorivu bit će ekonomski opravdano. Moderne metode spaljivanja ugljena (u cirkulirajućem vljusnom sloju), te daljnje tehnologije ugljena kombiniranog ciklusa s preliminarnom rasplinjavanjem ugljena ili izgaranja u kotlovima za kuhanje, omogućuju da se TE na krutom gorivu omogući budućnost.

2. Upotreba "skupih" prirodnog plina na novoizgrađenom TPP-u će biti opravdano samo prilikom korištenja postavki kombiniranog ciklusa, kao i pri stvaranju mini-termalnog TE na temelju GTU-a, itd.

3. Tehnička ponovna oprema postojećeg TE zbog povećanja fizičkog i moralnog trošenja ostat će prioritetni smjer. Treba napomenuti da kada zamjenjuje čvorove i agregate, moguće je uvesti savršena tehnička rješenja, uključujući u pitanjima automatizacije i računalne znanosti.

4. Razvoj atomske energije u bliskoj budućnosti povezan je s završetkom izgradnje visokih blokova dostupnosti, kao i obavljanje posla na produžetku radnog vijeka nevladinih nevlačivanja na ekonomski oslobođenom vremenskom razdoblju. U daljinijoj budućnosti, unosi energije na nuklearnim elektranama treba provoditi zamjenom rastavljenih blokova na nove energetske jedinice koje zadovoljavaju suvremene sigurnosne zahtjeve.

Budući razvoj nuklearne energije je posljedica rješenja za brojne probleme, od kojih je glasova postizanje potpune sigurnosti tekućih i novih NPP-a, zatvaranje NPP resursa, osiguravajući ekonomsku konkurentnost nuklearne energije u usporedbi s alternativne energetske tehnologije.

5. Važan smjer u elektroenergetskoj industriji za moderne uvjete je razvoj mreže distribuiranog stvaralačkog kapaciteta izgradnjom malih elektrana, prije svega, niske snage CHP s PSU i GTU

Negativne ekološke i društvene posljedice izgradnje velikih hidroelektrana pažljivo gledaju na svoje moguće mjesto u elektroenergetskoj industriji budućnosti.

Budućnost HE

Velike hidroelektrane izvode sljedeće funkcije u elektroenergetskom sustavu:

proizvodnja električne energije;
brza koordinacija energetske energije s potrošenom energijom, stabilizacijom frekvencije u elektroenergetskom sustavu;
akumulacija i skladištenje energije u obliku potencijalne energije vode u području zemljišta s transformacijom u električnu energiju u bilo kojem trenutku.

Naprava za proizvodnju električne energije i manevarska snaga mogu se na HE bilo koje ljestvice. A nakupljanje energije je od nekoliko mjeseci do nekoliko godina (za zimu i kod niskih vodenih godina) zahtijeva stvaranje velikih rezervoara.

Za usporedbu: akumulatorska baterija od 12 kg s naponom od 12 V i kapacitet od 85 ampera može pohraniti 1,02 kilovat-sat (3,67 MJ). Za zalihe takve količine energije i pretvoriti ga u električnu u hidrauličkoj jedinici s učinkovitošću od 0,92, morate podići 4 tona (4 kubičnih metara) vode do visine od 100 m. Ili 40 tona vode do visina od 10 m.

Dakle, da je HE s kapacitetom samo 1 MW radio na buljenoj vodi 5 mjeseci u godini do 6 sati dnevno na pod stresom, morate spremiti na nadmorskoj visini od 100 m, a zatim preskočite kroz turbinu 3.6 milion tona vode. S površinom spremnika od 1 sq cm, razina razine će biti 3,6 m. Ista količina proizvodnje na dizel elektrani s učinkovitošću 40% zahtijevat će 324 tona dizela. Dakle, u hladnoj klimi, energija energije vode za zimu zahtijeva visoke brane i velike rezervoare.

Osim toga, na b okonajmanji dio teritorija Rusije u zoni Permafrost je mala i srednje rijeke zimi smrznute do dna. U tim dijelovima male hidroelektrane su beskorisne zimi.

Velike hidroelektrane neizbježno se nalaze na znatnoj udaljenosti od mnogih potrošača, a troškove izgradnje vodova i gubitka energije i grijanje žica treba uzeti u obzir. Dakle, za hidroelektranu transsiberika (Schilkinsk), trošak izgradnje LEP-220 do transpozibilne s duljinom od samo 195 km (vrlo malo za takvu konstrukciju) premašuje 10% svih troškova. Troškovi izgradnje elektroenergetskih mreža toliko su značajni da je u Kini moć vjetrenjača, još uvijek nije povezana s mrežom, premašuje moć cijele energije Rusije na istočno od Bakela.

Prema tome, izgledi za hidroelektranu ovise o napretku tehnologija i proizvodnje i skladištenja i prijenosa energije u agregatu.

Energija je vrlo intenzivna i stoga konzervativna industrija. Neke elektrane još uvijek rade, osobito HE, izgrađene na početku dvadesetog stoljeća. Stoga, procijeniti izglede za pola stoljeća, umjesto okolnih pokazatelja vrste energije, važnije je pogledati brzinu napretka u svakoj tehnologiji. Prikladni pokazatelji tehničkog napretka u generaciji - učinkovitost (ili postotak gubitka), jedinična snaga agregata, trošak 1 kilovTatt energetsku snagu, brzina prijenosa od 1 kilovat po 1 km, pohranu cijena 1 kilovat-sat dnevno.

Akumulacija energije

Skladište Struja je nova industrija u energetskom sektoru. Dugo vremena ljudi su pohranili gorivo (drva za ogrjev, ugljen, zatim naftne i naftne proizvode u spremnicima, plin u spremnicima tlaka i podzemnom spremištu). Tada su bili pogoni mehaničke energije (podignute vode, komprimirani zrak, supermanhoviki, itd.), Među njima je lider ostaje hidroakumulirajući elektrane.

Vanjske zone Permafrost, toplina akumulirana grijačima solarne vode mogu se već preuzeti pod zemljom za zagrijavanje kuća zimi. Nakon kolapsa SSSR-a, eksperimenti su zaustavljeni korištenjem solarne topline za kemijske transformacije.

Poznate kemijske baterije imaju ograničen broj ciklusa ispuštanja naboja. Superkonndentansi imaju mnogo b oko imamo više trajnosti, ali njihov kapacitet nije dovoljan. Energetski pogoni magnetskog polja u supravodljivim zavojnicama vrlo se brzo poboljšavaju.

Proboj u raspodjeli električne energije će se pojaviti kada se cijena smanjuje na $ 1 po kilovat-sat. To će vam omogućiti da široko koristite vrste električne generacije, koje ne mogu kontinuirano raditi (solarna, vjetar, plimni energija).

Alternativna energija

Iz tehnologije generacija Brže stvari sada se mijenjaju u sunčevoj energiji. Solarni paneli omogućuju energiju u bilo kojoj količini - od punjenja telefona do opskrbe megalopolizama. Energija sunca na tlu je stotinu puta više od ostalih vrsta energije.

Vjetroelektrane su donijele razdoblje smanjenja cijena i nalaze se u fazi rasta u veličini kula i moć generatora. U 2012. godini kapacitet svih vjetroturbinih turbina svijeta nadmašila je sposobnost svih USSR elektrana. Međutim, u 20-ima 21. stoljeća, mogućnost poboljšanja vjetroturbine će biti iscrpljena i rast motor će ostati solarna energija.

Tehnologija velikih hidroelektrana prolazila je njihov "satni sat", s svakom desetljećem velikih hidroelektrana i dalje je manje zgrada. Pozornost izumitelja i inženjera prebacuje se na plimne i valove elektrane. Međutim, plime i veliki valovi nisu svugdje, tako da će njihova uloga biti mala. U 21. stoljeću će se i dalje graditi male hidroelektrane, osobito u Aziji.

Dobivanje električne energije zbog topline koja ide iz podzemlja Zemlje (geotermalna energija) obećava, ali samo u odvojenim područjima. Tehnologije izgaranja organskih goriva za nekoliko desetljeća bit će konkurencija na solarnu i energiju vjetra, osobito gdje mali vjetar i sunce.

Tehnologije dobivanja goriva plina se brže poboljšavaju kroz fermentaciju, pirolizu ili raspada plazme). Međutim, kruti kućni otpad uvijek prije rasplinjavanja će zahtijevati sortiranje (i bolje odvajanje).

Tehnologija TE

Učinkovitost elektrana pare premašila je 60%. Re-oprema svih plinskih čprava na plin pare (preciznije, plinska) će povećati proizvodnju električne energije za više od 50% bez povećanja goriva.

Ugljen i gorivo ulje CHP su mnogo lošiji od plina i učinkovitosti, te po cijeni opreme, te brojem štetnih emisija. Osim toga, rudarstvo ugljena zahtijeva najviše ljudskih života na Megawatt-sati električne energije. Užanat će se nekoliko desetljeća proširiti postojanje industrije ugljena, ali je malo vjerojatno da će minerska profesija živjeti da živi do 22. stoljeća. Vrlo je vjerojatno da će vam parne i plinske turbine biti ubrzano kultiviranjem gorivih ćelija u kojima se kemijska energija pretvara u električni prolaz topline i mehaničke energije. U međuvremenu, gorive ćelije su vrlo skupe.

Nuklearna elektrana

Učinkovitost NPP-a je posljednjih 30 godina rastao sporije. Poboljšanje nuklearnih reaktora, od kojih svaki košta nekoliko milijardi dolara, javlja se vrlo sporo, a sigurnosni zahtjevi dovode do povećanja troškova gradnje. "Nuklearna renesansa" nije se dogodila. Od 2006. godine, unos svjetskog kapaciteta NPP-a je manji od ne samo ulaznih vjetrova, već i sunca. Ipak, vjerojatno je da će neki NPP živjeti do 22. stoljeća, iako je zbog problema radioaktivnog otpada, njihov kraj je neizbježan. Možda će u 21. stoljeću, termonuklearni reaktori također funkcionirati, ali njihov mali broj definitivno "vrijeme neće učiniti".

Do sada ostaje nejasno o mogućnosti provedbe hladne termalne kuće. U načelu, mogućnost termalne reakcije bez ultra visokih temperatura i bez stvaranja radioaktivnog otpada ne proturječi zakonima fizike. Ali izgledi za dobivanje ovog načina jeftine energije su vrlo sumnjivi.

Nove tehnologije

I malo fikcije na crtežima. Sada u Rusiji testiraju se tri nova načela izotermne transformacije topline u električnu energiju. Ta iskustva imaju mnogo skeptika: jer je drugi početak termodinamike poremećen. Dok se dobiva jedan deseti mikrobat. Ako bi se uspješno pojavile baterije za satove i instrumente. Zatim žarulje bez žica. Svaka žarulja će postati izvor hladnoće. Klima uređaji će proizvesti električnu energiju umjesto da ga konzumiraju. Žice u kući neće biti potrebne. Kada fantazija postane molba - da rano prosuđuje.

Za sada, trebamo žice. Više od polovice cijene kilovat-sati u Rusiji pada na troškove izgradnje i mainstream linije i podstanica. Više od 10% generirane električne energije ide na zagrijavanje žica. Smanjite troškove i gubitke omogućuju "pametne mreže" automatski kontroliranje više potrošača i proizvođača energije. U mnogim slučajevima, smanjiti gubitke, bolje je prenijeti trajnu struju od varijable. Općenito, moguće je izbjegavati zagrijavanje žica tako što ih čini supravodužnim. Međutim, supravodiči koji rade na sobnoj temperaturi nisu pronađeni i nepoznati jesu li pronađeni.

Za zračne površine s visokim troškovima prijevoza, prevalencija i dostupnost izvora energije također je važna.

Najčešća energija sunca, ali sunce nije uvijek vidljivo (posebno za polarni krug). Ali zimi i noću vjetar često puše, ali ne uvijek i ne svugdje. Ipak, vjetroelektrane sada omogućuju da smanjimo potrošnju iscrpljenosti u udaljenim selima.

Neki geolozi osiguravaju da se nafta i plin formiraju gotovo svugdje iu našim danima od ugljičnog dioksida koji pada s vodom pod zemljom. Istina, uporaba hidrauličnih rezervoara ("francuski") uništava prirodna mjesta gdje se mogu akumulirati naftom i plin. Ako je to istina, tada mala količina nafte i plina (u desecima puta manje od sada) može se proizvesti gotovo svugdje bez oštećenja geokemijskog ugljičnog kruga, samo izvoz ugljikovodika - to znači lišiti se budućnosti.

Različiti prirodni resursi u svijetu znači da održiva proizvodnja električne energije zahtijeva kombinaciju različitih tehnologija u odnosu na lokalne uvjete. U svakom slučaju, neograničena količina energije na Zemlji ne može se dobiti okoliš, te za resursne razloge. Stoga će rast proizvodnje električne energije, čelika, nikla i drugih materijalnih stvari na zemlji u blizini stoljeća neizbježno biti zamijenjen rastom proizvodnje intelektualnog i duhovnog.

Igor Eduardovich Shkdyuk

Toplinski dio elektrana u svakoj fazi razvoja određen je prvenstveno tehničkom razinom glavnih agregata termalne snage: parni kotlovi i parne motore.

Ovisno o napajanju, parametrima i dimenzijama ove opreme, raspoloženi su raspoređivanja postaja, u razvoju koji se mogu razlikovati 4 faze.

Prva faza karakterizira uporaba ručnih peći s slojem koji gori gorivo na ravnim zahvalnim rešecima, koji se nalazi ispod kotlova različitih vrsta - od zimske cijevi do horizontalnih vodenih cijevi. Vodootporirani kotlovi s parom 3 t / h i snaga pare do 5000 kW. Koristili su parovi pritiska do 15 atm. s pregrijavanjem do 300 ° C.

Ova faza za ekonomski razvijene zemlje uglavnom je do kraja XIX stoljeća.

Prva četvrtina XX stoljeća karakteriziraju visokokvalitetne promjene u tri smjera:

Mehanizacija polja, budući da je ručno opterećenje postaje nepodnošljivo s povećanim performansama: za smeđe ugljeve, razvijen je dizajn stepenih lažnica, za kamene podove s latnim mrežama;

Prijelaz na kotlove u vodi s manjim promjerima bubnjeva i veliki broj cijevi zbog rasta tlaka pare i kotlova. Glavne vrste boobugglesa u tom razdoblju su orguljinski i vertikalno vodeni kotlovi;

Zamjena stroja parne turbine. Kvantitativne karakteristike značajno se povećavaju: Steam performanse doseže 30 t / h, moć turbogeneratora je 30.000 kW. Kvalitativne karakteristike: tlak pare do 40 atm., Pregrijavanje do 420 ° C.

Za drugu fazu, odnos između broja turbine i kotlova je karakteristika 1: 5 -G 1: 8. potreba za instaliranjem 5-8 kotlova za jednu turbinu koja je prije svega zahvaćena na rasporedu toplinskog dijela elektrana s a 2-reda postavljanje kotlova.

U trećoj fazi, prelazak na spaljivanje svjetiljki ugljena prašine u ogromnim komorskim pećima je opaženo, zaštićeno kako bi se zaštitila okrenuta površinama zračenja grijanja, što je povećalo specifične korake. Želja za intenziviranjem procesa Geaghena uzrokuje uvođenje grijača zraka. Parpokcija kotlova doseže 400 t / h, moć turbogeneratora - 120 LLC kW. Tlak pare se povećava na 125 atm., Koje prisiljavaju uporabu intermedijatnog pregrijavanja pare kako bi se izbjeglo previše hidratantne na posljednjim diskovima kondenzacijskih turbina. Temperatura para prije turbina dostigne 525 ° C.

U tom razdoblju karakterizira uporaba jednog gacara i ne-prisluškivanih kotlova. Njihov iznos na turbini se smanjuje i dolazi na jedan, a kotlovi postaju jednokratni smješteni paralelno s strojarnicom. Tako se pojavljuju "blok" postaje (blok: turbinski kotao).

Razvoj blokiranih instalacija karakterizira četvrtu fazu. Trenutni stupanj se odlikuje visokom snagom pare bootag skupina (do 2.500 t / h i više) sposobnih za opskrbu trajektom do 300, 500 i 800 mw turbinskog bloka. Superkritični parametri pare zahtijevaju njezino dvostruko pregrijavanje.

Glavne vrste termoelektrana su: kondenzacija parne turbine (CAC) i toplinski protok (CHP).

Glavni smjerovi njihovog razvoja uvijek su bili konsolidacija snage elektroenergetske opreme ugrađenih na njih.

U isto vrijeme, ako je u 20-im godinama 30 godina XX stoljeća, jedinična snaga energetske opreme bila je ograničena na veličinu mogućeg rezervata u energetskom sustavu ograničene snage, neuspjeh velike jedinice mogao bi podrazumijevati vrlo Ozbiljne posljedice za cijeli sustav, sada, kako se stvaraju najveći integrirani energetski sustavi. Ta su ograničenja uklonjena - sada je snaga jedne jedinice ograničena na mogućnosti elektroenergetske industrije, već postignutu razinu metalurške i stroja gradnja industrije.

U posljednjih nekoliko godina, razvoj kondenzacijskih elektrana u svim razvijenim zemljama je pod blok dijagramom (najmodernija jedinica je jedan kotler i jedna turbina). Kapacitet takvih blokova već dostiže 800 MW (slavenski Gres), a sama moć elektrana doseže 3000 - 4000 MW.

Sve više distribuira u svjetskoj generaciji topline toplinskih elektrana. Njihova posebnost je da parna, odabrana između nekoliko dijelova trčanja dijela turbine za grijanje pare, daje svoju toplinsku vodu koja prolazi kroz brojne vodene grijače, a zatim poslan u toplinsku mrežu za korištenje industrijskih i urbanih potrošača.

U području kombinirane proizvodnje toplinske i električne energije, naša zemlja je uvijek zauzimala vodeće pozicije. Prva takva elektrana bila je elektrana br. 3 u Lenjingradu (1924).

Moć jedne toplinske elektrane doseže 1000 MW i više. Međutim, snaga CHP-a ne može se povećati viši od određenog iznosa, koji je ograničen na potrebe ne u električnoj energiji koja se dostavlja energetskom sustavu i potrebu za toplinskom energijom i dopuštenim duljinama toplinskih mreža. Na primjer, u gradovima s populacijom od manje od milijun ljudi. Preporučljivo je izgraditi CHP s jedinicom turbine s kapacitetom od 250 MW.

Atomske postaje se igraju sve više istaknutih uloga u modernoj elektroenergetskoj industriji.

Prva industrijska nuklearna elektrana (NPP) s kapacitetom od 5 MW ušla je u lipnju 1954. godine u gradu Obnosku.

Iskustvo nuklearnih elektrana u našim gusto naseljenim zemljama, kao što je Engleska, Francuska, Njemačka, Japan, pokazuje da je u ispunjavanju brojnih određenih tehničkih zahtjeva, za osoblje stanica za osoblje stanica i stanovništva u blizini područja.

Za nuklearne elektrane, nezgrapne skladišta goriva nisu potrebne i pružaju velika područja za zlato i troske.

Tehnička i ekološka razmatranja treba očekivati \u200b\u200bbrz napredak u izgradnji nuklearnih elektrana.

Postizanje nove razine razvoja grane tehnologije uvijek stvara nove probleme. Dakle, povećava snaga elektrana zbog ulaza velikih blokova s \u200b\u200bsuperkritičnim parametrima para, napravili su rješenje problema reguliranja dnevnih grafikona opterećenja. Za pokrivanje vrhova opterećenja, proveden je razvoj novih vrsta elektrana i agregata. U posljednjih nekoliko godina, korištenje plinskih turbinskih i hlapljivih instalacija počela je u toplinskoj energiji.

U instalacijama za plinske turbine (GTU), uloga visokotlačnih generatora plina igra turbojet motora, posebice onih koji su proveli svoje resurse zrakoplovstva i brodski motori. Oni su vrlo manevrirajući, lansirani za nekoliko minuta, mnogo lakše raditi i jeftinije parne turbine. Odsutnost kotlova agregata i brojne pomoćne sustave, kao i gore navedene prednosti čine GTU ekonomičan i obećavajući.

Drugi primjer novog postignuća o načinu povećanja ekonomske učinkovitosti toplinskog ciklusa i upravljivosti su instalacije pare (PSU) koji povezuju prednosti GTU-a (visoke početne temperature ciklusa) i parne turbine (niske konačne temperature).

Novi načini korištenja prirodnih izvora energije uključuju izgradnju geotermalnih elektrana. Godine 1966. u Kamčatki je naručio eksperimentalni turbogenerator kapaciteta 2.500 kW. Međutim, u bliskoj budućnosti ne očekuje se da će široko mjerila geotermalnih elektrana ne očekuje, posebno zbog velikog broja mineralnih soli sadržanih u geotermalnim vodama, čiji su depoziti vrlo teški za borbu.

Naprotiv, iznimno velike prednosti su otvorene u najnovijem području visokih temperatura: upotreba plazme kako bi se pretvorila toplinska energija u električnu energiju, zaobilazeći uobičajeni toplinski ciklus. Najbliža provedba ovog smjera je korištenje magnetnodinamičkih generatora (MHD-generatora).

U MHD generatoru, protok "vrućih" električki vodljivih plinova šalje se na interpojci prostora moćnih elektromagneta. Kretanje takvog plina je ekvivalentno kretanju sidra s vodičima u magnetskom polju, samo se EMF vodi u "mentalnim" vodičima formiranim u plinski sloj. Uz pomoć elektroda instaliranih duž cijele duljine kanala, električna energija se ispušta u vanjski lanac. Dakle, transformacija toplinske energije javlja se bez turbine, bez ikakvih rotirajućih dijelova.

Rad na visokim temperaturama (~ 2500 ° C) omogućuje cijeli ciklus da napravi izuzetno ekološki prihvatljiv. Korištenje MHD generatora u visokoj energiji omogućit će približno 1,5 puta da se smanji trošak goriva za proizvodnju električne energije u usporedbi s konvencionalnim termalnim postajama. Prekrasna značajka generatora MHD-a je da ne zahtijevaju hlađenje vodom i stoga ne zagađuju vodna tijela, a manje relativne potrošnje goriva i njegov potpuniji izgaranje smanjuje zagađenje zraka. Već imamo MHD - 200 kW generator, industrijska elektrana s MHD-om je generator od 25 MW.

Daljnji razvoj primjene plazme je stvaranje termonuklearnog generatora, u kojem će se ultra-automobil protok vodika koristiti u ultrazvučnom magnetskom polju koje formira elektromagneti s superpronduktorom kao uzbudljivim namotavanjem.