Научная статья на тему 'ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РОССИИ'

ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РОССИИ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
15
4
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
кластерный анализ / ландшафтно-экологический подход / ТЭС / ГРЭС / ТЭЦ / энергетика / наземные экосистемы / сluster analysis / landscape-ecological approach / the TPP / the GRES / the CHP / power engineering / terrestrial ecosystems

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Г.Е. Артамонов, И.И. Васенев, В.А. Гутников

В статье приводятся результаты ландшафтно-экологической типизации условий функционирования 356 ТЭС с суммарной установленной мощностью 163 ГВт и годовой выработкой электроэнергии 657 млрд кВтч, что составляет 88 % от установленной мощности всех ТЭС России и 92 % в общем объеме производства электроэнергии на ТЭС. Проведенный кластерный анализ 43 подгрупп ТЭС выявил регионально-типологические закономерности и основные факторы разнообразия и пространственной изменчивости исследуемых объектов ТЭС. Решающее влияние имеют тип наземных экосистем, площадь зоны непосредственного воздействия и установленная мощность. Факторами второго порядка являются вид используемого топлива и КИУМ. Разделение исследуемых объектов ТЭС на функционально-экологические подгруппы позволило определить кластеры объектов, имеющие близкие условия функционирования и схожий уровень антропогенного воздействия на наземные экосистемы, находящиеся в зоне непосредственного воздействия. Наиболее сильную антропогенную нагрузку на наземные экосистемы оказывают мощные угольные ГРЭС. Поэтому наземные экосистемы, в границах которых они функционируют, должны обладать достаточно высоким ассимиляционным потенциалом к поглощению выбросов антропогенного углерода и азота. Корреляционный анализ производственных показателей и экологических показателей показал усиление корреляционных связей, при разделении общего массива данных на 43 функционально-экологические группы ТЭС, что говорит о корректности предлагаемого методического подхода для типизации объектов тепловой энергетики.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Г.Е. Артамонов, И.И. Васенев, В.А. Гутников

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

LANDSCAPE AND ECOLOGICAL TYPIFICATION OF THERMAL ENERGY FACILITIES OPERATING CONDITIONS IN RUSSIA

The article presents the results of landscape-ecological typification of 356 thermal power plants’ operating conditions with the installed capacity of 163 GW and annual electricity generation of 657 billion kWh, which is 88 % of the installed capacity of all thermal power plants in Russia and 92 % of the total electricity production at thermal power plants. The cluster analysis of 43 TPP subgroups revealed regional typological patterns and the main factors of diversity and spatial variability of TPP objects. The type of terrestrial ecosystems, the area of direct impact zone and the installed capacity have a decisive influence. The second-order factors are the type of fuel used and the fuel consumption. The division of the studied TPP objects into functional and ecological subgroups made it possible to identify clusters of objects with similar operating conditions and a similar level of anthropogenic impact on terrestrial ecosystems located in the zone of direct impact. Powerful coal-fired power plants exert the strongest anthropogenic load on terrestrial ecosystems. Therefore, terrestrial ecosystems, within the boundaries of which they function, must have a sufficiently high assimilation potential to absorb anthropogenic carbon and nitrogen emissions. The correlation analysis of production indicators and environmental indicators showed the strengthening of correlations when dividing the total data set into 43 groups of thermal power plants, which indicates the correctness of the proposed methodological approach for the typification of thermal energy facilities.

Текст научной работы на тему «ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РОССИИ»

Экология

УДК 502.3, 504.7 Б01: 10.24412/1728-323Х-2023-6-33-41

ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РОССИИ

Г. Е. Артамонов, главный специалист-эксперт Управления цифровой трансформации и информационной безопасности Россельхознадзора, artamonov88@gmail.com, г. Москва, Россия, И. И. Васенев, д. б. н, заведующий кафедрой экологии РГАУ — МСХА имени К. А. Тимирязева, vasenev@rgau-msha.ru, г. Москва, Россия,

В. А. Гутников, к. т. н, заместитель генерального директора ФГБУ«ЦНИИПМинстроя России», lomonosov25@rambler.ru, г. Москва, Россия

Аннотация. В статье приводятся результаты ландшафтно-экологической типизации условий функционирования 356 ТЭС с суммарной установленной мощностью 163 ГВт и годовой выработкой электроэнергии 657 млрд кВтч, что составляет 88 % от установленной мощности всех ТЭС России и 92 % в общем объеме производства электроэнергии на ТЭС. Проведенный кластерный анализ 43 подгрупп ТЭС выявил регионально-типологические закономерности и основные факторы разнообразия и пространственной изменчивости исследуемых объектов ТЭС. Решающее влияние имеют тип наземных экосистем, площадь зоны непосредственного воздействия и установленная мощность. Факторами второго порядка являются вид используемого топлива и КИУМ. Разделение исследуемых объектов ТЭС на функционально-экологические подгруппы позволило определить кластеры объектов, имеющие близкие условия функционирования и схожий уровень антропогенного воздействия на наземные экосистемы, находящиеся в зоне непосредственного воздействия. Наиболее сильную антропогенную нагрузку на наземные экосистемы оказывают мощные угольные ГРЭС. Поэтому наземные экосистемы, в границах которых они функционируют, должны обладать достаточно высоким ассимиляционным потенциалом к поглощению выбросов антропогенного углерода и азота. Корреляционный анализ производственных показателей и экологических показателей показал усиление корреляционных связей, при разделении общего массива данных на 43 функционально-экологические группы ТЭС, что говорит о корректности предлагаемого методического подхода для типизации объектов тепловой энергетики.

Abstract. The article presents the results of landscape-ecological typification of 356 thermal power plants' operating conditions with the installed capacity of 163 GW and annual electricity generation of 657 billion kWh, which is 88 % of the installed capacity of all thermal power plants in Russia and 92 % of the total electricity production at thermal power plants. The cluster analysis of 43 TPP subgroups revealed regional typological patterns and the main factors of diversity and spatial variability of TPP objects. The type of terrestrial ecosystems, the area of direct impact zone and the installed capacity have a decisive influence. The second-order factors are the type of fuel used and the fuel consumption. The division of the studied TPP objects into functional and ecological subgroups made it possible to identify clusters of objects with similar operating conditions and a similar level of anthropogenic impact on terrestrial ecosystems located in the zone of direct impact. Powerful coal-fired power plants exert the strongest anthropogenic load on terrestrial ecosystems. Therefore, terrestrial ecosystems, within the boundaries of which they function, must have a sufficiently high assimilation potential to absorb anthropogenic carbon and nitrogen emissions. The correlation analysis of production indicators and environmental indicators showed the strengthening of correlations when dividing the total data set into 43 groups of thermal power plants, which indicates the correctness of the proposed methodological approach for the typification of thermal energy facilities.

Ключевые слова: кластерный анализ, ландшафтно-экологический подход, ТЭС, ГРЭС, ТЭЦ, энергетика, наземные экосистемы.

Keywords: duster analysis, landscape-ecological approach, the TPP, the GRES, the CHP, power engineering, terrestrial ecosystems.

Введение

Одной из основных экологических проблем современности является глобальное изменение климата, имеющее циклический характер и региональные особенности межгодовых изменений, которые в значительной мере связаны с выбросами парниковых газов природного и антропогенного происхождения, а также других загрязняющих веществ [1, 2].

По данным наблюдений сети мониторинга Росгидромета и годовым отчетам Минприроды России, в крупных городах и промышленных кластерах наблюдается устойчивая тенденция к превышению ПДК по содержанию в атмосфере загрязняющих веществ, доля ТЭС в региональных показателях загрязнения атмосферы остается значительной [3, 4].

Наземные экосистемы России являются объектами наземного депонирования антропоген-

Таблица 1 Рабочая типизация исследуемых объектов ТЭС

1-й уровень (тип электростанции) 2-й уровень (вид топлива)

I — ГРЭС I — a (природный газ) I — b (уголь) I — c (мазут)

II — ТЭЦ II — a (природный газ) II — b (уголь) II — c (мазут)

III — промышленные III — a (природный газ) III — b (уголь) III — c (мазут)

IV — дизельные IV — d (дизельное топливо)

3-й уровень (размер поселений*)

1 — крупнейшие свыше 1000;

2 — очень крупные 500—1000;

3 — крупные 250—500;

4 — большие 100—250;

5 — средние 50—100;

6 — малые 10—50;

7 — поселковые менее 10.

* — тыс. чел. в соответствии с СП 42.133330.2016 [14].

ного углерода (С) и азота (К) и способны накапливать их в высоких концентрациях [5—7]. Ассимиляционный потенциал наземных экосистем и способность служить хранилищем для парниковых газов в значительной степени зависят от физико-географических и природно-климатических особенностей территории, а также от их текущего состояния [8—10].

Общие требования по формированию стандартов в области охраны окружающей среды, изложенные в ГОСТ Р 59133—2020, направлены на содействие созданию высокого запаса устойчивости (ассимиляционного потенциала) природных экологических систем и природных компонентов природно-техногенных систем [11].

В соответствии с требованиями ГОСТ Р 57007— 2016 «Ассимиляционный потенциал экосистемы: Способность экосистемы к устойчивости, нейтрализации негативных воздействий внешних возмущающих факторов (естественных и антропо-

генных), показатель максимальной вместимости количества загрязняющих веществ, которое может быть за единицу времени накоплено, разрушено и выведено за пределы экосистемы без нарушения ее нормальной деятельности» [12].

Ландшафтно-экологическая типизация условий функционирования объектов тепловой энергетики представляет собой важную составляющую территориального планирования в области энергетики [13].

Целью исследования является разработка методических принципов типизации объектов тепловой энергетики, расположенных на территории Российской Федерации, на экосистемной основе для определения регионально-типологических закономерностей и основных факторов разнообразия и пространственной изменчивости исследуемых объектов ТЭС.

Материалы и методы исследования

Исследование проведено на основе системного анализа данных годовых отчетов энергогене -рирующих компаний РФ о д еятельности 356 ТЭС с суммарной установленной электрической мощностью более 163 ГВт и годовой выработкой электроэнергии около 657 млрд кВтч, что составляет 88 % от установленной мощности всех ТЭС России и 92 % в общем объеме производства электроэнергии на ТЭС в России.

В целях осуществления типизации объектов тепловой энергетики на экосистемной основе для определения групп объектов, имеющих схожие условия функционирования, предлагается использовать следующие диагностирующие признаки (табл. 1).

Результаты

Системный анализ с использованием методов кластерного анализа производственных, экологических и экосистемных показателей позволил разделить исследуемые объекты тепловой энергетики на четыре группы (ГРЭС, ТЭЦ, промышленные и ДЭС) и 43 функционально-экологи -

Таблица 2

Средние показатели по группам исследуемых ТЭС

Объекты тепловой энергетики Установленная мощность, МВт Производство электроэнергии, млн кВтч КИУМ, % Расход условного топлива, тыс. т у.т.

I — ГРЭС 77 345 302 164 44,6 43 092

II — ТЭЦ 79 954 325 121 46,5 91 810

III — промышленные 6 486 29 850 52,5 5 969

IV — дизельные 18 8 5 н/д

ческие подгруппы, дифференцированные в зависимости от структуры выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, вида используемого топлива, мощности источников выбросов, территориального расположения энергетических объектов,

а также показателей запасов фитомассы фоновых к ним наземных экосистем (табл. 2).

Основные производственные и экосистемные показатели исследуемых объектов энергетики представлены в таблице 3.

Таблица 3

Производственные и экосистемные показатели исследуемых групп ТЭС

Группа N Электрическая мощность, МВт Производство электроэнергии, млн кВтч КИУМ, % Территория непосредственного воздействия, га Запасы фитомассы (Bo), кг/м2 Запасы гумуса в почве (№), кг/м2 Выбросы ^2, т Выбросы NOx, т

ГРЭС 1-1-а 3 875 5658 47 163 32,7 5,7 814 885

1-2-а 2 164 669 48 80 9,2 5,6 278 294

1-2-Ь 4 1020 3456 33 294 26,3 3,6 284 6567

1-3-а 6 11 996 64 578 49 674 30,4 4,5 30 190 48 405

1-4-а 4 4182 21 091 58 529 33,3 4,9 5072 14 138

1-4-Ь 1 1905 9686 58 446 49,7 8,0 891 14 079

1-5-а 2 3897 16 067 58 467 34,4 3,0 6950 5072

1-5-Ь 5 5941 21 118 41 2066 26,0 3,8 27 027 40 883

1-6-а 15 20 993 73 671 33 1920 39,8 5,5 4433 50 764

1-6-Ь 15 21 216 70 306 38 5386 47,4 5,4 17 813 157 880

1-6-с 1 21 34 18 56 — — — 91

1-7-а 3 3470 8414 25 541 61,7 6,6 2011 7854

1-7-Ь 6 1665 7416 38 967 44,2 3,1 1762 12 604

ТЭЦ 11-1-а 55 26 083 117 845 52 3871 51,1 6,1 11 330 91 628

11-1-Ь 13 5355 25 202 51 1699 26,4 4,1 11 071 62 384

11-2-а 26 9909 40 997 44 2040 33,2 5,4 5621 21 223

11-2-Ь 16 6588 27 181 46 2244 40,3 4,6 11 262 66 149

11-3-а 32 8172 30 722 45 1949 109,4 7,1 10 263 26 981

11-3-Ь 7 1442 4481 39 872 21,9 3,1 2123 10 220

11-3-с 1 12 16 15 84 26,1 3,5 79 1683

11-4-а 32 7970 28 299 36 2163 179,3 6,6 1925 25 880

11-4-Ь 16 6180 24 866 45 2037 39,8 4,4 31 016 48 348

11-5-а 10 1690 6889 47 712 42,2 5,0 332 6805

11-5-Ь 17 2814 8518 38 1966 39,0 3,8 2290 23 201

11-6-а 14 1524 4535 31 637 44,7 4,7 633 3354

11-6-Ь 7 960 2207 24 548 39,1 4,1 687 4244

11-6-е 1 21 41 22 15 92,7 6,2 — —

11-7-а 4 870 2120 24 255 153,0 9,3 938 2444

11-7-Ь 5 358 1159 25 368 3,6 — 1457 3777

11-7-е 1 6 43 82 6 71,3 6,0 — —

Про- 111-1-а 2 429 1258 36 88 42,1 4,9 — —

мыш- 111-2-а 3 1654 8568 77 379 40,9 6,4 13 1503

ленные 111-3-а 7 1427 7974 52 445 54,8 5,7 — —

111-3-Ь 2 292 484 27 151 44,4 5,5 — —

111-4-а 2 310 965 46 70 44,2 5,0 225 232

111-4-Ь 1 113 465 47 44 9,9 2,0 — —

111-5-а 2 546 2494 36 101 325,6 9,5 — —

111-5-Ь 2 501 1657 32 307 17,6 3,3 — —

111-5-с 1 48 109 26 63 0,5 4,7 — —

111-6-а 3 634 2619 39 365 50,5 5,2 — —

111-6-Ь 1 188 993 60 82 35,6 4,2 — —

111-7-а 2 344 2263 72 73 48,7 1,1 — —

Всего 356 163 804 657 142,7 42,4 37 236,8 63,0 5,4 188 788 759 572

Группа ГРЭС состоит из 67 объектов, производящих в основном электрическую энергию. ГРЭС является сложным энергетическим комплексом, состоящим из зданий, сооружений, энергетического и иного оборудования, трубопроводов, арматуры, контрольно-измерительных приборов и автоматики [15].

ГРЭС являются градообразующими предприятиями. Основная доля выработанной ГРЭС электроэнергии идет на продажу на оптовом рынке электроэнергии в другие регионы страны, а также для энергоснабжения крупных промышленных кластеров. Наиболее мощные ГРЭС в России являются, как правило, наиболее крупными эмитентами выбросов парниковых газов и других загрязняющих веществ. Яркими представителями являются: Сургутская ГРЭС-2 (5650 МВт), Реф-тинская ГРЭС (3800 МВт), Костромская ГРЭС (3600 МВт), Пермская ГРЭС (3360 МВт), Сургутская ГРЭС-1 (3300 МВт) и др.

Группа ТЭЦ включает в себя 257 объектов. Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) — разновидность тепловой электростанции, которая работает в режиме когенерации, то есть не только производит электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых объектов). ТЭЦ конструктивно устроена как конденсационная электростанция. При ее строительстве необходимо учитывать близость потребителей тепла в виде горячей воды и пара, так как передача тепла на большие расстояния экономически нецелесообразна, поэтому ТЭЦ чаще всего расположены в крупных городах [16].

Наиболее мощные ТЭЦ в ЦФО принадлежат ПАО «Мосэнерго» и располагаются на территории г. Москвы: ТЭЦ-26 (1800 МВт), ТЭЦ-21 (1760 МВт), ТЭЦ-23 (1420 МВт), ТЭЦ-25 (1370 МВт), ТЭЦ-22 (1300 МВт) и др. На данных ТЭЦ ведется планомерная работа по снижению и контролю выбросов парниковых газов, а также уделяется повышенное внимание вопросам охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов в связи их расположением внутри города. Разработана математическая модель для прогнозирования выбросов загрязняющих веществ в условиях г. Москвы до 2035 года [17].

Группа промышленных ТЭС представлена 28 объектами. Промышленными являются электростанции, входящие в состав промышленных предприятий различных отраслей экономики (ПАО «Северсталь», АО «ФосАгро», АО «Группа «Илим», ПАО «НЛМК», АО «Монди СЛПК»,

ПАО «Сургутнефтегаз», ПАО «Тулачермет» и др.) и предназначенные в основном для энергоснабжения данных предприятий, при этом энергоснабжение прилегающих к ним городских и сельских поселений является опциональной функцией [18]. Наиболее мощными промышленными ТЭС в России являются: ТЭЦ ВАЗа мощностью 1172 МВт, ТЭЦ АО «Монди-СЛПК» — 542 МВт, ТЭЦ ПАО «ППГХО» — 410 МВт и др.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Дизельные электростанции (ДЭС) представлены только четырьмя объектами общей установленной мощностью — 18,52 МВт, производством электроэнергии — 7,7 млн кВтч, КИУМ — 9,3 % и территорией непосредственного воздействия — 14,6 га. В силу ограничений по мощности приме -няются в основном в качестве резервных или аварийных источников электроэнергии [19]. Ввиду незначительности масштаба их производствен -ных показателей и труднодоступности информации об их производственной деятельности, данные объекты тепловой энергетики не рассматриваются.

В целях установления статистически значимых взаимосвязей показателей выполнен корреляционный анализ (табл. 4) основных производственных показателей (С1—С4) и экологических показателей (С5—С10) для 356 исследуемых объектов тепловой энергетики, который выявил достоверную статистическую зависимость между установленной мощностью и производством электроэнергии (г = 0,920), между производством электроэнергии и выбросами КОх (г = 0,671), между запасами фитомассы фитоценозов и запасами гумуса в почвах (г = 0,676), между общими выбросами загрязняющих веществ и выбросами КОх (г = 0,891).

При разделении общего массива данных на 43 функционально-экологические подгруппы отмечено в целом усиление выявленных ранее корреляционных связей, что говорит о корректности предлагаемого в данной главе методического подхода для типизации объектов тепловой энергетики в целях последующей оценке их углеродного и азотного следа (табл. 5). Установлены наиболее значимые корреляционные зависимости:

• между производством электроэнергии и установленной мощностью (г = 0,982);

• между производством электроэнергии и выбросами КОх (г = 0,782);

• между производством электроэнергии и площадью территории непосредственного воздействия (г = 0,795);

• между запасами фитомассы и запасами гумуса (г = 0,678);

• между выбросами загрязняющих веществ и площадью территории непосредственного воздействия (г = 0,808).

Для выделения кластеров объектов со схожими условиями функционирования и схожим уровнем антропогенного воздействия на наземные экосистемы, находящиеся в зоне непосредственного воздействия, проведен иерархический кластерный анализ 43 подгрупп ТЭС. В основе иерархической кластеризации выявились природно-климатические особенности территорий, на которых расположены исследуемые объекты, а также показатели установленной мощности и вида используемого топлива (рис. 1).

Некоторые подгруппы ГРЭС (1-6-Ь, 1-3-а, 1-4-Ь, 1-2-а) не попали в кластеры, что говорит об их уникальности, обусловленной в первую очередь высокой установленной мощностью объектов и высокими показателями выбросов СО2 и

N02. Например, подгруппа угольных ГРЭС (1-6-Ь) имеет одни из самых высоких показателей мощности и выбросов.

Подгруппа дизельных электростанций (ГУ-7-ё) не попала в кластер, что также подчеркивает уникальность данных объектов энергетики.

По критерию установленной мощности и количеству выбросов загрязняющих веществ объединились в кластер подгруппы (11-1-а и 1-6-а), представляющие собой разные типы объектов. В кластеры объединились подгруппы (11-3-с и 1-6-с), также представляющие собой разные типы объектов, но использующие одинаковый вид топлива — мазут.

Отдельный интерес представляют объединившееся в кластеры подгруппы (11-3-а и 11-4-а); (11-1 -Ь и 11-2-Ь); (1-4-а и 1-5-а), имеющие одинаковые типы объектов энергетики, вид используемого топлива и близкие значения численности

Таблица 4

Корреляционная матрица связи производственных и экосистемных показателей

356 исследуемых ТЭС

Наименование С2 С3 С4 С5 С6 С7 С8 С9 С10

С1 Электрическая мощность 0,920 0,117 -0,091 -0,044 -0,045 0,441 0,355 0,655 0,574

С2 Производство электроэнергии 1 0,298 -0,179 -0,040 -0,059 0,434 0,344 0,671 0,465

С3 КИУМ 1 -0,301 -0,014 -0,050 0,086 0,036 0,170 0,051

С4 У.Р.У.Т 1 0,016 -0,024 0,116 0,090 -0,006 0,002

С5 Запасы фитомассы 1 0,676 -0,071 -0,032 -0,069 -0,102

С6 Запасы гумуса 1 -0,183 -0,100 -0,131 -0,222

С7 Общие выбросы 1 0,211 0,891 0,578

С8 Выбросы СО2 1 0,236 0,258

С9 Выбросы N0,, 1 0,566

С10 Площадь воздействия 1

Таблица 5

Корреляционная матрица связи производственных и экосистемных показателей

43 исследуемых групп ТЭС

Наименование С2 С3 С4 С5 С6 С7 С8 С9 С10

С1 Электрическая мощность 0,982 0,096 -0,199 0,010 0,137 0,520 0,466 0,826 0,850

С2 Производство электроэнергии 1 0,150 -0,225 -0,007 0,127 0,438 0,501 0,782 0,795

С3 КИУМ 1 -0,052 -0,044 -0,057 0,059 0,177 0,134 0,057

С4 У.Р.У.Т 1 0,028 -0,302 0,131 -0,030 -0,002 -0,023

С5 Запасы фитомассы 1 0,678 -0,078 -0,104 0,006 0,020

С6 Запасы гумуса 1 -0,098 -0,168 0,008 0,068

С7 Общие выбросы 1 0,587 0,889 0,808

С8 Выбросы СО2 1 0,600 0,493

С9 Выбросы N0,, 1 0,920

С10 Площадь воздействия 1

Рис. 1. Иерархический кластерный анализ производственных и экологических показателей подгрупп ТЭС с оценкой

удельного веса основных факторов дифференциации

Группа п* Мощность КИУМ со2 N0,

Г _ -1-6-Ъ 15 12,95 38 9,44 20,79

— 1_ -II-1-а 55 15,92 52 6,00 12,06

-1-6-а 15 12,82 33 2,35 6,68

|-Ш-5-а 2 0,33 36 н/д н/д

1-П-7-а 4 0,53 24 0,50 0,32

-П-4-Ь -1-5-Ъ 16 3,77 45 16,43 6,37

5 3,63 41 14,32 5,38

-1-3-а 6 7,32 49 15,99 6,37

-Ш-7-а 2 1 0,21 0 07 72 47 н/д н/д

Ч -1-7-Ь 6 1,02 38 0,93 1,66

-1 -Ш-2-а -П-7-е 3 1 1,01 0 00 77 82 0,01 0,20

-1-4-Ъ 1 1,16 58 0,47 1,85

1-П-4-а 32 4,87 36 1,02 3,41

1-П-З-а 32 4,99 45 5,44 3,55

-П-5-Ь 17 1,72 38 1,21 3,05

-П-2-а " |-П-2-Ъ 26 6,05 44 2,98 2,79

16 4,02 46 5,97 8,71

1-П-1-Ъ 13 3,27 51 5,86 8,21

-П-6-е -1-7-а 1 0,01 22 н/д н/д

3 2,12 25 1,07 1,03

_1— Ш-5-с 1 0,03 26 н/д н/д

1— П-7-Ь 1-П-6-Ь 1-1У-7-С1 НгП-З-с 5 0,22 25 0,77 0,50

7 0,59 24 0,36 0,56

4 0,01 9 н/д н/д

1 0,01 15 0,04 0,22

И-б-с 1-П-З-Ъ —1 г- Ш-5-Ь 1 0,01 18 н/д 0,01

7 0,88 39 1Д2 1,35

2 0,31 32 н/д н/д

1-2-Ь 4 0,62 33 0,15 0,86

-Ш-6-Ъ 1 0,11 60 н/д н/д

А- 2 2,38 58 3,68 0,67

1-1-4-а 4 2,55 58 2,69 1,86

-ш-з-ь 1—Ш-6-а 1Л— Ш-1-а 2 0,18 27 н/д н/д

3 0,39 39 н/д н/д

2 0,26 36 н/д н/д

1-П-6-а 14 0,93 31 0,34 0,44

- -1-2-а -Ш-З-а |-П-5-а 1_|—Ш-4-а 2 0,10 48 0,15 0,04

7 0,87 52 н/д н/д

Степень различия 10 1,03 47 0,18 0,90

2 0,19 46 0,12 0,03

1—1-1-а 3 0,53 47 0,43 0,12

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2,5 1,8 1,2 0,6 0,0 * — количество в ед., остальные показатели в % н/д — нет данных

населения поселений, в которых расположены объекты.

В нижней части дендрограммы разместились в основном промышленные ТЭС. В общие кластеры объединились только подгруппы (111-1-а и 111-6-а), остальные промышленные ТЭС либо не вошли в кластер, либо вошли с подгруппами других видов объектов. В подгруппах промышленных ТЭС показатели КИУМ, как правило, выше (111-7-а и 111-2-а).

Выводы

Проведенный кластерный анализ 43 подгрупп ТЭС выявил регионально-типологические закономерности и основные факторы разнообразия и пространственной изменчивости исследуемых объектов ТЭС. Решающее влияние имеют тип наземных экосистем, площадь зоны непосредственного воздействия и установленная мощность. Факторами второго порядка являются вид ис-

пользуемого топлива и коэффициент установленной мощности.

Принципиальное разнообразие объектов отражает региональную специфику и типологические особенности условий функционирования объекта. Как правило, наиболее мощные объекты оказались в одних кластерах. В большинстве случаев объекты ТЭЦ оказались в одних кластерах с объектами, имеющими одинаковый вид используемого топлива.

Разделение исследуемых объектов ТЭС на функционально-экологические подгруппы позволило определить кластеры объектов, имеющие близкие условия функционирования и схожий уровень антропогенного воздействия на наземные экосистемы. В большинстве случаев подгруппы газовых и угольных объектов оказались в разных кластерах. Наиболее сильную антропогенную нагрузку на наземные экосистемы оказы-

вают мощные угольные ГРЭС, которые являются доминирующими видами электростанций на территории Дальневосточного, Сибирского и Уральского федеральных округов. Наземные экосистемы, в границах которых они функционируют, должны обладать достаточно высоким ассимиляционным потенциалом к поглощению выбросов антропогенного углерода и азота.

Типизация электростанций на экосистем-ной основе фактически представляет собой инструмент определения экологических обоснований к перераспределению использования установленной мощности в зависимости от типа наземных экосистем и ассимиляционного потенциала [20]. Полученные результаты показали актуальность проведения детального анализа внутри подгрупп для более точного выявления оригинальных типологических закономерностей [21, 22].

Библиографический список

1. Данилов-Данильян В. И. О глобальной климатической проблеме и заблуждениях при ее трактовке // В сб.: Человек в глобальном мире: риски и перспективы / Российская академия наук, Институт философии. — Москва, 2021. — С. 32—41.

2. Гранберг А. Г., Данилов-Данильян В. И., Лосев К. С., Парфенов В. Ф., Урсул А. Д., Циканов М. М., Шопхоев Е. С. Концептуальные основы стратегии устойчивого развития // Стратегия и проблемы устойчивого развития России в XXI веке. — М.: ЗАО «Из-во «Экономика», 2002. — С 19—68.

3. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2021. — М.: Росгидромет, 2022. — 220 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2020 году». — М.: Минприроды России; МГУ имени М. В. Ломоносова, 2021. — 864 с.

5. Тагивердиев С. С., Скрипников П. Н., Безуглова О. С., Горбов С. Н., Козырев Д. А. Содержание и распределение органического и неорганического углерода в городских почвах Ростовской агломерации // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. — 2020. — № 4 (208). — С. 118—129.

6. Тихонова М. В., Васенев И. И. Экологическая оценка потоков углекислого газа в условиях лесных экосистем // ДОКЛАДЫ ТСХА: Сборник статей. — М., 2018. — С. 407—409.

7. Vasenev V. I., Van Oudenhoven A. P. E., Romzaikina O. N., Hajiaghaeva R. A. The Ecological Functions and Ecosystem Services of Urban and Technogenic Soils: from Theory to Practice (A Review) (2018) J. Eurasian Soil Science 51 (10): 1119— 1132. doi: 10.1134/S1064229318100137.

8. Гудилин И. С. Ландшафтная карта СССР. — М.: Министерство геологии СССР, Гидроспецгеология, 1980. — Масштаб 1:2 500 000.

9. Исаченко А. Г. Ландшафты СССР. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1985. — 320 с.

10. Фридланд В. М. Почвенная карта РСФСР. Масштаб 1:2 500 000 — М.: ГУГК, 1988.

11. ГОСТ Р 59133—2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Охрана окружающей среды. Общие требования по формированию стандартов (утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 28.10.2020 № 953-ст). — М.: Стандартинформ, 2020.

12. ГОСТ Р 57007—2016. Национальный стандарт Российской Федерации. Наилучшие доступные технологии. Биологическое разнообразие. Термины и определения (утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 05.07.2016 № 810-ст). — М.: Стандартинформ, 2016.

13. Артамонов Г. Е., Гутников В. А. Ландшафтно-экологический подход при анализе объектов тепловой энергетики // XIV Международная ландшафтная конференция «теоретические и прикладные проблемы ландшафтной географии». VII Мильковские чтения, посвященные 105-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки РФ, д. г. н., проф. Ф. Н. Милькова 17—21.05.2023, г. Воронеж.

14. Приказ Минстроя России от 30.12.2016 № 1034/пр «Об утверждении СП 42.13330 «СНиП 2.07.01—89* Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений»: офиц. текст // Информационный бюллетень о нормативной, методической и типовой проектной документации. — № 7. — 2017.

15. Иваницкий А. Д., Юрченко Н. В. Сургутские ГРЭС-1 и ГРЭС-2: История и современнось // Устойчивое развитие России — 2022: сборник статей II Всероссийской научно-практической конференции, Петрозаводск, 12 декабря 2022 года. — Петрозаводск: Международный центр научного партнерства «Новая Наука» (ИП Ивановская И. И.), 2022. — С. 233—239.

16. Аракелян Э. К., Кормилицын В. И., Самаренко В. Н. Оптимизация режимов оборудования ТЭЦ с учетом экологических ограничений // Теплоэнергетика. — 1992. — № 2. — С. 29—33.

17. Modeling the environmental Situation in a smart city. Artamonov G. E., Erofeeva V. V., Yablochnikov S. L., Gutnikov V. A. 2020 International Conference on Engineering Management of Communication and Technology, EMCTECH 2020 — Proceedings. 2020. — 9261566. — [Electronic resource]. — URL: https://repository.rudn.ru/en/records/article/record/71763. — DOI: 10.1109/EMCTECH49634.2020.9261566.

18. Кайбичева А. В., Лукашевич О. Д. Анализ экологических и производственных рисков на объектах предприятия «Юргинская ТЭЦ» // Избранные д оклады 68-й Университетской научно-технической конференции студентов и м о-лодых ученых, Томск, 19—23 апреля 2022 года. — Томск: Томский государственный архитектурно-строительный университет, 2022. — С. 176—178.

19. Дубовицкий А. А. Особенности применения систем автономного электроснабжения на примере ДЭС // Комплексные и отраслевые проблемы науки и пути их решения: сборник статей Международной научно-практической конференции, Новосибирск, 25 апреля 2020 года. — Уфа: Общество с ограниченной ответственностью «Аэтерна», 2020. — С. 19—21.

20. ГОСТ Р 56828.38—2018. Национальный стандарт Российской Федерации. Наилучшие доступные технологии. Окружающая среда. Термины и определения (утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 22.05.2018 № 269-ст). — М.: Стандартинформ, 2018.

21. Артамонов Г. Е., Васенев И. И., Гутников В. А. Экологическая оценка по критериям «Зеленых проектов» для объектов тепловой энергетики Российской Федерации // Проблемы региональной экологии. — 2022. — № 1. — C. 74—83.

22. Артамонов Г. Е., Васенев И. И., Гутников В. А. Экологическая оценка азотного следа объектов тепловой энергетики в Российской Федерации // Проблемы региональной экологии: общественно-научный журнал / учредитель: Изд. дом «Камертон». — 2022 — № 4. — С. 5—16.

LANDSCAPE AND ECOLOGICAL TYPIFICATION OF THERMAL ENERGY FACILITIES OPERATING CONDITIONS IN RUSSIA

G. E. Artamonov, Specialist of the Digital Transformation Department of the Rosselkhoznadzor, artamonov88@gmail.com, Russia, Moscow,

I. I. Vasenev, Ph. D. (Biology), Dr. Habil., Head of Ecology Department, K. A. Timiryazev Russian State Agrarian University, vasenev@rgau-msha.ru, Russia, Moscow,

V. A. Gutnikov, Ph. D. (Engineering), Deputy Director of "TSNIIP of the Ministry of Construction of Russia", lomonosov25@rambler.ru, Russia, Moscow

References

1. Danilov-DaniTyan V. I. O global'noj klimaticheskoj probleme i zabluzhdeniyax pri eyo traktovke. V sbornike: Chelovek v global'nom mire: riski i perspektivy'. Rossijskaya akademiya nauk, Institut filosofii. [On the global climate problem and misconceptions in its interpretation. In the collection: Man in the global world: risks and prospects]. Russian Academy of Sciences, Institute of Philosophy. Moscow, 2021. P. 32—41 [in Russian].

2. Granberg A. G., Danilov-DaniTyan V. I., Losev K. S., Parfenov V. F., Ursul A. D., Tsikanov M. M., Shopkhoev E. S. Kon-ceptual'ny'e osnovy' strategii ustojchivogo razvitiya. Strategiya iproblemy' ustojchivogo razvitiya Rossii v XXIveke. [Conceptual foundations of a sustainable development strategy. Strategy and problems of sustainable development of Russia in the XXI century]. Moscow, CJSC "Publishing House "Economics". 2002. P. 19—68 [in Russian].

3. Obzor sostoyaniya i zagryazneniya okruzhayushhej sredy' v Rossijskoj Federacii za 2021. [Review of the state and pollution of the environment in the Russian Federation for 2021]. Moscow, Roshydromet. 2022. 220 p. [in Russian].

4. Gosudarstvenny'j doklad "O sostoyanii i ob oxrane okruzhayushhej sredy' Rossijskoj Federacii v 2020 godu". [State report "On the state and environmental protection of the Russian Federation in 2020"]. Moscow, Ministry of Natural Resources of Russia; Lomonosov Moscow State University. 2021. 864 p. [in Russian].

5. Tagiverdiev S. S., Skripnikov P. N., Bezuglova O. S., Gorbov S. N., Kozy'rev D. A. Soderzhanie i raspredelenie organ-icheskogo i neorganicheskogo ugleroda v gorodskix pochvax Rostovskoj aglomeracii. Izvestiya vysshix uchebnyx zavedenij. Severo-Kavkazskij region. Seriya: Estestvenny'e nauki. [Content and distribution of organic and inorganic carbon in urban soils of the Rostov agglomeration. Bulletin of higher educational institutions. The North Caucasus Region. Series: Natural Sciences]. 2020. No. 4 (208). P. 118—129 [in Russian].

6. Tikhonova M. V., Vasenev I. I. E'kologicheskaya ocenka potokov uglekislogo gaza v usloviyax lesny'x e'kosistem. Vsbornike: DOKLADY' TSXA. Sbornik statej. [Ecological assessment of carbon dioxide fluxes in forest ecosystems. In: REPORTS OF THE TLC. Collection of articles]. 2018. P. 407—409 [in Russian].

7. Vasenev V. I., Van Oudenhoven A. P. E., Romzaikina O. N., Hajiaghaeva R. A. The Ecological Functions and Ecosystem Services of Urban and Technogenic Soils: from Theory to Practice (A Review). J. Eurasian Soil Science. 2018. No. 51 (10). P. 1119—1132. doi: 10.1134/S1064229318100137.

8. Gudilin I. S. Landshaftnaya karta SSSR. Masshtab 1:2500000. [Landscape map of the USSR]. Moscow, Ministry of Geology of the USSR, Hydrospetsgeology [in Russian].

9. Isachenko A. G. Landshafty' SSSR. [Landscapes of the USSR]. Leningrad, LSU Publishing House. 1985. 320 p. [in Russian].

10. Fridland V. M. Pochvennaya karta RSFSR. Masshtab 1:2500000 [Soil map of the RSFSR. Scale 1:2 500 000]. Moscow, GUGK, 1988 [in Russian].

11. GOST R 59133—2020. "Nacional'ny'j standart Rossijskoj Federacii. Oxrana okruzhayushhej sredy'. Obshhie trebovaniya po formirovaniyu standartov" (utv. i vveden v dejstvie Prikazom Rosstandarta ot 28.10.2020 № 953-st). [GOST R 59133—2020. "The national standard of the Russian Federation. Environmental protection. General requirements for the formation of standards" (approved and put into effect by Rosstandart Order No. 953-st dated 28.10.2020)]. Moscow, Standartinform. 2020 [in Russian].

12. GOST R 57007—2016. "Nacional'ny'j standart Rossijskoj Federacii. Nailuchshie dostupny'e texnologii. Biologicheskoe raznoobrazie. Terminy' i opredeleniya" (utv. i vveden v dejstvie Prikazom Rosstandarta ot 05.07.2016 № 810-st). [GOST R 57007—2016. "National standard of the Russian Federation. The best available technologies. Biological diversity. Terms and definitions" (approved and put into effect by Rosstandart Order No. 810-st dated 05.07.2016)]. Moscow, Standartinform. 2016 [in Russian].

13. Artamonov G. E., Gutnikov V. A. Landshaftno-e'kologicheskij podxod pri analize ob''ektov teplovoj e'nergetiki // XIV mezhdunarodnaya landshaftnaya konferenciya "teoreticheskie i prikladny'e problemy' landshaftnoj geografii". VII Mil'ko-vskie chteniya Posvyashhenny'e 105-letiyu so dnya rozhdeniya zasluzhennogo deyatelya nauki RF, d.g.n., prof. F. N. Mil'ko-va 17—21.05.2023, g. Voronezh. [Landscape-ecological approach in the analysis of thermal energy objects. The XIVInternational landscape conference "theoretical and applied problems of landscape geography". VII Milkov readings Dedicated to the 105th anniversary of the birth of the Honored Scientist of the Russian Federation, Doctor of Science, Professor F. N. Milkov 17-21.05.2023]. Voronezh. 2023 [in Russian].

14. Prikaz Minstroya Rossii ot 30.12.2016 № 1034/pr "Ob utverzhdenii SP 42.13330 "SNiP 2.07.01—89* Gradostroitel'stvo. Planirovka i zastrojka gorodskix i sel'skix poselenij": oficz. tekst. "Informacionny'j byulleten' o normativnoj, metodicheskoj i tipovojproektnoj dokumentacii", № 7, 2017. [Order of the Ministry of Construction of the Russian Federation dated December 30, 2016 No. 1034/pr "On approval of SP 42.13330 "SNiP 2.07.01—89* Urban planning. Planning and development of urban and rural settlements": ofits. text. "Newsletter on normative, methodological and standard project documentation"]. 2017. No. 7 [in Russian].

15. Ivanitskiy A. D., Yurchenko N. V. Surgutskie GRE'S-1 i GRE'S-2: Istoriya i sovremennos'. USTOJChIVOE razvitie ROSSII — 2022: sbornik statej II Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii, Petrozavodsk, 12 dekabrya 2022goda. [Surgut GRES-1 and GRES-2: History and modernity. SUSTAINABLE development of RUSSIA — 2022: Collection of articles of the II All-Russian Scientific and Practical Conference, Petrozavodsk, December 12, 2022]. Petrozavodsk, International Center for Scientific Partnership "New Science" (IP Ivanovskaya I. I.). 2022. P. 233—239 [in Russian].

16. Arakelyan E'.K., Kormilitsyn V. I., Samarenko V. N. Optimizaciya rezhimov oborudovaniya TE'Cz s uchetom e'kolog-icheskix ogranichenij. Teploenergetika. 1992. No. 2. P. 29—33. [Optimization of the modes of the equipment of the CHP taking into account environmental restrictions. Thermal power engineering]. 1992. No. 2. P. 29—33 [in Russian].

17. Modeling the environmental situation in a smart city. Artamonov G. E., Erofeeva V. V., Yablochnikov S. L., Gutnikov V. A. 2020 International Conference on Engineering Management of Communication and Technology, EMCTECH 2020 — Proceedings. 2020. 9261566. [Electronic resource]. — URL: https://repository.rudn.ru/en/records/article/record/71763. — DOI: 10.1109/ EMCTECH49634.2020.9261566.

18. Kaibicheva A. V., Lukashevich O. D. Analiz e'kologicheskix i proizvodstvenny'x riskov na ob''ektax predpriyatiya "Yurgin-skaya TE'Cz". Izbranny'e doklady' 68-j Universitetskoj nauchno-texnicheskoj konferencii studentov i molodyx uchenyx, Tomsk, 19—23 aprelya 2022goda. [Analysis of environmental and industrial risks at the facilities of the enterprise "Yurginskaya CHP". Selected reports of the 68th University Scientific and Technical Conference of Students and Young scientists, Tomsk, April 19— 23, 2022.] Tomsk, Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering. 2022. P. 176—178 [in Russian].

19. Dubovitskiy A. A. Osobennosti primeneniya sistem avtonomnogo e'lektrosnabzheniya na primere DE'S. Kompleksny'e i otraslevy'e problemy' nauki i puti ix resheniya: sbornik statej Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, Novosibirsk, 25 aprelya 2020goda.]. [Features of the application of autonomous power supply systems: a case study of the DES. Complex and sectoral problems of science and ways to solve them: collection of articles of the International Scientific and practical Conference, Novosibirsk, April 25, 2020.] Ufa, Aeterna Limited Liability Company. 2020. P. 19—21 [in Russian].

20. GOST R 56828.38—2018. "Nacional'ny'j standart Rossijskoj Federacii. Nailuchshie dostupny'e texnologii. Okruzhayush-haya sreda. Terminy' i opredeleniya" (utv. i vveden v dejstvie Prikazom Rosstandarta ot 22.05.2018 № 269-st). [GOST R 56828.38—2018. "National Standard of the Russian Federation. The best available technologies. Environment. Terms and definitions" (approved and put into effect by Rosstandart Order No. 269-st dated 22.05.2018)]. Moscow, Standartinform. 2018 [in Russian].

21. Artamonov G. E., Vasenev I. I., Gutnikov V. A. E'kologicheskaya ocenka po kriteriyam "Zeleny'x proektov" dlya ob''ektov teplovoj e'nergetiki Rossijskoj Federacii. Problemy' regionalnoj e'kologii. [Environmental assessment according to the criteria of "Green projects" for thermal power facilities of the Russian Federation]. Regional Environmental Issues. 2022. No. 1. P. 74—83 [in Russian].

22. Artamonov G. E., Vasenev I. I., Gutnikov V. A. E'kologicheskaya ocenka azotnogo sleda ob''ektov teplovoj e'nergetiki v rossijskoj federacii. Problemy' regionalnoj e'kologii: obshhestvenno-nauchny'j zhurnal / uchreditel': Izd. dom "Kamerton". [Ecological assessment of the nitrogen footprint of thermal power facilities in the Russian Federation]. Regional Environmental Issues. 2022. No. 4. P. 5—16 [in Russian].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.