Тема 2.2: Реформирование российской электроэнергетики
Раздел 2. Организационная структура и эффективность российской энергетики
Тема 2.1.: Общая характеристика российской электроэнергетики
Изучаемые вопросы:
1. Тенденции развития российской электроэнергетики
2. Особенности российской электроэнергетики.
3. Сетевая структура Единой энергетической системы
4. Контрольные вопросы.
Учебная цель:
Ознакомить студентов с основными характеристиками российской электроэнергетики по энергосбережению и повышению энергетической эффективности.
Время: 2 часа
Литература:
1. Харламова Т. Е. История науки и техники. Электроэнергетика. Учеб. пособие.-СПб.: СЗТУ, 2006. -126 с.
2. Пугина, О. А. Организационно-правовая структура электроэнергетики в России: учебное пособие. - Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2014. - 80 с.
3. Прогноз развития энергетики мира и России до 2040 года. Научный руководитель академик Макаров А.А. ИНЭИ РАН, АЦ: г.Москва, 2014. -126 с.
4. Открытое акционерное общество «Системный оператор единой энергетической системы». Программа Инновационного развития на 2011 -2016 годы и на перспективу до 2020 года. Утверждена Советом Директоров (Протокол от 28.06.2011 №107). - М.: ОАО «СО ЕЭС»., 2011. - 305 с.
5. Политика инновационного развития, энергосбережения и повышения энергетической эффективности ОАО «Россети». Россети, г.Москва, 2014.
Общая характеристика российской электроэнергетики
Энергетика России переживает сложный и противоречивый путь реформирования и инноваций топливно-энергетического комплекса (ТЭК) в рыночных условиях хозяйствования. Особое место в современной энергетике занимает проблема энергосбережения и энергоэффективности, связанная с неизбежным исчерпанием энергетических ресурсов и возрастающими требованиями к экологии окружающей среды.
|
|
|
В этих условиях мировая рыночная энергетика успешно развивается в соответствии с концепцией Smart grid (умные сети), направленной на переход к электрическим сетям нового технологического уклада, с качественно новыми характеристиками надежности, эффективности, доступности, управляемости и клиентоориентированности.
Тенденции развития российской электроэнергетики.
Исходя из достигнутого опыта мировой электроэнергетики, с учётом исторически сложившихся экономических, территориальных, технических, организационных и других отличий энергетического уклада, с 2011 года в России разработана и внедряется аналогичная национальная концепция, получившая название Интеллектуальные электроэнергетические системы с активно-адаптивными сетями (ИЭС ААС).
Трудности перехода на новую технологическую платформу возникают из объективных причин необходимости энергосбережения и повышения энергоэффективности в новых условиях рыночных отношений, в Единой электроэнергетической системе России, занимающей огромные территории и состоящей из множества систем и сетей, имеющих различную генерацию, распределение и ведомственную принадлежность. С другой стороны, трудности порождены недостаточной компетенцией персонала, руководителей и большинства специалистов в области создания, и освоения нового оборудования и качественно новых возможностей в ходе внедрения энергосберегающей концепции ИЭС ААС.
|
|
|
Следует отметить, что энергетики, проектирующие и эксплуатирующие электроэнергетические системы и сети, традиционно ограничивались в основном инженерной электрической частью, не предавая должного значения вопросам развития компьютерного управления инженерно-экономическими системами, к которым бесспорно следует отнести ИЭС ААС.
На пороге 21 века электроэнергетика находится перед необходимостью решения большого комплекса задач, в реализации которых энергосбережение и энергоэффективность имеют определяющее значение. Внедрение энергосберегающей концепции ИЭС ААС во все инженерно-технические, экономические и управленческие звенья электроэнергетики будет играть решающую роль в ее эффективном функционировании и развитии. Реформирование и модернизация отрасли, в ходе которых будут внедряться инновационные технологии, и распространяться пилотные проекты технологической платформы ИЭС ААС, требуют формирования новых инженерных знаний и их органического единства с экономическим и управленческим мышлением.
|
|
|
Основу энергетики страны составляет Топливно-энергетический комплекс (ТЭК).
Топливно-энергетический комплекс представляет собой систему добычи природных энергетических ресурсов, их обогащения, преобразования в мобильные виды энергии и энергоносителей, передачи и
распределения, потребления и использования во всех отраслях национального хозяйства.
Неразрывная цепь добычи - преобразования - передачи -распределения - потребления - использования энергоресурсов определяет технологическое единство топливно-энергетического комплекса.
Организационно комплекс разделяется на отрасли, подотрасли, объединения и предприятия ТЭК:
- добывающие: угледобыча, нефтедобыча, газодобыча, добыча торфа и сланцев, добыча урана и других ядерных материалов;
|
|
|
- преобразующие (перерабатывающие): углепереработка, нефтепереработка, газопереработка, переработка торфа и сланцев, электроэнергетика, атомная энергетика и т.п.;
- передающие и распределяющие: перевозка (транспортировка) угля, торфа и сланцев, нефти и газа, электрические сети, паро- и теплопроводы, трубопроводы местных энергоносителей.
2. Особенности российской электроэнергетики. Электроэнергетика является важнейшей составной частью топливно-энергетического комплекса страны, обладает рядом специфических черт, делающих ее непохожей ни на одну отрасль промышленности.
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.
В технологическом смысле электроэнергетика представляет собой единый технологический процесс производства, передачи, распределения и потребления электрической и тепловой энергии, произведенной в режиме комбинированной выработки.
К субъектам электроэнергетики относятся организации, осуществляющие:
- производство электрической, тепловой энергии и мощности;
- приобретение и продажу электрической энергии и мощности;
- энергоснабжение потребителей, оказание услуг по передаче электрической энергии;
- оперативно-диспетчерское управление в электроэнергетике;
- сбыт электрической энергии (мощности);
- организацию купли-продажи электрической энергии и мощности.
Отличительные особенности электроэнергетики как технической системы:
- невозможность запасать электрическую энергию в значительных масштабах, в связи с чем имеет место постоянное единство производства и потребления;
- зависимость объемов производства энергии исключительно от потребителей;
- необходимость оценивать объемы производства и потребления энергии не только в расчете на год (квартал, месяц), но и текущие величины энергетических нагрузок (мощность);
- необходимость бесперебойности энергоснабжения потребителей, являющейся важнейшим условием работы всего национального хозяйства и жизнедеятельности населения;
- планирование энергопотребления на каждые сутки и каждый час в течение года, т.е. необходимость разработки графиков нагрузки на каждый день каждого месяца с учетом сезона, климатических условий, дня недели и других факторов;
- зависимость качества продукции не только от производителя и поставщика, но и от потребителя.
Эти специфические условия породили отраслевые традиции в производственной и управленческой структуре электроэнергетики, при этом главной особенностью является создание и функционирование Единой энергетической системы страны.
Единая энергетическая система России - совокупность производственных и иных имущественных объектов электроэнергетики, связанных единым процессом производства (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии) и передачи электрической энергии в условиях централизованного оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике.
Технически энергетическая система состоит из электрических станций и электрических и тепловых сетей. Основой структуры электроэнергетической отрасли являются электрические станции различных типов, рис.1.1.
Электростанция - совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определенной территории.
По первичному энергоресурсу, потребляемому для производства электрической (иногда и тепловой) энергии, электростанции можно подразделить на:
- атомные (АЭС);
- тепловые (ТЭС), в том числе теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и конденсационные электростанции (КЭС);
- гидравлические (ГЭС);
- прочие (ветряные - ВЭС, солнечные - СЭС, геотермальные, приливные, и др.).
Структура выработки электроэнергии по типам электростанций ЕЭС России в 2015 году приведена на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Структура выработки электроэнергии по типам электростанций ЕЭС России
Все перечисленные типы электростанций содержат оборудование, электрические и тепловые сети для обеспечения собственных нужд, обладают разными экономическими показателями, поэтому различаются областями применения. Главными показателями, определяющими всю экономику энергетического производства, являются капитальные затраты на единицу мощности, себестоимость единицы энергии, годовые эксплуатационные расходы.
В последнее время все большее распространение получают газотурбинные электростанции и установки (ГТУ), отличающиеся большой маневренностью при недостаточной экономичности. Они так же, как и ГЭС, используются для покрытия пиковой части графиков нагрузок.
Для повышения экономичности создаются парогазовые установки (ПГУ) с когенерацией, дополненные парогазовым циклом. В них отработанные газы после газовых турбин, обладающие еще значительным теплосодержанием и продуктами неполного сгорания, дожигаются и догреваются в энергетических котлах с выработкой пара для обычных паровых турбин. Парогазовые электростанции обладают более высокими кпд производства энергии и более низкими удельными расходами топлива.
Гидроэлектростанции бывают двух типов: собственно ГЭС и гидроаккумулирующие (ГАЭС), созданные специально для регулирования графика нагрузки. Гидростанции являются источниками энергии, использующими возобновляемые природные энергоресурсы - естественный речной водоток. Собственно ГЭС различаются по напору - высоконапорные (горные) и низконапорные (равнинные); по зарегулированности естественного водотока - с суточным, сезонным и многолетним регулированием; по некоторым другим признакам, в частности по мощности.
Гидроаккумулирующие станции – искусственные сооружения, созданные на возвышенностях над естественными водоемами. В часы ночного провала нагрузки они работают в режиме насосов, закачивающих воду на верхний бьеф водохранилища, а в часы пик нагрузки срабатывают эту воду, развивая электрическую мощность и вырабатывая электроэнергию для сглаживания суточной неравномерности электропотребления.
В соответствии с «Концепцией развития и использования возможностей малой и нетрадиционной энергетики в энергетическом балансе России» к малым электростанциям отнесены электростанции мощностью до 30 МВт с агрегатами до 10 МВт, котельные и котлы общей теплопроизводительностью до 20 Гкал/ч, нетрадиционные энергоустановки, использующие солнечную, ветровую, геотермальную энергию, энергию биомассы, низкопотенциальное тепло, а также малые гидростанции и микро-ГЭС (с единичной мощностью агрегатов до 100 кВт).
Энергетические, технические и экономические свойства электростанций различных типов используются при оптимизации покрытия суточного графика электрической нагрузки.
3. Сетевая структура Единой энергетической системы. Кроме электростанций весьма важным элементом электроэнергетических систем являются энергетические коммуникации, прежде всего электрические сети, включая мощные линии электропередачи (ЛЭП).
Электрическая сеть - совокупность электроустановок, предназначенных для передачи и распределения электроэнергии от электростанции к потребителю, состоящих из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных ЛЭП .
По функциональному назначению электрические сети можно разделить на две большие группы: межсистемные и распределительные.
Межсистемные сети выполняют функцию формирования объединённых энергосистем ОЭС, транспорта энергии между отдельными энергосистемами и предприятиями электроэнергетики. Это обычно линии сверхвысокого напряжения 1150, 750, 500, 330 кВ, а так же высокого напряжения 220 и, реже, 110 кВ.
В электроэнергетический комплекс ЕЭС России входит около 700 электростанций, сетевое хозяйство ЕЭС России насчитывает более 10 700 линий электропередач класса напряжения 110-1150 кВ.
В настоящее время Единая энергетическая система России состоит из 69 региональных энергосистем, которые, в свою очередь, образуют 7 объединенных энергетических систем (ОЭС): Востока, Сибири, Урала, Средней Волги, Центра, Юга и Северо-Запада. Все энергосистемы соединены межсистемными высоковольтными линиями электропередачи напряжением 220—500 кВ и выше, и работают параллельно, в синхронном режиме, рис. 1.2.
Рис. 1.2. Структура мощностей ЕЭС России
По данным Системного оператора, представившего «Отчет о функционировании ЕЭС России в 2015 году», в конце 2015 года общая установленная мощность электростанций ЕЭС России составила 235305,56 МВт, выработка электроэнергии электростанциями ЕЭС России - 1026,88 млрд. кВтч, а потребление - 1008,25 млрд. кВтч.
Параллельно с ЕЭС России работали энергосистемы Белоруссии, Эстонии, Латвии, Литвы, Грузии, Азербайджана, Казахстана, Украины и Монголии. Кроме того через энергосистему Казахстана работали энергосистемы Узбекистана и Киргизии, а через энергосистему Украины - энергосистема Молдавии. По линиям электропередачи переменного тока осуществлялась передача электроэнергии в энергосистемы Южной Осетии и Абхазии.
Совместно с ЕЭС России через преобразовательные устройства постоянного тока работали энергосистема Финляндии и Китая. Кроме этого с энергосистемой Финляндии параллельно работали отдельные генераторы Северо-Западной ТЭЦ и ГЭС Ленинградской энергосистемы, с энергосистемой Норвегии - отдельные генераторы ГЭС Кольской энергосистемы, по линиям электропередач переменного тока осуществлялась передача электроэнергии в Китай в островном режиме.
В ноябре 2015 года на территории Украины были отключены ЛЭП, по которым осуществлялось покрытие дефицита энергосистемы Республики Крым, что привело к вводу ограничений режима электропотребления. После ввода в работу в декабре 2015 года КВЛ 220 кВ Тамань - Камыш-Бурун и KBЛ 220 кВ Тамань - Кафа №3 — объектов первого этапа строящегося энергомоста Кубань - Крым Крымская энергосистема была включена на параллельную работу с ЕЭС России (ОЭС Юга).
Фактический баланс электроэнергии по ЕЭС России за 2015 год, с учетом межсистемных и межгосударственных перетоков электроэнергии ОЭС в кВтч, представлен на рис. 1.3. Сальдо со знаком плюс означает выдачу электроэнергии, со знаком минус – получение электроэнергии.
Распределительные линии доводят энергию от межсистемных линий до потребителей. Обычно это линии высокого напряжения 6-10, 35, реже -110 кВ. Если потребителями являются предприятия промышленности, транспорта, сельского и коммунально-бытового хозяйства, используют распределительные линии высокого напряжения 6-10 кВ и низкого напряжения 220, 380 В.
Рис.1.3. Структурный баланс электроэнергии по ЕЭС России за 2015 год
Динамика изменения потребления электроэнергии и мощности по ЕЭС России с 1991 по 2015 год показана на рис.1.4.
Для эксплуатации распределительных сетей создаются предприятия электросетей ПЭС - перепродавцы, обслуживающие небольшие города и населенные пункты и покупающие энергию у энергосистем. В ведении этих предприятий находятся также трансформаторные подстанции (ТП) и распределительные устройства (РУ). Они трансформируют электроэнергию с высокого (110, 35, 6-10 кВ) на низкое потребительское напряжение (220-380 В) и распределяют ее в районах и микрорайонах города для жилых и общественных зданий.
Рис.1.4. Динамика потребления электроэнергии и мощности по ЕЭС России
Предприятия тепловых сетей (ПТС) эксплуатируют магистральные и распределительные паро- и теплопроводы в городах и населенных пунктах. При муниципалитетах часто создаются свои энергетические организации - дирекции городских котельных, занимающиеся эксплуатацией как источников теплоснабжения (котельных, редко ТЭЦ), так и тепловых распределительных сетей.
Контрольные вопросы
1. Какова структура топливно-энергетического комплекса?
2. Дайте определение электроэнергетики как отрасли экономики.
3. Дайте определение электроэнергетики как технической системы.
4. Особенности электроэнергетики как технической системы.
5. Какова структура отрасли электроэнергетика?
6. Дайте определение Единой электроэнергетической системы.
7. Дайте определение электрической станции.
8. Дайте определение электрической сети.
9. Состав межсистемных и распределительных электрических сетей.
10. Типы электростанций.
Тема 2.2: Реформирование российской электроэнергетики
Изучаемые вопросы:
1. Капитализация российской электроэнергетики
2. Субъекты российского рынка электроэнергии
3. Взаимодействие участников рынка электроэнергии
4. Контрольные вопросы.
Учебная цель:
Ознакомить студентов с основными положениями реформирования российской электроэнергетики по энергосбережению и повышению энергетической эффективности.
Время: 2 часа
Литература:
1. Харламова Т. Е. История науки и техники. Электроэнергетика. Учеб. пособие.-СПб.: СЗТУ, 2006. -126 с.
2. Пугина, О. А. Организационно-правовая структура электроэнергетики в России: учебное пособие. - Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2014. - 80 с.
3. Прогноз развития энергетики мира и России до 2040 года. Научный руководитель академик Макаров А.А. ИНЭИ РАН, АЦ: г.Москва, 2014. -126 с.
4. Открытое акционерное общество «Системный оператор единой энергетической системы». Программа Инновационного развития на 2011 -2016 годы и на перспективу до 2020 года. Утверждена Советом Директоров (Протокол от 28.06.2011 №107). - М.: ОАО «СО ЕЭС»., 2011. - 305 с.
5. Политика инновационного развития, энергосбережения и повышения энергетической эффективности ОАО «Россети». Россети, г.Москва, 2014.
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 110; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!