Электроэнергетика

Электроэнергетика занимается производством электрической энергии, ее транспортировкой и распределением с помощью линий электропередач (электронного транспорта). Энергия производится на электростанциях разных типов, на некоторых станциях вместе с электрической производится также тепловая энергия. В России электроэнергия производится на электростанциях трех основных типов: тепловых (ТЭС), гидравлических (ГЭС) и атомных (АЭС). По производству электроэнергии Россия занимает четвертое место в мире после США, Японии и Китая. В 2002 г. на отрасль приходилось 11,9% промышленного производства страны. Электроэнергетика – отрасль с минимальным сокращением объемов производства за период 1990-х годов. За период с 1970 года изменилась структура производства электроэнергии по типам станций: снизилось производство электроэнергии на ТЭС (с 79,4 до 65,7%) и значительно возросло производство на АЭС (с 0,7 до 15,0%) (рис.).

Ведущую роль в электроэнергетике России играют ТЭС, на которые приходится около ²/₃ производимой энергии. ТЭС строятся с относительно небольшими затратами и быстро, как возле месторождений топливных ресурсов, так и возле крупных центров потребления энергии. Но они требуют для своего обслуживания значительного количества персонала, довольно плохо регулируются, в больших масштабах сжигают исчерпаемые и невозобновимые виды минерального топлива – уголь, газ, мазут, торф, сланцы.

Коэффициент использования топлива в них довольно низок (не более 40%), а объемы отходов, загрязняющих окружающую среду, велики. Максимальный экологический вред наносят ТЭС, работающие на высокозольном буром угле, наименьший – работающие на газе.

Первая разновидность ТЭС – конденсационные станции. В них сжигается минеральное топливо, за счет чего в котлах нагревается вода, превращающаяся в пар. Пар проходит через турбины, вырабатывая электроэнергию, а затем он конденсируется и вновь поступает в котел. Самые мощные конденсационные станции называются ГРЭС – государственные районные электростанции. В европейской части России ГРЭС работают в основном на газе и мазуте, а в азиатской – на угле. Мощные ГРЭС в Тюменской области работают на попутном нефтяном газе. Наиболее крупными в России (мощность более 3,5 млн кВт) являются Сургутская (в Ханты-Мансийском автономном округе), Рефтинская (в Свердловской области) и Костромская ГРЭС. Более 2 млн кВт имеют также ГРЭС Киришская около Санкт-Петербурга, Рязанская в Центральном районе, Новочеркасская и Ставропольская на Северном Кавказе, Заинская в Поволжье, Пермская, Троицкая и Ириклинская на Урале, Нижневартовская в Западной Сибири и Березовская в Восточной Сибири.

Вторая разновидность ТЭС – теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Они вырабатывают электроэнергию и тепло. За счет этого коэффициент использования топлива выше, но строятся они только возле потребителя, так как тепло можно передавать лишь на небольшие расстояния. Как правило, мощность ТЭЦ намного меньше, чем у ГРЭС, – редко более 500 тыс. кВт. Самый мощный узел ТЭЦ в России расположен в Москве и ее окрестностях.

ГЭС производят 18% электроэнергии в стране. При этом в Восточно-Сибирском районе они вырабатывают более половины электроэнергии, а в Центрально-Черноземном районе полностью отсутствуют. Преимущества ГЭС значительны. Они используют неисчерпаемый бесплатный источник энергии, обслуживаются минимальным количеством работников, хорошо регулируются – в итоге себестоимость энергии на ГЭС самая низкая. Но ГЭС имеют и ряд недостатков: требуют очень больших затрат времени и средств на свое сооружение, подвержены влиянию сезонности режима рек, водохранилищами затапливаются большие площади ценных приречных земель, крупные водохранилища негативно воздействуют на экологическую ситуацию, мощные ГЭС могут быть построены только в местах наличия соответствующих ресурсов.

Наиболее мощным в России является Ангаро-Енисейский каскад ГЭС (мощность около 22 млн кВт), состоящий из пяти станций, четыре из которых являются крупнейшими в России. Это Саянская (6,4 млн кВт) и Красноярская (6,0 млн кВт) ГЭС на Енисее, Братская (4,5 млн кВт) и Усть-Илимская (4,3 млн кВт) ГЭС на Ангаре. На Ангаре действует также Иркутская ГЭС и продолжается сооружение Богучанской ГЭС. Большую мощность имеет Волго-Камский каскад ГЭС (около 11,5 млн кВт), включающий 11 электростанций. Самыми крупными в его составе являются Волжская (2,5 млн кВт) и Волгоградская (2,3 млн кВт) ГЭС. Мощность более 2 млн кВт будет иметь также Бурейская ГЭС на Дальнем Востоке, на которой пока действует только первая очередь. Мощные электростанции действуют на Оби (Новосибирская), Дону (Цимлянская в Ростовской области), Зее (Зейская в Амурской области).

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, вырабатывая энергию. А во время спада потребления (ночью) за счет энергии других станций вода из нижнего водохранилища ГАЭС перекачивается обратно в верхнее водохранилище. То есть ГАЭС гасят пики потребления энергии и обеспечивают большую равномерность работы других станций. Они сооружаются около крупных городов, где наблюдается наибольшая разница между пиками и спадами потребления энергии. ГАЭС могут строиться на любых реках, но работают они только во взаимодействии со станциями других типов. В России крупная ГАЭС построена около города Сергиев Посад в Московской области.

АЭС вырабатывают 16% электроэнергии в стране. При этом на АЭС приходится большая часть энергии, вырабатываемой в Центрально-Черноземном районе. Главное достоинство АЭС – небольшое количество используемого топлива (1 кг обогащенного урана заменяет 2,5 тыс. т угля), вследствие чего АЭС могут быть построены в любых энергодефицитных районах. К тому же запасы урана на Земле превышают запасы традиционного минерального топлива, а при безаварийной работе АЭС незначительно воздействуют на окружающую среду. Главным недостатком АЭС является возможность аварий с катастрофическими последствиями, для предотвращения которых требуются серьезные меры безопасности. Кроме того, АЭС плохо регулируются (для их полной остановки или включения требуется несколько недель), не разработаны технологии переработки радиоактивных отходов.

Производство энергии ведется в России на восьми крупных АЭС. Самыми мощными из них являются Ленинградская, Курская и Балаковская (в Саратовской области) – по 4 млн кВт каждая. Мощность 2 млн кВт и более имеют также Смоленская и Тверская АЭС. Значительно производство на станциях Кольской (в Мурманской области), Нововоронежской (в Воронежской области) и Белоярской (в Свердловской области). На Чукотке работает небольшая Билибинская АЭС. Вступила в строй Ростовская АЭС, строительство которой несколько лет было заморожено после аварии на Чернобыльской АЭС.

Для увеличения надежности поставок электроэнергии большое количество станций и потребителей объединяют в энергосистемы. Системы позволяют также оптимально сочетать электростанции разных типов. 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 система позволяет также перебрасывать энергию на большие расстояния, используя разницу во времени и в уровне развития электроэнергетики. Из наиболее энергоизбыточного Восточно-Сибирского района энергия передается на Урал и в другие западные районы страны. В северных и восточных регионах России работают изолированные энергосистемы, состоящие преимущественно из ТЭС и сильно зависящие от регулярности поставок топлива. Поэтому для многих восточных регионов страны (Приморский край и др.) в 1990-е годы стали характерными энергетические кризисы с отключениями потребителей.