Глава 1. Роль энергетики в развитии национальной экономики.

1. Основные характеристики энергетического хозяйства

национальной экономики.

Дисциплина “Экономика теплоэнергетики” рассматривает вопросы экономики, организации, планирования и управления энергохозяйством предприятия в увязке с его технологическими особенностями.

Технической базой функционирования и развития промышленности является энергетика, которая занимает важное место в производстве и экономике промышленного производства и в значительной степени определяет уровень его конкурентоспособности.

Экономика энергетики выявляет рациональные направления развития и эксплуатации энергетического хозяйства предприятия, его отдельных элементов, устанавливает методы эффективного использования материальных, трудовых и финансовых ресурсов.

Экономические знания и системный подход к решению экономических проблем особенно необходим в топливно-энергетическом комплексе (ТЭК), который является наиболее капиталоемким комплексом промышленности и связан со всеми отраслями промышленности, а также сельского хозяйства, транспорта, коммунально-бытовым сектором .

Предметом изучения энергетики является совокупность процессов получения, преобразования, распределения и использования в национальной экономике топлива, электрической энергии, теплоты, сжатого и кондиционированного воздуха, кислорода, воды, и др. энергоносителей.

Современное энергетическое хозяйство национальной экономики включает в себя всю совокупность предприятий, установок и сооружений, а также связывающих их хозяйственных отношений, которые обеспечивают функционирование и развитие добычи (производства) энергоресурсов и всех процессов их преобразования до конечных установок потребителей включительно. Укрупненная схема основных последовательных процессов преобразования энергетических ресурсов показана на рис. 1.1.

Рис 1.1 Укрупненная схема основных цепочек.

В зависимости от стадии преобразования различают следующие виды энергии :

• Первичная – энергетические ресурсы, извлекаемые из окружающей среды;

• Подведенная – энергоносители, получаемые потребителями: разные виды жидкого, твердого и газообразного топлива, электроэнергия, пар и горячая вода, разные носители механической энергии и др.;

• Конечная – форма энергии, непосредственно применяемая в производственных, транспортных или бытовых процессах потребителей.

Состав энергетического хозяйства можно представить из нескольких элементов:

• топливно-энергетический комплекс (ТЭК) – часть энергетического хозяйства от добычи (производства) энергетических ресурсов, их обогащения, преобразования и распределения до получения энергоносителей потребителями. Объединение разнородных частей в единый национально-хозяйственный комплекс объясняется их технологическим единством, организационными взаимосвязями и экономической взаимозависимостью;

• электроэнергетика – часть ТЭК, обеспечивающая производство и распределение электроэнергии и тепла;

• централизованное теплоснабжение – часть ТЭК, обеспечивающая производство и распределение пара и горячей воды от источников общего пользования;

• теплофикация – часть электроэнергетики и централизованного теплоснабжения, обеспечивающая комбинированное (совместное) производство электроэнергии, пара и горячей воды на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) и магистральный транспорт тепла.

В технологическом аспекте важнейшим элементом энергетического хозяйства являются генерирующие установки электроэнергетической отрасли.

Энергетические генерирующие установки – это установки, производящие энергетическую продукцию. К их числу относят: тепловые электростанции (ТЭС), гидравлические электростанции (ГЭС), атомные электростанции (АЭС), парогазовые установки (ПГУ), газотурбинные установки (ГТУ), воздуходувные станции, кислородные станции, котельные.

Генерирующие установки можно классифицировать по ряду основных признаков:

• по виду первичных энергоресурсов;

• по процессам преобразования энергии;

• по видам отпускаемой энергии;

• по количеству и типам обслуживаемых потребителей;

• по режиму работы.

Комплекс единой энергетической системы (ЕЭС) России включает в себя около шестисот тепловых и более ста гидроэлектростаций.

По видам использованных первичных энергоресурсов различаются электростанции, применяющие: органическое топливо – ТЭС; ядерное топливо – АЭС; гидроэнергию – ГЭС, гидроаккамулирующие электростанции ГАЭС и приливные (ПЭС); солнечную энергию – СЭС; энергию ветра – ВЭС; подземное тепло – геотермальные (ГЭОЭС).

Электростанции на органическом топливе делятся в зависимости от вида используемого топлива на: работающие на угле, местных видах топлива (сланцы, торф) и газо-мазутном топливе.

По применяемым процессам преобразования энергии выделяются электростанции, в которых:

• полученная тепловая энергия преобразуется в механическую, а затем в электрическую энергию – ТЭС, АЭС;

• полученная тепловая энергия непосредственно превращается в электрическую – СЭС с помощью фотоэлементов;

• энергия воды и воздуха превращается в механическую энергию, а затем в электрическую – ГЭС, ГАЭС, ПЭС, ВЭС.

По видам отпускаемой энергии различают электростанции: отпускающие только электрическую энергию – ГЭС, ГАЭС, тепловые конденсационные электростанции (КЭС), атомные КЭС; отпускающие электрическую и тепловую энергию – ТЭЦ, атомные ТЭЦ и др. Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) кроме электроэнергии вырабатывают тепло; использование тепла отработавшего пара при комбинированном производстве энергии обеспечивает значительную экономию топлива. Если отработавший пар или горячая вода используется для технологических процессов, отопления и вентиляции промышленных предприятий, то ТЭЦ называются промышленными. При использовании тепла для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий городов ТЭЦ называются коммунальными (отопительными). Промышленно-отопительные ТЭЦ снабжают теплом как промышленные предприятия, так и население.

По количеству и типам охватываемых потребителей выделяют: районные электростанции; местные электростанции для энергоснабжения отдельных населенных пунктов; блок-станции для энергоснабжения отдельных потребителей.

По режиму работы различаются электростанции: базовые; маневренные или полупиковые; пиковые.

К первой группе относятся крупные, наиболее экономичные КЭС, атомные КЭС, ТЭЦ, работающие в теплофикационном режиме; ко второй группе – маневренные КЭС и ТЭЦ; к третьей группе – пиковые ГЭС, ГАЭС, ГТУ.

Кроме того, для каждого типа электростанции имеются внутренние признаки классификации. Например, КЭС и ТЭЦ различаются по начальным параметрам, технологической схеме (блочные и с поперечными связями), единичной мощности блоков и т.п. АЭС классифицируются по типу реакторов (на тепловых и быстрых нейтронах), по конструкции реакторов и др.

При решении проблем экономического развития, выбора рациональной организационной схемы необходимо учитывать специфические особенности основных технологий отрасли.

К технологическим особенностям энергетического производства относят::

1. совпадение во времени процесса производства и потребления энергетической продукции. Ни тепловую, ни электрическую энергию нельзя складировать и запасать. Энергосистемы должны выдавать столько энергии и мощности, сколько требуется в данный момент.

, где

- произведенная электрическая энергия, кВт·ч,

- потребленная электрическая энергия, кВт·ч,

- потери электрической энергии при транспортировке, кВт·ч,

- произведенная тепловая энергия, ГДж,

- потребленная тепловая энергия, ГДж,

- потери тепла при транспортировке, ГДж.

Эта особенность технологии обуславливает высокие требования к надежности работы энергосистем и качеству электроэнергии. Надежность является одним из важнейших требований в энергетике. Для обеспечения надлежащего уровня надежности в энергосистеме используется резервирование, т.е. создаются резервы мощности, которые необходимы для замены вышедших из строя агрегатов, для проведения ремонта энергосистем и для поддержания качества выдаваемой энергии (частота и напряжение в электрической сети), а также резервные запасы топлива, воды и т.д.;

2. широкую взаимозаменяемость генерирующих установок в энергосистеме. Так, для производства электроэнергии могут быть использованы конденсационные электростанции (КЭС), теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), гидростанции (ГЭС), атомные электростанции (АЭС) и др. А для производства тепла используются ТЭЦ, котельные или утилизационные установки. На этих станциях и котельных могут быть установлены агрегаты различных типов, работающие на разных параметрах пара и использующие различные виды топлива. Многовариантность имеется и на стадиях транспорта энергии и использования ее потребителями;

3. взаимозаменяемость видов продукции, т.е. возможность использования различных энергоносителей в установках, например: использование природного газа или электрической энергии в нагревательных печах, использование парового или электрического привода компрессоров и др.;

4. высокую динамичность энергопотребления. Это обуславливает высокие требования к маневренности генерирующих установок, так как в каждый момент времени должно быть произведено такое количество энергии, которое требуется потребителю. Маневренность агрегата должна обеспечить возможность работы энергосистемы по заданному графику.

В связи с тем, что система работает с переменным режимом и в течение суток, и в течение недели, месяца, года, генерирующие установки должны обладать широким диапазоном регулирования нагрузки.

Наилучшими маневренными свойствами обладают ГЭС. Запуск в работу гидроагрегата составляет несколько минут. На тепловых станциях это более длительный процесс - котел необходимо нагревать или наоборот остужать 15-20 часов;

5. необходимость создания энергосистем, включающие генерирующие установки разных типов.

В результате - повышается надежность; уменьшаются резервы, а следовательно экономятся средства; увеличивается единичная мощность установок; снижается годовой и удельный расходы топлива; повышается эффективность ремонтных работ; осуществляется более полное и рациональное использование ресурсов.

Промышленность является основным потребителем энергетических ресурсов. Целью промышленного производства является выпуск определенной продукции в запланированном объеме, определенного качества, с максимальной экономичностью. Функция энергетики - бесперебойное снабжение потребителей энергией в нужном количестве, требуемого качества, с максимальной экономичностью.

Промышленная энергетика - составная часть промышленного производства и одновременно завершающее звено ТЭК, которое относится к потребителям. Эта часть энергетики, которая преследует производственно-хозяйственные цели и промышленности, и энергетики. Ее функция - обеспечение выпуска промышленной продукции в запланированном объеме, определенного качества, путем бесперебойного снабжения потребителей энергией при минимуме материальных, энергетических, трудовых и денежных затрат.

Промышленной энергетике как обеспечивающему хозяйству присуща взаимосвязь с основным производством. Например, затраты на энергоснабжение и использование энергии при производстве продукции должны окупаться эффективностью основного производства.

Промышленная энергетика имеет ряд особенностей. К технологическим особенностям промышленной энергетики относят:

1. Необходимость опережающего развития промышленной энергетики по отношению к основному производству, что позволяет повысить выпуск технологической продукции, повысить надежность энергоснабжения;

2. Единовременность и взаимоувязка процессов производства, распределения и потребления энергоносителей, а значит невозможность выбраковки некондиционной энергии. Отсутствие возможностей аккумулирования энергии в значительных размерах, что вызывает необходимость создания резервов генерирующих мощностей, топлива, а также требует более точного прогнозирования объемов энергопотребления;

3. Зависимость режима потребления энергии от режима промышленного производства;

4. Возможность взаимозаменяемости энергоресурсов, создания и использования вторичных энергоресурсов;

5. Связь энергетики предприятия с централизованными системами энергоснабжения.

Каждой промышленное предприятие имеет собственное энергетическое хозяйство. Энергетическое хозяйство предприятия - это совокупность энергетических установок и вспомогательных устройств, предназначенных для обеспечения данного предприятия энергией различного вида. Схемы энергоснабжения промышленного предприятия зависят от многих факторов, поэтому их выбор осуществляется на основе технико-экономических расчетов.

Энергетическое хозяйство промышленного предприятия включает:

1. Энергогенерирующие установки, которые производят, передают, распределяют и преобразуют энергию. Их особенность – это одновременное потребление и производство энергии либо различных видов, либо разных параметров: энергетический котел потребляет химическую энергию топлива, а производит тепловую энергию; к трансформатору подводится электроэнергия одного напряжения, а отводится другого, повышенного или пониженного.

К энергогенерирующим установкам относятся: ТЭЦ, котельные, компрессорные станции, кислородные станции, холодильные установки, установки по кондиционированию воздуха, водоснабжению и др.

2. Энергоиспользующие установки, которые потребляют энергию, а производят неэнергетическую продукцию или работу: технологические печи и котлы, реакторы и электролитические ванны, различное механическое оборудование и др. Эти установки определяют также стадию конечного использования энергии.

3. Агрегаты, производящие одновременно технологическую и

энергетическую продукцию. Например: агрегаты, производящие

удобрения и пар, чугун и электрическую энергию.