CC BY
304
Приоритеты России
роль и МЕСТО ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ В ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ И ЭКОНОМИКЕ РОССИИ
A. Е. СУГЛОБОВ,
доктор экономических наук, профессор, заслуженный экономист РФ Московский университет МВД России
С. Р. ДРЕВИНГ, кандидат экономических наук, доцент Камчатский государственный технический университет
B. А. ПЕТРЕНКО, начальник управления финансов
и имущественных отношений Администрации Елизовского муниципального района Камчатского края
Совокупность предприятий, установок и сооружений, обеспечивающих добычу и переработку первичных топливно-энергетических ресурсов, их преобразование и доставку потребителям в удобной для использования форме, образует топливно-энергетический комплекс (ТЭК). Электроэнергетика играет особую роль не только в ТЭК, но и в экономике любой страны, и особенно — России.
Электроэнергетика — основная системообразующая отрасль любой экономики. От ее состояния и развития зависят уровень и темпы социально-экономического развития страны. В процессе своего функционирования и развития электроэнергетика сотрудничает со многими отраслями хозяйства и конкурирует с некоторыми из них. Огромная роль принадлежит электроэнергетике в обеспечении нормальной деятельности всех отраслей хозяйства, в улучшении функционирования социальных структур и условий жизни населения.
Функционируя и развиваясь в границах той или иной страны, электроэнергетика представляет собой комплекс, потребляющий определенные ресурсы (трудовые, материальные, энергетичес-
кие, финансовые) и выдающий электрическую и тепловую энергию, потребляемые, в свою очередь, промышленными, бытовыми и прочими потребителями. При этом эффективность электроэнергетики, в целом, может быть оценена, с одной стороны, по ее вкладу в повышение эффективности народного хозяйства, улучшению социальных условий, улучшению (или неухудшению) экологической обстановки. С другой — по затратам, которые несет общество на функционирование электроэнергетики (численность персонала, занятого в электроэнергетике, или число новых рабочих мест, необходимость в которых возникла в определенных условиях; стоимость электроэнергии, отпускаемой разным группам потребителей). Подобные сравнения могут проводиться как во временном аспекте для одной исследуемой страны, так и в территориальном аспекте — для разных стран [6].
В состав энергетического хозяйства входят несколько элементов:
• топливно-энергетический комплекс (ТЭК) — часть энергетического хозяйства от добычи (производства) энергетических ресурсов, их
обогащения, преобразования и распределения до получения энергоносителей потребителями. Объединение разнородных частей в единый хозяйственный комплекс объясняется их технологическим единством, организационными взаимосвязями и экономической взаимозависимостью;
• электроэнергетика — часть ТЭК, обеспечивающая производство и распределение электроэнергии;
• централизованное теплоснабжение — часть ТЭК, которая производит и распределяет пар и горячую воду от источников общего пользования;
• теплофикация — часть электроэнергетики и централизованного теплоснабжения, обеспечивающая комбинированное (совместное) производство электроэнергии, пара и горячей воды на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) и магистральный транспорт тепла. Энергетическими ресурсами называют выявленные природные запасы различных видов энергии, пригодные для использования в широких масштабах для народного хозяйства [7]. К основным видам энергетических ресурсов в современных условиях относятся: уголь, газ, нефть, торф, сланцы, гидроэнергия и атомная энергия. Энергетические ресурсы используют для получения того или иного вида энергии. Под энергией понимается способность какой-либо системы производить работу или тепло. Полу- ^^^^
вода, разные носители механической энергии и др.;
• конечная — форма энергии, непосредственно применяемая в производственных, транспортных или бытовых процессах потребителей. Характерной особенностью энергетического хозяйства является наличие в нем разнообразных установок, использование не только первичных, но и вторичных энергоресурсов (рис. 1).
Анализ данных табл. 1 свидетельствует о наиболее высоких темпах роста производства газа (7,87 раз) и электроэнергии (3,41 раз) среди первичных энергоресурсов по видам.
Первичные ресурсы имеются в природе в начальной форме. Среди них: возобновляемые и невозобновляемые.
Возобновляемые ресурсы восстанавливаются постоянно. К ним относятся: излучение солнца, энергия ветра, волн, морских течений, приливов, биомассы, гидроэнергия, геотермальная и гравитационная энергии.
Невозобновляемыми ресурсами являются те, запасы которых по мере их добычи необратимо уменьшаются, а именно: каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, нефть, природный газ, ядерная энергия.
Если исходная форма первичных энергоресурсов в результате превращения или обработки изменяется, то образуются вторичные энергоресурсы (и соответственно вторичная энергия).
чение требуемого количества энергии связано с затратой какого-либо рода энергетического ресурса.
В зависимости от стадии преобразования различают следующие виды энергии:
• первичная — энергетические ресурсы, извлекаемые из окружающей среды;
• подведенная — энергоносители, получаемые потребителями: разные виды жидкого, твердого и газообразного топлива, электроэнергия, пар и горячая
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
Первичные
Вторичные
Возобновляемые
Невозобновляемые
Излучение солнца, энергия
ветра, волн, морских течений, приливов, биомассы, гидроэнергия, геотермальная энергия
Каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, нефть, природный газ, ядерная энергия
Топливные формы: твердые, жидкие, газообразные
Электричество
Тепловая энергия
Потери на превращение энергии
Рис. 1. Классификация энергетических ресурсов
Таблица 1
Производство первичных энергоресурсов по видам, млн т у. т.
Первичные энергоресурсы Год 2006 г. к
1970 1980 1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 1970 г., %
Всего 801 1423 1857 1408 1408 1455 1505 1607 1687 1722 1765 220,35
В том числе:
нефть, включая газовый конденсат 407 782 738 439 463 498 543 603 657 672 687 168,80
естественный газ 96,1 293 739 687 674 671 687 716 730 739 757 787,72
уголь 226 257 262 176 163 171 164 177 183 193 201 88,94
топливный торф (условной 13,4 4,5 1,8 1,5 0,7 1,0 0,7 0,3 0,5 0,5 0,5 3,73
влажности) сланцы дрова электроэнергия, вырабатываемая 1,6 23,0 1,8 21,9 1,4 16,0 0,7 8,1 0,5 5,4 0,5 5,2 0,3 5,1 0,4 5,0 0,4 5,0 0,1 5,0 5,0 21,74
33,4 63,2 98,3 95,4 102 108 105 106 111 112 114 341,32
гидро-, атомными, геотермальными
и ветровыми электростанциями
К вторичным энергетическим ресурсам относится энергетический потенциал отходов, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах (установках), который не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других агрегатов. К таким ресурсам относятся все первичные энергоресурсы после одного или нескольких превращений:
1) топливные формы:
• твердые — торф (брикеты), бурый уголь (обогащенный), кокс;
• газообразные — искусственный и жидкий газ, водород;
• жидкие — мазут, дизельное топливо, горючие масла;
2)электричество;
3) тепловая энергия — пар, горячая вода, отходы тепла;
4) потери на превращение энергии, ее транспорт (передачу) и распределение.
Для соизмерения ресурсов и определения действительной экономичности их расходования принято использовать понятие «условное топливо». Низшую рабочую теплоту сгорания Qp принимают равной 29 300 ГДж/кг (7 000 Гкал/кг). Зная теплоту сгорания и количество натурального топлива (н. т.), можно определить эквивалентное число тонн условного топлива (у. т.):
в _ Дшт вР
усл _ 29300 -103'
где Внят — количество натурального топлива, т.
При оценке ресурсов газа в условном топливе В измеряется в тысячах м3, а теплота сгорания
нат Г ' Г
натурального топлива — в кДж на 1 м3. При необходимости оценки энергоресурсов, в том числе гидро-
ресурсов, 1 кВтч приравнивается к 340 т у. т. [7].
В современных условиях 80—85 % энергии получают, расходуя невозобновляемые энергоресурсы. Преобразование топлива в конечные виды энергии связано с вредными выбросами твердых частиц, газообразных соединений, а также большого количества теплоты, воздействующих на окружающую среду. Возобновляемые энергоресурсы (исключая гидроэнергетические) не нуждаются в транспортировке к месту потребления, но обладают низкой концентрацией энергии, поэтому преобразование энергии большинства возобновляемых источников требует больших затрат материальных ресурсов и, следовательно, больших удельных затрат денежных средств (руб. /кВт) на каждую установку. В экологическом отношении возобновляемые источники энергии обладают наибольшей чистотой. Из возобновляемых энергоресурсов в основном используются гидроэнергия и в относительно малых количествах энергия солнца, ветра, геотермальная энергия. Из всех видов потребляемой энергии наибольшее распространение получила электроэнергия.
Потенциальные мировые запасы возобновляемых энергоресурсов мира, 1012 кВт-ч, распределены
следующим образом:
энергия Солнца....................................665 000
энергия океанов...................................350 218
энергия ветра..........................................17 360
геотермальная энергия
(глубина до 3 км)..........................................25
гидроэнергия................................................33
Невозобновляемые энергетические ресурсы.
Количественные оценки видов энергоресурсов, приводимые в разных источниках, в значительной мере расходятся, однако порядок цифр и количественные соотношения в основном совпадают.
Таблица 2
Первичные невозобновляемые энергоресурсы мира, 109т у. т. / 1012 кВтч [3]
Вид ресурсов Достоверно извлекаемые запасы Потенциально извлекаемые запасы
Природные уран и торий с использованием реакторов: на тепловых нейтронах на быстрых нейтронах 1 200/3 530 325 000/955 000 1 800/5 300 590 000/1735 000
Каменный уголь 3 000/8 800 11 200/32 900
Природный газ 500/1500 740/2 200
Нефть 400/1 200 630/1850
Наиболее достоверной, по-видимому, следует считать информацию, исходящую от Мировых энергетических конференций (МИРЭК) и Мирового энергетического совета (МИРЭС). Прогнозируемая количественная оценка потенциальных мировых запасов первичных невозобновляемых энергетических ресурсов по данным, МИРЭК, приведена в табл. 2.
Анализируя приведенные данные, можно увидеть, что потенциальные запасы ископаемых углей в несколько раз выше потенциальных запасов нефти и газа, при этом добыча последних обходится значительно дороже.
Распределение по планете запасов органического топлива крайне неравномерно (табл. 3). По осредненным данным МИРЭС по запасам углей в процентах от общих запасов, составляют:
территория бывшего СССР.........................45
Северная Америка........................................23
Азия (главным образом, Китай)...............14,5
Евпропа........................................................5,5
По 1/3 потенциальных мировых запасов угля и газа и более 20 % нефти находятся в России. Почти 35 % нефти и 17 % газа сосредоточено на Среднем Востоке. Большими потенциалами угля, газа и нефти богата Северная Америка. Эти три региона располагают почти 70 % разведанных мировых запасов ископаемого топлива. Еще неполностью оцененные большие поля месторождений нефти, газа расположены в районах континентального шельфа и континентального подножия морей Северного полушария.
Добыча топлива сопровождается извлечением и перемещением большой массы пустой породы, подземных вод, использованием значительных объемов воды и вспомогательных материалов при бурении скважин, сжигании больших объемов попутного газа и т. п. На 1 т шахтного угля приходится обычно от 50 до 100 т пустой породы, а при открытых разработках ее может быть в несколько раз больше.
Кроме ископаемого топлива в странах Азии, Африки и Южной Америки продолжается исполь-
зование довольно большого количества растительного топлива, в основном древесины. Хотя этот вид топлива, строго говоря, не относится к невозобно-вимым ресурсам, в ситуации сокращения площади лесов он должен быть причислен скорее именно к ним. По данным Энергетической комиссии ООН, эти, преимущественно некоммерческие, источники вместе с таким топливом, как биогаз, составляют не менее 9 % всей топливной энергетики мира. Таким образом, суммарное количество энергии, получаемое за счет ископаемых и современных биогенных энергоресурсов, составляет около 12,6 млрд т у. т. в год (370 ЭДж/год); общая их мощность — 11 700 ГВт.
При кажущейся грандиозности запасов энергоресурсов в действительности невозобновляемые запасы ограничены, а возобновляемые далеко не полностью пригодны к использованию. Кроме того, сложными являются задачи транспорта энергии в больших количествах (угля, газа от места добычи до электростанции, электроэнергии от места ее производства до потребителя). Они связаны с большими затратами на собственно транспорт и компенсацию потерь по мере ее транспортировки.
Расширение применения органического топлива (кроме прочих вредных выбросов) приводит к увеличению выброса в атмосферу углекислого газа (СО2), которого уже сегодня вследствие сжигания топлива выбрасывается больше, чем может быть поглощено в процессе фотосинтеза. Выбросы СО2 и других парниковых газов, а значит, и их абсолютная концентрация, будут расти, в результате чего происходит дополнительный нагрев атмосферы. К середине следующего столетия концентрация СО2, по сравнению со временем, предшествующим индустриализации, может удвоиться, что вызовет повышение температуры примерно на 5 °С [2].
Ядерные энергоресурсы мира. Ядерное топливо — это материал, содержащий изотопы, ядра которых делятся при взаимодействии с нейтронами или произвольно, выделяя при этом энергию. Способностью делиться обладают изотопы урана и плутония, по-
Таблица 3
Производство важнейших видов энергоресурсов по странам
Страна Всего На душу населения
Электроэнергия, млрд кВт-ч Нефть (включая газовый конденсат), млн т Естественный газ, млрд м3 Добыча угля (товарного) 1, млн т Электроэнергия, кВт-ч Нефть (включая газовый конденсат), кг Естественный газ, м3 Добыча угля (товарного) 1, кг
Россия, 2006 996 481 656 310 6 989 3 372 4 606 2 176
Австралия 251 20,6 40,3 371 12 352 1 015 1 981 18 264
Австрия 65,7 0,9 1,6 - 7 979 104 199 -
Азербайджан, 2006 24,5 32,3 6,8 - 2 893 3 803 803 -
Армения, 2006 5,9 - - - 1 845 - - -
Беларусь, 2006 31,8 1,8 0,2 - 3 269 183 22,5 -
Болгария 44,2 0,0 0,5 24,6 5 710 3,9 69,2 3 178
Бразилия 400 83,1 11,3 6,1 2 174 451 61,4 33,1
Венгрия 35,8 0,9 3,0 9,6 3 546 91,8 300 952
Германия 620 3,5 19,9 206 7 522 42,1 241 2 497
Грузия 7,3 0,07 0,01 0,005 1 609 14,8 3,3 1,1
Индия 32,5 28,5 429 29,6 26,0 391
Италия 304 6,1 12,0 0,1 5 179 104 204 1,7
Казахстан 2006 71,7 65,0 26,4 96,2 4 682 4 249 1 723 6 286
Киргизия, 2006 14,5 0,1 0,02 0,3 2 797 13,6 3,7 61,8
Китай 2 397 181 55,2 2 226 1 826 138 42,0 1 695
Польша 157 0,8 6,1 160 4 112 22,0 159 4 179
Республика Молдова, 2006 1,2 - - - 332 - - -
Румыния 59,4 5,2 12,9 31,1 2 746 241 598 1 438
Соединенное Королевство (Великобритания) 401 77,2 92,0 20,6 6 652 1 282 1 529 342
США 4 286 257 517 1 028 14 461 866 1 743 3 468
Таджикистан, 2006 16,9 0,02 0,02 0,1 2 419 3,2 2,9 14,7
Украина, 2006 193 4,6 21,1 80,2 4 133 97,5 450 1 714
Франция 575 1,1 1,0 0,6 9 452 17,7 16,8 9,9
Япония 1 102 0,3 3,1 - 8 628 2,5 24,5 -
лучаемого искусственно в ходе ядерных реакций из урана и природного тория. Таким образом, первичными топливными ресурсами для ядерной энергетики являются природный уран и торий. Считается, что в континентальной части земной коры в среднем на 1 т породы приходится 10 г урана. Полезно используемая часть природного урана не превышает 1,5 %. В результате общие запасы урана составят по топливному эквиваленту не более 80 • 109 т у. т.
По данным Мировой энергетической конференции (МИРЭК), общие геологические рудные запасы урана составляют 20,4 млн т., в том числе разведанные — 3,3 млн т. Содержание урана в породах большинства месторождений, имеющих перспективное коммерческое значение, колеблется от 0,001 до 0,03 %. Поэтому приходится производить значительное рудное обогащение. Природный уран на 99,3 % состоит из изотопа и-238 и содержит только 0,7 % изотопа и-235, в котором возможна самопроизвольная цепная реакция. Для промыш-
ленных целей производят изотопное обогащение урана с доведением содержания и-235 до 3 %. Такой уран (в основном в виде и02) используются в большинстве современных реакторов.
При расходовании 1 кг урана в активной зоне реактора выделяется в зависимости от физических условий до 65 ТДж теплоты. Это соответствует сжиганию 2 300 т угля. Если в качестве перспективного ресурса принять разведанные запасы, то общее количество энергии, которое можно получить в реакторах на тепловых нейтронах, составит около 1 000 ЭДж. Для реакторов-размножителей на быстрых нейтронах, использующих реакцию деления и-238 и нарабатывающих плутоний, этот потенциал может возрасти до 1 400 ЭДж и в 2,5 раза превысит сумму разведанных запасов органических топлив. Кумулятивное потребление урана всеми странами за 50 лет приблизилось к 1,5 млн т. Для этого понадобилось переработать не менее 10 млрд т горной массы.
В настоящее время в мире работает более 400 реакторов АЭС с суммарной тепловой мощностью около 1 200 ГВт. Они потребляют за год около 60 тыс. т урана и вносят 10 %-ный вклад в общее техногенное выделение теплоты от использования невозобновимых энергоресурсов [4].
Возобновляемые источники энергии. Хотя использование невозобновляемых энергоресурсов ископаемых топлив создает самые серьезные экономические и экологические проблемы, человек намного меньше использует возобновляемые энергоресурсы природы. Не потому, что они меньше (они намного больше), а потому, что их колоссальная энергия непостоянна, распределена на больших пространствах, мало концентрирована и плохо поддается контролю. Сознавая мощь стихии, человек предпочитает бензобак, ружье, электропровод или лазерный луч, где энергия сжата, канализирована и находится в его полной власти.
Еще в 1978 г. резолюцией Генеральной Ассамблеи ООН было введено понятие «новые и возобновляемые источники энергии» (НВИЭ), включавшие гидроэнергию, солнечную геотермальную, ветровую, энергию морских волн, приливов и океана, энергию биомассы древесины, древесного угля, торфа, тяглового скота, сланцев, битуминозных песчаников.
Геофизические ресурсы энергии очень велики. Только близкое к поверхности суши и океана перемещение воздушных и водных масс имеет мощность порядка 25 млн ГВт, что в 200 раз больше топливной мощности техносферы. Принципиальное отличие этих ресурсов от топливных заключается в том, что их использование само по себе не сопровождается загрязнением среды и не может повлиять на суммарный тепловой баланс планеты. Однако это совсем не означает их экологической нейтральности: эти ресурсы не могут быть ощутимо затронуты без того, чтобы не наступили труднопредсказуемые изменения климата и географической среды.
Гидроэнергия стоит на первом месте среди возобновимых ресурсов техносферы. По существу она представляет собой часть кинетической энергии массы осадков. Теоретический потенциал материкового стока близок к 6 000 ГВт (190 ЭДж/год). Реальный гидроэнергетический потенциал всех рек мира оценивается в 2 900 ГВт. Фактически в настоящие время используется менее 1 000 ГВт для выработки гидроэлектроэнергии. В мире работают десятки тысяч ГЭС с общей электрической мощностью 660 ГВт. Для их работы на реках созданы водохранилища, часто целые каскады
водохранилищ. Поскольку возраст большинства гидроэнергетических узлов насчитывает несколько десятилетий, а срок их амортизации колеблется от 50 до 200 лет, можно предвидеть немало проблем, связанных с реконструкцией гидроузлов. На рост использования гидропотенциала уже сейчас накладывается ряд экономических и экологических ограничений, которые являются препятствием для сколько-нибудь значимого его использования в глобальном масштабе. Еще не оценена энергия приливов, равная гидропотенциалу рек.
Суммарная оценка мощности устойчивых ветров в нижних слоях атмосферы имеет порядок 5 000 ГВт. Технически возможный объем ветроэнергетики мал по сравнению с этой величиной (максимальная оценка для 2020 г. — 300 ГВт) и вряд ли составит более 2 % всей энергетики техносферы, хотя в отдельных странах эта доля может быть намного больше. Так, в Дании ветросиловые установки обеспечивают уже более 3,7 % выработки электроэнергии. Общая установленная электрическая мощность ветроэнергетических установок промышленного типа в мире сейчас достигла 11 ГВт и, вероятно, будет увеличиваться.
Солнечная энергия по сравнению с другими видами энергии обладает исключительными свойствами: практически неисчерпаема, экологически чистая, управляема, а по величине в тысячи раз превосходит всю энергию других источников, которые сможет использовать человечество. Потенциал эксплуатационного ресурса солнечной энергии оценивается по мощности от 100 до 500 тыс. ГВт. Из-за малой плотности этой энергии техносфера потребляет ничтожную ее часть. Некоторое количество используется в пассивной форме для создания благоприятного теплового режима в системах закрытого грунта. Эта форма использования, а также совершенствование технических средств теплового аккумулирования солнечной энергии и тепловых насосов имеют очень большую перспективу. Однако гелиоэнергетиков больше интересуют способы концентрирования солнечной энергии и ее прямое преобразование в электроэнергию. При этом решающее значение имеют такие факторы, как энергетическая освещенность, площадь улавливания, КПД преобразования и эффективность аккумулирования. Технический потенциал использования солнечной энергии оценивается в 500 ГВт. Общая мощность систем прямого преобразования солнечной энергии в настоящее время достигла 4 ГВт, в том числе наземных фотоэлектрических преобразователей — 0,1 ГВт.
Среди возобновляемых источников энергии наибольшим экономическим потенциалом в настоящее время обладают лишь гидроэнергетические ресурсы. Но и они, по оценкам экспертов, составляют лишь 9—1012 кВтч [1]. Кроме того, в некоторых случаях развитие гидроэнергетики встречает значительные затруднения, связанные с изъятием ценных земель и влиянием на окружающую среду, несмотря на то, что гидроэлектростанции имеют существенные преимущества перед электростанциями других видов (возобновляемость энергии, самая низкая себестоимость, высокая маневренность).
Количественная характеристика топливно-энергетических ресурсов России. 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 — природного газа, 23 — угля (третье место в мире после США и Китая), а также около 14 — урана. Кроме того, экономический потенциал нетрадиционных источников энергии и местных запасов органического топлива (без торфа) оценивается более чем в 1 млрд т у. т.
На долю России приходится приблизительно седьмая часть производства первичных ресурсов в мире. От разумного распоряжения этим природным богатством зависит настоящее и будущее страны. К сожалению, из-за особенностей геологического строения и степени изученности недр России сырьевые ресурсы для производства топлива и энергии размещены по территории страны неравномерно. Так, примерно 80 % разведанных запасов нефти и газа и около половины запасов угля расположены в Западной Сибири. Другие регионы страны характеризуются меньшей концентрацией запасов топливно-энергетических ресурсов, что предопределяет необходимость транспортировки больших объемов топлива и энергии из Сибири в европейскую часть страны. Наименее изучены и освоены в геолого-промышленном отношении территории Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, Восточной Сибири и континентального шельфа северных морей. Это обстоятельство создает благоприятные предпосылки для проведения в этих регионах поисково-разведочных работ на углеводородное сырье.
Нефть. Россия по разведанным запасам нефти занимает второе место в мире, а по добыче — третье.
В настоящее время в России открыто более 1 800 нефтяных и газонефтяных месторождений с промышленными запасами, из них 10 месторождений расположены на шельфах морей.
Распределение запасов нефти по регионам России неравномерно. Основные запасы нефти промышленных категорий сосредоточены в Западно-Сибирском регионе — 72,3 %. На европейскую часть страны приходится 21 % общих запасов нефти.
Газ. Россия обладает самой мощной сырьевой базой в мире для добычи газа. В России открыто свыше 750 газовых, газоконденсатных и газонефтяных месторождений. Из 600 трлн м3 потенциальных ресурсов газа в мире на Россию приходится 212 трлн м3 (35 % мировых запасов). Более 75 % всех запасов газа в России сосредоточено в 21 месторождении с единичными запасами не менее 500 млрд м3, на которые приходится около 90 % текущего объема добычи.
Текущие разведанные запасы газа составляют 49,2 трлн м3 (или 20 % мировых), из которых около половины сосредоточены в разрабатываемых месторождениях, около 30 % — в подготовленных к разработке, 20 % — в разведуемых и менее 1 % законсервированы по технико-экономическим соображениям. На территории страны запасы газа распределены также неравномерно, основная их доля (79,9 %) находится в Западной Сибири. В этом регионе добывается 87 % российского газа.
Большая часть газа на внутриреспубликанские нужды поступает из Надым-Пур-Тазовского района Западной Сибири, где открыты такие известные месторождения, как Уренгойское, Ямбургское, Бованенковское, Медвежье, Заполярное, Хара-савейское и др. Не все из известных уникальных месторождений в настоящее время находятся в эксплуатации. Некоторые из самых крупных, например Бованенковское и Харасавейское, расположены в малоосвоенных районах полуострова Ямал, добыча газа на которых только начинается. Другие месторождения, например Штокмановское, находятся в прибрежной зоне Баренцева моря или на шельфе острова Сахалин (Лунское и Пильтун-Астохское), т. е. в сложных для освоения районах.
Уголь. Это один из наиболее распространенных энергоносителей. Запасы угля выявлены на всех континентах земного шара. Огромная величина мировых (11—12 трлн т) и российских (4,5 трлн т) запасов углей позволяет утверждать, что и в отдаленной перспективе уголь сохранит свою весомую роль в топливно-энергетическом балансе. Доля
угля составляет 12 % топливно-энергетического баланса России и 18,8 % в балансе котельно-печ-ного топлива.
Различают три основные природные разновидности ископаемых запасов угля: бурый, каменный и антрациты. Основными направлениями их промышленного использования являются: энергетическое (75—80 % добываемых в России) и технологическое (получение металлургического кокса, в более ограниченном объеме уголь поступает на полукоксование и газификацию), а также для производства разнообразных химических продуктов. Теплота сгорания угля в пересчете на рабочее топливо составляет, МДж/кг: 6,1—18,8 для бурого угля; 22,0—22,5 для каменного угля и 20—26 для антрацитов.
В Российской Федерации разведано 22 угольных бассейна и 105 отдельных месторождений.
Промышленному использованию угля предшествуют процессы его подготовки — сортировка, обогащение с целью повышения в нем содержания органических соединений (углерода), подсушка для удаления избыточной влаги, а также брикетирование или дробление на куски (окускование). Ископаемый уголь залегает в виде пластов, пластообраз-ных и линзовидных залежей. Размеры площадей непрерывного распространения угольных пластов и залежей колеблются от нескольких единиц до десятков тысяч квадратных километров, а мощность (толщина) пластов и залежей — от сантиметров до 200 м. Разработка угольных пластов ведется как подземным (шахты), так и открытым способами. Прогнозируется, что доля добычи угля на открытых разрезах с 1995 по 2010 г. вырастет с 56 до 75 %.
Ядерная энергетика. В настоящее время в Российской Федерации на девяти АЭС эксплуатируется 20 энергоблоков общей установленной мощностью
21.2 ГВт, главным образом с корпусными (ВВЭР 440 и 1 000 МВт) и канальными кипящими (РБКМ 100 МВт) реакторами. На АЭС вырабатывается примерно 11,5 % общего количества электроэнергии в стране.
Гидроэнергетические ресурсы. 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 %). Установленная мощность ГЭС России составляет 43,8 млн кВт, доля ГЭС по установленной мощности —
20.3 %. Выработка электроэнергии на ГЭС в 2000 г. составила 177 млрд кВт-ч, или 20,6 %.
Гидроэнергетика, основанная на использовании возобновляемых энергетических ресурсов, сберегает народному хозяйству значительное количество органического топлива. Благодаря выработке электроэнергии на ГЭС экономится около 50 млн т. у. т. Однако роль ГЭС существенна не только для пополнения энергетического баланса России в целом и ее отдельных регионов, а преимущественно как специфического энергоносителя для покрытия неравномерной части графиков электрической нагрузки, регулирования частоты напряжения электрического тока, т. е. для повышения качества электроснабжения потребителей.
Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Такими источниками являются установки и устройства, использующие энергию ветра, солнца, биомасс, геотермальную энергию, а также тепловые насосы, использующие низкопотенциальное тепло, содержащееся в приземных слоях воздуха, воды, верхних слоях Земли и промышленных выбросах.
Нетрадиционная энергетика в России может эффективно использоваться для энергоснабжения потребителей, прежде всего в районах, не охваченных централизованным энергоснабжением. К этим зонам относятся обширные территории окраин России, в которых проживают около 20 млн чел., а также отдельные районы Крайнего Севера, Сибири, Дальнего Востока и сельские районы в центральной части страны (Архангельская, Вологодская, Кировская, Ярославская и некоторые другие области).
Геотермальная энергетика. Запасы геотермальной энергии представляют собой запасы термальных вод и пароводяной смеси (ПВС), которые могут быть использованы соответственно для отопления и сооружения геотермальных электростанций. В России разведано 56 месторождений и участков термальных вод с подачей в сутки до 300 тыс. м3 горячей воды и девять месторождений с возможной подачей 112 тыс. т в сутки пароводяной смеси.
Запасы пароводяной смеси, сосредоточенные в основном в Курильско-Камчатской зоне, могут обеспечить работу геотермальной электростанции (ГеоТЭС) мощностью до 1 000 МВт. Перспективные месторождения имеются также в Западной Сибири и на Дальнем Востоке.
Энергия биомассы. Биомасса — это отходы животноводства, сельскохозяйственного, целлюлозно-бумажного и лесозаготовительного производств, осадки городских сточных вод. В качестве источника энергии она имеет следующие преимущества: ее использование заметно улучшает эколо-
гическую обстановку в регионе; при ее сжигании выделяется менее 0,1 % серы и всего 3—5 % золы; сельскохозяйственное производство получает ценное органическое удобрение. Экономический потенциал биомассы в России ориентировочно оценивается в 35 млн т у. т. в год.
Энергия ветра. Один из основных факторов, определяющих потенциал энергии ветра, — его среднегодовая скорость. Положительного экономического эффекта от работы ветроэнергоуста-новок следует ожидать при скорости ветра более 5 м/с и использовании установленной мощности в течение 2 000 ч в год и более. Такая возможность наиболее характерна для побережья наших северных и восточных морей. Экономический потенциал вет-роэнергоустановок в настоящее время оценивается приблизительно в 10 млн т у. т. в год.
Солнечная энергия. В качестве критерия оценки солнечного потенциала используется средняя месячная сумма солнечной радиации и плотность солнечного излучения на 1 м2 площади. Технический потенциал преобразования солнечной энергии достаточно велик, однако экономически оправданный потенциал оценивается приблизительно в 12,5 млн т у. т. в год.
Низкопотенциалыюе тепло. Использование низкопотенциального тепла станций аэрации, незамерзающих источников, грунта, систем оборотного водоснабжения осуществляется с помощью тепловых насосов. Целесообразными областями применения тепловых насосов являются районы с повышенными требованиями к охране окружающей среды (санаторно-курортные зоны), а также для тепло-, холодоснабжения общественных зданий (школы, магазины, плавательные бассейны и т. д.), промышленных предприятий и на молочно-товарных фермах для охлаждения молока
с одновременным подогревом технологической воды. Экономический потенциал этого вида нетрадиционного источника энергии оценивается приблизительно в 35 млн т у. т. в год [7].
Анализ обеспеченности энергоресурсами отдельных районов указывает на ее неравномерность. Большинство остальных районов страны не обеспечено в достаточном количестве собственными энергоресурсами. При этом учитывается спрос на энергетическую продукцию. Диспропорция в географическом размещении потребителей и производителей энергоресурсов вызывает огромные межрегиональные перетоки топлива. Вывоз нефти осуществляется по восточному и западному направлениям. Восточное направление — Восточная Сибирь и Дальний Восток, а западное — Уральский и Северо-Кавказский районы. Причем в восточном направлении поток нефти в перспективе будет уменьшаться, что связано с ожидаемым ростом добычи нефти в этих регионах, а в западном — ожидается стабильное увеличение потока нефти. Основной поставщик природного газа — ЗападноСибирский экономический район.
Энергетическое хозяйство представляет собой комплекс устройств и процессов, предназначенных для обеспечения народного хозяйства топливно-энергетическими ресурсами в виде непосредственно топлива, электрической и тепловой энергии, горячей и холодной воды, сжатого и кондиционированного воздуха и т. п.
В технологическом аспекте важнейшим элементом энергетического хозяйства являются генерирующие установки электроэнергетической отрасли.
Энергетические генерирующие установки — это установки, производящие энергетическую продукцию (табл. 4). К их числу относят: тепловые электростанции (ТЭС), гидравлические электроТаблица 4
Производство электроэнергии
Показатели Год
1970 1980 1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Производство электроэнергии 470 805 1082 860 878 891 891 916 932 953 996
электростанциями, млрд кВт-ч
В том числе:
тепловые 373 622 797 583 582 578 585 608 609 629 664
гидроэлектростанции 93,6 129 167 177 165 176 164 158 178 175 175
атомные 3,5 54,0 118 99,5 131 137 142 150 145 149 156
Мощность электростанций, 105,1 165,4 213,3 215,0 212,8 214,8 214,9 216,0 216,6 219,2 221,4
всего млн кВт
В том числе:
тепловые 81,3 121,1 149,7 149,7 146,8 147,4 147,3 148,0 148,3 149,5 151,5
гидроэлектростанции 23,0 35,1 43,4 44,0 44,3 44,7 44,8 45,2 45,5 45,9 46,1
атомные 0,8 9,2 20,2 21,3 21,7 22,7 22,7 22,7 22,7 23,7 23,7
Добыча энергетических ресурсов
I
ж ё
I
станции (ГЭС), атомные электростанции (АЭС), парогазовые установки (ПГУ), газотурбинные установки (ГТУ), воздуходувные станции, кислородные станции, котельные.
Электроэнергетическое производство (генерация, передача, распределение, сбыт электрической и тепловой энергии), как и всякое другое производство, состоит из трех последовательных этапов: подготовка производства, собственно производство, поставка продукции.
Подготовка производства осуществляется в технико-экономическом и технологическом аспектах. К первой группе относится подготовка персонала, ресурсов (финансовых и материально-технических) и оборудования электростанций и сетей (электрических и тепловых). Среди всей этой деятельности, типичной для большинства промышленных отраслей, специфическими для электроэнергетики являются: подготовка энергетических ресурсов (создание запасов энергетического топлива на складах ТЭС, накопление воды в водохранилищах ГЭС, перезарядка реакторов АЭС) и проведение ремонтов основного оборудования электростанций и сетей, а также проверка, реконструкция и совершенствование средств оперативно-технологического (диспетчерского) и автоматического управления. Такая работа, связанная с режимами электростанций и энергообъединений, проводится по согласованию с соответствующими диспетчерскими службами. Ко второй группе относится технологическая подготовка производства, тесно связанная с коммерческой деятельностью. При этом планируются
Облагораживание энергетических ресурсов
Переработка энергетических ресурсов
режимы работы электростанций, обеспечивающие надежное энергоснабжение потребителей и эффективное функционирование соответствующего хозяйствующего субъекта (предприятия) [5].
В энергетике существуют связи и системы внутри энергетического хозяйства и внешние связи с другими хозяйственными и отраслевыми системами и структурами (рис. 2). Можно выделить два направления энергетики: первое объединяет энергодобывающие (нефтяная, газовая, угольная, атомная и т. п.) и энергопроизводящие (электроэнергетика и теплоэнергетика) отрасли; второе — энергопотребляющие, т. е. потребляющие непосредственно топливо, электроэнергию, тепло и другие энергоресурсы (рис. 3).
Для обеспечения различными видами энергоресурсов отраслей народного хозяйства и на-
— Уголь Нефть
- Газ: природный и попутный
— Сланец -Торф
— Дрова
— Гидроэнергия
— Прочие
■ Энерготехнология, гидрогенизация
■ Нефтепереработка
■ Коксование • Обогащение
■ Сортировка
- Брикетирование
- Газификация
— Жидкое топливо -Твердое топливо
— Газ
— Мазут
— Кокс и прочие продукты
— Продукты обогащения топлива
— Сортировка топлива
— Искусственный газ
— Побочные энергетические ресурсы
Генерирующие источники
ГЭС ( ПТУ ТЭЦ Котельные ГТУ | ПГУ
к £
• Электроэнергия - Пар и горячая вода
Использование энергетических ресурсов
Продукция отраслей народного хозяйства и услуг населению
— Электродвигатели
— Осветительные приборы
— Электроиспользующие установки -Теплоиспользующие установки
— Силовые установки с механическим приводом
— Промышленные печи
— Отопительные печи
Рис. 2. Укрупненная схема основных энергетических цепочек
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
Энергодобывающие отрасли
Нефтяная промышленность
Газовая промышленность
п Угольная ромышленность
Атомное производство
Энергоресурсы
Энергопроизводящие отрасли
Электроэнергетр 1ка
Теплоэнергетю са
Энергоресурсы и энергия
Трудовые, материальные, интеллектуальные ресурсы
Энергопотребляющие отрасли народного хозяйства и население страны
Рис. 3. Энергетическое хозяйство как система
Трудовые, материальные, интеллектуальные ресурсы
селения страны (потребителей) используются: транспорт (железнодорожный, автомобильный, трубопроводный и др.), электрические и тепловые сети, склады топливных ресурсов, генерирующие, аккумулирующие, трансформирующие, передающие и распределительные устройства.
Все эти системы взаимосвязаны и призваны обеспечивать предусмотренное энергоснабжение с достаточным уровнем надежности. Последнее вызывается тем, что элементы или звенья снабжения каким-либо энергоресурсом (например, углем) от добычи ресурса до его потребления представляют собой единую цепь, в которой изменение в одном из звеньев приводит к изменению всех других звеньев. Например: снижение добычи угля на одной из шахт приводит к простою транспорта, запланированного для перевозки этой части угля; снижению выработки электроэнергии и теплоты на электростанциях, работающих на этом угле; недоотпуску электроэнергии и теплоты потребителю; снижению выпуска продукции промышленными и другими потребителями и т. д.; перебои с транспортом вызывают затоваривание угля на шахте, снижение
выработки электроэнергии и тепла на тепловой станции и т. д. Таким образом, каждое из звеньев цепи энергоснабжения должно надежно обеспечивать выполнение своих функций.
Внешние связи энергетики проявляются в двух направлениях: оперативном и обеспечивающем.
Оперативные внешние связи осуществляются с технологическими процессами промышленности, транспорта, сельским хозяйством, коммунально-бытовым хозяйством. Неразрывность этих связей определяется практическим совпадением во времени процессов производства, передачи и потребления электроэнергии и теплоты. Отсутствие возможности запасать энергию в ощутимых объемах приводит к необходимости создания резервов в генерирующих мощностях, топливе на тепловых и атомных электростанциях, воде на гидростанциях.
Обеспечивающие внешние связи необходимы для заблаговременного согласования развития топливной промышленности, металлургии, машиностроения, строительной индустрии, транспортных устройств.
Производство электроэнергии само по себе составляет значимую часть экономики России, функционирование и развитие которой оказывает существенное влияние на темпы и пропорции экономического роста (табл. 5).
Производство и распределение электроэнергии, газа и воды занимает 2,69 % в структуре валового внутреннего продукта. Занятость в этой отрасли составляет 2,8 % от численности занятых в экономике. При этом доля занятых в 2007 г. при производстве и распределении электроэнергии, газа и воды сократилась сильнее, чем производство, что связано с реформированием электроэнергетики.
Изменение индекса производства и распределения электроэнергии, газа и воды составляет 7,4 процентных пункта, что превышает темпы роста добычи топливно-энергетических полезных ископаемых (табл. 6).
Таблица 5
Доля производства и распределения электроэнергии, газа и воды в показателях экономики страны
Показатель Год 2007 г. к
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2002 г., %
Валовой внутренний продукт (в рыноч- 10 830,5 13 243,2 17 048,1 21 625,4 26 879,8 32 987,4 304,58
ных ценах), млрд руб.
В том числе:
производство и распределение элект- 359,6 428,0 566,5 632,5 754,8 886,2 246,44
роэнергии, газа и воды, млрд руб.
в процентах 3,32 3,23 3,32 2,92 2,81 2,69 -0,63
Среднегодовая численность занятых в 65 574 65 979 66 407 66 792 67 174 67 701 103,24
экономике, тыс. чел.
В том числе:
при производстве и распределении 1 890 1 890 1 900 1 912 1 923 1 901 100,58
электроэнергии, газа и воды, тыс. чел.
в процентах 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,8 -0,1
Таблица 6
Индексы производства по отдельным видам экономической деятельности, в процентах к предыдущему году
Показатель Год 2006 г. к 1995 г., процентные пункты
1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Добыча полезных ископаемых, обрабатывающие производства, производство и распределение электроэнергии, газа и воды1, всего 95,4 108,7 102,9 103,1 108,9 108,3 104,0 103,9 8,5
Добыча полезных ископаемых1, всего 97,3 106,4 106,0 106,8 108,7 106,8 101,3 102,3 5,0
Добыча топливно-энергетических полезных ископаемых 96,8 104,9 106,1 107,3 110,3 107,7 101,8 102,5 5,7
Обрабатывающие производства1, всего 94,2 110,9 102,0 101,1 110,3 110,5 105,7 104,4 10,2
Производство кокса и нефтепродуктов 100,4 102,4 102,8 104,6 102,2 102,4 105,4 106,1 5,7
Производство и распределение электроэнергии, газа и воды1 96,8 104,0 101,4 104,8 103,3 101,3 101,2 104,2 7,4
1 С учетом поправки на неформальную деятельность.
Электроэнергетическое производство способствует повышению эффективности использования первичных энергетических ресурсов (минераль- 1 ного топлива, воды, ядерной энергии и других, нетрадиционных, источников) и улучшению эко- . логических условий.
Переключение с традиционных на новые об- 3 ласти применения электроэнергии становится в наступившем веке повсеместно главным средством позитивного воздействия электроэнергетики на 4. социально-экономическое развитие. Но особое значение это имеет для России, где преодоление низкой 5. эффективности использования электроэнергии в традиционных областях позволит интенсивно развивать их при умеренном увеличении расхода ^ электроэнергии, а основной ее прирост должен обусловливаться развитием высоких технологий так 7 называемой новой экономики. Только при такой перестройке сферы использования электроэнергии будет обеспечен наибольший положительный вклад электроэнергетики в возрождение России.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Андрианов В. Мировая экономика и энергетика России / Экономист. 2002. № 2. С. 33-41. Гирусов Э. В. Экология и экономика природопользования: Уч. для вузов — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА. Единство. 2003. 519 с. Конторович А., КожубаевА., Лившиц В. Сколько топлива нужно XXI веку? / Нефть России. 2001. № 11. URL: www.press.lukoil.ru.
Рубченко М. Свободная энергия // Эксперт. № 48. 22—28 декабря. 2003.
Семенов В. А. Рыночные отношения в мировой энергетике: Учебное пособие — СПб.: РАО «ЕЭС России», Главный вычислительный центр энергетики, Северо-западный филиал. 2000. Шерер Ф. М., Росс Д. Структура отраслевых рынков. — М.: ИНФРА-М. 1997.
Экономика и управление энергетическими предприятиями: Учебник для студентов высших учебных заведений/ Т. Ф. Басова, Е. И. Борисов, В. В. Боло-шва и др.; под ред. Н. Н. Кожевникова. — М.: Издательский центр «Академия». 2004.
