§ 6. Электроэнергетика России

К какому технологическому циклу относится развитие электроэнергетики? Когда она начала развиваться в России?

Общая характеристика. Электроэнергетика — составная часть топливно-энергетического комплекса, задача которой состоит в выработке электроэнергии на различных видах электростанций и ее передаче на расстояние потребителю по линиям электропередач (ЛЭП).

От электроэнергетики зависит развитие производства и обеспечение жизнедеятельности населения. Эта отрасль народного хозяйства решающим образом воздействует на территориальное размещение промышленности. По производству электроэнергии Россия занимает 4 место в мире (932 млрд кВт • ч) после США, Японии и Китая (табл. 10 Приложения 1). Благодаря бурно растущей экономике потребление электроэнергии в России ежегодно увеличивается на 5—6 %. Электростанции работают на пределе своих возможностей. Российское энергетическое хозяйство нуждается в многомиллиардных инвестициях. Для повышения эффективности предприятий отрасли, создания условий для ее развития, обеспечения надежного и бесперебойного энергоснабжения потребителей в настоящее время проводится реформирование электроэнергетики России. В ходе реформы меняется структура отрасли. На месте сформированного в 1992 г. РАО «ЕЭС» — крупнейшего монополиста в области электроэнергии — создаются предприятия, специализированные на определенных видах деятельности: естественномонопольные (передача электроэнергии, оперативно-диспетчерское управление) и потенциально конкурентные (производство и сбыт электроэнергии, ремонт и сервис). При этом сетевая, распределительная, диспетчерская деятельность, а также тарифы регулируются государством.

В России электроэнергия производится на электростанциях четырех типов: тепловых (ТЭС), гидравлических (ГЭС), атомных (АЭС) и использующих альтернативные источники энергии. Их доли в выработке электроэнергии различаются (рис. 22).

Рис. 22. Доли различных типов электростанций в выработке электроэнергии

Электростанций, использующих альтернативные источники энергии, в России пока немного: действуют Паужетская, Мутновская и Верхнемутновская геотермальные электростанции в Камчатском крае, Кислогубская приливная электростанция в Мурманской области и несколько ветровых энергетических установок в разных районах страны. Однако экономическая эффективность этих станций пока невелика.

Рис. 23. Сургутская ГРЭС

Рис. 24. Саяно-Шушенская ГЭС

Тепловые электростанции. Ведущую роль в России играют тепловые электростанции (табл. 1, рис. 25, табл. 12 Приложения 1). Это самый старый тип электростанций.

Таблица 1

Преимущества ТЭС

Недостатки ТЭС

• Сравнительно дешево и быстро сооружаются • Вырабатывают электроэнергию круглогодично без сезонных колебаний • Могут быть построены как возле месторождений топливных ресурсов, так и возле крупных центров потребления энергии

• Требуют для своего обслуживания значительного количества персонала • Довольно сложно регулируются: чтобы остановить ТЭС или запустить ее на полную мощность, требуется несколько дней • В больших масштабах используют различные виды минерального топлива: уголь, газ, торф, сланцы • Довольно низкий коэффициент использования топлива (не более 40 % у ТЭС и 70 % у ТЭЦ) • Велики объемы отходов, выбрасываемых в атмосферу и загрязняющих окружающую среду

Именно тепловые электростанции «виноваты» в усилении парникового эффекта, образовании кислотных дождей. ТЭС, работающие на угле, иногда осложняют радиационную обстановку. Наибольший экологический вред наносят ТЭС, использующие высокозольный бурый уголь. Самые экологически чистые тепловые электростанции работают на газе.

Рис. 25. Крупнейшие электростанции России

ТЭЦ бывают двух основных видов. Первый — это конденсационные электростанции. В них сжигается минеральное топливо, при этом в котлах нагревается вода, превращающаяся в пар. Пар проходит через турбины, вырабатывая электроэнергию, а затем конденсируется и вновь поступает в котел. Наиболее мощные конденсационные станции называются ГРЭС — государственные районные электростанции. Именно они вырабатывают основную часть электроэнергии в стране. В европейской части России ГРЭС используют в основном газ и мазут, а в азиатской — уголь. Мощные ГРЭС в Тюменской области работают на попутном нефтяном газе.

Вторая разновидность тепловых электростанций — теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Они, кроме электроэнергии, вырабатывают еще и тепло. За счет этого коэффициент использования топлива на таких электростанциях выше. Но строиться они могут только возле потребителя, так как тепло нельзя передавать на большие расстояния. Как правило, мощность ТЭЦ намного меньше, чем у ГРЭС, — редко более 500 тыс. кВт. Самый мощный узел ТЭЦ расположен в Москве и ее окрестностях.

Гидравлические электростанции (рис. 25, табл. 2, табл. 13 Приложения 1). На гидроэлектростанциях производится почти пятая часть электроэнергии в стране. Мощные ГЭС могут быть построены только на крупных равнинных реках или на горных реках с большим перепадом высот течения реки. Крупные водохранилища значительно воздействуют на экологическую ситуацию: меняются климат, гидрологический режим местности, условия обитания живых организмов.

В Красноярском крае, Иркутской области ГЭС вырабатывают более половины производимой электроэнергии, а в Центрально-Черноземном районе они полностью отсутствуют.

По запасам гидроэнергоресурсов Россия делит с Китаем 1—2 место среди стран мира. Российские запасы гидроресурсов составляют 12 % общемировых. Но более 80 % ресурсов сосредоточено в малоосвоенных районах азиатской части России, в основном в бассейнах рек Енисей и Лена. В настоящее время они используются менее чем на 20 %, т. е. гидроэнергетика в восточных районах страны имеет большие перспективы. Гидроресурсы в европейской части России (в основном это бассейн Волги) освоены почти на 50 %, что считается пределом возможного использования с экономической и экологической точек зрения.

Таблица 2

Преимущества ГЭС	Недостатки ГЭС
• Используют неисчерпаемый источник энергии • Требуют минимального количества обслуживающего персонала, поэтому себестоимость выработки электроэнергии на ГЭС самая низкая • Очень хорошо регулируются: чтобы включить ГЭС на полную мощность, достаточно открыть задвижки и пустить воду через турбины, что занимает нескольких минут • Имеют высокий коэффициент полезного действия (более 80 %)	• Требуют очень высоких затрат времени и средств на сооружение • Подвержены влиянию сезонного режима рек • При строительстве ГЭС на равнинных реках водохранилищами затапливаются большие площади ценных приречных земель

Наиболее крупным в стране является Ангаро-Енисейский каскад ГЭС, имеющий суммарную мощность около 22 млн кВт. Он состоит из пяти стан-ций, четыре из которых являются мощнейшими в России. Большую мощность имеет Волго-Камский каскад ГЭС (суммарно около 11,5 млн кВт), включающий 11 электростанций.

Разновидностью ГЭС являются гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Во время пика потребления энергии (днем) они работают как обычные ГЭС: вода течет через турбины из верхнего водохранилища в нижнее. А во время спада потребления (ночью) за счет энергии других электростанций вода из нижнего водохранилища ГАЭС перекачивается обратно в верхнее. Таким образом, ГАЭС позволяют гасить пики нагрузки и обеспечивают большую равномерность работы других станций. Обычно они сооружаются около крупных городов, в которых наблюдается максимальная разница между пиками и спадами потребления энергии. ГАЭС могут строиться на любых реках, но работают они не изолированно, а только во взаимодействии со станциями других типов, обычно с атомными или тепловыми. В России крупная ГАЭС построена около города Сергиев Посад в Московской области.

Атомные электростанции (рис. 25, табл. 3, табл. 14 Приложения 1). Первая в мире АЭС начала действовать в 1954 г. на территории России — в городе Обнинске Калужской области. АЭС производят 15 % общероссийской электроэнергии. При этом на АЭС приходится большая часть энергии, вырабатываемой в Центрально-Черноземном районе.

Один килограмм обогащенного урана заменяет 2,5 тыс. т угля. К тому же запасы урана (в единицах условного топлива) на Земле превышают запасы традиционного минерального топлива. Урановая руда в России добывается в основном в Забайкальском крае. Ее обогащение и подготовка к использованию на атомных станциях ведется, как правило, в городах, производивших раньше преимущественно ядерное оружие.

Таблица 3

Преимущества АЭС	Недостатки АЭС
• Не требуется постоянных и объемных поставок топлива • Могут быть построены в любых энергодефицитных районах (ограничением может служить плотность населения) • При безаварийной работе атомные станции незначительно воздействуют на окружающую среду	• Возможность аварий с самыми тяжелыми последствиями; • Очень плохо регулируются: для их полной остановки или включения требуется несколько недель; • Не разработаны технологии переработки радиоактивных отходов, которые в настоящее время консервируются для долговременного хранения

Энергосистемы. Для увеличения надежности поставок электроэнергии большое количество станций и потребителей объединяют в энергосистемы. Энергосистемы также позволяют оптимально сочетать разные типы электростанций. АЭС в них всегда работают на полную мощность, ТЭС работают на полную мощность в зимний период и частично летом, а ГЭС включаются для покрытия суточных пиков нагрузки.

Станции почти всей европейской части страны (кроме крайнего северо-востока) и юга азиатской части вплоть до Байкала объединены в Единую энергосистему России. Эта огромная по масштабам система позволяет перебрасывать энергию на большие расстояния, используя разницу во времени и уровне развития электроэнергетики. Из наиболее энергоизбыточных районов Южной Сибири энергия передается на Урал и в другие районы страны. Особенно интенсивно это происходит во время вечернего «пика» потребления в европейской части, когда в Сибири уже ночь и соответственно наблюдается спад потребления энергии. В регионах России восточнее Байкала действуют небольшие изолированные энергосистемы, основанные преимущественно на тепловых электростанциях и сильно зависящие от регулярности поставок топлива. К Единой энергосистеме России подключены также европейские государства СНГ и северные районы Казахстана. Причем если на Украину и в Белоруссию поступает электроэнергия из России, то Калининградская область значительную часть энергии получает из Литвы, а некоторые регионы Урала и Западной Сибири — из Казахстана. Перспективным направлением развития отрасли является поставка энергии в государства дальнего зарубежья: в Финляндию, Польшу, а в будущем — в Китай, Республику Корея и другие государства. Но для этого необходимо строительство новых эффективных электростанций и протяженных линий электропередач.

Подведем итоги

• В России электроэнергия производится на электростанциях четырех типов. Ведущая роль принадлежит ТЭС.

• Крупнейшие ТЭС сосредоточены либо в районах добычи, либо в районах с большим потреблением электроэнергии; АЭС — в районах, где нет достаточных энергетических ресурсов, а электроэнергии требуется много; ГЭС — на горных реках с большим падением и на равнинных реках с большим расходом воды.

• Создание энергосистем повышает надежность обеспечения потребителей электроэнергией и позволяет передавать ее из района в район.

Вопросы и задания

1. Сравните преимущества и недостатки электростанций разных типов. 2. В каких частях России действуют наиболее мощные электростанции разных типов? Для ответа используйте таблицы 12, 13, 14 Приложения. 3. В чем заключаются выгоды объединения электростанций в Единую энергетическую систему? 4. Какие типы электростанций созданы в вашем регионе? 5. Каковы перспективы развития электроэнергетики в вашем регионе?