Социально-экономические и экологические проблемы выработки электроэнергии на теплоэлектростанциях

Министерство молодежи и спорта, образования и науки  Украины

НТУ «ХПИ»

Кафедра «Экономики»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

на тему «Социально-экономические  и экологические проблемы выработки электроэнергии на теплоэлектростанциях (ТЭС)»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                               Выполнил:                 

 

студент группы Э-19б

Судак Михаил  

 

                                                                                                             Проверил:

 

Натовский П.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Харьков 2012

Содержание

 

1. Введение
2. Общий обзор ТЭС
3. Преимущества и недостатки ТЭС
4. Основные проблемы производства электроэнергии на ТЭС
0. 4.1. Социально-экономические проблемы ТЭС
0. 4.2. Экологические проблемы ТЭС
5. Перспективы развития теплоэнергетикив Украине
6. Некоторые пути решения проблем современной энергетики
7. Выводы и заключения
8. Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

 

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновляемых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так как на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы – той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее  существенных процессов, любой  из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете. Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них – газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере.

Развиваясь, человечество начинает использовать все новые виды ресурсов (атомную и геотермальную энергию, солнечную, гидроэнергию приливов и отливов, ветряную и другие нетрадиционные источники). Однако главную роль в обеспечении энергией всех отраслей экономики сегодня играют топливные ресурсы. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) тесно связан со всей промышленностью страны. На его развитие расходуется более 20% денежных средств. На ТЭК приходится 30% основных фондов.

В данной работе я рассмотрю  основные проблемы, которые связаны с выработкой электроэнергии на ТЭС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Общий обзор ТЭС

 

Электрическая станция – энергетическая установка, служащая для преобразования какого-либо энергии в электрическую. Тип электрической станции определяется, прежде всего, видом энергоносителя. Наибольшее распространение получили тепловые электрические станции (ТЭС), на которых используется тепловая энергия, выделяемая при сжигании органического топлива (уголь, нефть, газ и др.). На тепловых электростанциях вырабатывается около 76% электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощностью; возможностью использования отработавшего тепла рабочего тела и отпуска потребителям, кроме электрической, также и тепловой энергии (с паром или горячей водой) и т.п.

Тепловая электростанция (или тепловая электрическая станция) — это электростанция, вырабатывающая электрическую энергию за счет преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.

Основными узлами тепловой электрической станции являются:

- двигатели — силовые агрегаты тепловой электростанции

- электрогенераторы

- теплообменники ТЭС  - теплоэлектростанции

- градирни.

                                                     рис.1 Общий вид ТЭС

 

На рис. 2 представлена классификация тепловых электрических станций на органическом топливе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Типы электростанций на органическом топливе

 

Среди ТЭС преобладают  тепловые паротурбинные (ПТУ), на которых тепловая энергия используется в парогенераторе для получения водяного пара высокого давления, приводящего во вращения ротор паровой турбины, соединённый с ротором электрического генератора(обычно синхронного генератора).В качестве топлива на таких ТЭС используют уголь(преимущественно), мазут, природный газ.

ПТУ, имеющие в качестве привода электрогенераторов конденсационные турбины и не использующие тепло отработавшего пара для снабжения тепловой энергией внешних потребителей, называются конденсационными электростанциями. ПТУ оснащённые теплофикационными турбинами и отдающие тепло отработавшего пара промышленным или коммунально-бытовым потребителям, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

ТЭС с приводом электрогенератора  от газовой турбины называются газотурбинными электростанциями (ТЭС с ГТУ –  газотурбинная установка).В камере сгорания ГТУ сжигают газ или жидкое топливо; продукты сгорания с температурой 750-900 ^°С поступают в газовую турбину, вращающую электрогенератор. КПД таких ТЭС с ГТУ обычно составляет 30-33 %, мощность - до нескольких сотен МВт. ГТУ обычно применяются для покрытия пиков электрической нагрузки.

ТЭС с парогазотурбинной  установкой, состоящей из паротурбинного и газотурбинного агрегатов, называется парогазовой электростанцией (ТЭС  с ПГУ, а часто - ПГУ ). КПД которой  может достигать 56-58 %. ТЭС с ГТУ или ПГУ могут отпускать тепло внешним потребителям, то есть работать как ТЭЦ.

Немаловажную роль среди  тепловых установок играют конденсационные электростанции (КЭС). Простейшая принципиальная схема КЭС, работающей на угле, представлена на рис.3. Топливо поступает в топку парогенератора (парового котла) 1, имеющего систему трубок, в которых циркулирует химически очищенная вода, называемая питательной. В котле вода нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар доводится до температуры 400—650°С и под давлением 3—24 МПа поступает по паропроводу в паровую турбину 2. Параметры пара зависят от мощности агрегатов. Далее одна часть пара полностью используется в турбине для выработки электроэнергии в генераторе 3 и затем поступает в конденсатор 4, а другая отбирается от промежуточных ступеней турбины и используется для подогрева питательной воды в подогревателях 7 и 8. Конденсат насосом 5 через деаэратор 9 и далее питательным насосом 6 подается в парогенератор. Тепловые конденсационные электростанции имеют невысокий кпд (35— 40%), так как большая часть энергии теряется с отходящими топочными газами и охлаждающей водой конденсатора.

               

Рис.3 Принципиальная схема КЭС

1 – паровой котел; 2 – паровая  турбина; 3 – электрический генератор; 
4 – конденсатор; 5 – конденсатный насос; 6 – питательный насос; 7 – подогреватель низкого давления; 8 – подогреватель высокого давления; 9 – деаэратор; 12 – водоподготовительная установка.

Особенностью теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) является то, что отработанный в турбине пар или горячая вода затем используются для отопления и горячего водоснабжения промышленной и коммунальной сферы. ТЭЦ строятся преимущественно в крупных городах, поскольку эффективная передача пара или горячей воды из-за высоких тепловых потерь в трубах возможна на расстоянии не более 20-25 км. Кроме того, чтобы уменьшить потери тепла, ТЭЦ необходимо дополнять небольшими подстанциями, которые должны размещаться вблизи от потребителя. При всех указанных недостатках ТЭЦ представляют собой установки по комбинированному производству электроэнергии и тепла, в связи с чем суммарный коэффициент полезного использования топлива повышается до 70-76% против типовых значений 35-40% на КЭС. При этом, как правило, максимальная мощность ТЭЦ меньше, чем КЭС.

3. Преимущества  и недостатки ТЭС

 

Некоторые преимущества тепловых станций по сравнению с другими типами станций заключаются в следующем:

1. В относительно свободном  территориальном размещении, связанном  с широким распространением топливных ресурсов;

2. В способности (в отличие от ГЭС) вырабатывать энергию без сезонных колебаний мощности;

3. В том, что площади отчуждения и вывода из хозяйственного оборота земли под сооружение и эксплуатацию ТЭС, как правило, значительно меньше, чем это необходимо для АЭС ;

4. ТЭС, в связи с массовым освоением технологий их строительства, сооружаются гораздо быстрее, чем ГЭС или АЭС, а их стоимость на единицу установленной мощности значительно ниже по сравнению с АЭС и ГЭС.

В то же время ТЭС обладают и крупными недостатками, в том числе некоторые из них:

1. для эксплуатации  ТЭС обычно требуется гораздо  больший персонал, чем для ГЭС  сопоставимой мощности, связанной  с обслуживанием очень масштабного  по объему топливного цикла;

2. ТЭС постоянно зависят  от поставок невозобновляемых (и нередко привозных) топливных ресурсов (уголь, мазут, газ, реже торф и горючие сланцы);

3. ТЭС весьма критичны  к многократным запускам и  остановкам; смены режима их работы  резко снижают эффективность,  повышают расход топлива и  приводят к повышенному износу основного оборудования;

4. ТЭС оказывают прямое  и крайне неблагоприятное воздействие  на экологическую обстановку.

В следующем разделе  я хочу подробнее остановиться на проблемах, которые связаны с  сооружением ТЭС, выработкой, передачей и распределением энергии на них.

 

 

 

4. Основные проблемы производства электроэнергии на ТЭС

 

В условиях работы ТЭС  на рынке электроэнергии экономические  показатели, в том числе и себестоимость, производства электроэнергии относятся  к числу важнейших. Помимо прямых затрат на топливо, эксплуатацию осуществляются так же затраты и за другие ресурсы, в том числе за водопользование, за воздействие на окружающую среду. Теплооэнергетика является одной из важных подотраслей электроэнергетики. Более 60% промышленно-производственных фондов сосредоточено на ТЭС. Они выполняют различные функции в общей системе энергообеспечения. 

 

4.1. Социально-экономические проблемы ТЭС

За последние 30 лет  мощность тепловых станций выросла  в 5 раз. Сегодня структура топливного баланса следующая: природный газ – 63% потребляемого на ТЭС топлива, уголь - 28%, мазут и прочие виды топлива - 19%. В топливном балансе ТЭС во всем мире, в целом, доминирующее положение занимает уголь. Обеспечение топливом Украины одна из важнейших проблем. Наша страна обеспечена собственным углем ~ на 95%, природным газом ~ на 25% и нефтью ~ на 10%. Именно поэтому значительная часть ТЭС работает на угле.

Сжигаемый на ТЭС Украины энергетический уголь имеет обычно низкое качество. Высокая зольность и влажность угля при практическом отсутствии обогащения вызывают значительные технические и экологические трудности при его сжигания в котлах. Это, в частности, явилось одной из причин снижения его использования.

При заборе воды для ТЭС  из рек, озер, а так же из водохранилищ общего пользования, забор воды по прямоточной системе равен всему количеству, которое забирается из источника и направляется, в том числе и на охлаждение конденсаторов паротурбинных установок и теплообменников вспомогательного оборудования ТЭС.

Для многих конденсационных ТЭС при использовании прямоточного водоснабжения осуществляется забор воды из отдельно специально построенных водохранилищ (прудов-охладителей). В этом случае осуществляется прямоточно-оборотное водоснабжение и плата за водопользование определяется исходя из необходимого количества воды для восполнения потерь воды в данном водохранилище из другого источника.

При оборотной схеме  технического водоснабжения с использованием открытых систем градирен, плата за водопользование также производится исходя из величины забора воды, необходимой для восполнения потерь воды в оборотном цикле (с испарением и уносом, а так же на продувку градирен и водоподготовку для основного парового цикла). В случае использования сухих градирен забор воды из поверхностных источников потребуется только для нужд водоподготовки.

Таким образом, величина платы за водопотребление ТЭС, определяемой как количество забора воды из источника  на ставку платы, существенно различается  для случаев использования непосредственно прямоточной схемы из источников общего пользования по сравнению со схемами прямоточной из отдельно специально построенных водохранилищ (прудов-охладителей), а так же при оборотных схемах.

На ТЭС топливная  составляющая себестоимости электроэнергии преобладает над остальными затратами. Поэтому ценовая связь между топливом и электроэнергией очевидна. Чем дороже закупается топливо для производства электроэнергии, тем дороже объодиться и само производство электроэнергии. Однако, будем считать, что топливная составляющая в себестоимости электроэнергии ТЭС не превышает 60 %.

Приведение тарифов  для населения к экономически обоснованному уровню до конца 2012 года. С начала 2012 года, уже дважды поднимались тарифы на электроэнергию для населения, однако их рост оказался ниже прогнозов. Так, с 1 февраля 2012 года для населения был утвержден двухуровневый тариф на электроэнергию. Он был повышен на 30% при потреблении домохозяйством более 150 кВт-ч электроэнергии в месяц, или при потреблении более 250 кВт-ч для домохозяйств, использующих электроплиты. Это позволило увеличить доходы ТЭС на 2-3% в 2012 году, что в целом незначительно. Следующее повышение тарифов для населения произошло в апреле 2012, и их рост составил 15% как по первому, так и по второму уровню тарифов. Однако, стоит отметить, что параллельно с тарифами для населения растет и себестоимость производства электроэнергии из-за роста цен на уголь.