1.2.Технологические и внутриотраслевые особенности электроэнергетики

Электроэнергетика является важнейшей составной частью ТЭК Украины, обладает рядом специфических черт, делающих ее непохожей ни на одну отрасль промышленности.

Главными отличительными особенностями электроэнергетики следует считать:

• невозможность запасать электрическую и тепловую энергию, в связи с чем существует постоянное единство производства и потребления;

• зависимость объемов производства энергии исключительно от потребителей и невозможность наращивания объемов производства по желанию и инициативе энергетиков;

• необходимость оценивать объемы производства и потребления энергии не только в расчете на год, как это делается для других отраслей промышленности, но и часовые величины электрических нагрузок;

• необходимость бесперебойности энергоснабжения потребителей;

• планирование энергопотребления, разработка графиков нагрузки на каждый день с учетом всех факторов.

Эти специфические условия породили отраслевые традиции в организации электроэнергетики, при этом главной особенностью является создание и функционирование объединенной энергетической системы Украины (ОЭС), которая обеспечивает централизованное электро и теплоснабжение потребителей, и взаимодействует с энергосистемами других стран обеспечивая экспорт – импорт энергии.

ОЭС включает в себя 8 региональных энергетических систем (ЭС) с диспетчерскими центрами: Днепровскую, Западную, Крымскую, Южную, Юго-Западную, Центральную, Северную, связанных между собой системообразующими линиями электропередачи.

Энергетическая система состоит из многочисленных энергетических объектов, включающих:

- электрические станции ;

- электрические и тепловые сети;

- систему оперативно-диспетчерского управления, для координации работы станций и сетей по единому диспетчерскому графику, в которую входят: центральное диспетчерское управление (ЦДУ), региональные объединенные диспетчерские управления (ОДУ), местные диспетчерские пункты на энергетических предприятиях;

- энергоремонтные предприятия, производящие централизованный ремонт энергетического оборудования;

- строительные организации, обслуживающие периодическую реконструкцию и новое строительство энергетических объектов.

Кроме электростанций важным элементом электроэнергетических систем являются энергетические коммуникации, прежде всего электрические сети, включая мощные линии электропередачи (ЛЭП).

По функциональному назначению линии электропередачи можно разделить на две большие группы: межсистемные и распределительные.

Межсистемные линии электропередачи выполняют функцию транспорта энергии между энергосистемами и отдельными предприятиями. Это обычно линии высокого напряжения - 750, 500, 330, 220, 110 кВ.

Распределительные линии доводят энергию до потребителей. Это обычно линии напряжением 6-10 кВ, 35 кВ, редко – 110 кВ, если потребителями являются предприятия промышленности, транспорта и т.д.

Для коммунально-бытовых потребителей распределительные линии выполнены на напряжение 220В, 380В, 6-10кВ.

Обслуживанием линий электропередачи и подстанций занимаются предприятия электрических сетей (ПЭС). Предприятия электрических сетей, обслуживающие магистральные сети, выделены в самостоятельное крупное объединение Магистральных электросетей (МЭС) – ГП НЭК «Укрэнерго».

На электрических подстанциях установлены электрические трансформаторы разного напряжения и мощности – от десятков до сотен киловольт-ампер (кВА), высоковольтные выключатели, разъединители и т.п., требующие квалифицированного обслуживания.

Для эксплуатации распределительных сетей создается несколько типов предприятий:

- предприятия электросетей (ПЭС), входящие в состав энергосистем;

- предприятия-перепродавцы - независимые поставщики, поставляющие электроэнергию по независимому тарифу;

- предприятия электросетей – поставщики, обслуживающие города и населенные пункты и покупающие электроэнергию у энергосистем, например, Открытое Акционерное Общество «Харьковоблэнерго». ОАО «Харьковоблэнерго» имеет все необходимые лицензии: на производство электроэнергии, на эксплуатацию сетей высокого и низкого напряжения и местное энергоснабжение по регулируемому тарифу. В ведении предприятий- поставщиков находятся также трансформаторные подстанции (ТП) и распределительные устройства (РП). Они трансформируют электроэнергию с высокого (110, 35, 6-10 кВ) на низкое напряжение 220, 380 В и распределяют ее в районах города и населенных пунктах для потребления.

Предприятия тепловых сетей (ПТС) также эксплуатируют магистральные и распределительные паро и теплопроводы в городах и населенных пунктах.

Основу генерирующих мощностей составляют три основных типа электростанций: АЭС, ТЭС, ГЭС.

Все перечисленные типы электростанций обладают разными экономическими показателями и поэтому имеют разные области применения.

Главными показателями, определяющими всю экономику энергетического производства, являются капитальные затраты или для сравнения разных электростанций удельные капиталовложения (К), грн/кВт, и годовые расходы по эксплуатации или себестоимость производства единицы энергии (S), коп/кВт.ч.

Основные технико-экономические

средние ориентировочные показатели электростанций

различных типов

Типы электростанций	Удельные капиталовложения, $ / кВт	Себестоимость производства энергии, цент/ кВтч
ТЭЦ	1800	8
КЭС	1000 - 1250	4 - 8
АЭС	2000 - 2500	2
ГЭС	1000 - 3500	2 - 8
СЭС	3000 - 4000	12 - 18
ВЭС	1100 - 1700	5 - 13
ТЭС на биомассе	900 - 3000	5 - 15
Фотоэлектрическая установка	5000 - 10000	25 - 125
Геотермальная установка	800 - 3000	2 - 10

Капитальные затраты на сооружение электростанций связаны в основном со стоимостью энергетического оборудования. Исключение составляют ГЭС – где основная часть стоимости – гидросооружения.

Себестоимость производства энергии зависит на 60-80% от стоимости потребленного топлива (кроме ГЭС). Поэтому главным показателем экономичности работы любой ТЭС является его удельный расход на выработку и отпуск единицы энергии.

В 2005 г. средний тариф с целевой надбавкой составил для:

АЭС- 7,7; ТЭЦ – 14,99; ГЭС – 3,19; ВЭС – 18,33 коп./кВтч.

Наиболее распространены тепловые электростанции – ТЭС, работающие на органическом топливе. Они подразделяются на ТЭЦ – теплоэлектроцентраль для одновременной выработки тепловой и электрической энергии и ГРЭС – государственные районные электростанции обычно конденсационного типа (КЭС), работающие на органическом топливе и вырабатывающие только электрическую энергию.

Гидроэлектростанции бывают двух типов: собственно ГЭС и ГАЭС – гидроаккумулирующие. Гидростанции являются единственными источниками энергии, использующими возобновляемые природные энергоресурсы – естественный речной водоток. Перепад давлений между верхней и нижней отметкой воды используется для получения энергии, обеспечивающей работу турбогенераторов.

Гидроаккумулирующие станции (ГАЭС) – искусственные сооружения, созданные на возвышенностях над естественными водоемами. В часы ночного провала нагрузки они работают в режиме насосов, закачивающих воду на верхний уровень водохранилища, а в часы пика нагрузки срабатывают эту воду, вырабатывая электрическую энергию для сглаживания суточной неравномерности электропотребления.

Атомные электростанции (АЭС) являются по существу тепловыми станциями, в которых пар получается не при сжигании топлива, а при освобождении внутриатомной энергии. Различаются АЭС по типам ядерных реакторов. В Украине работают водо-водяные энергетические реакторы с водой под давлением корпусного типа ВВЭР-440 и ВВЭР-1000.

Установленная мощность энергоблоков АЭС Украины

Название АЭС	Тип реактора	Устан. мощн., МВт	Количество энергоблоков	Мощность АЭС, МВт
ЗАЭС	ВВЭР - 1000	1000	6	6000
ЮУАЭС	ВВЭР - 1000	1000	3	3000
РАЭС	ВВЭР – 1000 ВВЭР - 440	1000 440	2 2	2000 880
ХАЭС	ВВЭР - 1000	1000	2	2000
ВСЕГО				13880

Теплотворная способность, т.е тепловыделение, отнесенное к единице массы разделившихся нуклидов ядерного горючего в 2,5 млн. раз выше чем у органического топлива. 1 кг урана может дать столько теплоты, сколько может быть получено при сжигании от 2,6 до 3,0 тыс. тонн каменного угля.

Потребление электрической энергии в разное время суток неравномерное.

В суточном графике электрических нагрузок можно выделить базовую, полупиковую и пиковую области. Базовая область соответствует минимальной (ночной) нагрузке, пиковые области – соответствуют утреннему и вечернему пикам нагрузки длительностью по 3-4 часа. Между минимальной дневной и ночной нагрузками располагается область дневного потребления электроэнергии, называемая полупиковой нагрузкой.

пиковая

Р

полупиковая

базовая

0 8 16 24 Часы

Основным показателем, характеризующим график электрических нагрузок, является коэффициент неравномерности

_сут. = Р_min / Р_max

_сут. = 0.93 ……0,95 – у Донбассоблэнерго и Днепрооблэнерго, поскольку в их структуре преобладают промышленность и строительство. В регионах с меньшим удельным весом промышленности _сут. = 0,69 – 0,78 (Винницкоблэнерго).

Неравномерность энергопотребления требует наличия резервных мощностей электростанций, предназначенных для покрытия пиковых нагрузок и технических возможностей менять режим работы тех или иных электростанций в течение суток в полупиковой части графика. При дефиците регулирующих мощностей снижается качество электроэнергии (снижается частота в сети до 49 Гц и ниже), что влечет за собой экономические потери у потребителей.

Атомные электростанции в силу относительно низкой маневренности их оборудования и высокой капитальной стоимости технически и экономически целесообразно использовать в базовой части суточных графиков нагрузки.

Гидроэлектростанции характеризуются высокой мобильностью набора и сброса нагрузки, измеряемой десятками секунд. ГЭС в энергосистеме особенно эффективно использовать при сочетании с ТЭС. При этом повышается эффективность эксплуатации ТЭС за счет выравнивания их нагрузок. Гидроэлектростанции используются для покрытия пиков суточных графиков нагрузки энергосистемы, особенно выгодно применять ГАЭС.

ТЭЦ предназначены работать по вынужденному электрическому графику, определяемому режимом теплопотребления в течение суток и года.