Краткий курс лекций. Современные проблемы электроэнергетики

Раздел 1

Введение.

На протяжении нескольких последних лет электроэнергетика продолжает оставаться отраслью российской экономики, вызывающей наибольший интерес у инвесторов в связи с продолжающимися процессами реформирования и реорганизации. Грядущее выделение независимых операторов электроэнергетического рынка и производителей электроэнергии, разделение РАО "ЕЭС России" бросают вызов сложившейся практике покупки-продажи электроэнергии в России и кардинально меняют правила игры в отрасли. Прекрасные шансы для конкурентного развития появляются у компаний так называемой "малой энергетики".

Электроэнергетика - составляющая часть энергетики, обеспечивающая электрификацию хозяйства страны на основе рационального производства и распределения электроэнергии. Она имеет очень важное преимущество перед энергией других видов - относительную легкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, преобразования в другие виды энергии (механическую, химическую, тепловую, свет).

Специфической особенностью электроэнергетики является то, что ее продукция не может накапливаться для последующего использования, поэтому потребление соответствует производству электроэнергии и во времени, и по количеству (с учетом потерь).

Становление электроэнергетики России связано с планом ГОЭЛРО (1920 г.) сроком на 15 лет, который предусматривал строительство 10 ГЭС общей мощностью 640 тыс. кВт. План был выполнен с опережением: к концу 1935 г. было построено 40 районных электростанций.

Таким образом, план ГОЭЛРО создал базу индустриализации России, и она вышла на второе место по производству электроэнергии в мире.¹

Доля СССР в мировом производстве электроэнергии в 1988 году составила около 15,5%, а США – 25%.

Последние 50 лет электроэнергетика является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей народного хозяйства России. Основное потребление электроэнергии в настоящее время приходится на долю промышленности, в частности тяжелой индустрии (машиностроения, металлургии, химической и лесной промышленности).

В промышленности электроэнергия применяется в действие различных механизмов и самих технологических процессах; без нее невозможно действие современных средств связи и развитие кибернетики, вычислительной и космической техники.

Так же велико значение электроэнергии в сельском хозяйстве, транспортном комплексе и в быту.

Лекция 1.

Современное состояние и перспективы получения, преобразования, передачи на расстояние, распределения и потребления электроэнергии.

В 2000 г. Правительство РФ одобрило «Основные положения Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2020 года», сформулировав вместе с тем задания по ее доработке. В 2001 г. вышла из печати полная версия Энергетической стратегии России, включающая обосновывающие материалы и расчеты, выполненные при ее разработке.

Вместе с тем разрабатывается генеральная схема «2020», представлена на схеме.

Энергетическая стратегия России формировалась под долгосрочную программу социально-экономического развития страны, причем основной сценарий соответствовал ежегодному росту экономики в среднем на 5—5,5 % за 20-летний период. Наряду с этим проработан и менее оптимистичный (пониженный) сценарий с тем, чтобы быть готовым к разного рода неприятностям.

Очевидно, что потребление электроэнергии в России будет расти.

Рассматривая широчайший круг актуальных вопросов долгосрочного развития энергетики страны, Энергетическая стратегия вместе с тем выделила три ключевые задачи, на решение которых направлены все усилия и которые концентрируют суть энергетической политики страны.

Первая задача — коренное повышение энергетической эффективности экономики с тем, чтобы энергоемкость валового внутреннего продукта (ВВП) сократилась на 30—33 % в период до 2010 г. и еще на 30 % в последующие годы. Очень амбициозная задача, но из-за нашей энергетической расточительности даже при ее успешном решении удельная энергоемкость российской экономики в 2020 г. лишь достигнет сегодняшнего среднемирового показателя, но отнюдь не показателей лучших стран.

Первым и важнейшим средством повышения энергетической эффективности является структурная перестройка экономики. Россия не осилит 5 % темпы роста при сохранении современной тяжелой, энергоемкой структуры экономики, ориентированной на отрасли первого передела. Необходимо развивать высокотехнологичные отрасли и сферу услуг с тем, чтобы из 5—5,5 % среднегодового роста ВВП почти половину (2,3—2,7 %) обеспечивать за счет структурной перестройки экономики. Это колоссальная задача для всей экономики страны и ее решение, как говорилось выше, напрямую связано с радикальным расширением ис­пользования особых физических свойств электроэнергии.

Следующим средством повышения энергетической эффективности должна стать массовая реализация сначала организационных, а затем и технологических мер энергосбережения, т.е. проведение целенаправленной энергосберегающей политики. Для этого Россия располагает большим потенциалом.

Энергоемкость экономики России по первичной энергии

1 –пониженный сценарий развития; 2 –благоприятный сценарий

Факторы энергосбережения

1 –пониженный сценарий развития; 2 –благоприятный сценарий

Реализация освоенных в отечественной и мировой практике организационных и технологических мер экономии энергоресурсов способна уменьшить современный их расход в стране на 40—45 % или на 360—430 млн. т у.т. в год. Большая и двоякая роль в этом отведена электроэнергетике. Во-первых, потенциал экономии электроэнергии в целом по России составляет более четверти ее современного потребления, что с учетом расхода топлива на ее производство составляет 20 % общего потенциала энергосбережения. Во-вторых, сегодня средний КПД электростанций (около 35 %) настолько ниже лучших технологических достижений (до 60 %), что в самом производстве электроэнергии возможности экономии топлива достигают 25 % общего потенциала энергосбережения. Таким образом, в сумме совершенствование электроэнергетики призвано реализовать до 45 % всех организационно-технологических мер экономии энергоресурсов.

Предусмотрено, что существующий ныне технологический потенциал энергосбережения будет полностью реализован к 2015—2020 гг.

Прогноз экономии энергии* (относительно 2000 г.)

Годы	Первичные энергоресурсы — всего, млн. т у.т.	В том числе электроэнергия, млрд. кВт·ч
2005	38—50	25—35
2010	95—140	100—145
2015	185—270	185—275
2020	335—460	285—430

* Первые значения — для низких цен топлива и замедленного развития экономики, вторые значения — для высоких цен и благоприятного сценария развития экономики.

Осуществление намеченных объемов структурного и технологического энергосбережения приведет к тому, что только 1,4—1,6 % из более чем 5 %-ного роста экономики придется обеспечивать увеличением потребления (и, следовательно, наращивания производства) энергоресур­сов Вторая коренная задача Энергетической стратегии — как обеспечить ожидаемое наращивание потребления первичных энергоресурсов и их экспорт. При росте энергопотребления с темпом 1,4—1,6 % ежегодно и почти стабильном экспорте энергоресурсов (рост не более чем на 10 % за период) требования к наращиванию производственной базы энергетики на первый взгляд оказываются вполне приемлемыми — 11 % в период до 2010 г. и 23 % за весь период до 2020 г. Но специалисты отлично знают, что в этот период потребуется восстановить до 80 % ресурсной базы и заменить не менее 70 % существующего оборудования, т.е. за это 20-летие произойдет массовое выбытие всего, что создавалось при взлете экономики в 60—80-е годы прошлого века. Восстановление и наращивание производственной базы ТЭК потребует огромных затрат — более 500 млрд. долл. за 20-летний период.

Третья задача стратегии — обеспечить энергетическую безопасность, которой грозит стремительное скатывание страны к моногазовой структуре топливно-энергетического баланса. Доля природного газа в энергопотреблении России составляла 40 % в 1990 г. и за последние 10 лет она достигла почти 50 %. Если продолжится та же линия безудержного использования якобы дешевого газа, то возникнет предельно опасная ситуация. Она уже четко обозначилась тем, что 80 % котельно-печного топлива (не включающего светлые нефтепродукты) в европейской части страны составляет газ и при этом через Урал из Сибири в европейскую часть страны ежегодно проходит почти 1 млрд. т топлива.

Напряженность положения показывает сравнение с Европейским союзом. Он ограничивает 30 % поступление любого ресурса из одного источника, а европейская часть России (включая Урал) 75 % топлива получает из одного источника с дальностью транспортировки до 3000 км. Ситуацию нужно менять, хотя это очень дорого. Поэтому вместо самого привлекательного для потребителя экологически чистого топлива — газа необходимо будет использовать уголь и ядерную энергию.

Однако масштабная взаимозаменяемость главных энергоресурсов осуществима только в производстве электроэнергии и поэтому именно электроэнергетика должна внести основной вклад в обеспечение энергетической безопасности страны. Наряду с относительно дешевыми и высокоэффективными газомазутными ТЭС здесь придется во все больших масштабах использовать пылеугольные ТЭС и АЭС, которые в 2,5—3 раза дороже по инвестициям.

Благодаря этому структура установленной мощности и производства электроэнергии в России изменится в пользу нетопливных электростанций, а увеличение использования угля позволит практически стабилизировать расход газа электростанциями.

Рациональные варианты развития генерирующих мощностей

Показатель	2000г.	Пониженный				Благоприятный
		2005г.	2010г.	2015г.	2020г.		2005г.	2010г.	2015г.	2020г.
Установленная* мощность, млн. кВт	206,7	211	217	226	243		213	231	245	275
В том числе:
ГЭС	44,3	44	47	48	50		45	49	51	56
АЭС	21,2	23	28	31	35		25	32	38	48
ТЭЦ	77,1	78	78	80	86		78	82	85	94
КЭС	64,0	64	64	67	72		66	68	71	77
Производство электроэнергии, млрд. кВт·ч	878	927	1015	1110	1215		935	1070	1205	1365
В том числе:
ГЭС	165	167	174	181	191		167	181	196	213
АЭС	129	154	190	210	235		158	206	247	310
ТЭЦ	328	335	367	400	430		341	380	419	462
КЭС	248	260	273	307	345		261	293	331	365

* В зоне централизованного электроснабжения. Источник

Необходимо разрабатывать и внедрять наиболее передовые технологии

В связи с этим необходимо не только внедрять новые технологии, но и вводить новые дополнительные генерации.

Главная проблема, которую пришлось решать при разработке Энергетической стратегии — откуда взять средства (источники финансирования) для крупномасштабного энергосбережения, замещения выбывающих и наращивания новых производственных мощностей ТЭК и изменения в интересах энергетической безопасности структуры топливно-энергетического баланса страны. Ответ состоит в неизбежном повышении цен на энергию и в налоговом стимулировании инвестиций.

Речь идет не о ценах на нефть, они более или менее адекватны при сложившейся организации нефтяного рынка, и не о ценах на уголь — они иногда еще превышают разумные уровни, но это только вследствие неразвитости рыночных отношений.

Ценовую политику нужно срочно менять в двух естественных монополиях: в газовой отрасли, дающей половину приходной части топливно-энергетического баланса страны, и в электроэнергетике с централизованным теплоснабжением, на которые приходится 60 % его расходной части.

Проводимая в последние годы государственная политика искусственного сдерживания цен на продукцию естественных монополий в целях поддержки отечественных товаропроизводителей вызвала перекос ценовых пропорций, грубо нарушивший объективные экономические соотношения. Подрывая финансовую устойчивость энергетических компаний, перекос цен заставляет их отдавать предпочтение внешним рынкам по сравнению с внутренним и поощряет утечку капитала. Одновременно он лишает экономических стимулов меры по экономии топлива и энергии и порождает перекосы в потреблении энергетических ресурсов в пользу искусственно удешевленного природного газа и в ущерб использованию угля и ядерного горючего, имеющих на порядок большие разведанные запасы. Перекос цен тормозит те направления научно-технического прогресса, которые во всем мире признаны перспективными, а при сложившихся в России ценах не оправдываются экономически и поэтому не реализуются.

Главное же, при искусственно заниженных ценах энергетические компании лишаются возможности накопления собственных и тем более — привлечения внешних инвестиций. Предусмотренное Энергетической стратегией наращивание добычи газа и особенно производства электроэнергии требует инвестиций, соизмеримых и даже превышающих осуществлявшиеся в плановой экономике.

В нашей стране производится и потребляется огромное количество электроэнергии. Она почти полностью вырабатывается тремя основными типами электростанций: тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями.