Dezvoltarea TPP. Dezvoltarea CHP în condiții moderne rusești. Perspective pentru dezvoltarea industriei energiei electrice

În ciuda dezvoltării rapide a sectoarelor energetice netradiționale în ultimele decenii, cea mai mare parte a energiei electrice produse în lume scade încă pe partea de energie obținută pe centralele termice. În același timp, nevoia în creștere în fiecare an, nevoia de energie electrică are un efect stimulativ asupra dezvoltării energiei termice. Energia din întreaga lume lucrează spre îmbunătățirea TPP-urilor, creșterea fiabilității, siguranței și eficienței mediului.

Sarcini ale industriei energiei termice

Ingineria căldurii și a energiei este industria energetică, concentrarea proceselor de transformare a căldurii în alte tipuri de energie. Inginerii moderni de energie termică bazată pe teoria schimburilor de combustie și de căldură, studiază și îmbunătățește centralele electrice existente, investighează proprietățile termofizice ale lichidului de răcire și încearcă să minimizeze impactul dăunător asupra mediului asupra funcționării centralelor termice.

Instalarea energiei

Energia termică este de neconceput fără centrale termice. Centrale termice funcționează în conformitate cu următoarea schemă. La început, combustibilul de origine organică este furnizat cuptorului, unde este ars și încălzește apa care trece prin țevi. Apă, încălzire, este transformată în abur, ceea ce face ca turbina să se rotească. Și datorită rotirii turbinei, este activat un generator electric, datorită căruia este generat un curent electric. Uleiul, cărbunele și alte surse de energie neregenerabile sunt utilizate ca combustibil în centrale termice.

În plus față de TPP, există și instalații în care energia termică se transformă în electrice fără ajutorul auxiliar a generatorului electric. Aceasta este generatoarele electro-electro-hidrodinamice și alte centrale electrice.

Probleme de mediu ale energiei termice

Principalul factor negativ în dezvoltarea ingineriei termice a fost răul că au fost cauzate centrale termice în procesul de lucru. Atunci când arderea combustibilului în atmosferă, este emisă o cantitate imensă de emisii dăunătoare. Acestea includ compușii organici volatili și particulele de cenușă solidă și oxizii gazoși ai sulfului și azotului și compușii volatili ai metalelor grele. În plus, TPPS poluează puternic apa și strică peisajul datorită necesității de a organiza locuri pentru depozitarea zgurilor, cenușii sau combustibil.

De asemenea, funcționarea TPP este asociată cu emisiile de gaze cu efect de seră. La urma urmei, stațiile electrice termice aruncă o cantitate imensă de CO 2, acumularea din atmosfera schimbă echilibrul termic al planetei, iar cauza efectului de seră devine una dintre cele mai presante și mai grave probleme ecologice ale modernității.

De aceea, cel mai important loc în evoluția modernă a energiei termice ar trebui acordată invențiilor și inovațiilor capabile să îmbunătățească TPP în direcția siguranței lor de mediu. Vorbim despre noi tehnologii de purificare a combustibilului utilizate de TPP, crearea, producția și instalarea pe TPP de filtre de curățare speciale, construcția de noi centrale termice proiectate inițial luând în considerare cerințele moderne de mediu.

Perspective de dezvoltare

Dispozitivele de căldură și energie sunt și vor fi în continuare o sursă majoră de energie electrică pentru omenire. Prin urmare, ingineria de căldură și de putere din întreaga lume continuă să dezvolte intens această industrie energetică promițătoare. Eforturile lor vizează în primul rând îmbunătățirea eficienței centralelor termice, necesitatea care este dictată atât de factori economici, cât și de elemente de mediu.

Cerințele grele ale comunității mondiale la siguranța mediului a instalațiilor energetice, stimulează inginerii să dezvolte tehnologii care să reducă emisiile TPP la concentrații maxime admisibile.

Analiștii susțin că condițiile actuale sunt de așa natură încât promițătoare va fi în viitor TPP-urile care lucrează în unghi sau gaz, prin urmare, este în această direcție că ingineria termică a întregii lumi a pus cel mai mare efort.

Rolul dominant al ingineriei termice în asigurarea nevoilor umane globale în domeniul energiei electrice va fi menținut mult timp. La urma urmei, în ciuda dorinței țărilor dezvoltate, cât mai curând posibil, mergeți mai sigur din punct de vedere ecologic și accesibil (care este important în lumina crizei care se apropie de epuizarea combustibilului ecologic) a surselor de energie, tranziția rapidă la Noile metode de producție a energiei sunt imposibile. Și acest lucru înseamnă că energia termică se va dezvolta în mod activ, dar, bineînțeles, luând în considerare noile cerințe pentru siguranța ecologică a tehnologiilor utilizate.

Industria energiei electrice, cum ar fi alte industrii, are propriile probleme și perspective de dezvoltare.

În prezent, industria de energie electrică a Rusiei este în criză. Conceptul de "criză energetică" poate fi determinat ca un stat stresant care a stabilit ca urmare a discrepanței dintre nevoile societății moderne în rezervele energetice și energetice, inclusiv datorită structurii iraționale a consumului lor.

În Rusia, puteți în momentul de alocare 10 grupuri Cele mai acute probleme:

unu). Prezența unei părți mari de echipamente învechite fizic și morale. Creșterea ponderii fondurilor uzate fizic duce la o creștere a accidentelor, reparațiilor frecvente și la o scădere a fiabilității alimentării cu energie, care este exacerbată de încărcarea excesivă a instalațiilor de producție și de rezervele insuficiente. Până în prezent, uzura echipamentului este una dintre cele mai importante probleme ale industriei energiei electrice. În centralele din Rusia, este foarte mare. Prezența unei proporții mari de echipamente învechite fizic și morale complică situația cu siguranța activității centralelor electrice. Aproximativ o cincime fonduri de producție din industria energiei electrice este aproape sau depășită datele de proiectare și necesită reconstrucție sau înlocuire. Actualizarea echipamentului este efectuată într-un ritm redus inacceptabil și într-un volum insuficient clar (tabel).
2). Principala problemă a energiei este, de asemenea, faptul că, împreună cu metalurgia neagră și neferoasă, energia are un impact negativ puternic asupra mediului. Întreprinderile energetice formează 25% din toate emisiile din industrie.

În anul 2000, volumele de emisii de substanțe nocive în atmosferă au fost de 3,9 tone, inclusiv emisiile din TPP - 3, 5 milioane de tone. Dioxidul de sulf reprezintă până la 40% din emisiile totale, solide - 30%, oxizi de azot - 24%. Aceasta este, TPP-urile sunt principala cauză a formării reziduurilor de acid.

Cei mai mari poluanți ai atmosferei sunt RFTA GRES (azbest, regiunea Sverdlovsk) - 360 mii tone, Novocherkasskaya (Novochaskassk, regiunea Rostov) - 122 mii tone, Troitskaya (Troitsk-5, regiunea Chelyabinsk.) - 103 mii tone, VerkhnetAgilskaya (Sverdlovsk Regiune) - 72 mii tone.

Energia este, de asemenea, cel mai mare consumator de apă proaspătă și de mare consumată pe răcirea unităților și utilizată ca căldură purtătoare. Industria reprezintă 77% din volumul total de apă proaspătă utilizată de industria Rusiei.

Volumul apelor reziduale descărcate de întreprinderile industriei în rezervoarele de suprafață, în 2000 sa ridicat la 26,8 miliarde de metri cubi. m. (5,3% mai mult decât în \u200b\u200b1999). Cele mai mari surse de poluare a corpurilor de apă sunt CHP, în timp ce GRES - principalele surse de poluare a aerului. Acesta este CHP-2 (Vladivostok) - 258 milioane de metri cubi. M, ONZYENSEAN CHP (regiunea Samara) - 92 milioane de metri cubi. M, CHP-1 (Yaroslavl) - 65 de milioane de metri cubi. M, CHP-10 (Regiunea Anark, Irkutsk) - 54 de milioane de metri cubi. M, CHP-15 și MAY ZILE CHP (St. Petersburg) - Total 81 milioane de metri cubi. m.

În sectorul energetic, se formează un număr mare de deșeuri toxice (zgură, cenușă). În 2000, volumul deșeurilor toxice a fost de 8,2 milioane de tone.

În plus față de poluarea aerului și a apei, întreprinderile energetice poluează solul, iar centralele hidroelectrice au un impact puternic asupra modului râului râului, a ecosistemelor fluviale și auzitelor.

3). Politica tarifară tare. Industria energiei electrice are întrebări cu privire la utilizarea eficientă a energiei și a tarifelor pe acesta. Puteți vorbi despre nevoia de a salva energia electrică generată. La urma urmei, în prezent, țara este cheltuită pe o unitate de produse de 3 ori mai multă energie decât în \u200b\u200bStatele Unite. În această zonă există o mulțime de muncă. La rândul său, ratele de energie cresc cu un ritm de conducere. Tarifele care operează în Rusia și raportul lor nu corespund practicii mondiale și europene. Politica tarifară existentă a condus la o activitate neprofitabilă și la rentabilitatea scăzută a unui număr de AO-Energo.
patru). Un număr de districte prezintă deja dificultăți cu energia electrică. Împreună cu zona centrală, deficitul de energie electrică este sărbătorit în zona economică economică centrală, Volga-Vyatka și Nord-Vest. De exemplu, în districtul economic central în 1995, a fost făcută o mare cantitate de energie electrică - 19% din indicatorii din Rusia (154,7 miliarde kW), dar toate sunt cheltuite în interiorul regiunii.
cinci). Creșterea puterii este redusă. Acest lucru se datorează combustibilului slab de calitate, uzat, desfășurând lucrări de îmbunătățire a siguranței blocurilor și a mai multor alte motive. Utilizarea incompletă a instalațiilor hidroenergetice se datorează apa scăzută a apei. În prezent, 16% din capacitatea centralelor electrice ale Rusiei și-au elaborat deja resursa. Dintre acestea, HPP reprezintă 65%, pe TPP - 35%. Introducerea unor noi capacități a scăzut la 0,6 - 1,5 milioane kW pe an (1990-2000) comparativ cu 6-7 milioane kW pe an (1976-1985).
6). Opoziția față de autoritățile publice și locale care decurg din plasarea instalațiilor de energie electrică datorită siguranței lor de mediu extrem de scăzute. În special, după dezastrul de la Cernobîl, au fost întrerupte multe lucrări de studiu, construcția și extinderea NPP-urilor la 39 de situri cu o capacitate totală de proiectare de 109 milioane kW.
7). Neplată, atât de la consumatorii de energie electrică, cât și din partea companiilor energetice pentru combustibil, echipamente etc.;
opt). Lipsa investițiilor aferentă politicii tarifare și cu "opacitatea" financiară a industriei. Cei mai mari investitori strategici occidentali sunt pregătiți să investească în industria de energie electrică rusă, sub rezerva creșterii tarifelor pentru a asigura returnarea investițiilor.
nouă). Întreruperi în furnizarea de energie a regiunilor individuale, în special primerul;
10). Eficiența scăzută a utilizării utile a resurselor energetice. Aceasta înseamnă că 57% din resursele energetice sunt pierdute anual. Majoritatea pierderilor apar pe centralele electrice, în motoarele direct utilizând combustibilul, precum și în procesele tehnologice în care combustibilul servește drept materii prime. La transportul combustibilului, apar pierderi mari de energie.

Ce preocupări perspective de dezvoltare Industria energiei electrice în Rusia, în ciuda tuturor problemelor sale, industria energiei electrice are suficiente perspective.

De exemplu, activitatea TPP necesită extragerea unei cantități uriașe de resurse neregenerabile, are o eficiență destul de scăzută, duce la poluarea mediului. În Rusia, centralele termice funcționează pe ulei de combustibil, gaz, cărbune. Cu toate acestea, în această etapă, societățile regionale de energie cu o aprovizionare cu gaze specifice în structura bilanțului combustibilului ca combustibil mai rentabil și mai profitabil sunt atractive. În particular, se poate observa că centralele electrice de gaze emit 40% mai puțin dioxid de carbon în atmosferă. În plus, stațiile de benzină au o rată mai mare de utilizare a puterii instalate în comparație cu stațiile de combustibil și de cărbune, diferă în cazul alimentării mai stabile și nu transportă costuri de stocare a combustibilului. Stația de benzină care funcționează pe gaz sunt în stare mai bună decât uleiurile de cărbune și combustibil, deoarece acestea sunt puse în funcțiune relativ recent. Pe lângă prețurile gazelor sunt guvernate de stat. Astfel, devine o construcție mai promițătoare a centralelor termice, pentru care este gazul. Utilizarea echipamentului de praf cu cea mai mare eficiență posibilă este, de asemenea, promițătoare pentru TPP, în timp ce cenușa rezultată este utilizată ca materie primă în producția de materiale de construcție.

Construcția de centrale hidroenergetice, la rândul său, necesită inundarea unui număr mare de terenuri fertile, sau ca urmare a presiunii apei pe burjele Pământului, șefi pot provoca un cutremur. În plus, stocurile de pește din râuri sunt reduse. Construcția de centrale hidroenergetice relativ mici devine promițătoare, care nu necesită investiții serioase care funcționează automat în principal în zona montană, precum și digul rezervoarelor pentru eliberarea terenurilor fertile.

În ceea ce privește energia nucleară, construcția NPP are un anumit risc, datorită faptului că este dificil să se prezice amploarea consecințelor în complicarea activității unităților de putere NPP sau pentru forța majoră. Problema utilizării deșeurilor radioactive solide nu este rezolvată, un sistem imperfect și de protecție. Industria energetică nucleară are cele mai mari perspective în dezvoltarea centralelor electrice termonucleare. Aceasta este o sursă practic de energie veșnică, aproape inofensivă pentru mediu. Dezvoltarea industriei energetice atomice în viitorul apropiat se va baza pe funcționarea în siguranță a capacităților existente, cu înlocuirea treptată a primelor blocuri de generație, cele mai perfecte reactoare rusești. Cea mai mare creștere estimată a puterii se va produce datorită finalizării construcției stațiilor deja inițiate.

Există 2 concepte opuse ale existenței în continuare a industriei nucleare în țară.

1. Oficial, care este susținut de președinte și de guvern. Pe baza caracteristicilor pozitive ale centralelor nucleare, acestea oferă un program larg de dezvoltare a industriei energiei electrice din Rusia.
2. Mediu, la șeful căruia este un academician al merelor. Suporterii acestui concept resping complet posibilitatea unei noi construcții de centrale nucleare, atât asupra considerentelor de mediu, cât și asupra considerentelor economice.

Există concepte intermediare. De exemplu, un număr de specialiști consideră că este necesar să se introducă un moratoriu asupra construcției centralelor nucleare pe baza dezavantajelor NPP. Alții sugerează că restabilirea dezvoltării ingineriei nucleare poate duce la faptul că Rusia își va pierde pe deplin potențialul științific și tehnic și industrial în energia nucleară.

Pe baza tuturor efectelor negative ale energiei tradiționale asupra mediului, se acordă multă atenție studiului posibilităților de utilizare a surselor de energie netradiționale și alternative. Aplicația practică a primit deja energia de maree și cântări și căldura interioară a Pământului. Centralele eoliene sunt disponibile în satele rezidențiale din nordul îndepărtat. Lucrările sunt în curs de desfășurare pentru a studia posibilitatea utilizării biomasei ca sursă de energie. În viitor, Helioenergy va fi jucat un rol imens.

Experiența dezvoltării industriei energetice interne a dezvoltat următoarele principiile de plasare și funcționare a întreprinderilor Aceste industrii industriale:

1. Concentrarea producției de energie electrică pe centralele electrice mari care utilizează combustibil și energie relativ ieftină;
2. combinarea energiei electrice și a producției de căldură pentru căldura așezărilor, în special orașele;
3. Utilizarea pe scară largă a hidrodorcesului, ținând seama de soluția integrată a problemelor industriei energiei electrice, transportul, alimentarea cu apă;
4. necesitatea de a dezvolta energia nucleară, în special în zonele cu un echilibru de combustibil și energie, ținând seama de siguranța utilizării centralelor nucleare;
5. Crearea sistemelor de alimentare care formează o singură rețea de înaltă tensiune a țării.

În prezent, Rusia are nevoie de o nouă politică energetică, care ar fi suficient de flexibilă și prevăzută pentru toate trăsăturile acestei industrii, inclusiv particularitățile plasamentului. La fel de principalele sarcini ale dezvoltării energiei rusești Puteți selecta următoarele:

b Reducerea intensității energetice a producției.

b menținerea integrității și dezvoltării sistemului energetic unificat al Rusiei, integrarea acestuia cu alte instalații energetice de pe continentul eurasian;

o creștere a coeficientului generațiilor de energie utilizate, îmbunătățind eficiența funcționării și asigurarea dezvoltării durabile a industriei energiei electrice pe baza tehnologiilor moderne;

b Tranziția completă la relațiile de piață, eliberarea prețurilor la energie, o tranziție completă la prețurile mondiale.

b Reînnoirea rapidă a centralelor electrice.

aducerea parametrilor de mediu ai centralelor electrice la nivelul standardelor globale, reducând efectele dăunătoare asupra mediului

Pe baza acestor sarcini, "schema generală de plasare a instalațiilor de energie electrică până în 2020", aprobată de Guvernul Federației Ruse. (Diagrama 2)

Prioritățile sistemului general în cadrul unor repere stabilite ale politicii de stat pe termen lung în domeniul energiei electrice sunt:

b Înainte de dezvoltarea industriei energiei electrice, crearea unei structuri informate din punct de vedere economic de generare a capacității și a obiectelor de rețea electrică pentru consumatorii de încredere din țara de energie electrică și termică;

o optimizarea soldului combustibil al industriei energiei electrice datorită utilizării maxime a potențialului de dezvoltare a atomicului, hidraulic, precum și al cărbunelui de centrale termice și reducerea consumului de gaze în balanța combustibilului gazului;

crearea unei infrastructuri de rețea care se dezvoltă înaintea ritmului de conducere comparativ cu dezvoltarea centralelor electrice și asigură participarea deplină a companiilor energetice și a consumatorilor în funcționarea energiei electrice și a pieței energetice, consolidarea obligațiunilor intersisteme care garantează fiabilitatea a aprovizionării reciproce a energiei electrice și a puterii între regiunile Rusiei, precum și posibilitatea exportului de energie electrică;

minimizează costurile specifice ale combustibilului asupra producției de energie electrică și termică prin introducerea echipamentelor moderne extrem de economice care funcționează pe combustibil solid și gazos;

reducerea impactului tehnologic al centralelor electrice de mediu prin utilizarea eficientă a resurselor de combustibil și energie, optimizarea structurii de producție a industriei, a re-echipamentelor tehnologice și a retragerii echipamentelor învechite, sporind volumul măsurilor de protecție a mediului asupra centralelor electrice, pentru a implementa programe pentru Dezvoltarea și utilizarea surselor regenerabile de energie.

Conform rezultatelor monitorizării, Guvernul Federației Ruse prezintă anual un raport privind progresul schemei generale. Câțiva ani mai târziu, se va vedea cât de eficient este și cât de mult sunt implementate dispozițiile sale cu privire la utilizarea tuturor perspectivelor de dezvoltare a energiei rusești.

În viitor, Rusia ar trebui să abandoneze construirea de noi stații termice și hidraulice care necesită investiții enorme și crearea tensiunilor de mediu. Construcția de CHP cu putere redusă și medie și centralele mici de energie nucleară în regiunile de la distanță de la distanță și de est se presupune. Orientul îndepărtat prevede dezvoltarea hidroenergerii prin construirea cascadei hidrofole medii și mici. CHP-urile noi se vor baza pe gaz, iar numai în bazinul Kansky-Achinsky se presupune că construiește GRES puternice de condensare datorită miniere ieftine, deschise de cărbune. Are perspective pentru utilizarea energiei geotermale. Zonele cele mai promițătoare pentru utilizarea pe scară largă a apelor termale sunt Siberia occidentală și estică, precum și Kamchatka, Chukotka, Sakhalin. În viitor, amploarea utilizării apelor termice va crește constant. Studiile privind implicarea surselor de energie inephalabile, cum ar fi energia soarelui, vântului, a valurilor etc., se află în cifra de afaceri economică, care va oferi o oportunitate de a asigura economiile de energie în țară, în special combustibilul mineral.

La începutul secolului XXI, problema modernizării și dezvoltării sectorului energetic al Rusiei este extrem de agravată cu următorii factori:

Echipamentele de uzură a centralelor electrice, a rețelelor termice și electrice până la sfârșitul primului deceniu ar putea depăși 50%, ceea ce înseamnă că până în 2020 uzura ar putea ajunge la 90%;

Caracteristicile tehnice și economice ale producției și transportului de energie sunt pline cu numeroase focare a costurilor neproductive ale resurselor energetice primare;

Nivelul echipamentelor de instalații energetice prin automatizare, protecție și informatică este la un nivel semnificativ mai mic decât în \u200b\u200binstalațiile energetice ale țărilor din Europa de Vest și Statele Unite;

Resursa energiei primare pe TPP a Rusiei este utilizată cu eficiență care nu depășește 32-33%, spre deosebire de țările care aplică tehnologii avansate de pompare cu eficiență de până la 50% și mai mare;

Deja în primii cinci ani ai secolului XXI, așa cum se stabilizează economia Rusiei, a devenit evident că energia din "locomotiva" economiei se poate transforma într-un "bar de obstacole". Până în 2005, sistemul energetic al regiunii Moscovei a devenit deficitar;

Eliberarea fondurilor pentru modernizarea și dezvoltarea bazei energetice a Rusiei în condițiile unei economii de piață și a reformării energiei, pe baza principiilor pieței.

În aceste condiții au fost create mai multe programe, dar completările lor și "Dezvoltarea" continuă.

Iată unul dintre programele create la sfârșitul secolului trecut (Tabelul 6).

Tabelul 6. Intrări ale centralelor electrice, MLN. KW.

Tabelul 7. Nevoile de investiții ale industriei energiei electrice, miliarde de dolari.

Severitatea situației cu aprovizionarea cu energie a economiei rusești și sfera socială conform estimărilor specialiștilor din Rao UES of Rusia este ilustrată prin apariția regiunilor de eficiență energetică (în perioada de toamnă-iarnă, maximum de consum loturile).

Așa că a apărut standardul energetic al Galro-2. Trebuie remarcat faptul că în diferite surse există indicatori semnificativ diferiți unul de celălalt. De aceea, în tabelele anterioare (Tabelul 6, Tabelul 7), prezentăm maximul indicatorilor publicați. Evident, acest nivel de predicție "plafon" poate fi folosit ca punct de referință.

Principalele direcții ar trebui să includă:

1. Orientarea la crearea TPP-urilor pe combustibil solid. Pe măsură ce prețurile pentru gazele naturale conduc la nivelul lumii, TPP-ul de combustibil solid va fi justificat din punct de vedere economic. Metode moderne de incinerare a cărbunelui (în stratul de fierbere circulantă) și alte tehnologii de cărbune ale ciclului combinat cu gazificarea preliminară a cărbunelui sau arderea acestuia în cazanele de strat de fierbere, fac posibilă realizarea TPP-urilor pe combustibilul solid în "piața" viitorul.

2. Utilizarea gazelor naturale "scumpe" pe TPP nou construit va fi justificată numai atunci când se utilizează setările ciclului combinat, precum și atunci când se creează un TPP mini-termic bazat pe GTU, etc.

3. Re-echipamentul tehnic al TPP-urilor existente datorită uzurii fizice și morale crescânde va rămâne o direcție prioritară. Trebuie remarcat faptul că atunci când înlocuind nodurile și agregate, este posibil să se introducă soluții tehnice perfecte, inclusiv în materie de automatizare și informatică.

4. Dezvoltarea energiei atomice în viitorul apropiat este asociată cu finalizarea blocurilor de înaltă disponibilitate, precum și efectuarea de lucrări la prelungirea duratei de viață a NPP-urilor pe o perioadă de timp achitată din punct de vedere economic. Într-un viitor mai îndepărtat, intrările de energie la centralele nucleare ar trebui efectuate prin înlocuirea blocurilor dezmembrate asupra unităților de putere de nouă generație care îndeplinesc cerințele moderne de siguranță.

Dezvoltarea viitoare a energiei nucleare se datorează unei soluții la o serie de probleme, a cărei principale este realizarea deplinării depline a NPP-urilor actuale, închiderea resurselor NPP, asigurarea competitivității economice a energiei nucleare comparativ cu tehnologii energetice alternative.

5. O direcție importantă în industria energiei electrice pentru condiții moderne este dezvoltarea unei rețele de capacitate de generare distribuită prin construirea de centrale electrice mici, în primul rând, CHP cu putere redusă cu PSU și GTU

Consecințele negative de mediu și sociale ale construcției de centrale hidroenergetice mari se uită cu atenție la locul lor posibil în industria energiei electrice a viitorului.

Viitorul HPP.

Centralele hidroelectrice mari efectuează următoarele funcții în sistemul de alimentare:

generarea de energie electrică;
coordonarea rapidă a puterii de generare cu energie electrică, stabilizarea frecvenței în sistemul de alimentare;
acumularea și depozitarea energiei sub formă de energie potențială a apei în domeniul terenurilor cu o transformare în energie electrică în orice moment.

Generarea de energie electrică și puterea de manevră sunt posibile pe HPP de orice scară. Iar acumularea de energie este de la câteva luni până la câțiva ani (pentru iarna și la ani cu apă redusă) necesită crearea de rezervoare mari.

Pentru comparație: o baterie de mașină care cântărește 12 kg cu o tensiune de 12 V și o capacitate de 85 ammeri poate stoca 1,02 kilowatt-oră (3,67 MJ). Pentru a stoca o astfel de cantitate de energie și a le converti într-un electric în unitatea hidraulică cu eficiența de 0,92, trebuie să ridicați 4 tone (4 metri cubi) de apă la o înălțime de 100 m sau 40 de tone de apă la a Înălțimea de 10 m.

Astfel încât HPP cu o capacitate de numai 1 MW a lucrat la apă de stare 5 luni la 6 ore pe zi pe apă stresată, trebuie să salvați la o altitudine de 100 m și apoi să treceți prin turbină 3.6 milion tone de apă. Cu o suprafață de rezervor de 1 mp, nivelul de nivel va fi de 3,6 m. Aceeași cantitate de producție pe o centrală electrică diesel cu o eficiență de 40% va necesita 324 de tone de motorină. Astfel, într-un climat rece, energia energiei apei pentru iarnă necesită baraje mari și rezervoare mari.

În plus, pe b desprecea mai mică parte a teritoriului Rusiei în zona permafrost este râurile mici și mijlocii în timpul iernii sunt înghețate până la fund. În aceste părți, centralele hidroelectrice mici sunt inutile în timpul iernii.

Centralele hidroelectrice mari sunt situate în mod inevitabil la o distanță considerabilă față de mulți consumatori, iar costurile de construcție a liniilor electrice și pierderea de energie și încălzirea firelor trebuie luate în considerare. Deci, pentru stația hidroelectrică transiberiană (Schilkinsk), costul construcției LEP-220 la transnsibile cu o lungime de numai 195 km (foarte puțin pentru o astfel de construcție) depășește 10% din toate costurile. Costurile rețelelor de energie electrică sunt atât de semnificative încât în \u200b\u200bChina puterea de vânt, încă nu este conectată la rețea, depășește puterea întregii energii a Rusiei la est de Baikal.

Astfel, perspectivele de hidroenergie depind de progresul tehnologiilor și producției și de depozitarea și transmiterea energiei în agregate.

Energia este foarte intensă și, prin urmare, industria conservatoare. Unele centrale electrice încă lucrează, în special HPP, construite la începutul secolului al XX-lea. Prin urmare, pentru a evalua perspectivele timp de o jumătate de secol, în loc de indicatorii înconjurători ai unui tip de energie, este mai important să se analizeze viteza de progres în fiecare tehnologie. Indicatori adecvați de progres tehnic în generație - eficiență (sau procentaj de pierdere), putere unitară a agregatelor, costul 1 kilowatt de generare de putere, rata de transfer de 1 kilowatta pe 1 km, costul de depozitare 1 kilowatt-oră pe zi.

Acumularea de energie

Depozitare Electricitatea este o industrie nouă în sectorul energetic. De mult timp, oamenii au stocat combustibil (lemn de foc, cărbune, apoi produse petroliere și petroliere în rezervoare, gaze în rezervoare de presiune și depozitare subterană). Apoi au existat unități de energie mecanică (apă ridicată, aer comprimat, supermanhoviki etc.), printre care liderul rămâne centrale electrice hidroacumulatoare.

Zonele exterioare ale permafrost, căldura acumulată de încălzitoarele de apă solară pot fi deja descărcate sub sol pentru încălzirea caselor în timpul iernii. După prăbușirea URSS, experimentele au fost oprite utilizând utilizarea căldurii solare pentru transformările chimice.

Bateriile chimice celebre au un număr limitat de cicluri de descărcare-descărcare. Supercondenții au mult b despre avem mai multă durabilitate, dar capacitatea lor nu este suficientă. Drivele de energie magnetice în bobinele superconductoare sunt foarte rapid îmbunătățite.

Descoperirea în distribuția unităților de electricitate va apărea atunci când prețul scade la 1 USD pe kilowatt-oră. Acest lucru vă va permite să utilizați pe scară largă tipurile de generare electrică, care nu sunt capabili să lucreze continuu (solar, vânt, energie mare).

Energie alternativa

De la tehnologie generaţie Lucrurile mai rapide sunt acum schimbarea energiei solare. Panourile solare permit energia în orice cantitate - de la încărcarea telefonului la alimentarea cu megalopolizează. Energia soarelui pe teren este de o sută de ori mai mare decât celelalte tipuri de energie combinate.

Centralele electrice eoliene au trecut o perioadă de reducere a prețurilor și se află în stadiul de creștere a dimensiunii turnurilor și puterea generatoarelor. În 2012, capacitatea tuturor turbinelor eoliene ale lumii a depășit capacitatea tuturor centralelor electrice URSS. Cu toate acestea, în anii 20 ai secolului XXI, posibilitatea îmbunătățirii turbinelor eoliene va fi epuizată, iar motorul de creștere va rămâne energia solară.

Tehnologia unor centrale hidroelectrice mari a trecut "ora starului", fiecare decadă de centrale hidroelectrice mari este încă construită mai puțin. Atenția inventatorilor și a inginerilor trece la centrale electrice de maree și de valuri. Cu toate acestea, valurile și valurile mari nu sunt peste tot, astfel încât rolul lor va fi mic. În secolul XXI, centralele hidroelectrice mici vor fi construite, în special în Asia.

Obținerea de energie electrică din cauza căldurii care merge din subsolul pământului (energia geotermală) este promițătoare, dar numai în zone separate. Tehnologiile organice de combustie pentru mai multe decenii vor fi concurența la energia solară și eoliană, în special în cazul în care micul vânt și soarele.

Tehnologiile de obținere a gazelor de combustibil sunt îmbunătățite mai repede prin fermentare, piroliză sau descompunere cu plasmă). Cu toate acestea, deșeurile menajere solide întotdeauna înainte de gazificare vor necesita sortare (și o separare mai bună).

TPP de tehnologie

Eficiența centralelor electrice de vapori a depășit 60%. Re-echipamentul tuturor CHP-urilor de gaz la gazele de vapori (mai precis, consumabilele de gaze) va crește producția de energie electrică cu mai mult de 50% fără a crește arderea gazului.

CHP de cărbune și combustibil CHP sunt mult mai rele decât gazul și eficiența și la prețul echipamentului și de numărul emisiilor dăunătoare. În plus, miningura de cărbune necesită viața cea mai umană pe o oră de energie electrică Megawatt. Gazeificarea cărbunelui de câteva decenii va extinde existența industriei cărbunelui, dar este puțin probabil ca profesia lui Miner să trăiască să trăiască până la 22 de secole. Este foarte probabil ca turbinele cu aburi și gaze să fie înlăturate prin cultivarea rapidă a celulelor de combustie în care energia chimică este transformată într-un pas electric de energie termică și mecanică. Între timp, celulele de combustie sunt foarte scumpe.

Energie nucleara

Eficiența NPP este ultimii 30 de ani de creștere mai lentă. Îmbunătățirea reactoarelor nucleare, fiecare dintre care costă mai multe miliarde de dolari, are loc foarte lent, iar cerințele de siguranță duc la o creștere a costului construcției. "Renașterea nucleară" nu a avut loc. Din 2006, contribuția lumii a capacității NPP este mai mică decât nu numai vânturi de intrare, ci și solare. Cu toate acestea, este probabil ca unele NPP să trăiască în secolul al 22-lea, deși din cauza problemei deșeurilor radioactive, sfârșitul lor este inevitabil. Poate că în secolul XXI, reactoarele termonucleare vor funcționa, dar numărul lor mic este cu siguranță "vremea nu va face".

Până în prezent, rămâne neclar posibilitatea de a implementa o casă termică rece. În principiu, posibilitatea unei reacții termice fără temperaturi ultra-ridicate și fără formarea deșeurilor radioactive nu contravin legilor fizicii. Dar perspectivele de obținere a acestui mod de energie ieftină sunt foarte dubioase.

Noi tehnologii

Și o mică ficțiune în desene. Acum, în Rusia, cele trei noi principii ale transformării izotermale a căldurii în electricitate sunt testate. Aceste experiențe au o mulțime de sceptici: deoarece al doilea început al termodinamicii este deranjat. În timp ce se obține un microbat al zecelea. Dacă reușind, bateriile pentru ceasuri și instrumente vor apărea mai întâi. Apoi becurile fără fire. Fiecare bec va deveni o sursă de răcire. Aer condiționat vor produce energie electrică în loc să o consume. Firele din casă nu vor fi necesare. Când fantezia devine un iawl - să judece devreme.

Deocamdată, avem nevoie de fire. Mai mult de jumătate din prețul kilowatt-oră în Rusia cade pe costul construcțiilor și al liniilor și stațiilor de masă. Mai mult de 10% din energia electrică generată se încălzește firele. Reducerea costurilor și pierderilor Permite "rețele inteligente" care controlează automat mai mulți consumatori și producători de energie. În multe cazuri, pentru a reduce pierderile, este mai bine să transferați un curent permanent decât variabila. În general, este posibil să se evite încălzirea firelor făcându-le supraconductor. Cu toate acestea, supraconductorii care operează la temperatura camerei nu sunt găsiți și necunoscuți dacă sunt găsiți.

Pentru zonele fără aer cu costuri ridicate de transport, prevalența și accesibilitatea surselor de energie este, de asemenea, importantă.

Cea mai obișnuită energie a soarelui, dar soarele nu este întotdeauna vizibil (în special pentru cercul polar). Dar în timpul iernii și noaptea, vântul suflă adesea, dar nu întotdeauna și nu peste tot. Cu toate acestea, centralele energetice eoliene ne permit acum să reducem consumul de epuizare în satele îndepărtate.

Unii geologi se asigură că petrolul și gazul se formează aproape peste tot și în zilele noastre de la dioxid de carbon care se încadrează cu apă subteran. Adevărat, utilizarea rezervoarelor hidraulice ("franceză") distruge locurile naturale în care se pot acumula uleiul și gazul. Dacă acest lucru este adevărat, atunci o cantitate mică de petrol și gaze (în zeci de ori mai mică decât acum) poate fi produsă aproape peste tot fără deteriorarea circuitului geochimic de carbon, doar hidrocarburi de export - înseamnă să se privească în viitor.

O varietate de resurse naturale din lume înseamnă că producția durabilă de energie electrică necesită o combinație de tehnologii diferite în raport cu condițiile locale. În orice caz, o cantitate nelimitată de energie pe pământ nu poate fi obținută de motive de mediu și din motive de resurse. Prin urmare, creșterea producției de energie electrică, oțel, nichel și alte lucruri materiale de pe Pământ în secolul apropiat va fi inevitabil înlocuită de creșterea producției de intelectuală și spirituală.

Igor Eduardovich Shkdyuk.

Partea termică a centralelor electrice în fiecare etapă a dezvoltării sale este determinată în primul rând de nivelul tehnic al principalelor agregate ale echipamentului termic: Cazane cu abur și motoare cu aburi.

În funcție de puterea, parametrii și dimensiunile acestui echipament, se soluționează layout-urile stațiilor, în dezvoltarea a cărei etape pot fi distinse.

Prima etapă se caracterizează prin utilizarea cuptoarelor manuale cu arderea stratului de combustibil pe grile recunoscute plate, situate sub cazane de diferite tipuri - de la tubul de iarnă la tuburi de apă orizontală. Cazane impermeabile cu tub de abur 3 t / h și puterea motoarelor cu aburi până la 5000 kW. Au fost utilizate o perechi de presiune de până la 15 atm. cu supraîncălzire până la 300 ° C.

Această etapă pentru țările cele mai dezvoltate din punct de vedere economic este în principal până la sfârșitul secolului al XIX-lea.

Primul trimestru al secolului XX se caracterizează prin schimbări de înaltă calitate în trei direcții:

Mecanizarea câmpului, deoarece încărcarea manuală devine insuportabilă cu performanțe crescute: pentru cărbuni bruni, a fost dezvoltat designul falsurilor pasate, pentru podele din piatră cu grile de lanț;

Tranziția către cazanele cu tuburi cu apă cu diametre mai mici de tobe și un număr mare de țevi datorită creșterii presiunii cu abur și a performanței cazanelor. Principalele tipuri de boobuggle în această perioadă sunt cazane de tuburi de apă organizat și vertical;

Înlocuirea mașinii cu abur cu turbină cu abur. Caracteristicile cantitative cresc semnificativ: Performanța cu aburi ajunge la 30 t / h, puterea turbogeneratoarelor este de 30.000 kW. Caracteristici calitative: presiunea aburului până la 40 atm., Supraîncălzirea până la 420 ° C.

Pentru a doua etapă, relația dintre numărul de turbine și cazane este caracteristică 1: 5 -g 1: 8. Necesitatea de a instala 5-8 cazane pentru o turbină afectată în primul rând pe aspectul părții termice a centralelor electrice cu A Plasarea cu 2 rânduri a cazanelor.

În cea de-a treia etapă, a fost observată tranziția la arderea torței a prafului de cărbune în cuptoarele de cameră uriașe, protejată pentru a proteja cu suprafețele de radiație a încălzirii, ceea ce a crescut pașii specifici. Dorința de a intensifica procesul Geaghen determină introducerea încălzitoarelor de aer. Particularea cazanelor ajunge la 400 t / h, puterea turbogeneratoarelor - 120 llc kW. Presiunea de abur crește la 125 atm., Care forțează utilizarea supraîncălzire a aburului intermediar pentru a evita prea multă hidratare pe ultimele discuri de turbine de condensare. Temperatura perechii înainte ca turbina să atingă 525 ° C.

Pentru această perioadă, se caracterizează prin utilizarea unor cazane single și fără blugi. Suma lor pe turbină scade și vine la una, iar cazanele devin cu un singur rând situat în paralel cu camera mașinii. Acesta este modul în care apare stațiile "bloc" (bloc: cazanul turbinei).

Dezvoltarea instalațiilor bloc caracterizează a patra etapă. Stadiul actual se distinge prin ieșirea ridicată a aburului a grupărilor bootag (până la 2.500 t / h și mai mult) capabile să furnizeze un feribot la un bloc de turbină de 300, 500 și 800 MW. Parametrii supercriici ai aburului necesită supraîncălzirea dublă intermediară.

Principalele tipuri de centrale termice sunt: \u200b\u200bcondensare cu turbină cu abur (CAC) și fluxul de căldură (CHP).

Principalele direcții ale dezvoltării lor au fost întotdeauna consolidarea puterii echipamentului electric instalat pe ele.

În același timp, dacă în anii 20 de ani ai secolului XX, puterea unitară a echipamentului energetic a fost limitată la dimensiunea unei posibile rezerve - în sistemul energetic de putere limitată, eșecul unei unități mari ar putea implica foarte mult consecințe grave pentru întregul sistem, acum, fiind create cele mai mari sisteme energetice integrate. Aceste restricții au fost eliminate - acum puterea unei unități nu este limitată la capacitățile industriei energiei electrice, ci nivelul realizat al metalurgicului și mașinii -industria constructoare.

În ultimii ani, dezvoltarea centralelor electrice de condensare din toate țările dezvoltate este sub diagrama bloc (cea mai modernă unitate este un cazan și o singură turbină). Capacitatea unor astfel de blocuri ajunge deja la 800 MW (Slavic GRES), iar puterea centralelor electrice ajunge la 3000 - 4000 MW.

Se distribuie din ce în ce mai mult în generarea de căldură mondială a centralelor termice. Particularitatea lor este că aburul, selectat dintre mai multe secțiuni ale părții de alergare a turbinelor de încălzire cu abur, oferă apa de căldură care trece printr-o serie de încălzitoare de apă și apoi trimise la rețeaua de căldură pentru utilizarea consumatorilor industriali și urbani.

În domeniul producției combinate de energie termică și electrică, țara noastră a ocupat întotdeauna poziții de conducere. Prima secție electrică a fost Stația de alimentare nr. 3 din Leningrad (1924).

Puterea unei centrale de căldură atinge 1000 MW și mai mult. Cu toate acestea, puterea CHP nu poate crește mai mare decât o anumită sumă, care se limitează la nevoile de energie electrică furnizate sistemului energetic și nevoia de energie termică și lungimile admise ale rețelelor de căldură. De exemplu, în orașe cu o populație de mai puțin de 1 milion de persoane. Este recomandabil să construiți un CHP cu o unitate de turbină cu o capacitate de 250 MW.

Stațiile atomice sunt jucate din ce în ce mai proeminente în industria de energie electrică modernă.

Prima centrală nucleară industrială (NPP) cu o capacitate de 5 MW a intrat în serviciu în iunie 1954 în orașul Obninsk.

Experiența centralelor nucleare din țările noastre dens populate, cum ar fi Anglia, Franța, Germania, Japonia, arată că, în îndeplinirea unor anumite cerințe tehnice, se observă o siguranță completă a radiațiilor pentru personalul stațiilor și populația din apropiere zone.

Pentru centralele nucleare, depozitele de combustibil greoaie nu sunt necesare și furnizarea de zone mari pentru aur și zgură.

Considerațiile tehnice și de mediu ar trebui să fie așteptate progrese rapide în construcția centralelor nucleare.

Realizarea unui nou nivel de dezvoltare a unei ramuri de tehnologie generează întotdeauna noi probleme. Astfel, creșterea puterii de centrale electrice datorate intrării blocurilor mari cu parametrii perechii supercriți a făcut soluția la problema reglementării diagramelor de sarcină zilnice. Pentru a acoperi vârfurile încărcăturilor, a fost efectuată dezvoltarea de noi tipuri de centrale electrice și agregate. În ultimii ani, utilizarea turbinei cu gaz și a instalațiilor volatile a început în puterea termică.

În instalațiile cu turbină cu gaz (GTU), rolul generatoarelor de gaz de înaltă presiune joacă motoare TurboJet, în special cei care și-au petrecut motoarele cu aviație și navele de resurse. Ele sunt foarte manevrabile, lansate în câteva minute, mult mai ușor de operat și turbine cu abur mai ieftin. Absența agregatelor cazanelor și a unui număr de sisteme auxiliare, precum și avantajele de mai sus fac GTU economic și promițătoare.

Un alt exemplu de realizare nouă pe calea creșterii eficienței economice a ciclului termic și a manevrabilității este instalațiile de vapori (PSU) care leagă avantajele GTU (temperaturile ciclului inițial ridicat) și turbinele cu abur (temperaturi finite scăzute).

Noi modalități de utilizare a surselor naturale de energie includ construcția de centrale electrice geotermale. În 1966, un turbogenerator experimental cu o capacitate de 2.500 kW a fost comandat în Kamchatka. Cu toate acestea, în viitorul apropiat, nu este de așteptat o construcție pe scară largă a centralelor geotermale, în special datorită numărului mare de săruri minerale conținute în apele geotermale, ale căror depozite sunt foarte greu de luptat.

Dimpotrivă, au fost deschise avantaje extrem de mari în cea mai recentă zonă de temperaturi ridicate: utilizarea plasmei pentru a transforma energia termică în electrică, ocolind ciclul termic obișnuit. Cea mai apropiată implementare a acestei direcții este utilizarea generatoarelor magnetohidrodinamice (generatoare MHD).

În generatorul MHD, fluxul de gaze conductive "fierbinți" este trimis în spațiul de interpocare a electromagneților puternici. Mișcarea unui astfel de gaz este echivalentă cu mișcarea de ancorare cu conductori într-un câmp magnetic, numai EMF este ghidat în conductorii "mentali" formați în stratul de gaz. Cu ajutorul electrozilor instalați de-a lungul întregii lungimi ale canalului, energia electrică este evacuată în lanțul exterior. Astfel, transformarea energiei termice are loc fără o turbină, fără părți rotative.

Lucrați la temperaturi ridicate (~ 2500 ° C) permite întregului ciclu să facă extrem de ecologice. Utilizarea generatoarelor MHD în energie înaltă va permite aproximativ 1,5 ori pentru a reduce costul combustibilului la producția de energie electrică în comparație cu stațiile termice convenționale. O caracteristică minunată a generatoarelor MHD este că nu necesită răcire cu apă și, prin urmare, nu contaminează corpurile de apă și consumul de combustibil mai puțin relativ și combustia sa mai completă reduc poluarea aerului. Avem deja un MHD - un generator de 200 kW, o centrală industrială cu MHD este un generator de 25 MW.

Dezvoltarea ulterioară a aplicării plasmei este crearea unui generator termonuclear, în care fluxul de hidrogen ultra-auto va fi utilizat în câmpul magnetic cu ultrasunete format din electromagneți cu un supraconductor ca o lichid de excitație.