УДК 338.242:620.9
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Л.А. Коршунова, Н.Г. Кузьмина, Е.В. Кузьмина
Томский политехнический университет E-mail: kyyyzzz@sibmail.com
Дана характеристика электроэнергетики как основного звена топливно-энергетического комплекса России. Рассмотрены основные направления энергетической стратегии до 2020 г. Представлены результаты реализации энергетической стратегии в направлении повышения эффективности использования электрической энергии (снижения электроемкости ВВП). Статистические данные по разным странам свидетельствуют о том, что чем выше производство ВВП и потребление электрической энергии на душу населения, тем выше уровень экономического развития страны. Приведена динамика этих показателей за 20 лет реформирования электроэнергетики с целью ее интегрирования в рыночную экономику.
Ключевые слова:
Топливно-энергетический комплекс, энергетическая стратегия, потребление электрической энергии на душу населения, электроемкость ВВП, энергетические рынки, тепловые электростанции, гидравлические электростанции, атомные электростанции.
Key words:
Fuel-energy complex, energy strategy, electricity consumption per capita, electricity-output ratio, energy markets, thermal power stations, hydraulic power stations, nuclear power plants.
Электроэнергетика является основой развития экономики страны, ее производительных сил и обеспечения жизненного уровня населения.
Статистические данные по разным странам мира свидетельствуют о том, что чем выше производство и потребление электроэнергии на душу населения, тем выше уровень экономического развития страны.
Энергетика (энергетическое хозяйство страны) представляет сложную систему, состоящую из электроэнергетики, угольной, газовой, нефтяной и атомной промышленности, называемую топливно-энергетическим комплексом (ТЭК) России. Электроэнергетика объединяет тепловые, атомные, гидравлические электростанции, электрические и тепловые сети, котельные и установки нетрадиционной энергетики.
Электроэнергетика России в основном была создана в период с 1955 по 1990 гг. В это время были построены крупные ГЭС на Волге, Ангаре, Каме, Енисее; АЭС с единичной мощностью реактора 440, 1000 и 1500 МВт и основные линии электропередачи (ЛЭП) напряжением 220-1150 кВ.
Технологически единая энергосистема России состоит из тепловых, гидравлических и атомных электростанций с установленной мощностью соответственно 147,2; 44,3 и 21,3 млн кВт, связанных высоковольтными ЛЭП общей протяженностью 2,5 млн км, в том числе свыше 30 тыс. км составляют ЛЭП напряжением 500, 750 и 1150 кВ.
Коршунова Лидия
Афанасьевна, канд. техн. наук, доцент кафедры менеджмента инженерно-экономического факультета, ТПУ.
E-mail: Korshunova_LA@
sibmail.com
Область научных интересов: менеджмент в энергетике. Кузьмина Наталия
Геннадьевна, ст. преподаватель кафедры менеджмента
инженерно-экономического факультета ТПУ.
E-mail: Kuzmina_Natalia@
sibmail.com
Область научных интересов: менеджмент в
электроэнергетике.
Кузьмина Екатерина
Владимировна, магистрант кафедры менеджмента
инженерно-экономического факультета ТПУ.
E-mail: kyyyzzz@sibmail.com
Область научных интересов: менеджмент в
электроэнергетике.
Наибольшее развитие получили паротурбинные тепловые электростанции (ТЭС), работающие на угле и газе с серийными блочными агрегатами единичной мощностью 100, 150, 200, 300, 500 и 800 МВт.
Самой крупной ТЭС в мире является Сургутская ГРЭС-2 с установленной мощностью 4,8 млн кВт, работающая на природном газе. Из электростанций, работающих на угле, наибольшая установленная мощность - у Рефтинской ГРЭС (3,8 млн кВт).
Обеспечение потребителей электрической энергией осуществляется также за счет гидравлических электростанций (ГЭС). Крупнейшими в России являются Братская (^у = 4,5 млн кВт), Красноярская (Д, = 6 млн кВт), Саяно-Шушенская (^у = 6,4 млн кВт) ГЭС.
Экономически целесообразный гидроэнергетический потенциал России составляет порядка 852 млрд кВт-ч. Освоенный потенциал на действующих и строящихся ГЭС составляет 200 млрд кВт-ч, или 23,4 % (в том числе только на действующих ГЭС - 17,7 %).
Комбинированное производство электрической и тепловой энергии осуществляется на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ). Подача тепловой энергии потребителям обеспечивается за счет отработанного пара в паровых турбинах ТЭЦ или АТЭЦ.
ТЭЦ размещаются в местах сосредоточения больших тепловых нагрузок. В каждом крупном городе построена одна или несколько ТЭЦ.
Особое место в ЕЭС России занимает ядерная энергетика, которая вносит существенный вклад в обеспечение потребностей страны в энергии. В настоящее время в России эксплуатируется 30 энергоблоков (ядерных реакторов) на десяти атомных электростанциях (АЭС) с общей установленной мощностью 22,3 млн кВт (Волгодонская, Балаковская, Белоярская, Билибинская, Калининская, Кольская, Курская, Ленинградская, Нововоронежская, Смоленская). Самые крупные АЭС - Курская, Балаковская и Ленинградская - имеют установленную мощность по 4 млн кВт каждая.
Доля вырабатываемой электроэнергии атомными электростанциями в некоторых регионах страны (Северо-Запад: Кольская и Ленинградская АЭС) достигает 40 %, а в целом по стране - 16 %.
Российская Федерация является ведущей энергетической державой мира, которая способна полностью обеспечить свои внутренние потребности и необходимый экспорт как в настоящее время, так и на обозримую перспективу. На территории России, составляющей 10 % территории Земли, сосредоточено около 13 % мировых разведанных запасов нефти, 45 % запасов природного газа, 23 % разведанных запасов угля (третье место в мире после США и Китая), а также около 14 % запаса урана. Кроме того, экономический потенциал нетрадиционных источников энергии и местных запасов органического топлива (без торфа) оценивается более чем в 1 млрд т.у.т.
Таким образом, электроэнергетика прошла огромный путь - от сооружения первых электростанций, предусмотренных планом ГОЭЛРО (1920 г.), до создания самого крупного в мире энергообъединения - Единой энергосистемы. Россия занимает четвертое место в мире по производству электрической энергии и девятое место - по потреблению на душу населения.
В таблице 1 приведены данные, характеризующие место России в мировом сообществе по сравнению с наиболее развитыми странами, так называемым технологическим ядром [1].
Из таблицы 1 видно, что Россия производила в 1990 г. в три раза меньше электрической энергии, чем США и больше остальных стран технологического ядра и потребляла электрической энергии на душу населения в два раза меньше, чем в США и на 10...16 % меньше, чем в других рассмотренных странах. По ВНП на душу населения Россия существенно отставала от рассмотренных стран. Согласно классификации Всемирного банка все страны с населением свыше 30 тыс. человек в зависимости от уровня ВНП на душу населения в долларах США делятся на четыре группы:
А: с высоким доходом - более 9655;
В 1: со средним доходом - более 3126;
В 2: со средним доходом - более 785;
С: с низким доходом - менее 785.
Россия входит во вторую группу, а США, Япония, Германия, Франция, Великобритания - в первую группу (высокоразвитые страны).
Длительный системный кризис, связанный с переходом в 1991 г. к рыночной экономике, привел к снижению всех макроэкономических и социальных показателей. В 1998 г. ВВП упал по сравнению с 1990 г. на 40 %; физический объем производства снизился на 50 %, что привело к снижению потребления и производства электроэнергии на 25 %. С 1998 г. обозначился медленный рост экономики, а соответственно, и спрос на электроэнергию.
Таблица 1. Место России в мировом сообществе в 1990 г.
Показатели Страны
США Япония Германия Франция Велико- британия Россия
Производство электроэнергии (Э), млрд кВт-ч, в том числе: ТЭС ГЭС АЭС доля АЭС, % 3345 2346 308 673 20,1 989,9 604,2 91.3 291.3 29,4 534,9 356.2 24.2 154,1 28,8 493.2 39.5 75,9 377.2 76.5 334,5 238,3 6,8 89,0 26,6 860* 583.2 177.3 99,5 11,0
Население (Н), млн чел. 268 1263 82 59 59 147
Импорт всех ресурсов в % от используемых 20 80 58 47 -15 -54
Установленная мощность Ыу, млн кВт 764,9 227 115,4 107,6 70,2 210,9
ВНП, млрд долл. 5765 4187 1738 1251 903 967
ВНП на душу населения (ВНП/Н), долл./чел. 23069 33898 21895 22149 15735 6521
Потребление электроэнергии на душу населения (Э/Н), кВт-ч/чел. 12173 6939 7199 6597 5743 5976
Электроемкость ВНП (Э/ВНП), кВт-ч/долл. 0,52 0,20 0,33 0,29 0,36 0,91
*Данные 1995 г., в 1990 г. производство электроэнергии доходило до 1074 млрд кВт-ч [2]
В 2002 г. Правительством России была принята Энергетическая стратегия России на период до 2020 г. с последующей корректировкой до 2030 г., в основе которой лежит энергетическая безопасность, энергетическая эффективность, бюджетная эффективность и экологическая безопасность [2, 3].
Разработано два варианта энергетической стратегии в соответствии с предложенными Минэкономразвития России сценариями развития экономики страны - оптимистический и умеренный. Оптимистический вариант предусматривает рост ВВП к 2020 г. в 3,3 раза и увеличение объема инвестиций в 7 раз по сравнению с 2000 г. при мировой цене на нефть 30 долл./баррель и газ - 138 долл./тыс. м3. Умеренный вариант характеризуется ростом ВВП к 2020 г. в 2,3 раза; увеличением инвестиций в основной капитал в 3,6 раза при стабильных мировых ценах на нефть 18,5 долл./баррель и газ - 119 долл./тыс. м3.
Для достижения этих параметров развития экономики необходимо снизить энергоемкость ВВП в два раза.
В рамках установленных ориентиров долгосрочной государственной политики в сфере электроэнергетики основными приоритетами являются:
• опережающее развитие электроэнергетической отрасли, создание в ней экономически обоснованной структуры генерирующих мощностей и электросетевых объектов для надежного обеспечения потребителей страны электрической и тепловой энергией;
• оптимизация топливного баланса электроэнергетики за счет максимально
возможного использования потенциала развития атомных, гидравлических, а также использующих уголь тепловых электростанций и уменьшения в топливном балансе отрасли использования газа;
• создание сетевой инфраструктуры, развивающейся опережающими темпами по
сравнению с развитием электростанций и обеспечивающей полноценное участие энергокомпаний и потребителей в функционировании рынка электрической энергии и мощности, усиление межсистемных связей, гарантирующих надежность взаимных поставок электрической энергии и мощности между регионами России, а также возможность экспорта электрической энергии;
• минимизация удельных расходов топлива на производство электрической и тепловой
энергии путем внедрения современного высокоэкономичного оборудования, работающего на твердом и газообразном топливе;
• снижение техногенного воздействия электростанций на окружающую среду [4]. Согласно принятой энергетической стратегии производство электрической энергии
должно возрасти до 1215-1365 млрд кВт-ч. Энергетическая стратегия ориентируется на приоритет развития атомной энергетики. В структуре производства электрической энергии должен увеличиться удельный вес энергии, вырабатываемой АЭС до 24 % к 2020 г.
В табл. 2 приведена динамика производства электрической энергии, структуры генерирующих мощностей и потребления электрической энергии на душу населения, а также электроемкости ВВП [4].
Таблица 2. Динамика показателей
Показатели Годы
1990 1995 2000 2005 2010
Производство
электроэнергии (Э), 1074 860 875,7 951,1 1037
млрд кВт-ч,
в том числе 762 583,2 582,4 628,9 698
ТЭС
ГЭС 184 177,3 164,4 172,9 168
АЭС 128 99,5 128,9 149,3 170
доля АЭС, % 11,9 11,6 14,7 15,7 16,3
Население (Н), млн чел. 147,0 148,3 146,3 143,5 141,9
ВВП, млрд р. (в ценах 2008 г.) 20058 19474 21098 28414 44939,2*
ВВП на душу
населения (ВВП/Н), 136,4 131,3 144,2 198,0 316,7
тыс. р./чел.
Потребление
электроэнергии на душу населения (Э/Н), 6576 5219 5387 5965 6577
кВт-ч/чел.
Электроемкость ВВП
(Э/ВВП), 5,35 4,42 4,15 3,35 2,31
100 кВт-ч/р.
* - В ценах текущего года
Из этих данных следует, что за 10 лет (1990-2000 гг.) рыночных преобразований в стране показатели изменились следующим образом:
• ВВП практически не изменился;
• производство электрической энергии сократилось в 1,2 раза;
• электроемкость ВВП снизилась на 22 %.
Начиная с 2000 г., показатели стали значительно улучшаться, и за 10 последующих лет:
• ВВП увеличился более чем в 2 раза;
• производство электрической энергии увеличилось на 18 %;
• электроемкость ВВП уменьшилась в 2 раза;
• потребление электрической энергии на душу населения каждые пять лет увеличивалось на 10 %: за счет увеличения выработки электроэнергии на 8 % и снижения численности населения на 2 %.
В итоге за 20 лет ВВП увеличился в 2,2 раза, несмотря на его резкое снижение во время кризисов 1998 и 2009 гг. при этом мировые цены на нефть и газ за этот период увеличились более чем в 3 раза; производство электроэнергии не достигло уровня 1990 г.; электроемкость ВВП снизилась на 57 %.
Увеличение ВВП на душу населения обусловлено как ростом ВВП в связи с высокими мировыми ценами на энергоносители и увеличением объема их экспорта, так и снижением численности населения.
Доля электрической энергии, вырабатываемой АЭС, увеличилась с 11,9 до 16,3 %. Особенностью электроэнергетики является совпадение по времени процессов производства, передачи и потребления. Однако объемы производства и потребления не одинаковы, т. к. при производстве электрической энергии она частично потребляется двигателями собственных нужд электростанций; при передаче и распределении электроэнергии происходят ее частичные потери, связанные с нагревом проводов ЛЭП и обмоток трансформаторов. Эти потери возмещаются за счет дополнительной выработки электроэнергии.
То, что производство электроэнергии не достигло уровня 1990 г., свидетельствует о низком спросе на электроэнергию в связи с сокращением промышленного производства. Начиная с 1998 г. спрос на электроэнергию начал стабилизироваться, а затем постепенно возрастать. Согласно Энергетической стратегии, прогнозный спрос на электроэнергию к 2020 г. достигнет 1710 млрд кВт-ч по базовому варианту и 2000 млрд кВт-ч - по максимальному. Для покрытия такого спроса необходим ввод новых мощностей. Учитывая сроки сооружения крупных энергетических объектов, которые превышают сроки ввода предприятий-потребителей, необходимым фактором успешного экономического развития России является опережающее развитие электроэнергетики. Для удовлетворения прогнозного потребления электроэнергии потребуется более 20000 млрд р. капитальных вложений на строительство новых и модернизацию действующих энергетических объектов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рынки электроэнергии: проблемы развития / Отв. ред. В.П. Пфаффенбергер, М.Б. Меламед, М.В. Лычагин. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. - 224 с.
2. Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2020 года // АПБЭ -Агентство по прогнозированию балансов в электроэнергетике. 2011. ИКЬ: http://www.e-apbe.ru/scheme/ (дата обращения: 15.10.2011).
3. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года // Нефть России. - 2003. - № 12. -С. 8-52.
4. Россия в цифрах: 2010: краткий статистический сборник // Федеральная служба
государственной статистики. 2011. ИКЬ: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat/rosstatsite /main/publishing/catalog/statisticCollections/doc_1135075100641 (дата обращения: 15.10.2011).
Поступила 25.10.2011 г.