Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Инновация энергетики в экономике. Теория, тенденции и перспективы. Монография
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. К. САТПАЕВА
Баймолдаева
Меруерт Турсынбековна
Инновация энергетики в
экономике: теория, тенденции
и перспективы
АЛМАТЫ
2016
1
УДК 5 47
ББК 87.9(6)55
Рецензенты:
д.э.н., профессор К.А. Атышов,
д.э.н., профессор,Сайлаубеков Н.Т, д.э.н.
к.э.н., доцент Барышева С.К.
Баймолдаева М.Т. Инновация энергетики в экономике: тео-
рия, тенденции и перспективы. Монография. (Под общей редак-
цией д.э.н. профессора Тинасилова М
.Д.). Алматы «АЛЬМАНАХ»
2016 – с. 171
ISBN 6788-259-55-3
В настоящее время основная доля производства электроэнергии в мире приходится на
электростанции, работающие на газе, угле и ядерном топливе. Углубляющийся разрыв
между энергопотреблением и известной ресурсной базой органического сырья определил
качественно новый этап развития мировой энергетики, одной из главных составляющих
которого является ренессанс мировой атомной энергетики.
Дефицит и ограниченность традиционных энергетических ресурсов привели к осознанию необходимости более интенсивного использования альтернативных источников энергии. Однако, в основном, внедрение подобных источников энергии не является априори
экономически эффективным мероприятием и требует зачастую колоссальных вложений
различных видов средств. В связи с этим, в монографии рассмотрены научные основы
формирования и функционирования развития энергетики в мире и отдельных государств.
Данная проблема является одной из актуальных, решение которой предполагает превращение сферы науки в непосредственную производительную силу, практически применяющую результаты научных исследований на производстве.
Особый интерес вызывает опыт развитых стран, которые достигли высокого уровня
экономического развития благодаря освоению высоких технологий ресурсов энергетики, и
их конкурентоспособных на внутреннем и внешнем рынках, путем организации эффективной системы энергоснабжения и научных исследований и их внедрения результатов. Следует добавить, что при всей важности рассматриваемой проблемы в теории мирового развития энергетики в сфере экономики и их вопросы экономики научно- инновационного
развития энергетики стали серьезно изучаться сравнительно недавно.
В связи с
чтительного проекта электростанции является оценка экономических рисков ИП, порождаемых неопределенностью макроэкономических условий развития (динамика цен и тарифов на электроэнергию, топливо, стоимость).
В монографии приведены инновация энергетики и их оценки экономической эффективности для внедрения инновационных проектов альтернативной энергетики на мировом
опыте. Энергопроизводственные предприятия имеют возможность выбора между традиционными и альтернативными источниками энергии. С учетом климатических и географических условий региона, которые обеспечивают наличие нескольких вариантов энергообеспечения, выбор наиболее экономичного из них происходит на основе комплексного
решения вопросов энергетики, экономики и технологии в энергоснабжении.
Монографию можно использовать для обучения
тов и преподавателей, экономических и технических вузов, а также специалистам отраслей
народного хозяйства.
этим, важным элементом процедуры принятий решения о выборе предпо-
студентов, магистрантов, докторан-
©Баймолдаева М.Т.2016
© АЛЬМАНАХ., 2016
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................ 6
1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ ...................................................... 9
1.1 Классификация систем энергоснабжения ................................... 9
1.2 Экономическая эффективность при централизации
энергоснабжения ............................................................................... 13
2. МЕЖДУНАРОДНЫЙ ОПЫТ
РАЗВИТИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ .................... 18
2.1. Определение, потенциал и направления развития
альтернативной энергетики .............................................................. 18
2.2. Экономическая эффективность альтернативных источников
энергии ............................................................................................... 31
2.3. Мировые перспективы развития и стимулирования
альтернативной энергетики .............................................................. 34
2.3.1 Определения использования альтернативных источников
энергии ............................................................................................ 36
ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
3.
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ ............................... 48
3.1 Классификация возобновляемых источников энергии (ВИЭ) 48
3.2 Практика использования энергии .............................................. 52
4. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ
ПРИРОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В МИРЕ .................. 59
4.1 Ветроэнергетика в мире .............................................................. 59
4.2 Состояние и перспективы мировой гидроэнергетики .............. 62
4.3 Тенденции развития мировой гидроэнергетики ....................... 64
4.4 Солнечная энергетика в мире ..................................................... 66
4.5 Развитие биоэнергетики в мире ................................................. 69
5. РАЗВИТИЕ ЭНЕРГЕТИКИ В ЕАЭС .......................................... 72
5.1 Использование солнечной энергии ............................................ 72
5.2 Тепловые гелиоустановки ........................................................... 73
5.3 Биоэнергетика .............................................................................. 74
3
5.4 Биомасса - аккумулятор солнечной энергии ............................. 75
5.5 Фотосинтез на службе энергетики ............................................. 80
5.6 Эффективность энергию из когенерационных установок ....... 83
6. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ЭНЕРГИИ (ВИЭ) В СФЕРЕ ЭНЕРГЕТИКИ ................................. 85
6.1 Малые гидростанции в гидроэнергетике ................................... 85
6.2 Система работ гидроэлектростанций ......................................... 86
6.3 Оценка электростанции ВИЭ в сфере экономики .................... 88
6.3.1 Методы оценки ветроэлектрических установок ................. 90
6.4 Перспективы развития энергии ветра в агропромышленном
комплексе ........................................................................................... 98
Оценка возобновляемых
6.5
топливно-энергетических ресурсов ............................................... 103
7 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ КАК ЭЛЕМЕНТ ЭНЕРГОСИСТЕМ ... 106
7.1 Определение эффективности работ электростанций в
энергосистеме .................................................................................. 106
7.1.1 Определение технико-экономических преимуществ КЭС в
сфере энергосистем ...................................................................... 107
7.1.2 Экономические показатели ТЭЦ в энергосистеме ........... 110
7.1.3 Экономические показатели АЭС в энергосистеме ........... 115
7.1.4 Экономические показатели ГЭС в энергосистеме ............ 120
8. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ В СИСТЕМЕ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
.. 122
8.1 Экономические показатели энергии в энергоснабжении ...... 122
8.2 Экономическое обоснование резервной мощности в
энергосистеме .................................................................................. 126
9. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ОЦЕНКИ РАЗДЕЛЬНОГО И
СОВМЕЩЕННОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ В СФЕРЕ
ЭКОНОМИКИ. ................................................................................. 134
9.1 Сравнительная эффективность комбинированного и
раздельного энергоснабжения ........................................................ 134
9.2 Определение капитальных вложений в энергетические
объекты ............................................................................................. 135
4
9.2.1 Капитальные вложения в ТЭЦ ........................................... 135
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ .................................................................. 136
9.3 Капитальные вложения в отопительную и промышленную
котельные ......................................................................................... 136
9.3.1 Капитальные вложения в КЭС ........................................... 138
9.4 Расчет годовых эксплуатационных издержек на выработку
электрической и тепловой энергии ................................................ 139
9.4.1 Годовые расходы на ТЭЦ ................................................... 139
9.4.2 Годовые расходы на КЭС ................................................... 142
9.3.3 Годовые расходы на отопительную и промышленную
котельные ...................................................................................... 144
9.3.4 Расчет себестоимости энергии на
ТЭЦ ............................. 146
9.4.5 Расчет себестоимости тепловой энергии на отопительной и
промышленной котельных .......................................................... 149
9.5 Определение показателей экономической эффективности
рассматриваемых инвестиционных проектов ............................... 150
9.5.1 Расчет платы за электрическую и тепловую энергию
потребителями .............................................................................. 150
9.5.2 Расчет показателей эффективности капиталовложений .. 151
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................ 157
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: ............................................................. 160
5
ВВЕДЕНИЕ
В современном мире существуют несколько глобальных проблем. Одна из них – истощение природных ресурсов. С каждой минутой в мире используется огромное количество нефти и газа для
нужд человека. Поэтому возникает вопрос: надолго ли нам хватит
этих ресурсов, если продолжать их использовать в таком же огромном объеме? По
расчетам, запас нефтяных ресурсов планеты исчерпается к концу нынешнего столетия. То есть, нашим внукам и правнукам будет нечего использовать для получения энергии? Звучит
пугающе. Также использование традиционных полезных ископаемых плохо влияет на экологическую обстановку мира. Поэтому, человечество сейчас все больше задумывается об альтернативных источниках получения энергии
.
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – это энергоресурсы
постоянно существующих природных процессов на планете, а также энергоресурсы продуктов, жизнедеятельности биоцентров растительного и животного происхождения [8] Характерной особенностью ВИЭ является цикличность их возобновления, которая позволяет использовать эти ресурсы без временных ограничений.
Обычно, к возобновляемым источникам энергии относят энергию солнечного
излучения, потоков воды, ветра, биомассы, тепло-
вую энергию верхних слоев земной коры и океана.
ВИЭ можно классифицировать по видам энергии:
-механическая энергия (энергия ветра и потоков воды);
-тепловая и лучистая энергия (энергия солнечного излучения и
тепла Земли);
-химическая энергия (энергия, заключенная в биомассе) [8].
Потенциальные возможности ВИЭ практически неограниченны,
несовершенство техники и технологии, отсутствие необходимых
но
конструкционных и других материалов пока не позволяет широко
вовлекать ВИЭ в энергетический баланс. Однако за последние годы
в мире особенно заметен научно-технический прогресс в сооружении установок по использованию ВИЭ и в первую очередь: фотоэлектрических преобразований солнечной энергии, ветроэнергетических агрегатов и биомассы
.
Целесообразность и масштабы использования возобновляемых
источников энергии определяются в первую очередь их экономиче-
6
ской эффективностью и конкурентоспособностью с традиционными
энергетическими технологиями. Это объясняется несколькими причинами:
-неисчерпаемость ВИЭ;
-нет потребности в транспортировке;
-ВИЭ – экологически выгодны и не загрязняют окружающую
среду;
-отсутствие топливных затрат;
-при определенных условиях, в малых автономных энергосисте-
мах, ВИЭ могут оказаться экономически выгоднее, чем традиционные ресурсы;
необходимости в использовании воды в производстве.
нет
Также, к преимуществам перехода на «зеленую» энергетику относят устранение рисков, связанных с атомной энергетикой (возможность аварий, проблема захоронения радиоактивных отходов),
уменьшение последствий возможного энергетического кризиса, сокращение затрат на невозобновляемые ресурсы, прежде всего нефть
и газ, а также снижение выбросов парниковых газов. Таким
образом, необходимость использования возобновляемых источников
энергии определяется такими факторами:
-исчерпание в ближайшем будущем разведанных запасов орга-
нического топлива;
-загрязнением окружающей среды окисями азота и серы, углекислым газом, пылевидными остатками от сгорания добываемого
топлива, радиоактивным загрязнением и тепловым перегревом при
использовании ядерного топлива;
-быстрым ростом потребности в электрической
энергии, потреб-
ление которой может возрасти в несколько раз в ближайшие годы.
Устойчивый рост экономики страны, сопровождающийся увеличением объемов электропотребления, задает масштабные требования к развертыванию инвестиционных процессов в электроэнергетике. Реализация масштабных инвестиционных программ энергетических компаний в условиях перехода к конкурентному рынку
энергии и мощности, предъявляет особые
требования к обеспечению эффективного и устойчивого развития электроэнергетики, поскольку в данной ситуации остро встает вопрос согласования интересов государства, бизнес-сообщества и населения.
7
Наряду с согласованием инвестиционных приоритетов участников энергетического рынка, при разработке программ развития отрасли должны учитываться: технологические, режимные и экономические особенности электростанций разного типа, работа электростанций в составе энергосистем и эффект от их параллельной
работы, необходимость соблюдения оптимальных размеров электростанций, агрегатов и резервных мощностей в энергосистеме.
данной монографии рассмотрены экономические проблемы
В
развития энергетики, касающиеся эффективности создания электроэнергетических систем, систем централизованного теплоснабжения,
обоснования вида и мощности резервов в энергосистеме, концентрации мощности электростанций в условиях формирования конкурентного рынка электроэнергии и мощности. На основании анализа
полученных в процессе обучения сведений о развитии мировой
энергетики сделан научно-
обоснованный вывод:
- о необходимости расширения использования альтернативных
источников энергии (АИЭ) не только в странах Евросоюза;
- возможна разработка системы критериев оценки эффективно-
сти использования некоторых АИЭ,
- включающая набор финансовых показателей, чистый энергетический выигрыш и показатели, характеризующие энергетическую
безопасность;
- изучен возможный перечень исходной информации, необходимой для проведения оценки эффективности
проектов производства
электроэнергии с помощью ветроустановок;
- исследовано влияние на экономическую эффективность использования ветроэнергетических установок их технологические
особенности и вероятностных характеристик ветровой обстановки.
По результатам исследований получено комплексное изучение
вышеназванных современных инновации энергетики на примере
развития в использовании альтернативных источников и их экономическая эффективность электростанции как элемент энергосистем
экономике.
в
8
1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ
1.1 Классификация систем энергоснабжения
Электроэнергетика является одной из важнейших отраслей
народного хозяйства, обеспечивающая надежное снабжение промышленных, коммерческих и коммунальных потребителей электроэнергией и теплом – энергоносителями, без которых немыслим современный уровень промышленного развития и повышения качества жизни населения.
Энергоснабжение потребителей может осуществляться от
схемы
децентрализованного или централизованного энергоснабжения.
Схема децентрализованного энергоснабжения предполагает
снабжение потребителя электроэнергией от автономного источника
при отсутствии протяженных электрических сетей.
В схеме централизованного энергоснабжения потребители
снабжаются энергией от одного или нескольких генерирующих источников, объединенных на параллельную работу электрическими
сетями.
Высшим уровнем централизации энергоснабжения является создание электроэнергетических систем, которые
характеризуются
следующими признаками:
Параллельная работа генерирующих установок на совмещенный
суточный график нагрузки потребителей;
Единый диспетчерский резерв мощности;
Единое диспетчерское управление.
Например, в России уровень централизации энергоснабжения
оценивается коэффициентом централизации энергоснабжения, который рассчитывается по энергии и по мощности:
э
K
цент
=Э
произв. станц.работ. в составе эн.систем/Эвыр. всеми станциями России
K
N
цент
=N
у
ЕЭС России
/N
у
России,
;
(1)
где Э
произв. станц.работ. в составе эн.систем
, Э
выр. всеми станциями России –
соответственно выработка электроэнергии станциям и работающими в составе энергосистем и всеми станциями России, N
9
у
ЕЭС России
,N
у
России
–
установленная мощность станций работающих в составе ЕЭС России и мощность всех российских станций.
Коэффициент централизации энергоснабжения по электрической
энергии для России составляет 97%, что объясняется децентрализацией энергоснабжения в северных районах страны, имеющих низкую плотность электрической нагрузки по территории, и неэффективным строительством капиталоемких ЛЭП.
Энергосистемы можно сгруппировать по общим для них признакам:
по структуре генерирующей мощности: системы с высокой долей в структуре
установленной мощности ТЭС (например, Мосэнерго), с преимущественной долей гидроэлектростанций (Красноярскэнерго) и т.д.:
- по мощности системы;
- по конфигурации суточных графиков электрической нагрузки
энергосистем;
- по территориальному охвату;
- по характеру территориального размещения электрических се-
тей.
Классификация систем по мощности: (энергосистемы большой,
средней и малой мощности) позволяет определить рациональное
соотношение между мощностью системы, мощностью отдельных
станций и единичной мощностью агрегатов. Чем меньше мощность
системы, тем ниже возможности укрупнения мощности станций и
агрегатов. В практике проектирования определены соотношения
между мощностью энергосистемы, станции и агрегата (Таблица 1).
Таблица 1
Соотношение между мощностью системы, станции и агрегата.
Мощность энергосистемы
5*106кВт ~ 600*103кВт <100*103кВт
10*106кВт 1200*103кВт 200*103кВт
15*106кВт 1800*103кВт - 2400*103кВт 300*103кВт
25*106кВт 3000*103кВт 500*103кВт
40*106кВт 4000*103кВт 800*103кВт
60*106кВт 4800-6000*103кВт
Мощность электрической
станции
Мощность
агрегата
12001500*10
3
кВт
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]