Электроэнергетическое хозяйство

      Таблица 3. ГРЭС мощностью более 2 млн кВт

      Крупными  тепловыми электростанциями являются: в Восточной Сибири – ГРЭС, работающие на углях Канско-Ачинского бассейна – Березовская ГРЭС-1 и ГРЭС-2; в Западной Сибири – Сургутская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, Уренгойская ГРЭС (газ).

      На  базе Канско-Ачинского бассейна создается  мощный территориально-производственный комплекс (ТПК). По проекту ТПК предполагалось создать на территории около 10 тыс. км² вокруг Красноярска десять уникальных сверхмощных ГРЭС по 6,4 млн кВт каждая. В настоящее время число запланированных ГРЭС уменьшено до восьми (по экологическим соображениям – выбросы в атмосферу, скопления золы в огромных количествах). В настоящее время начато сооружение только первой очереди ТПК. В 1989 г. введен в эксплуатацию первый агрегат Березовской ГРЭС 1 мощностью 800 тыс. кВт и уже решен вопрос о строительстве ГРЭС-3 такой же мощности (на расстоянии всего 9 км одна от другой).

      Преимущества  тепловых электростанций по сравнению с другими типами заключаются в относительно свободном размещении, связанном с широким распространением топливных ресурсов в России; в способности вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГЭС). Отрицательные качества ТЭС: используются невозобновимые топливные ресурсы, низкий коэффициент полезного действия, крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Коэффициент полезного действия обычной ТЭС – 37 – 39%. Несколько больший кпд имеют ТЭЦ, обеспечивающие теплом предприятия и жилье с одновременным производством электроэнергии, - 60%. В настоящее время в России действуют около 700 крупных и средних ТЭЦ.

      Тепловые  электростанции всего мира выбрасывают  в атмосферу ежегодно 200 – 250 млн  т золы и около 60 млн т сернистого ангидрида, они поглощают огромное количество кислорода. К настоящему времени установлено, что и радиоактивная обстановка вокруг тепловых электростанций, работающих на угле, в среднем в мире в 100 раз выше, чем вблизи АЭС такой же мощности (так как обычный уголь в качестве микропримесей почти всегда содержит уран-238, торий-232 и радиоактивный изотоп углерода). ТЭС нашей страны в отличие от зарубежных до сих пор не оснащены сколько-нибудь эффективными системами очистки выбрасываемых газов от оксидов серы и азота. ТЭС, работающие на природном газе, экологически существенно чище угольных, мазутных и сланцевых, но огромный экологический вред наносит природе прокладка газопроводов, особенно в северных районах.

      Несмотря  на отмеченные недостатки в перспективе доля ТЭС в приросте производства электроэнергии должна составить 78 – 85%.

      Топливный баланс тепловых электростанций России характеризуется преобладанием газа и мазута. Тепловые электростанции восточных районов будут базироваться в основном на угле, прежде всего дешевом угле открытой добычи Канско-Ачинского бассейна.

      Гидравлические  электростанции

      ГЭС находятся на втором месте по количеству вырабатываемой электроэнергии (в 2000 г. около 18%). Гидроэлектростанции являются весьма эффективным источником энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты в управлении (количество персонала на ГЭС в 15 – 20 раз меньше, чем на ГРЭС) и имеют высокий кпд – более 80%. В результате производимая на ГЭС энергия самая дешевая. Огромное достоинство ГЭС – это высокая маневренность, т.е. возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключения любого требуемого количества агрегатов. Это позволяет использовать мощные ГЭС либо в качестве максимально маневренных «пиковых» электростанций, обеспечивающих устойчивую работу крупных энергосистем, либо «покрывать» плановые пики суточного графика нагрузки энергосистемы, когда имеющихся в наличии мощностей ТЭС не хватает. Естественно, это под силу только мощным ГЭС.

      Строительство ГЭС требует длительных сроков и больших удельных капиталовложений, связано с потерями земель на равнинах, наносит ущерб рыбному хозяйству. Доля участия ГЭС в выработке электроэнергии существенно меньше их доли в установленной мощности, что объясняется тем, что их полная мощность реализуется лишь в короткий период, причем только в многоводные годы. Поэтому несмотря на обеспеченность России гидроэнергетическими ресурсами, ГЭС не могут служить основой выработки электроэнергии в стране.

      Наиболее  мощные ГЭС построены в Сибири, где освоение гидроресурсов наиболее эффективно: удельные капиталовложения в 2 – 3 раза ниже и себестоимость электроэнергии в 4 – 5 раз меньше, чем в Европейской части страны (табл. 4).

      Таблица 4. ГЭС мощностью более 2 млн кВт

      Для гидростроительства в нашей стране было характерно сооружение на реках каскадов гидроэлектростанции. Каскад – группа ГЭС, расположенных ступенями по течению водного потока для последовательного использования его энергии. При этом помимо получения электроэнергии, решаются проблемы снабжения населения и производства водой, устранения паводков, улучшения транспортных условий. К сожалению, создание каскадов в стране привело к крайне негативным последствиям: потере ценных сельскохозяйственных земель, особенно пойменных, нарушению экологического равновесия.

      ГЭС можно разделить на две основные группы: расположенные на крупных равнинных реках и на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Равнинные водохранилища обычно велики по площади и изменяют природные условия на значительных территориях: ухудшается санитарное состояние водоемов; нечистоты, которые раньше выносились реками, накапливаются в водохранилищах, приходится применять специальные меры для промывки русел рек и водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее рентабельно, чем на горных.

      Самые крупные ГЭС в стране входят в  состав Ангаро-Енисейского каскада: Саяно-Шушенская, Красноярская – на Енисее, Иркутская, Братская, Усть-Илимская – на Ангаре, строится Богучанская  ГЭС (4 млн кВт).

      В Европейской части страны создан крупный каскад ГЭС на Волге. В его состав входят Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Городецкая, Чебоксарская, Волжская (вблизи Самары), Саратовская, Волжская (вблизи Волгограда) ГЭС.

      Весьма  перспективным является строительство  гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). Их действие основано на цикличном перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами – верхним и нижним. В ночные часы, когда потребность в электроэнергии мала, эта вода перекачивается из нижнего водохранилища в верхний, потребляя при этом излишки энергии, производимой электростанциями ночью. Днем, когда резко возрастает потребление электричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз через турбины, вырабатывающие электроэнергию. Это выгодно, так как остановки ТЭС в ночное время невозможны. Таким образом, ГАЭС позволяют решать проблемы пиковых нагрузок, маневренности использования мощностей энергосетей. В России, особенно в европейской части, остро стоит проблема создания маневренных электростанций, в том числе ГАЭС. Построена Загорская ГАЭС (1,2 млн кВт), строится Центральная ГАЭС (3,6 млн кВт). 

      Атомные электростанции

      Доля  атомных электростанций в суммарной  выработке электроэнергии – более 14% (в ФРГ – 34, в Бельгии – 65, во Франции – свыше76%). Фактически удельный вес АЭС достиг только 12,3%. Чернобыльская катастрофа вызвала сокращение программы атомного строительства, с1986 г. в эксплуатацию были введены только четыре энергоблока. В настоящее время ситуация меняется. Правительством РФ было принято специальное постановление, фактически утвердившее программу строительства новых АЭС до 2010 г. Первоначальный ее этап – модернизация действующих энергоблоков и ввод в эксплуатацию новых, которые должны заменить выбывающие после 2000 г. блоки Билибинской, Нововоронежской и Кольской АЭС.

      Сейчас в России действуют девять АЭС (табл. 5). Еще четырнадцать АЭС и АСТ (атомных станций теплоснабжения) находятся в стадии проектирования, строительства или временно законсервированы. 

      Таблица 5. Мощность действующих АЭС

      В настоящее время введена практика международной экспертизы проектов и действующих АЭС. В результате проведенной экспертизы были приняты решения: выведены из эксплуатации два блока Воронежской АСТ, планируется вывод Белоярской АЭС, остановлен первый энергоблок Нововоронежской АЭС, пересматривается еще ряд проектов. Было установлено, что места расположения АЭС выбраны неудачно, а качество их сооружения и оборудования не всегда отвечало нормативным требованиям.

      Были  пересмотрены принципы размещения АЭС  с учетом потребности района в электроэнергии, природных условий (в частности, достаточное количество воды), плотности населения, возможности обеспечения защиты людей от недопустимого радиационного воздействия при тех или иных аварийных ситуациях. При этом принимается во внимание  вероятность возникновения на предполагаемой площади землетрясений, наводнений, наличие близких грунтовых вод. АЭС должны размещаться не ближе 25 км от городов с численностью более 100 тыс. жителей, для АСТ – не ближе 5 км; ограничивается суммарная мощность электростанций: АЭС – 8 млн кВт, АСТ – 2 млн кВт.

      Новым в атомной энергетике является создание АТЭЦ и АСТ. На АТЭЦ, как и на обычной  ТЭЦ, производится и электрическая, и тепловая энергия, а на АСТ – только тепловая. Намечалось построить Воронежскую и Горьковскую АСТ. АТЭЦ действует в поселке Билибино на Чукотке. В Воронеже и Нижнем Новгороде решение о создании АСТ вызвало резкие протесты населения, поэтому была проведена экспертиза специалистами МАГАТЭ, которые пришли к выводу, что проекты выполнены на высшем уровне.

      По  сравнению с тепловыми и гидроэлектростанциями  АЭС обладают рядом преимуществ.

• АЭС можно строить в любом районе, независимо от его энергетических ресурсов.
• Атомное топливо отличается большим содержанием энергии (в 1 кг основного ядерного топлива – урана – содержится энергии столько же, сколько в 2500 т угля).
• АЭС не дают выбросов в атмосферу в условиях безаварийной работы (в отличие от ТЭС), не поглощают кислород.

      Работа  АЭС имеет и негативные последствия.

• Существуют трудности в захоронении радиоактивных отходов. Для их вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. Захоронение производится в земле на больших глубинах в геологически стабильных пластах.
• Катастрофические последствия аварий на наших АЭС как следствие несовершенной системы защиты.
• Тепловое загрязнение водоемов, используемых АЭС.