Глава 12(разв.энергетики) (Учебное пособие)

Глава 12. Технический уровень и состояние энергетики России.

12.1. Понятие о техническом уровне энергетики и теплоэнергетики.

Технический уровень энергетики характеризуется способностью его генерирующих объектов (ТЭС, ТЭЦ, АЭС, ГЭС и других электростанций) и электрических сетей обеспечить потребителей в любой момент времени требуемым количеством электрической и тепловой энергии, требуемого качества (нормированных частоты и напряжения для электроэнергии и нормированных температуры и давления для сетевой воды) при обеспечении высокой экономичности, надежности производства и максимальной безопасности работы оборудования с минимальным вредным влиянием на людей и окружающую среду.

Потребителю необходима не электрическая и тепловая энергия вообще, а вполне определенного качества. Ни один из видов генерирующих источников не является универсальным в том смысле, что он готов работать легко, свободно, экономично и надежно в любых режимах. Например, гидротурбины ГЭС способны быстро изменять свою нагрузку, но вынуждены работать при максимальной и постоянной нагрузке весной (при переполняемых паводковыми водами водохранилищах). Энергоблоки АЭС не могут разгружаться без резкого снижения экономичности и надежности ниже 50—60 % номинальной мощности. Автономные ГТУ способны быстро и сравнительно безопасно для себя изменять электрическую нагрузку, но не должны долго работать из-за сравнительно низкой экономичности. ТЭЦ способны участвовать в регулировании электрической нагрузки лишь в узком диапазоне, так как во многих случаях эта нагрузка определяется требованиями потребителей тепловой энергии. Мощные паротурбинные энергоблоки не могут работать с частыми и быстрыми остановками без появления трещин в основных деталях. Таким образом, высокий технический уровень энергетики может быть обеспечен только при гармоничной структуре генерирующих мощностей: в энергосистеме должны быть и АЭС, вырабатывающие дешевую электроэнергию, но имеющие серьезные ограничения по диапазону и скорости изменения нагрузки, и ТЭЦ, отпускающие тепло и электроэнергию, количество которой зависит от потребностей в тепле, и мощные паро-турбинные энергоблоки, и мобильные автономные ГТУ, покрывающие кратковременные пики нагрузки.

Основным показателем технического уровня ТЭС и АЭС является экономичность. Связано это с тем, что в эксплуатационных издержках при производстве на ТЭС электрической и тепловой энергии стоимость топлива составляет до 70—75 %, т.е. она является определяющей. Любые неполадки, вынужденные простои оборудования, технические ограничения мощности, старение и аварии сразу же сказываются на экономичности теплоэнергетических объектов, и поэтому ее уровень объективно отражает технический уровень теплоэнергетики.

Установленная мощность всех электростанций России на 01.01.2001 г. составила 204, 55 млн. кВт, а мощность АЭС (по данным концерна «Росэнергоатом») — 21,24 млн. кВт. Установленная мощность ТЭС составляет почти 2/3 суммарной установленной мощности, доля ГЭС — 21 %, а доля АЭС — более 10 % (таблица 12.11). Производство электроэнергии примерно пропорционально установленной мощности (за исключением выработки на АЭС). С помощью теплового цикла (ТЭС и АЭС) вырабатывается 76,9 % электроэнергии.

Установленная мощность электростанций России и выработка электроэнергии в 2000 г.

Таблица 12.11

Треть мощностей составляют энергоблоки СКД с промежуточным перегревом на параметры пара 240 атм., 540 °С/540 °С (23,5 МПа, 540 °С/540 °С). К ним относятся теплофикационные энергоблоки мощностью 250 МВт и конденсационные энергоблоки мощностью 300, 500, 800 и 1200 МВт (рис.12.1).

А

Рис.12.1. Укрупненная структура установленной мощности и выработки электроэнергии ТЭС России на 1.01.2001г.

Другая треть мощностей и выработки электроэнергии обеспечивается теплофикационными турбоустановками на начальное давление 130 атм. (12,8 МГТа) и начальную температуру 540 °С. Эти турбоустановки не имеют промежуточного перегрева пара. Они оснащены турбинами ТМЗ типов Т-175-130, Т-100-130, Т-50-130, ПТ-135-130, ПТ-50-130, Р-100-130, Р-70-130, Р-40-130 и ЛМЗ типов ПТ-80-130, ПТ-60-130 и Р-50-130.

Оставшаяся часть установленной мощности и выработки электроэнергии распределяется между:

энергоблоками на начальное давление 130 атм. (12,8 МПа) с промежуточным перегревом пара с турбинами ЛМЗ типа Т-180-130 и К-200-130 и турбинами ХТЗ типа К-150-130;

устаревшими турбоустановками без промежуточного перегрева пара на начальное давление 90 атм. (8,8 МПа);

прочими турбоустановками.

Видно, что доля устаревшего оборудования и выработка электроэнергии весьма значительна (соответственно 12 и 11 %), и это не может не снижать общие показатели работы ТЭС.

В табл. 12.2 представлены данные по энергоблокам СКД, установленным на ТЭС России. Конденсационные энергоблоки СКД составляют 29 % по мощности и 28 % по выработке электроэнергии. Большая часть установленной мощности и выработки электроэнергии обеспечивается 76 энергоблоками мощностью 300 МВт. Почти 10 % электроэнергии вырабатывается энергоблоками мощностью 800 МВт, которые, наравне с энергоблоком мощностью 1200 МВт, являются одними из лучших в нашей теплоэнергетике.

В табл. 12.3 представлена номенклатура по энергоблокам с промежуточным перегревом пара на начальное давление 130 атм. (12,8 МПа).

Таблица 12.2

Номенклатура, установленная мощность и выработка электроэнергии энергоблоками СКД

ТЭС России на 1.01.2001 г.

Суммарная установленная мощность — 131, 422 млн. кВт

Суммарная выработка электроэнергии 534,573 млрд. кВт-ч

Таблица 12.3

Номенклатура, установленная мощность и выработка электроэнергии энергоблоками с промежуточным перегревом пара на начальное давление 130 атм. (12,8 МПа) ТЭС России

на 1.01.2001 г.

Суммарная установленная мощность — 131, 422 млн. кВт

Суммарная выработка электроэнергии 534,573 млрд. кВтч

Примерно из 17 % установленной мощности и выработки электроэнергии 12 % обеспечивается энергоблоками мощностью 200 МВт, которые никак нельзя отнести к современным ни по уровню мощности, ни по уровню экономичности.

Аналогичные данные для ТЭЦ на начальное давление 130 атм. без промежуточного перегрева пара представлены в табл. 12.4. Оборудование этого класса вырабатывает столько же электроэнергии, сколько и энергоблоки СКД (см. рис. 11.1?), однако для этого требуется 524 турбины, а не 119 (см. табл. 12.2). В значительной степени это определяется потребностями в тепловой энергии (производственный пар или сетевая вода), которые диктуют и электрическую мощность.

Таблица 12.4

Номенклатура, установленная мощность и выработка электроэнергии ТЭЦ с турбинами без промперегрева на начальное давление на 130 атм. на 1.01.2001 г.

Суммарная установленная мощность — 131,422 млн. кВт

Суммарная выработка электроэнергии 534,573 млрд. кВт-ч

Таблица 12.5