Общая характеристика электроэнергетики

Электроэнергетика - важнейший фактор территориальной организации хозяйственной деятельности. Её объекты обладают мощным районообразующим и градообразующим потенциалом. Если в первые советские пятилетки, имеющиеся технологии позволяли передавать электрическую энергию на расстояние не более 300 – 400 км, то в настоящее время радиус эффективной передачи – 2,5 и более тыс. км. Следовательно, размещение производства относительно источников энергии становится более свободным, независимым.

Системообразующий элемент энергетики – распределительные сети. Общая протяженность линий электропередач в стране – более 2,5 млн. км (для сравнения: в Японии только 60 тыс. км – это яркий пример воздействия территориальных масштабов страны на объем затрат по ее обустройству).

Размещение объектов электроэнергетики зависит от двух основных факторов: 1. Наличия и качественного состояния первичных энергоресурсов, геологических условий добычи сырья и возможностей его транспортировки с минимальными потерями и затратами. 2. Платежеспособного спроса на произведенную энергию.

В настоящее время по производству электроэнергии Россия находится на 4 месте в мире после США, КНР и Японии. В стране значительны потери электроэнергии – порядка 10 % от суммарной выработки.

70 % территории России, на которой проживает менее 10 % населения, не обслуживается единой системой энергоснабжения (ЕЭС), относится к зоне децентрализованного энергоснабжения – Зона Севера.

Структура выработки электроэнергии в России в целом соответствует мировым пропорциям и распределяется между основными генерирующими мощностями следующим образом (табл. 1). Главный тип станций – тепловые.

Почти 25 % электрической энергии вырабатывается в Центральном федеральном округе, 20 % - в Сибирском, 19,5 % - Приволжском, 15 % - Уральском. Как видим, производство электроэнергии по территории страны весьма рассредоточено, в отличие от добычи минерального топлива, и в большей степени ориентируется не на сырьевой, а потребительский фактор. К электроизбыточному району относится Восточно-Сибирский, самый электродефицитный район – Центральный.

53 % вырабатываемой электроэнергии потребляется в промышленности, 8 % - на транспорте, 7 % - в сельском хозяйстве, доля прочих отраслей – 32 %.

Развитие и размещение традиционной электроэнергетики

Электроэнергетика, основанная на различных видах невозобновимого минерального топлива (химическая энергия > тепловая энергия > электрическая энергия) и использующая силу падающей воды рек относится к традиционной. На долю ТЭС, ГЭС и АЭС приходится 99 % вырабатываемой в России энергии.

Таблица 38

Динамика и структура выработки электроэнергии в России

	1940	1970	1980	1990	2000	2011
Динамика выработки, млрд. кВт/ч
	30,8	470,2	805	1082	878	1040,4
Структура выработки по типам станций, %
ТЭС	95,1	79,3	77,3	73,6	66,2	66
ГЭС	4,9	20	16	15,4	18,8	18
АЭС	-	0,7	6,7	11	15	16

Теплоэлектростанции. Всего на территории России действует около 600 тепловых станций. Они вырабатывают электрическую и тепловую энергию за счет сжигания природного газа (67 %), угля (28 %) и мазута (5 %).

Тепловая электроэнергетика представлена станциями двух типов, а именно: работающими в режиме конденсации (вырабатывается только электрическая энергия) и работающими в режиме теплофикации (вырабатывается электрическая и тепловая энергия).

Конденсационные электростанции (КЭС) в свою очередь подразделяются на районные (ГРЭС) и центральные (ЦЭС). ГРЭС - самые мощные и, значит, потребляют значительное количество минерального топлива, являются зависимыми от транспортных издержек по перевозке топлива и поэтому их выгодно размещать у сырьевых баз (буроугольные разрезы, НПЗ, ГПЗ). ЦЭС – строятся на площадках энергоемких промышленных предприятий, т.е. непосредственно у пиков энергопотребления, с целью снижения расходов предприятий.

Теплофикационные электростанции (ТЭЦ) строят только в крупных городах, поскольку передача теплоносителя (горячей воды) может осуществляться в радиусе не более 10 – 15 км от станции. Например, Челябинск обслуживается тремя ТЭЦ. В стране построено и эксплуатируется более 260 тыс. км теплосетей.

В малых городах функцию теплоснабжения выполняют котельные установки. Их общее число приближается к 190 тыс.

Гидроэлектростанции. На территории России функционирует около 100 гидроэлектростанций (ГЭС). ГЭС характеризуются самой низкой себестоимостью вырабатываемой электроэнергии, поэтому к ним тяготеют самые энергоемкие отрасли промышленности (выплавка легких цветных металлов, производство синтетических волокон и нитей и др.).

На территории Восточной Сибири и Дальнего Востока сосредоточено 80 % технического гидроэнергопотенциала страны.

Различают такие типы ГЭС как равнинные, горные, деривационные и гидроаккумулирующие.

Самые мощные равнинные и горные ГЭС образуют каскады на крупных реках. В состав Ангаро-Енисейского каскада входят станции: Саяно-Шушенская (6,4 млн. кВт), Красноярская (6 млн. кВт), Иркутская (4 млн. кВт), Братская (4,5 млн. кВт), Усть-Илимская (4,3 млн. кВт), сооружается Богучанксая ГЭС (4 млн. кВт). Волжско-Камский каскад образован такими станциями как: Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Горьковская, Чебоксарская, две Волжские (возле Самары и Волгограда), Саратовская, Камская, Воткинская, Нижнекамская.

Строительство ГЭС требует длительных сроков и значительных капиталовложений (фондоемкая отрасль). Главное их предназначение – покрытие пиковых энергонагрузок в сети.

Атомные электростанции. Всего на территории страны функционирует 10 гражданских атомных электростанций (АЭС). Каждая станция состоит из отдельных энергоблоков – реакторов. Их общее количество – 31. Помимо них для гражданских нужд также используются мощности атомных реакторов в Димитровграде (Ульяновская область) и Северске (Томская область). Первая в мире АЭС введена в эксплуатацию в 1954 году – Обнинская (Калужская область).

Таблица 39

Некоторые характеристики эксплуатируемых АЭС России

	Размещение	Мощность, МВт	Тип реакторов	Людность ближайшего крупного города (тыс. чел., 2000)	Расстояние от АЭС до города (км)
Кольская	Мурманская обл., Полярные Зори	1 760	ВВЭР	Мурманск (376)	200
Ленинградская	Ленинградская обл., Сосновый Бор	2 000	РБМК	СПб (4 694)	60
Смоленская	Смоленская обл., Десногорск	3 000	РБМК	Смоленск (353)	107
Калининская	Тверская обл., Удомля	2 000	ВВЭР	Тверь (455)	125
Курская	Курская обл., Курчатов	4 000	РБМК	Курск (444)	37
Балаковская	Саратовская обл., Балаково	4 000	ВВЭР	Балаково (206)	10
Нововоронежская	Воронежская обл., Нововоронеж	2 400	ВВЭР	Воронеж (908)	40
Белоярская	Свердловская обл., Заречный	600	БН	Екатеринбург (1 266)	55
Билибинская АТЭЦ	Чукотский АО, Билибино	48	ЭПГ	Магадан (121)	1 250
Ростовская	Ростовская обл., Волгодонск	1 000	ВВЭР	Ростов-на-Дону (1 013)	200

Примечание: экспериментальная АЭС РАН - Обнинская (Обнинск, Калужская обл., ГНЦ РФ «ФЭИ») остановлена в 2002 г.

Ранее утверждалось, что АЭС наиболее экономичный способ энергоснабжения топливо - и энергодефицитных районов страны, но при этом забывали о том, что 75 % суммарных затрат в ядерном топливном цикле приходится на переработку и захоронение отходов, которые не брались во внимание при расчете себестоимости.

Срок службы одного атомного реактора – около 30 лет, после чего его необходимо выводить из эксплуатации. В России в гражданских целях эксплуатируются ядерные реакторы трех типов: 1) водо-водяные (ВВЭР), 2) большой мощности канальные (РБМК) – с 1986 года именуются реакторами «чернобыльского типа», 3) на быстрых нейтронах (БН). Реакторы ВВЭР и РБМК в качестве топлива используют низкообогащенный уран (изотоп 235 U). Реакторы БН в качестве топлива используют 238 U. В стране пока только одна станция использует передовую технологию БН – Белоярская (Свердловская область, город Заречный).

АЭС используют транспортабельное топливо – тепловыделяющие элементы из низкообогащенного урана. При расходе 1 кг урана выделяется теплота, эквивалентная сжиганию 2.5 тыс. т лучшего угля. Эта особенность исключает зависимость АЭС от сырьевого фактора и обеспечивает маневренность в их размещении.

Их целесообразно строить в первую очередь в тех районах страны, где замыкающие затраты на энергоснабжение посредством ТЭС наиболее высоки, а предпосылок для создания мощных каскадов ГЭС практически нет (Северо-Запад, Центр, Юг).

АЭС ориентируются на потребителей, расположенных в районах с напряженным топливно-энергетическим балансом или в местах, где выявленные ресурсы минерального топлива ограничены. Площадки под их строительство отводятся не ближе 30 км от крупных городов, в сейсмически спокойных зонах. Например, Ленинградская АЭС, размещена на берегу Финского залива у города Сосновый Бор.

Предполагается, что к 2025 году доля вырабатываемой на АЭС энергии вырастет до 22 %. Для этого в стране необходимо построить около 40 новых энергоблоков. Некоторые из старых проектов уже реанимированы. В частности возобновлено строительство Южноуральской АЭС.

Обсуждается идея строительства плавучих АЭС (на базе реакторов атомных подлодок) для электроснабжения прибрежных районов Российской Зоны Севера (Певек).