Размещение электроэнергетики России

Среди тепловых электростанций в России основную роль играют государственные  районные электростанции (ГРЭС), которые в большей степени ориентированы на сырьевой фактор размещения.

ТЭС, использующие уголь, располагаются  на территории угольных бассейнов и  близ них в условиях, при которых  затраты на транспортировку топлива  относительно невелики. Примером может  служить Рефтинская ГРЭС под Екатеринбургом, работающая на кузнецком угле. Много  подобных установок в пределах Кузбасса (Беловская и Томь-Усинская ГРЭС, Западно-Сибирская и Ново-Кемеровская  ТЭЦ), электростанции Канско-Ачинского  бассейна (Березовская ГРЭС-1 и Назаровская  ГРЭС), Донбасса (Новочеркасская ГРЭС). Единичные ТЭС расположены у  небольших угольных залежей: Нерюнгринская  ГРЭС в Южно-Якутском бассейне, Троицкая и Южно-Уральская ГРЭС близ угольных бассейнов Челябинской области, Гусиноозерская ГРЭС у одноименного месторождения на юге Бурятии.

ТЭС, работающие на мазуте, ориентированы на центры нефтепереработки. Типичный пример — Киришская ГРЭС при Киришском НПЗ, обслуживающая  Ленинградскую область и Санкт-Петербург. Сюда же можно отнести Волжскую ТЭЦ-1 под Волгоградом, Ново-Салаватскую и Стерлитамакскую ТЭЦ в Башкирии

Газовые ТЭС размещаются  как в местах добычи этого сырья (крупнейшие в России Сургутские ГРЭС 1 и 2, Нижневартовская ГРЭС, Заинская ГРЭС в Татарстане), так и за многие тысячи километров от нефтегазовых бассейнов. В этом случае топливо поступает на электростанции по трубопроводам. Газ как топливное сырье для ТЭС дешевле и экологичнее мазута и угля, кроме того, его транспортировка не так сложна. Работающие на газе электростанции преобладают в Центральной России, на Северном Кавказе, в Поволжье и Приуралье.

Крупнейшее в России средоточие ТЭС — Подмосковье. Здесь  имеются два кольца крупных теплоэнергетических  установок: внешнее, представленное ГРЭС (Шатурская и Каширская, построенные  по плану ГОЭЛРО, а также Конаковская), и внутреннее — московские ТЭЦ. Если рассматривать Москву как единый энергетический узел, то ему не будет  равных по величине в нашей стране. Суммарная мощность этих энергоустановок  чуть меньше 10 тыс. МВт, что превосходит  установленную мощность Сургутских ГРЭС

Ныне основная часть  подмосковных ТЭЦ работает на газе, хотя некоторые из них строились  под иное топливо: уголь (Кашира) или  торф (Шатура).

Гидравлические  электростанции (ГЭС) - электростанции, в качестве источника энергии использующие энергию водного потока.

К преимуществам ГЭС следует отнести высокий КПД — 92—94% (для сравнения у АЭС и ТЭС — около 33%) и экономичность. Кроме того, гидроэлектростанцию обслуживает сравнительно немногочисленный персонал. При этом, ГЭС имеет и определенные недостатки: длительные сроки строительства — 15—20 лет (АЭС и ТЭС — 3—4 года) и большие капиталовложения, но это компенсируется длительными сроками эксплуатации (до 100 лет и больше) при относительной дешевизне поддерживающего обслуживания и низкой себестоимости выработанной электроэнергии.

Любая ГЭС — комплексное  гидротехническое сооружение: она не только вырабатывает электроэнергию, но и регулирует сток реки, а плотина используется для транспортных связей между берегами. В нашей стране при крупных ГЭС часто создавались значительные промышленные центры, использовавшие мощности строительной индустрии, высвободившиеся после сооружения плотины, и ориентированные на дешевую электроэнергию гидроустановок. Таковы Тольятти при Волжской ГЭС им. Ленина, Набережные Челны при Нижнекамской ГЭС, Братск при Братской ГЭС, Балаково при Саратовской ГЭС, Новочебоксарск при Чебоксарской ГЭС, Чайковский при Воткинской ГЭС, Волжский при Волжской ГЭС им. XXII съезда КПСС.

Необходимыми условиями  размещения ГЭС являются: выгодный створ в речной долине, относительно большое падение воды, сравнительно равномерный сток по сезонам года, создание водохранилища и затопление прирусловых территорий, которые  прежде использовались в хозяйственной  деятельности и для расселения людей.

Характерной чертой гидроэнергостроительства в стране являлось сооружение на реках  каскадов гидроэлектростанций с  комплексным использованием гидроресурсов. Наиболее мощные каскады ГЭС в России построены на Енисее, Ангаре, Волге, Каме. По числу отдельных ГЭС на протяжении небольшого участка русла в России нет равных каскадам Кольского полуострова: Нивскому, Пазскому, Серебрянскому.

Крупнейшими гидроэлектростанциями  являются ГЭС Восточно-Сибирского экономического района (Ангаро-Енисейский каскад): Саяно-Шушенская, Красноярская, Усть-Илимская, Братская.

Мощные ГЭС Европейской  части страны созданы на равнинных  реках, в условиях мягких грунтов. Это  ГЭС на Волге (Волжско-Камский каскад): в Волгограде, Самаре, Саратове, Чебоксарах, Воткинске и другие.

Кроме того, в Европейской  части страны перспективно развитие нового вида ГЭС – гидроаккумулирующих (ГАЭС). Электроэнергия на ГАЭС производится за счет перемещения массы воды между  двумя бассейнами, размещенными в  разных уровнях и соединенными водоводами. ГАЭС особенно эффективны при крупных  потребителях электроэнергии, поэтому  их часто размещают у больших  городов. Крупнейшая ГАЭС России —  Загорская в Сергиево-Посадском  районе Московской области.

Атомные электростанции – электростанция, на которой ядерная (атомная) энергия преобразуется в электрическую. На АЭС тепло, выделяющееся в ядерном реакторе, используется для получения водного пара, вращающего турбогенератор.

На атомных электростанциях  используется в высшей степени концентрированное  и транспортабельное топливо  — урановые тепловыделяющие элементы. При расходе 1 кг урана выделяется теплота, эквивалентная сжиганию 2,5 тыс. т угля лучших марок. Эта характерная особенность исключает зависимость АЭС от топливного фактора и обеспечивает наибольшую маневренность размещения. Атомные электростанции ориентированы на потребителей, расположенных в районах с напряженным топливно-энергетическим балансом или там, где выявленные ресурсы минерального топлива и гидроэнергии ограничены. Таким образом, главный фактор размещения атомных электростанций — потребительский.

Одним из основных требований при оценке возможности строительства  АЭС является обеспечение безопасности её эксплуатации для окружающего  населения, которая регламентируется нормами радиационной безопасности. При выборе места строительства  АЭС должна учитываться возможность  создания санитарно-защитной зоны, определяемой кругом, центром которого является вентиляционная труба АЭС. Исходя из возможности аварийной протечки активных жидкостей, предпочтение отдается площадкам с глубоким стоянием грунтовых вод. Также при выборе площадки для строительства атомной электростанции большое значение имеет техническое водоснабжение так, как Атомная электростанция является крупным водопользователем.

На сегодняшний день в России эксплуатируются 10 атомных электростанций (в общей сложности 32 энергоблока установленной мощностью 24,2 ГВт), которые вырабатывают около 16% всего производимого электричества. При этом в Европейской части России доля атомной энергетики достигает 30%, а на Северо-западе — 37%.²

Крупнейшие АЭС в нашей  стране в основном расположены в  районах с напряженным топливно-энергетическим балансом: Северо-Западном (Ленинградская - 4 млн. кВт), Центральном (Смоленская — 3 млн кВт, Калининская — 2 млн. кВт), Центрально-Черноземном (Курская - 4 млн. кВт, Нововоронежская -1,8 млн. кВт), Северном (Кольская в г. Кандалакша — 1,8 млн. кВт), Поволжском (Балаковская в Саратовской области — 4 млн. кВт).

Менее мощные АЭС созданы  на Урале (Белоярская в Свердловской области - 0,6 млн. кВт), Дальнем Востоке (Билибинская в Чукотском автономном округе — 0,048 млн. кВт), в Центральном районе (Обнинская в Калужской области — опытная АЭС). На Северном Кавказе запущена Ростовская АЭС (г. Волгодонск Ростовской области).

2.2 Использование альтернативных источников энергии

Потребление энергии в мире постоянно растет. За последние 25 лет этот показатель возрос в полтора раза и в предстоящую четверть века, согласно прогнозам, увеличится еще на 50%. Основным источником энергии в настоящее время является органическое топливо (уголь, нефть, газ), запасы которого будут иссякать, а стоимость - возрастать. Не стоит также забывать, что использование органического топлива вызывает серьезные изменения климата.  
В этих условиях можно говорить об использовании в качестве альтернативы возобновляемых источников энергии.

Основная цель альтернативной энергетики — получить электроэнергию из возобновляемых или практически неисчерпаемых природных явлений и ресурсов.

Преимущества альтернативной энергетики:

• Экологическая чистота
• Низкая стоимость эксплуатации оборудования
• Доступность, неограниченность и бесплатность используемых ресурсов

Геотермальные электростанции преобразует внутреннюю  энергию  перегретой воды или пара, выходящего из недр Земли, в электрическую по  принципу, схожему с принципом работы ТЭС. ГеоТЭС строят в тех районах, где происходит заметная вулканическая деятельность, то есть, слой магмы находится близко к поверхности. Энергия геотермальных источников стала использоваться в России сравнительно недавно. Первая российская геотермальная электростанция (Паужетская ГеоЭС) была построена в 1966 году на Камчатке. И хотя мощность станции была невелика, она сыграла историческую роль в развитии камчатской энергетики и российской геотермии. По результатам успешной эксплуатации Паужетской электростанции было решено продолжить развитие геотермальной энергетики на Камчатке.

Ученые и геологи провели  геологоразведочные изыскания на Мутновском месторождении, где впоследствии были построены две геотермальные  электростанции: Верхне-Мутновская ГеоЭС (1999 год) и Мутновская ГеоЭС (2002 год). Реализацией этих крупнейших проектов занималось акционерное общество «Геотерм». Суммарная мощность Мутновских ГеоЭС  составляет 62 МВт.³

Наиболее традиционным источником альтернативной энергии считается солнечная. На гелиостанциях солнечная энергия преобразуется в электрическую. В  бывшем СССР гелиостанция существует в Крыму. В России первая солнечная электростанция для подачи энергии в сеть введена в эксплуатацию в 2010 году. Данная электростанция расположена на хуторе  Крапивенские дворы Яковлевского района Белгородской области.⁴

Важное местное значение в будущем могут иметь приливные  станции, поскольку являются одной  из энергетических систем, которые  действуют без серьезного ущерба для окружающей среды. Первая и пока единственная приливная электростанция России находится в губе Кислая Баренцева моря, вблизи поселка Ура-губа Мурманской области - Кислогубская ПЭС.

Гидроагрегаты станции вырабатывают энергию за счет морских приливов и отливов. Станция состоит на государственном учете как памятник науки и техники.

Очень перспективной отраслью энергетики является создание ветровых электростанций и их комплексов. Стоимость электроэнергии на ВЭС  ниже, чем на любых других станциях. Преимуществом ВЭС также является  ее абсолютная  независимость от каких бы то ни было недвижимых объектов.

Самая крупная ветроэлектростанция  России (5,1 МВт) расположена в районе посёлка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Куликовская ВЭС состоит из 21 ВЭУ датской компании SЕАS Energi Service A.S. Её среднегодовая выработка составляет около 6 млн кВт·ч.

2.3 Единая энергетическая система России

Единая энергетическая система России – развивающийся  в масштабе всей страны высокоавтоматизированный комплекс электростанций, электрических  сетей и объектов электросетевого  хозяйства, объединенных единым технологическим  режимом и централизованным оперативно-диспетчерским  управлением.

ЕЭС обеспечивает надежное, экономичное и качественное электроснабжение отраслей экономики и населения  Российской Федерации, а также поставки электроэнергии в энергосистемы  зарубежных государств.

Развитие ЕЭС России происходило путем поэтапного объединения  и организации параллельной работы региональных энергетических систем, формирования межрегиональных объединенных энергосистем (ОЭС) и их последующего объединения в составе Единой энергетической системы.

Единая энергетическая система имеет ряд очевидных  экономических преимуществ. Мощные ЛЭП (линии электропередачи) существенно  повышают надежность снабжения народного  хозяйства электроэнергией. Они  выравнивают годовые и суточные графики потребления электроэнергии, улучшают экономические показатели электростанций и создают условия  для полной электрификации районов, где ощущается недостаток электроэнергии.

Таким образом, ЕЭС позволяет: обеспечить снижение необходимой суммарной установленной мощности электростанций за счет совмещения максимумов нагрузки энергосистем, имеющих разницу поясного времени и отличия в графиках нагрузки; сократить требуемую резервную мощность на электростанциях; осуществить наиболее рациональное использование располагаемых первичных энергоресурсов с учетом изменяющейся топливной конъюнктуры; удешевить энергетическое строительство и улучшить экологическую ситуацию.

Единая энергетическая система  России состоит из 69 региональных энергосистем, которые, в свою очередь, образуют 7 объединенных энергетических систем: Востока, Сибири, Урала, Средней Волги, Юга, Центра и Северо-Запада. Все энергосистемы соединены межсистемными высоковольтными линиями электропередачи напряжением 220-500 кВ и выше и работают в синхронном режиме (параллельно).

В электроэнергетический комплекс ЕЭС России входит более 600 электростанций мощностью свыше 5 МВт. На конец 2010 года общая установленная мощность электростанций Единой энергетической системы России составила 214 868,6 МВт.

Мощность парка действующих  электростанций по типам генерации  имеет следующую структуру: 21% - это  объекты гидроэнергетики, 11% - атомные  электростанции и 68% - тепловые электростанции.

Россия является третьим по величине производителем электроэнергии в мире после США и Германии.

Выработка электроэнергии электростанциями ЕЭС России, включая производство электроэнергии на электростанциях  промышленных предприятий, составила 1 004,7 млрд. кВтч (прирост к 2009 году - 4,6%), в том числе: