Ресурсная обеспеченность мировой энергетики и перспективы ее развития

Мировые запасы ископаемого топлива являются ограничен­ными. Оценки извлекаемых запасов ископаемого топлива в мире представлены в табл. 1.6 и на рис. 1.4.

При уровне мировой добычи 1990-х гг. соответственно (млрд т у. т.): уголь 3,1; нефть — 4,5 и природный газ — 2,6 (всего — 10,2), запасов угля хватит на 1560, нефти — на 250 и природного газа — на 120 лет. Таким образом, запасы ископа­емого топлива конечны. По мере их исчерпания цены на ископа­емое топливо будут непрерывно расти.

Глава 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИКИ

 

Таблица 1.6

ДОКАЗАННЫЕ ЗАПАСЫ И РЕСУРСЫ ОТДЕЛЬНЫХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ В ОЦЕНКАХ МИРОВОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОВЕТА,

млрд т (уран — тыс т)

 

Энергоноситель	Доказанные запасы	Все извлекаемые доказанные запасы и ресурсы
Традиционная нефть
Нетрадиционная нефть	—	730...850
Традиционный природный газ
Каменный и бурый угли
Итого		6190...6310
Уран

Добыча 2000г,

Запасы

Россия 14%

■Другие страны 12%

■Другие страны 20%

ОПЕК 63%

ОЭСР 8%

4 млрд т/год

Рис. 1.4. Мировые запасы и добыча сырой нефти

Перспективы развития мировой энергетики оценивают с еди­ных системных экономико-социально-экологических позиций:

· экологической потому, что все энергетические объекты функционируют в природной среде и по-разному взаимо­действуют с нею. Под взаимодействием понимают как воз­действие энергетических объектов на окружающую природ­ную среду, так и воздействие природных процессов на энергетические. Последнее особенно важно для возобновля­емых источников энергии, являющихся преобразователями природных энергетических процессов;

· социальной потому, что целью функционирования всех энер­гетических объектов является удовлетворение различных потребностей социума и вместе с тем каждый из вариантов энергоснабжения требует от социума различных усилий и обеспечивает разное качество энергоснабжения;

· экономической потому, что каждый из вариантов энерго­снабжения требует различных финансовых, материальных и трудовых затрат.

При таком подходе становится очевидным, что при поиске оптимальных решений энергетических проблем необходимо согласование весьма противоречивых требований: охрана окру­жающей среды — рост потребностей социума в материальных благах; сохранение природной среды обитания социума — право индивидуума на свободу экономических действий; проведение общегосударственной экономической и социальной политики.

За последнее время было обнародовано достаточно много прогнозов развития мирового энергетического хозяйства в целом и отдельных его звеньев. Отдельные показатели этих прогнозов приведены в табл. 1.7.

Таблица 1.7

ПРОГНОЗЫ РАЗВИТИЯ МИРОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

 

 

	2010 г.*	2020 г.*		г.***	2050 г.***
Показатель	Мини­мальный	Макси­мальный	Мини­мальный	Макси­мальный	Мини­мальный	Макси­мальный
	уровень	уровень		уровень	уровень	уровень	уровень
Мировое производство
первичных топливно-энергетических
ресурсов, млн т у. т
Доля органических топлив, %	89,8	90,7	83,8	71,8	79,6	58,9	72,9
Мировое производство электроэнергии, ТВт-ч
Доля АЭС в мировом производстве	12,5	14,3		11,4	20,7	11,4	38,0
электроэнергии, %

*Прогноз Международного энергетического агентства «World Energy Outlook», 1997.

** Прогноз Европейского Союза «Energy in Europe European Energy to 2020», 1997. ***Прогноз МИРЭС и Международного института прикладного системного анализа «Global Energy Perspectives», 1998.

Мировые потребности в нефти и газовом конденсате, со­ставившие в 1998 г. около 3,5 млрд т, увеличатся, согласно прог­нозным оценкам МЭА, до 4,7 млрд т в 2010 г. и до 5,6 млрд т в 2020 г. При этом предполагается, что 42,0% всех мировых потребностей в жидких топливах в 2020 г. будут обеспечены нефтью, добываемой ближневосточными странами-членами ОПЕК, тогда как в 1996 г. этот показатель был равен 23,9%.

Глава 1

Таблица 1.8

ПРОГНОЗ ДОБЫЧИ И ТОРГОВЛИ ПРИРОДНЫМ ГАЗОМ В 2010 И 2020 гг., млн т у. т

 

Страна	2010 г.	2020 г.
	Добыча газа
Страны — члены ОЭСР
В том числе страны Европы
Страны с переходной экономикой
Остальные страны
Итого
	Импорт-экспорт-нетто
Страны-члены ОЭСР
В том числе страны Европы
Страны с переходной экономикой	-232	-402
Остальные страны	-163	-249

А) б)

Рис. 1.5. Добыча и потребление газа:

а — 2000 г.; б — 2020 г.

Особый интерес представляет прогноз развития добычи при­родного газа (рис. 1.5) и международной торговли им, крупней­шим экспортером которого в мире является Россия (табл. 1.8).

Мировая добыча природного газа, согласно прогнозу МЭА, в 2010 г. возрастет по сравнению с 1995 г. в 1,5 раза и к 2020 г. — в 1,9 раза. Среднегодовой прирост добычи газа в 1995-2020 гг. составит 2,6%.

Для обеспечения сбыта добываемого природного газа, со­гласно данным, опубликованным на 17-м конгрессе МИРЭС,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИКИ ____________________________________ §*

к 1250 тыс км магистральных газопроводов, существовавших в мире в 1995 г., к 2010 г. понадобится построить 350 тыс км и за 2011-2015 гг. — еще 190 тыс км.

В 2010 г. примерно 38% всего используемого в мире газа будет израсходовано на производство электроэнергии, в 2020 г. — 43%.

По мнению МЭА, основная часть прироста потребности ев­ропейских стран-членов ОЭСР в природном газе будет покры­ваться за счет его импорта из России и Алжира. Газ Каспийского региона по своим экономическим показателям будет уступать российскому и алжирскому.

Мировая потребность в угле, согласно прогнозу МЭА (рис. 1.6), в 2010 г. достигнет 4050 и в 2020 г. — 4786 млн т у. т. Доля электростанций в мировом потреблении угля в 2010 г. составит 63%, в 2020 г. — 85%о (в странах ОЭСР, Китае и Индии — 100%.).

£ ':> Остальная Азия

а) б)

Рис. 1.6. Мировая потребность в угле по регионам: а — 2000 г.; б —- 2020 г.

На конгрессе МИРЭС и в прогнозах МЭА и Евросоюза признано, что темпы роста производства электроэнергии будут в перспективе опережающими по отношению к добыче органи­ческих топлив. Общее мировое производство электроэнергии в 2020 г. в 2 раза превысит ее выработку в 2000 г. Среднегодовой прирост выработки электроэнергии в мире за 2000-2020 гг. оце­нивается в 3%.

1.5. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ РОССИИ

Российская Федерация, являясь одной из ведущих энерге­тических держав мира, обладает большими запасами ТЭР как уже открытых, так и потенциальных. В мировых разведанных за-

Глава 3

пасах доля России составляет: нефти — 13%, природного газа___

36% и угля — 12% (по прогнозным запасам до 30%).

Располагая самой протяженной береговой линией, Россия владеет огромными площадями континентального шельфа (3,9 млн км²), высокоэффективными в отношении обнаружения запасов нефти и газа, и здесь уже имеются крупные открытия. На шельф приходится свыше 100 млрд т потенциальных ресур­сов углеводородов, причем объем углеводородных ресурсов шельфовой зоны, так же, как и материковой части России, еще недостаточно исследован. Следует отметить, что нефтяной по­тенциал недр России, по оценке экспертов, реализован лишь на 1/3, а в газовой — на 1/5 часть.

Российская электроэнергетика — это 600 тепловых, 100 гид­равлических, 9 атомных электростанций. Их общая электриче­ская установленная мощность в 2005 г. составляла 216 млн кВт, в том числе 22,7 млн кВт (около 11%) — АЭС; 45,3 млн кВт (20%) — ГЭС; 148 млн кВт (около 69%) — ТЭС, из которых 8,9 млн кВт — дизельные, работающие на собственную нагрузку.

В энергосистемах Российской Федерации эксплуатируется более 600 тыс км воздушных и кабельных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше и 2 млн км напряжением 0,4...20 кВ, свыше 17 тыс подстанций напряжением 35 кВ с общей транс­форматорной мощностью почти 575 млн кВА и более полу­миллиона трансформаторных пунктов 6...35/0,4 кВ общей мощ­ностью 102 млн кВА.

Сети Российского акционерного общества энергетики и элект­рификации «Единая энергетическая система России» включают 39 тыс км линий электропередачи напряжением 330 кВ и выше и 119 подстанций 330 кВ и выше с общей трансформаторной мощностью 125 млн кВ А.

На ТЭС России находится в эксплуатации 250 энергоблоков общей установленной мощностью 71,3 млн кВт или 52% от ус­тановленной мощности всех ТЭС, работающих на органическом топливе. Сведения о крупнейших ТЭС приведены в табл. 1.9.

Успехи отечественной науки и техники позволили создать ТЭС, отвечающие мировому техническому уровню. Единичные мощности и параметры пара российских теплоэнергетических блоков и теплоэнергетических установок стандартизированы. В отрасли были организованы: типовое проектирование, индуст­риальное энергостроительство и монтаж, разработка, выпуск и обеспечение энергопредприятий и производственных служб

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИКИ 33

необходимой нормативно-методической документацией, систе­матическое обучение персонала ТЭС. Все это позволило обеспе­чить высокоэффективную эксплуатацию и уверенное внедрение энергоблочного оборудования.

Таблица 1.9

КРУПНЕЙШИЕ ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ РОССИИ МОЩНОСТЬЮ БОЛЕЕ 2000 МВт

 

		Параметры	[
Электростанция	Установленная мощность, МВт	Количество и мощность агрегатов, шт. х МВт	Топливо	Год ввода в эксплуа­тацию
Сургутская-2		6x800	Газ
Рефтинская		бЕхЗОО; 4x500	Уголь
Костромская		8x300; 1x1200	Мазут
Сургутская-1		2x12; 2x180; 14x210	Газ
Рязанская		4x300; 2x800	Мазут
Троицкая		3x85; 4x300; 2x500	Уголь
Ставропольская		8x300	Газ, мазут
Заинская		12x200	Газ, мазут
Конаковская		8x300	Мазут
Новочеркасская		8x300	Газ, мазут, уголь
Ириклинская		8x300	Газ, мазуг
Пермская		3x800	Мазут, газ
Киришская		2x50; 2x60; 6x300	Мазут

К настоящему времени создана научно-техническая база для значительного повышения экономичности и надежности энерго­блоков с ростом КПД угольных блоков на 4,4...6,7%, т.е. до 42...44%о при быстрой окупаемости затрат на эти цели. Повыше­ние экономичности основывается на успехах в совершенствова­нии паровых турбин с достижением увеличения их относи­тельного КПД на 3...5%, улучшении схемы турбоустановки и ее оборудования, дающем эффект в 1...3%, совершенствовании ко­тельных установок с повышением их КПД на 3...5% и вспомога­тельного оборудования на 2,5...3%.

Дальнейший рост давления свежего пара энергоблоков с 24...25 до 30...32 МПа и температуры его перегрева с 540 до 580...620 °С может позволить снизить удельный расход топлива

Глава 1

на 4...6%, а применение второго промежуточного перегрева пара— еще примерно на 1%. Задача повышения температуры перегрева пара до 600...610 °С вполне решаема, так как длитель­но используемая на ТЭС сталь ЭИ-756 вполне подходит для этой цели. Кроме того, появились новые отечественные стали марок Ди-82ш (10Х9МФБ) и Ди-59, рассчитанные соответственно на работу при температуре до 590...600 °С и при 650 °С (с кратков­ременным увеличением до 700 °С). Ресурс стали Ди-82ш в 2 раза превышает ресурс стали 15Х1МФ, а стоимость ее выше всего лишь на 20%.

Для энергоблока со сверхкритическими параметрами пара будет использован прямоточный однокорпусный, газоплотный с уравновешенной тягой Т-образный котел паропроизводи-тельностью 1360 т/ч свежего пара, 1172 т/ч пара промежуточного перегрева, с температурой уходящих газов 135 °С при сжигании кузнецких углей. Коэффициент полезного действия котла 93...95%.

На десяти атомных электростанциях России в промышлен­ной эксплуатации находятся 32 энергоблока общей установлен­ной мощностью 23232 МВт.

Россия сохраняет за собой лидерство в области комбиниро­ванного производства электрической и тепловой энергии, централизованной системы теплоснабжения. Конструктивно си­стемы теплоснабжения состоят из трех основных элементов: ис­точника теплоты, трубопроводов транспорта теплоносителя и по­требителей теплоты.

По характеру тепловых нагрузок различают сезонных и по­стоянных потребителей.

К сезонным относят системы отопления, вентиляции и кон­диционирования воздуха, тепловые нагрузки которых изменяют­ся в соответствии с температурой наружного воздуха. К постоян­ным потребителям относят производственные, а также системы горячего водоснабжения (ЛВС) жилых и общественных зданий. Сезонные потребители имеют постоянную нагрузку в течение суток, и переменную по времени года; постоянные потребители, в частности, ГВС, характеризуются переменностью суточной на­грузки.

Для выбора мощности источника теплоты необходимы сведе­ния о тепловых нагрузках потребителей. Отопительно-вентиля-ционные нагрузки определяются по укрупненным показателям — по количеству жителей (1.1) или по заданному объему обслу­живаемых зданий (1.2):

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИКИ 35

Q^,₀= q₀F(1 + k); (1.1)

Q₀ = q_уд V(t_B + t_H), (1.2)

где q₀ — удельный расход теплоты на единицу отапливаемой жи­лой площади, Вт/м²; F — жилая площадь, м²; q_уд — удельная отопительная характеристика, Вт/(м³К); V — объем зданий, м³; t_B, t_H — внутренняя и наружная температура воздуха, К.

Нагрузки производственных предприятий принимают по соответствующим нормам расхода теплоты на единицу продукции

По источнику производства тепловой энергии различают централизованные и децентрализованные системы теплоснаб- жения. Централизованный теплоисточник обслуживает несколь- ко потребителей и располагается в отдалении от них, a при децентрализованном источник находится вблизи потребителя.

Отбор тепловой энергии для нужд теплоснабжения произво- дится почти от 500 теплоэлектроцентралей, из которых пример» половину составляют промышленные ТЭЦ, около 190 тыс ко- тельных установок, из которых только 906 установок имеют производительность более 100 Гкал/ч, и от 620 тыс автономных теплогенераторов.

Основная доля в суммарном потреблении тепловой энергии приходится на производственные нужды — 51%; в суммарном потреблении городов и поселков городского типа это составляет более 60%.

Основным источником централизованного теплоснабжения являются ТЭЦ, доля отпуска тепловой энергии от которых сост< вила 43%.

В наибольшей степени системами централизованного тепло- снабжения охвачена промышленность городов (75%).

Установленная электрическая мощность всех ТЭЦ стран в 2006 г. составила около 72 млн кВт, в том числе мощность ТЭЦ Минпромэнерго РФ — 64,8 млн кВт. Отпуск тепловой энергии составил соответственно 3750 и 3250 млн ГДж.

На рис. 1.7 изображена принципиальная схема ТЭЦ с отбо- ром пара для нагрева питательной воды собственных паровых котлов и теплофикационной воды. Пар из котла поступает в тур- бину, при расширении в которой совершает работу, преобразуе- мую в электрическую энергию, и конденсируется в конденсаторе. Теплота отработавшего пара отводится охлаждающей водой в окружающую среду и теряется. Часть пара из промежуточных ступеней турбины отбирается для целей нагрева питатель» воды котлов, а часть из ступеней низкого давления для нагрева теплофикационной воды.

Глава 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИКИ 37

Рис. 1.7. Принципиальная схема ТЭЦ: 1 — котел; 2— турбина; 3 — конденсатор; 4, 5— подогреватели питательной воды котла; 6 — подогреватели сетевой воды; 7 — деаэратор; 8 — насосы; 9 — пиковый котел

На рис. 1.8 показано распределение тепловых потоков между полезной выработкой теплоты и тепловыми потерями при совместной выработке электрической энергии на ТЭЦ и раздель­ной выработке электрической энергии на конденсационной элект­ростанции (КЭС) и тепловой энергии в районной котельной.

Рис. 1.8. Распределение тепловых потоков: а — в КЭС; б — в ТЭЦ

На рис. 1.9 приведена принципиальная схема районной ко­тельной с водогрейными котлами. Обратная вода из теплосети поступает в котел и после нагрева направляется в подающий

 

теплопровод сети. В теплый период отопительного сезона для поддержания необходимой температуры в подающем теплопроводе часть воды перепускается клапаном 3 по Рис. 1.9. Схема водогрейной перемычке помимо котла. Для котельной:

обеспечения нормативной 1 — котел; 2 — насос рецирку

температуры воды перепуска - ляции; 3 — клапан;

на входе в котел часть нагретой 4 — сетевой насос

воды рециркуляционным насосом 2 подмешивается во входной патрубок котла.

Централизованное теплоснабжение прочно вошло в жизнь населения нашей страны и им пользуется свыше 115 млн человек (в том числе 92% городского и 20% сельского населения).

Общая протяженность теплотрасс составляет около 200 тыс км. На цели коммунально-бытового сектора расходуется около 25% всех потребляемых в России первичных энергоресурсов. В то же время существующая система центрального отопления физиче­ски и морально устарела, она сложнее западной, в ней заложены и используются технические решения зачастую полувековой дав­ности, не соответствующие современным требованиям. Отсюда — ее низкая эффективность, низкая конкурентоспособность.

В связи с резким ростом цен на энергоресурсы энергетика и все теплоэнергетические хозяйства городов и промышленных предприятий будут испытывать все возрастающие трудности в обеспечении топливом. Поэтому одной из основных повседнев­ных задач является выявление и разработка мероприятий по энер­госбережению.

Экономия тепловой энергии и соответственно топлива до­стигается несколькими путями:

· утилизацией тепловых отходов производства для покрытия потребностей этого же предприятия и других близлежащих потребителей (промышленных и коммунальных);

· внедрением новых технологий, нового оборудования и т. п.;

· техническим перевооружением, модернизацией, реконструк­цией действующих производств в направлении повышения эффективности использования энергоресурсов.

В настоящее время основная ориентация — максимальное развитие теплоэнергетического хозяйства с использованием в ка­честве топлива природного газа. При благоприятной социологи­ческой обстановке — развитие атомных энергоисточников.

Глава 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИКИ

 

Основой стратегии является теплофикация на базе ТЭЦ ма­лой и средней мощности в сочетании с централизованным тепло­снабжением от экономичных автоматизированных котельных.

На ТЭЦ вводятся в действие различные модификации ГТУ и ПГУ (рис. 1.10). Это сочетается с совершенствованием работы действующего парка энергоустановок, в том числе: путем повы­шения уровня использования установленной мощности ТЭС, теплофикационных возможностей КЭС и АЭС, увеличения за­грузки ТЭЦ в летний период, сокращения потерь теплоты на ма­лоэкономичных ТЭС и др.; проведением эффективной модерни­зации, реконструкции и технического перевооружения действу­ющих теплоисточников; внедрением совместной работы несколь­ких теплоисточников на общие тепловые сети; сокращением тепловых потерь в тепловых сетях; проведением теплосберега­ющих мероприятий в промышленных, жилых и общественных зданиях.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: