Введение.

Электроэнергетические системы (ЭЭС) представляют собой совокупность генерирующих источников (электростанций) и магистральных и распределительных электрических сетей, функционирующих под единым диспетчерско-технологическим управлением в процессе производства, транспорта и распределения электрической и тепловой энергии.

ЭЭС являются сложными физико-техническими системами, в которых процессы производства, транспорта, распределения и потребления электроэнергии совмещены в каждый момент времени и формируются на принципах экономической оптимизации с учетом значительного количества технических ограничений на режимы работы электростанций и сетей

Важной особенностью ЭЭС является возможность замещения энергетических ресурсов, используемых для производства электрической и тепловой энергии.

К ЭЭС, от функционирования которых существенно зависит жизнеобеспечение всех отраслей экономики и населения страны, предъявляются особо высокие требования к надежности работы.

Все вышеизложенное предопределяет сложность ЭЭС как объекта управления функционированием и развитием.

Электроэнергетические системы являются технологической основой отрасли электроэнергетика, развитие которой осуществляется как за счет инвестиционных ресурсов хозяйствующих субъектов отрасли, так и за счет средств государственного бюджета.

Реконструкция существующих и строительство новых генерирующих источников и электрических сетей, а также создание систем и средств диспетчерско-технологического управления режимами функционирования ЭЭС требуют значительных капиталовложений (инвестиций).

При этом в связи возможностью сооружения электростанций различного типа на разных видах топлива, реализации схем развития электрических сетей, отличающихся родом тока, уровнями напряжения, конфигурацией и параметрами сетевых объектов задача обоснования решений по развитию ЭЭС становится многовариантной, а поиск экономически оптимальных решений приобретает особую значимость.

Факторами, существенно усложняющими процесс технико-экономического обоснования решений по развитию ЭЭС и планирования инвестиционных программ хозяйствующих субъектов, являются:

- длительность временной перспективы, на которую необходимо обосновывать решения по развитию ЭЭС, что обусловлено значительными сроками сооружения и ввода в эксплуатацию крупных энергетических объектов. Данный фактор также предопределяет необходимость проведения технико-экономических обоснований в условиях неоднозначности (неопределенности) исходной информации о будущих условиях развития и функционирования ЭЭС и отдельных объектов;

- необходимость в процессе технико-экономических обоснований осуществлять моделирование перспективных режимов совместной работы электростанций и электрических сетей в различных временных разрезах,. Указанное моделирование, являющееся основой для оценки затрат на эксплуатацию ЭЭС, осуществляется в условиях функционирования оптового и розничных рынков электроэнергии и мощности, которые могут существенно отличаться по принципам организации и условиям работы в различных странах ;

- необходимость сопоставления решений по развитию ЭЭС с учетом их влияния на надежность энергоснабжения, что связано либо с обеспечением достижения нормативных показателей надежности энергоснабжения по сравниваемым вариантам развития либо с включением в затраты по вариантам развития экономических ущербов у потребителей при не обеспечении установленных нормативов надежного энергоснабжения.

В целом в современных ЭЭС, охватывающих огромные территории с большим количеством энергетических объектов, различающихся типами, масштабами и параметрами, планирование развитие ЭЭС представляет собой сложный иерархически организованный процесс, от которого значительно зависит эффективность развития и функционирования электроэнергетики.

1. Структура и организация электроэнергетики России.

1.1. Общая характеристика состава и структуры генерирующих источников и электрических сетей.

Электроэнергетика, как производственная отрасль, осуществляет производство двух видов продукции – электроэнергии и теплоэнергии. В процессе производства и потребления энергии в отрасли осуществляются следующие виды деятельности:

- генерация электроэнергии на генерирующих источниках ГЭС, КЭС, ТЭЦ, АЭС, ВИЭ, дизельные электростанции. При этом на КЭС, ТЭЦ и АЭС одновременно может производиться теплоэнергия.

- магистральный транспорт электроэнергии по электрическим сетям напряжением 330-750 кВ, обеспечивающий выдачу мощности и передачу электроэнергии от крупных электростанций и обмены мощностью и электроэнергией между регионами страны на расстояния 300 – 800 км;

- передача электроэнергии по распределительным сетям напряжением 220 – 0,4 кв, обеспечивающая выдачу мощности и передачу электроэнергии от средних и мелких электростанций, обмены мощностью и электроэнергией внутри регионов страны на расстояниях до 200-300 км и доведение мощности и электроэнергии до отдельных потребителей;

- сбыт электроэнергии и мощности потребителям, обеспечивающий организацию заключения и реализацию договоров купли-продажи электроэнергии между поставщиками и покупателями на рынках электроэнергии (мощности);

- диспетчерско-технологическое управление, обеспечивающее функционирование электроэнергетики как сложной технической системы.

Ключевые показатели электроэнергетики России представлены ниже [ ].

Таблица 1.1.

Ключевые показатели электроэнергетики России в 2010-2011 г.г.

По состоянию на 1 января 2010 года на территории страны в составе энергетических компаний и промышленных предприятий действовало свыше 600 электростанций общей мощностью 226,1 млн. кВт, в том числе ТЭС - 155,4 млн.кВт (68,7%), ГЭС – 47,3 млн.кВт (20,9%), АЭС - 23,3 млн. кВт (10,3%). Более 50% общей мощности тепловых электростанций установлено на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ).

Распределение генерирующих мощностей по типам электростанций в границах федеральных округов представлено в таблице 1.2.

Таблица 1.2.

Структура установленной мощности электростанций России

по федеральным округам на 1. 01.2010 г.

Федеральный округ	ТЭС	ГЭС	АЭС	Всего
Центральный	34361	1721	11834	47916
Северо-западный	14663	2990	5760	23416
Южный	10371	5470	1000	16842
Приволжский	30880	8601	4062	43471
Уральский	29266	9,4	600	29876
Сибирский	26731	23306	-	50038
Дальневосточный	9167	5301	48	14518
Росссия, всего	155367	47400	23304	226074

Как видно из таблицы, структура установленной мощности электростанций по территории страны существенно различается, как следствие территориального распределения энергетических ресурсов. Наибольший удельный вес в общей установленной мощности в округах имеют тепловые электростанции – от 98% в Уральском округе до 53,5% в Сибирском округе. Основным видом топлива для тепловых электростанций в европейской части является природный газ, на котором вырабатывается более 90% электроэнергии. В Сибирском и Дальневосточных округах основным видом топлива для электростанций является уголь.

Тепловые электростанции характеризуются высоким уровнем концентрации мощности. Установленная мощность 60 электростанций превышает 1 млн. кВт, из них 12 электростанций имеют мощность свыше 2 млн. кВт.

ГЭС имеют высокий удельный вес в Сибирском, Приволжском, Дальневосточном и Южном округах, где сосредоточены основные гидроресурсы (соответственно, 46,5%, 19,0%, 36,5% и 32,5% от общей установленной мощности в округе). Установленная мощность 13 ГЭС превышает 1 млн. кВт.

В центральном и северо-западном округах, наиболее дефицитных по энергетическим ресурсам, наибольший удельный вес в установленной мощности имеют АЭС – по 25%.

Объемы производства электроэнергии на электростанциях страны в 2009 – 2011 г.г. показаны в таблице 1.2.

Таблица 1.3.

Производство электроэнергии на электростанциях, млрд. кВтч

	2009 г.	2010 г.	2011 г.
Тепловые электростанции	641,8	678,5	703.2
Гидроэлектростанции	176,1	168,4	164,2
Атомные электростанции	163,3	170,1	173,0
Всего	981,2	1026,0	1040,4

По объему производства электроэнергии Россия занимает третье место в мире после США и Китая, где по данным Международного энергетического агентства объем производства составил, соответственно, 4200 и 4000 млрд.кВтч.

Объем потребления электрической энергии по территории страны по данным за 2009 и 2010 годы характеризуются таблицей 1.4.

Таблица 1.4.

Федеральные округа	2009 г.		2010 г.
	Потребле-ние элек-троэнергии	Доля в пот-реблении, %	Потребле-ние элек-троэнергии	Доля в пот-реблении, %
Центральный	196,5	20,11	206,8	20,26
Северо-Западный	100.1	10,24	105,6	10,35
Южный	80,1	8,20	83,8	8,21
Приволжский	179,8	18,40	183,6	17,93
Уральский	170,1	17,41	180,6	17,7
Сибирский	210,8	21,57	218,3	21,39
Дальневосточный	39,7	4,06	42,45	4,15
Всего Россия	977,1	100	1020,6	100

В 2010 г. потребление электроэнергии в России составило 1020,6 млрд.кВтч, увеличившись по сравнению с 2009 годом на 4,4%. Как видно из таблицы, свыше 40% потребления электроэнергии приходится на Центральный округ, характеризующийся значительной плотностью населения и высоким уровнем деловой активности, и на Сибирский округ, где сосредоточена энергоемкая промышленность (черная и цветная металлургия, целлюлозо-бумажная, химическая).

Структура полезного отпуска электроэнергии по основным категориям потребителей характеризуется таблицами 1.5 и 1.6. Характерной особенностью структуры электропотребления в России является высокий удельный вес промышленного потребления, доля которого вместе с транспортом превышает 60%, и низкий удельный вес коммунально-бытового потребления – менее 12%.

Таблица 1.5.

Структура полезного отпуска по категориям потребителей по стране в 2008-2009 г.г. ( в %% от общего полезного отпуска)

Категории потребителей	2008 г.	2009 г.
Промышленные потребители с присоединенной мощностью 750 кВт и выше	55,4	50,3
Промышленные потребители с присоединенной мощностью до 750 кВт	5,8	5,9
Железнодорожный транспорт	6,0	6,4
Непромышленные потребители с при-соединенной мощностью до 750 кВт	9,5	9,7
Сельскохозяйственные потребители	1,6	1,7
Население городское	6,9	8,1
Население сельское	2,9	3,4
Прочие потребители	11,9	14,5
Всего	100	100

Таблица 1.6.

Электропотребление по секторам экономики России в 2010 г.

Электроэнергетика является одним из крупнейших потребителей органического и ядерного топлива.

Таблица 1.7.

Объемы и структура потребления топлива в электроэнергетике

в 2009 - 2010 г.г в млн. т.у.т. (%%).

В таблице 1.8 представлены данные по протяженности воздушных и кабельных линий электропередачи по стране в 2009 г.. К магистральным (системообразующим) сетям в данной таблице отнесены сети напряжением 330, 500 и 750 кВ, Общая протяженность сетей всех напряжения в стране составляет более 2600 тыс.км

Таблица 1.8.

Протяженность электрических сетей различных классов

напряжения в России в 2010 г.

Важнейшую роль электроэнергетика играет в российской системе теплоснабжения, являющейся самой большой в мире. Система теплоснабжения страны состоит из примерно 50 тыс. локальных систем теплоснабжения, обслуживаемых 17 тыс. предприятий теплоснабжения [ ].

В составе источников производства тепловой энергии:

- 497 ТЭЦ (из них 244 ТЭЦ общего пользования и 253 ТЭЦ промышленных предприятий);

- 705 котельных мощностью свыше 100 Гкал/ч;

- 2847 котельных мощностью от 20 до 100 Гкал/ч;

- 14358 котельных мощностью от 3 до 20 Гкал/ч;

- 48075 котельных мощностью до 3 Гкал/ч, а также более 12 млн индивидуальных тепловых установок.

Централизованным теплоснабжением (ЦТ) для нужд отопления обеспечены 80% жилищного фонда России (91% в городах и 52% в сельской местности), а горячей водой из систем ЦТ - 63% населения России (79% в городах и 22% в сельской местности).

Централизованное потребление тепловой энергии по базовым видам экономической деятельности в млн Гкал характеризуется таблицей 1.9

Таблица 1.9.

Секторы экономики	2000 г.	2008 г.	2010 г.
Потребление, всего, в т.ч.	1449	1362	1329
Добыча	49	41	38
Обработка	479	436	415
Строительство	12	9	7
Сельское хозяйство	42	27	26
Транспорт и связь	35	31	28
Прочие ВЭД	233	210	206
Домашние хозяйства	489	495	500
Потери в магистральных сетях	110	114	110

Централизованное производство тепловой энергии осуществляется на турбинах КЭС, АЭС и ТЭЦ, имеющих тепловые отборы (теплофикационные и производственные), на котельных, включая электробойлерные, находящихся в собственности энергетических компаний, и на муниципальных и ведомственных котельных.

Объем производства тепловой энергии на объектах электроэнергетики по федеральным округам в 2009-2010 г.г. в таблице 1.10., а структура производства по типам указанных объектов – в таблице 1.11.

Таблица 1.10

Таблица 1.11

Структура централизованного производства тепловой

энергии на объектах электроэнергетики по типам

энергоисточников

Суммарный объем централизованного производства тепловой энергии на ТЭЦ и котельных, включая муниципальные и ведомственные котельные, превышает 1200 тыс. Гкал или более 90% общего объема производства тепловой энергии.