Основные характеристики энергетического хозяйства национальной экономики

РОЛЬ ЭНЕРГЕТИКИ В РАЗВИТИИ НАЦИОНАЛЬНОЙ ЭКОНОМИКИ

Дисциплина «Экономика энергетики рассматривает вопросы экономики, организации, планирования и управления энергохозяйством отрасли в увязке с его технологическими особенностями. Технической базой функционирования и развития промышленности является энергетика, которая занимает важное место в экономике промышленного производства и в значительной степени определяет уровень его конкурентоспособности.

Основные задачи экономики энергетики --- это выявление рациональных направлений развития и эксплуатации энергетического отрасли, хозяйства предприятия, его отдельных элементов, установление методов эффективного использования материальных, трудовых и финансовых ресурсов. Экономические знания и системный подход к решению экономических проблем особенно необходимы в топливно-энергетическом комплексе (ТЭК), который является наиболее капиталоемким комплексом промышленности и связан со всеми отраслями промышленности, а также сельским хозяйством, транспортом, коммунально-бытовым сектором.

Предмет изучения энергетики --- совокупность процессов получения, преобразования, распределения и использования в национальной экономике топлива, электрической энергии, теплоты, сжатого и кондиционированного воздуха, кислорода, воды и других 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 основной последовательности процессов преобразования энергетических ресурсов показана на рис. 1.1.

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.
В состав энергетического хозяйства входят несколько 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 хозяйственный комплекс объясняется их технологическим единством, организационными взаимосвязями и экономической взаимозависимостью;
• электроэнергетика --- часть ТЭК, обеспечивающая производство и распределение электроэнергии;
• централизованное теплоснабжение --- часть ТЭК, которая производит и распределяет пар и горячую воду 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 классифицируются по ряду основных признаков:
• виду первичных энергоресурсов;
• процессам преобразования энергии;
• видам отпускаемой энергии;
• количеству и типам обслуживаемых потребителей;
• режиму работы.

Комплекс единой энергетической системы (ЕЭС) включает в себя около тепловых и гидроэлектростанций. По видам использованных первичных энергоресурсов различают электростанции, применяющие: органическое топливо --- ТЭС, гидроэнергию --- ГЭС,, солнечную энергию --- СЭС; энергию ветра --- ВЭС;

А так же - ядерное топливо --- АЭС, приливные --- ПЭС и аккумулирующие энергию воды --- ГАЭС подземное тепло --- геотермальные (ГЭОЭС).
Электростанции, на которых применяется органическое топливо, делятся на угольные, газомазутные и работающие на местных видах топлива (сланцы, торф).
По применяемым процессам преобразования энергии выделяются электростанции, в которых:
• тепловая энергия преобразуется в механическую, а затем в электрическую энергию --- ТЭС, АЭС;
• тепловая энергия непосредственно превращается в электрическую --- СЭС с помощью фотоэлементов;
• энергия воды и воздуха преобразуется 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 кроме электроэнергии вырабатывают тепло. Применение тепла отработанного пара при комбинированном производстве энергии обеспечивает значительную экономию топлива. Если отработанный пар или горячая вода используется для технологических процессов, отопления и вентиляции промышленных предприятий, то ТЭЦ называются промышленными. ТЭЦ, отпускающие тепло для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий городов, называются коммунальными (отопительными). Промышленно-отопительные ТЭЦ снабжают теплом как промышленные предприятия, так и население.
По режиму работы электростанции бывают базовые, полупиковые и пиковые. К первой группе относятся крупные, наиболее экономичные КЭС, атомные КЭС, ТЭЦ, работающие в теплофикационном режиме; ко второй --- маневренные КЭС и ТЭЦ; к третьей --- пиковые ГЭС, ГАЭС, ГТУ.

Кроме того, для каждого типа электростанций имеются внутренние признаки классификации. Например, КЭС и ТЭЦ различаются по начальным параметрам пара, 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 предприятию необходимо учитывать специфические особенности основных технологий отрасли. К технологическим особенностям энергетического производства относят:
• 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:

Э_пр =Э_потр+Э_пот;

Q_потр+Q_пот.

где Эпр --- произведенная электрическая энергия, кВт·ч; Эпотр --- потребленная электрическая энергия, кВт·ч; Эпот --- потери электрической энергии при транспортировке, кВт·ч; Qпр --- произведенная тепловая энергия, ГДж; Qпотр --- потребленная тепловая энергия, ГДж; Qпот --- потери тепла при транспортировке, ГДж.

Эта особенность технологии обусловливает высокие требования к надежной работе энергосистем и качеству электроэнергии. Надежность является одним из важнейших требований в энергетике. Для обеспечения надлежащего уровня надежности в энергосистеме используют:
• резервирование, т.е. создание резервов мощности, необходимых для замены вышедших из строя агрегатов, для проведения ремонта энергосистем и для поддержания качества выдаваемой энергии (частоты и напряжения в электрической сети), а также формирование резервных запасов топлива, воды и т.п.;
• широкую взаимозаменяемость генерирующих установок в энергосистеме. Так, электроэнергию производят на конденсационных электростанциях, теплоэлектроцентралях, гидростанциях, атомных электростанциях, а тепло отпускают теплоэлектроцентрали, котельные или утилизационные установки. На этих станциях и котельных могут быть установлены агрегаты различных типов, работающие на разных параметрах пара и различных видах топлива. Многовариантность имеется и на стадиях транспорта энергии и использования ее потребителями;

взаимозаменяемость видов продукции, т.е. возможность применения различных энергоносителей в установках. Например, использование природного газа или электрической энергии в нагревательных печах, парового или электрического привода компрессоров и др.;
• высокую динамичность энергопотребления. Это обусловливает высокие требования к маневренности генерирующих установок, так как в каждый момент времени необходимо производить 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 иметь широкий диапазон регулирования нагрузки. Наилучшими маневренными свойствами обладают ГЭС. Запуск в работу гидроагрегата составляет несколько минут. На тепловых станциях это более длительный процесс, так как котел требуется нагревать или, наоборот, остужать в течение 15...20 ч;
• необходимость создания энергосистем, включающих генерирующие установки разных типов.
В результате повышается надежность, уменьшаются резервы, а следовательно, экономятся средства, увеличивается единичная мощность установок, снижаются годовой и удельный расходы топлива, повышается эффективность ремонтных работ, осуществляется более полное и рациональное использование ресурсов. Промышленность выступает основным потребителем энергетических ресурсов. Цель промышленного производства --- выпуск определенной продукции в запланированном объеме, определенного качества, с максимальной экономичностью. Функция энергетики --- это бесперебойное снабжение потребителей энергией в нужном количестве, требуемого качества, с максимальной экономичностью. Промышленная энергетика является составной частью промышленного производства и одновременно завершающим звеном ТЭК, которое относится к потребителям. Это та часть энергетики, которая преследует производственно-хозяйственные цели и в промышленности, и в энергетике. Ее функция --- обеспечение выпуска промышленной продукции в запланированном объеме, определенного качества, в результате 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:
• единовременность и взаимоувязку 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;
• зависимость режима потребления энергии от режима промышленного производства;
• возможность взаимозаменяемости энергоресурсов, создания и использования вторичных энергоресурсов;
• связь энергетики предприятия с централизованными системами энергоснабжения;
• необходимость опережающего развития промышленной энергетики по отношению к основному производству, что позволяет увеличить выпуск технологической продукции, повысить надежность энергоснабжения.
Каждое 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 техникоэкономических расчетов.

Энергетическое хозяйство промышленного предприятия

1. Энергогенерирующие установки --- это установки, производящие, передающие, распределяющие и преобразующие энергию. Их особенностью является одновременное потребление и производство энергии.
Например, энергетический котел потребляет химическую энергию топлива, а производит тепловую; к трансформатору подводится электроэнергия одного напряжения, а отводится другого, повышенного или пониженного.

К энергогенерирующим установкам относятся: теплоэлектроцентрали, котельные, компрессорные станции, кислородные станции, холодильные установки, установки по кондиционированию воздуха, водоснабжению и др.
2. Энергоиспользующие установки потребляют энергию, а производят неэнергетическую продукцию или работу. К ним можно отнести 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.