Технологические и организационно-экономические особенности энергетического производства

Содержание :

1.Введение……………………………………………………..3

2.Основная часть………………………………………………5

3.Общие сведения об АЭС…………………………………...8

4.Технологический процесс………………………………….8

5.Факторы развития атомной энергетики………………….10

6.Преимущества и недостатки АЭС………………………..14

7.Перспективы развития атомной энергетики……………..16

8.Организационно-экономические особенности

энергетического производства………………………………18

9.Источники финансирования развития энергетики………19

10.Заключение………………………………………………..21

1.ВВЕДЕНИЕ.

В разные эпохи развития человеческого общества и производственных отношений доля использования разного рода энергоисточников была разной. На заре человечества преобладало применение мышечной энергии человеческого тела, позднее - животных, затем стала широко использоваться энергия ветра и воды, потом энергия пара и, наконец, электричество стало играть ведущую роль во всех видах производственного процесса.

Необходимо отметить, что на современном этапе человечество готовится перейти к качественно новому уровню использования энергоресурсов. Стратегически необходимо вернуться к возобновляемым источникам энергии, но использовать их более эффективно и осторожно; в ближайшем будущем переоценить своё отношение к безответственному использованию невозобновляемых источников энергии, запасы которых ограничены и вот-вот подойдут к критической черте полного исчерпания. [2]

1.1.Актуальность темы: Озабоченность проблемами энергетики будущего вполне естественна, поскольку энергия обеспечивает “существенно важные услуги” для жизни человека - тепло для обогрева, приготовления пищи и производства, а также энергию для транспорта и работы машин. В настоящее время для получения энергии, обеспечивающей эти услуги, необходимо топливо - нефть, газ, уголь, ядерная энергия, дрова и другие первичные источники (солнечная, ветряная и энергия текущего водного потока). Причем все эти виды энергии бесполезны до тех пор, пока они не преобразуются в необходимые энергетические услуги для конечного потребителя посредством машин или другого оборудования. Во многих странах гигантское количество первичной энергии пропадает впустую из-за несовершенства применяемых технологий производства и трансформации энергии.[4,7]

1.2.Цель работы: В данной работе я постараюсь рассмотреть технологические и организационно-экономические особенности энергетического производства.

1.3.Краткое содержание работы: Данная работа состоит из двух основных частей: технологических особенностей энергетического производства(общие сведения об АЭС, технологический процесс, факторы развития атомной энергетики, преимущества и недостатки АЭС, перспективы развития атомной энергетики) и организационно-экономических (заработная плата на энергетических предприятиях,источники финансирования развития энергетики)

1.4.Информационная база работы: Россия была, есть и будет одной из ведущих энергетических держав мира. И это не только потому, что в недрах страны находится 12% мировых запасов угля, 13% нефти и 36% мировых запасов природного газа, которых достаточно для полного обеспечения собственных потребностей и для экспорта в сопредельные государства. Россия вошла в число ведущих мировых энергетических держав, прежде всего, благодаря созданию уникального производственного, научно-технического и кадрового потенциала топливно-энергетического комплекса (ТЭК).

Таблица 1 [5]

Производство электроэнергии на электростанциях России (млрд. Квт-ч)

Доля России в объёме мирового производства электроэнергии составляла в 1990 г 8,2%, а в 1995 г сократилась до 7,6%.

В 1993 году по производству электроэнергии на душу населения Россия занимала 13-е место в мире (6297 кВтч).

В 1991-1996 гг. электропотребление в России снизилось более чем на 20%, в том числе в 1996 г - на 1%. В 1997 г впервые в 90-е годы ожидается рост производства электроэнергии.

В начале 90-х годов установленные энергетические мощности России превышали 7% мировых. В 1995 г установленная мощность электроэнергетики России составляла 215,3 млн. кВт, в том числе доля мощностей ТЭС - 70%, ГЭС - 20% и АЭС - 10%.

В 1992-1995 гг. было введено 66 млн. кВт генерирующих мощностей. В настоящее время 15 млн. кВт оборудования ТЭС выработали ресурс. В 2000 году таких мощностей будет уже 35 млн. кВт и в 2005 году - 55 млн. кВт. К 2005 году предельного срока эксплуатации достигнут агрегаты ГЭС мощностью 21 млн. кВт (50% мощностей ГЭС России). На АЭС в 2001-2005 гг. будут выведены из эксплуатации 6 энергоблоков общей мощностью 3,8 млн. кВт.В этих условиях для обеспечения прогнозируемого спроса на электрическую энергию и мощность потребуется значительная реконструкция действующих, а затем и строительство новых электростанций.[8]

2.Основная часть:

Электроэнергетика является важнейшей составной частью ТЭК страны, обладая рядом специфических черт, делающих её непохожей ни на одну отрасль промышленности. По существу, она должна быть признана отраслью национального хозяйства, так как пронизывает все его сферы. Главными отличительными особенностями энергетического производства являются:

-- невозможность запасать электроэнергию (в значительных масштабах и тепловую), в связи с чем имеет место постоянное единство производства и потребления

-- Зависимость объемов производства энергии исключительно от потребителей и невозможность наращивания объемов производства по желанию и инициативе энергетиков

-- Необходимость оценивать объёмы производства и потребления энергии не только в расчёте на год, как это делается для других отраслей промышленности и национального хозяйства, но и часовые величины энергетических нагрузок

-- Необходимость бесперебойности энергоснабжения потребителей, являющейся жизненно важным условием работы всего национального хозяйства

-- Планирование энергопотребления на каждые сутки и каждый час в течение года, то есть необходимость разработки графиков нагрузки на каждый день каждого месяца с учётом сезона, климатических условий и других факторов.

--Высокая капиталоемкость и сильная инерционность развития электроэнергетики;

-- Монопольное положение отдельных предприятий и систем по технологи­ческим условиям, а также вследствие сложившейся в нашей стране высокой концентрации мощностей электроэнергетики:

-- Отсутствие необходимых для рыночной экономики резервов в производстве и транспорте энергоресурсов:

-- Высокий уровень опасности объектов электроэнергетики для населения и природы.

Эти специфические условия породили отраслевые традиции в организации электроэнергетики, при этом главной особенностью является создание и функционирование единой энергетической системы страны.[4,8]

В разное время отдельные части ТЭК административно подчинялись разным министерствам и ведомствам. Сейчас наряду с другими отраслями ТЭК электроэнергетика административно входит в состав Министерства топлива и энергетики (Минтопэнерго). Вплотную к электроэнергетической отрасли, руководимой Минтопэнерго, примыкает и участвует в работе по единому графику атомная энергетика- система Министерства атомной энергетики (Минатомэнерго). Однако в условиях рыночной экономики все эти организационно-административные построения могут меняться, а отдельные предприятия и их объединения получают существенную степень экономической свободы и независимости от вертикальных организационных структур.[8]

Основой структуры электроэнергетической отрасли являются электрические станции различных типов.

По первичному энергоресурсу, потребляемому для производства электрической (иногда также и тепловой) энергии, электрические станции можно подразделить на : тепловые (топливные) электростанции-ТЭС, в том числе теплоэлектроцентрали-ТЭЦ и конденсационные электростанции-КЭС, атомные-АЭС, гидравлические-ГЭС, прочие (солнечные, геотермальные, приливные и др.) [8]

Все перечисленные электростанции обладают разными экономическими показателями и поэтому имеют разные области применения.

Рассмотрим принцип действия электрических станций на примере АЭС.

2.1.Общие сведения об АЭС :

На все более конкурентном и многонациональном глобальном энергетическом рынке ряд важнейших факторов будет влиять не только на выбор вида энергии, но также и на степень и характер использования разных источников энергии. Эти факторы включают в себя:

· оптимальное использование имеющихся ресурсов;

· сокращение суммарных расходов;

· сведение к минимуму экологических последствий;

· убедительную демонстрацию безопасности;

· удовлетворение потребностей национальной и международной политики.

Для ядерной энергии эти пять факторов определяют будущие стратегии в области топливного цикла и реакторов. Цель заключается в том, чтобы оптимизировать эти факторы.

Хотя достижение признания со стороны общественности не всегда включалось в качестве важнейшего фактора, в действительности этот фактор является жизненно важным для ядерной энергии. Необходимо открыто и достоверно ознакомить общественность и лиц, принимающих решения, с реальными выгодами ядерной энергетики.[1,6]

2.1.1.Технологический процесс :

Ядерная энергетика обеспечивает сейчас около 20% мирового производства электроэнергии с развитой сырьевой и производственной базой для дальнейшего развития отрасли.Главное отличие АЭС от ТЭС состоит виспользовании ядерного го­рючего вместо органического топлива. Ядерное горючее получают из природного урана, который добывают либо в шахтах (Франция, ЮАР), либо в открытых карьерах (Австралия, Намибия), либо способом подземного выщелачивания (США, Канада, Россия). Природный уран — это смесь в основном неделящегося изотопа урана ²³⁸ U (более 99 %) и де­лящегося изотопа ²³⁵ U (0,71 %), который соответственно и представляет собой ядерное горючее. Для работы реакторов АЭС требуется обогаще­ние урана. Для этого природный уран направляется па обогати­тельный завод, после переработки на котором 90% природного обеднен­ного урана направляется на хранение, а 10 % приобретают обогащение до нескольких процентов (3,3 - 4,4 % для энергетических реакторов).

Далее обогащенный уран (точнее — диоксид урана) направляется на завод, изготавливающий твэлы — тепловыделяющие элементы. Из диоксида урана изготавливают цилиндрические таблетки диаметром около 9 мм и 30 мм. Эти таблетки помещают в герметичные тонкостенно-циркониевые трубки длиной почти в 4 м. Это и есть твэлы. Твэлы собирают в тепловыделяющие сборки (ТВС) по несколько сотен штук, которые удобно помещать и извлекать из активной зоны реактора. После постепенного расщепления ²³⁵ U и уменьшения его концентрации до 1,26% , когда мощность реактора существенно уменьшается, ТВС извлекают из реактора, некоторое время хранят в бассейне выдержки для уменьшения радиоактивности, а затем направляют на радиохимический завод для переработки, где из них извлекают ценные компоненты, в том числе и несгоревшее в реакторе топливо.

Таким образом, в отличие от ТЭС, где топливо сжигается полностью (по крайней мере, к этому стремятся), на АЭС добиться 100 % расщепления горючего невозможно. Отсюда - невозможность оценить КПД АЭС с помощью удельного расхода условного топлива.

Таким образом, АЭС — это энергетическое предприятие, вырабаты­вающее электроэнергию из энергии, выделяющейся при радиоактивном распаде элементов, содержащихся в твэлах.

В настоящее время в России работает 10 АЭС, структура установленной мощности которых приведена в таблице 2 [4]

Таблица 2 [4]

Структура АЭС России

2.1.2.Факторы развития атомной энергетики:

а)Максимальное использование ресурсов

Известные и вероятные запасы урана должны обеспечить достаточное снабжение ядерным топливом в краткосрочном и среднесрочном плане, даже если реакторы будут работать главным образом с однократными циклами, предусматривающими захоронение отработавшего топлива. Проблемы в топливообеспечении атомной энергетики могут возникнуть лишь к 2030 году при условии развития и увеличения к этому времени атомных энергомощностей. Для их решения потребуются разведка и освоение новых месторождений урана на территории России, использование накопленных оружеййного и энергетического плутония и урана, развитие атомной энергетики на альтернативных видах ядерного топлива. Одна тонна оружейного плутония по теплотворному эквиваленту органического топлива при “сжигании” в тепловых реакторах в открытом топливном цикле соответствует 2,5 млрд. куб. м. природного газа. Приближенная оценка показывает, что общий энергетический потенциал оружейного сырья, с использованием в парке АЭС также реакторов на быстрых нейтронах, может соответствовать выработке 12-14 трлн. киловатт-часов электроэнергии, т.е 12-14 годовым её выработкам на уровне 1993 года, и сэкономить в электроэнергетике около 3,5 трлн.кубометров природного газа. Однако по мере роста спроса на уран и уменьшения его запасов, обусловленного необходимостью удовлетворять потребности растущих мощностей атомных станций, возникнет экономическая необходимость оптимального использования урана таким образом, чтобы вырабатывалась вся потенциально содержащаяся в нем энергия на единицу количества руды. Существуют разнообразные способы достижения этого в ходе процесса обогащения и на этапе эксплуатации. В долгосрочном плане потребуются повторное использование наработанных делящихся материалов в тепловых реакторах и внедрение быстрых реакторов-размножителей.

б) Достижение максимальной экономической выгоды

Поскольку затраты на топливо относительно низки, для общей экономической жизнеспособности ядерной энергии весьма важно сокращение суммарных расходов за счет снижения затрат на разработку, выбор площадки, сооружение, эксплуатацию и первоначальное финансирование. Устранение неопределенностей и изменчивости требований лицензирования, особенно перед вводом в эксплуатацию, позволило бы осуществить более прогнозируемые стратегии капиталовложений и финансовые стратегии.

в) Достижение максимальной экологической выгоды

Хотя ядерная энергия с точки зрения объемов потребляемого топлива, выбросов и образующихся отходов обладает явными преимуществами по сравнению с нынешними системами, использующими ископаемые виды топлива, дальнейшие меры по смягчению соответствующих экологических проблем могут оказать значительное влияние на отношение общественности.

Таблица 3 [9]

Сравнительные данные по топливу и отходам (тонн в год для электростанции мощностью 1000 МВт)

Поскольку общее влияние ядерного топливного цикла на здоровье людей и окружающую среду невелико, внимание будет направлено на улучшенные методы в области радиоактивных отходов. При этом была бы оказана поддержка целям устойчивого развития и в то же время повышена конкурентоспособность по сравнению с другими источниками энергии, для которых также должны надлежащим образом решаться вопросы отходов. В реакторные системы и в топливные циклы могут быть внесены изменения, сводящие к минимуму образование отходов. Будут вводиться проектные требования по уменьшению количеств отходов и такие методы сокращения объемов отходов, как компактирование.

г) Максимальное повышение безопасности реакторов

Ядерная энергетика в целом имеет отличные показатели безопасности: в эксплуатации находится 433 реактора, работающих в среднем более чем по 20 лет. Однако чернобыльская катастрофа показала, что весьма тяжелая ядерная авария может привести к радиоактивному загрязнению в масштабах страны и региона. Хотя вопросы безопасности и экологии становятся важнейшими для всех источников энергии, многие воспринимают ядерную энергетику как особенно и органически небезопасную. Обеспокоенность по поводу безопасности в сочетании с соответствующими регламентационными требованиями будет в ближайшее время по-прежнему оказывать сильное влияние на развитие ядерной энергетики. В целях снижения масштабов реальных и возможных аварий на установках будет осуществлен ряд подходов. Чрезвычайно эффективные барьеры (такие, как двойные защитные оболочки) снизят вероятность значительных радиологических последствий аварий за пределами площадок до крайне низкого уровня, устраняя необходимость в планах аварийных действий. Повышение характеристик целостности корпуса реактора и реакторных систем также позволит снизить вероятность возникновения последствий на площадке. Внутренняя безопасность конструкций и технологических процессов на станциях может быть повышена скорее путем включения пассивных функций безопасности, чем активных систем защиты. В качестве жизнеспособного варианта могут появиться высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы, использующие керамическое графитное топливо с высокой теплостойкостью и целостностью, снижающее вероятность выброса радиоактивного материала. [1,9]

2.1.3.Преимущества и недостатки АЭС

За 40 лет развития атомной энергетики в мире построено около 400 энергоблоков в 26 странах мира с суммарной энергетической модностью около 300 млн. кВт. Основными преимуществами атомной энергетики являются высокая конечная рентабельность и отсутствие выбросов в атмосферу продуктов сгорания (с этой точки зрения она может рассматриваться как экологически чистая), основными недостатками потенциальная опасность радиоактивного заражения окружающей среды продуктами деления ядерного топлива при аварии (типа Чернобыльской или на американской станции Тримайл Айленд) и проблема переработки использованного ядерного топлива.[4,10]

Остановимся сначала на преимуществах.

Главным преимуществом АЭС перед любыми другими электростан­циями является их практическая независимость от источников топлива, т.е. удаленности от месторождений урана и радиохимических заводов. Энергетический эквивалент ядерного топлива в миллионы раз больше, чем органического топлива, и поэтому, в отличие, скажем, от угля, рас-ходы на его перевозку ничтожны. Это особенно важно для европейской части России, где доставка угля из Кузбасса и Сибири слишком дорога. Кроме того, замена выработки электроэнергии на газомазутных (факти­чески — газовых) 'ГЭС производством электроэнергии на АЭС — важ­ный способ поддержания экспортных поставок газа в Европу.[4]

Это преимущество трансформируется в другое: для большинства стран, в том числе и России, производство электроэнергии на АЭС не дороже, чем па пылеугольных и тем более газомазутных ТЭС. Достаточ­но сказать, что сейчас тарифы на закупку электроэнергии АЭС электри­ческими сетями на 40 — 50 % ниже, чем для ГРЭС различного типа. Осо­бенно заметно преимущество АЭС в части стоимости производимой электроэнергии стало заметно в начале 70-х годов, когда разразился энергетический кризис, и цены на нефть на мировом рынке возросли в несколько раз. Падение цен на нефть, конечно, автоматически снижает конкурентоспособность АЭС. Использование ядерного топлива для производства энергии не требует кислорода и не сопровождается постоянным выбросом продуктов сгорания, что, соответственно, не потребует строительства сооружений для очистки выбросов в атмосферу. Города, находящиеся вблизи атомных станций, являются в основном экологически чистыми зелеными городами во всех странах мира, а если это не так, то это происходит из-за влияния других производств и объектов, расположенных на этой же территории. В этом отношении ТЭС дают совсем иную картину. Анализ экологической ситуации в России показывает, что на долю ТЭС приходится более 25% всех вредных выбросов в атмосферу. Около 60% выбросов ТЭС приходится на европейскую часть и Урал, где экологическая нагрузка существенно превышает предельную. Наиболее тяжелая экологическая ситуация сложилась в Уральском, Центральном и Поволжском районах, где нагрузки, создаваемые выпадением серы и азота, в некоторых местах превышают критические в 2-2,5 раза.

К недостаткам ядерной энергетики следует отнести потенциальную опасность радиоактивного заражения окружающей среды при тяжелых авариях типа Чернобыльской. Сейчас на АЭС, использующих реакторы типа Чернобыльского (РБМК), приняты меры дополнительной безопасности, которые, по заключению МАГАТЭ (Международного агентства по атомной энергии), полностью исключают аварию подобной тяжести: по мере выработки проектного ресурса такие реакторы должны быть заменены реакторами нового поколения повышенной безопасности. Тем не менее


29-04-2015, 03:48