Электроэнергетика

3.2. Основные технологические процессы в электроэнергетике

3.2.1 Генерация электрической энергии

     Генерация электроэнергии — это процесс  преобразования различных видов  энергии в электрическую на индустриальных объектах, называемых электрическими станциями. В настоящее время существуют следующие виды генерации:

• Тепловая электроэнергетика. В данном случае в электрическую энергию преобразуется тепловая энергия сгорания органических топлив. К тепловой электроэнергетике относятся тепловые электростанции (ТЭС), которые бывают двух основных видов:
• Конденсационные (КЭС, также используется старая аббревиатура ГРЭС);
• Теплофикационные (теплоэлектроцентрали, ТЭЦ). Теплофикацией называется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии на одной и той же станции;

     КЭС и ТЭЦ имеют схожие технологические  процессы. В обоих случаях имеется котёл, в котором сжигается топливо и за счёт выделяемого тепла нагревается пар под давлением. Далее нагретый пар подаётся в паровую турбину, где его тепловая энергия преобразуется в энергию вращения. Вал турбины вращает ротор электрогенератора — таким образом энергия вращения преобразуется в электрическую энергию, которая подаётся в сеть. Принципиальным отличием ТЭЦ от КЭС является то, что часть нагретого в котле пара уходит на нужды теплоснабжения;

• Ядерная энергетика. К ней относятся атомные электростанции (АЭС). На практике ядерную энергетику часто считают подвидом тепловой электроэнергетики, т. к., в целом, принцип выработки электроэнергии на АЭС тот же, что и на ТЭС. Только в данном случае тепловая энергия выделятся не при сжигании топлива, а при делении атомных ядер в ядерном реакторе. Дальше схема производства электроэнергии ничем принципиально не отличается от ТЭС: пар нагревается в реакторе, поступает в паровую турбину и т. д. Из-за некоторых конструктивных особенностей АЭС нерентабельно использовать в комбинированной выработке, хотя отдельные эксперименты в этом направлении проводились;
• Гидроэнергетика. К ней относятся гидроэлектростанции (ГЭС). В гидроэнергетике в электрическую энергию преобразуется кинетическая энергия течения воды. Для этого при помощи плотин на реках искусственно создаётся перепад уровней водяной поверхности (т. н. верхний и нижний бьеф). Вода под действием силы тяжести переливается из верхнего бьефа в нижний по специальным протокам, в которых расположены водяные турбины, лопасти которых раскручиваются водяным потоком. Турбина же вращает ротор электрогенератора. Особой разновидностью ГЭС являются гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Их нельзя считать генерирующими мощностями в чистом виде, т. к. они потребляют практически столько же электроэнергии, сколько вырабатывают, однако такие станции очень эффективно справляются с разгрузкой сети в пиковые часы;
• Альтернативная энергетика. К ней относятся способы генерации электроэнергии, имеющие ряд достоинств по сравнению с «традиционными», но по разным причинам не получившие достаточного распространения. Основными видами альтернативной энергетики являются:
• Ветроэнергетика — использование кинетической энергии ветра для получения электроэнергии;
• Гелиоэнергетика — получение электрической энергии из энергии солнечных лучей;

     Общими  недостатками ветро- и гелиоэнергетики  являются относительная маломощность генераторов при их дороговизне. Также в обоих случаях обязательно нужны аккумулирующие мощности на ночное (для гелиоэнергетики) и безветренное (для ветроэнергетики) время;

• Геотермальная энергетика — использование естественного тепла Земли для выработки электрической энергии. По сути геотермальные станции представляют собой обычные ТЭС, на которых источником тепла для нагрева пара является не котёл или ядерный реактор, а подземные источники естественного тепла. Недостатком таких станций является географическая ограниченность их применения: геотермальные станции рентабельно строить только в регионах тектонической активности, т. е., там, где естественные источники тепла наиболее доступны;
• Водородная энергетика — использование водорода в качестве энергетического топлива имеет большие перспективы: водород имеет очень высокий КПД сгорания, его ресурс практически не ограничен, сжигание водорода абсолютно экологически чисто (продуктом сгорания в атмосфере кислорода является дистиллированная вода). Однако в полной мере удовлетворить потребности человечества водородная энергетика на данный момент не в состоянии из-за дороговизны производства чистого водорода и технических проблем его транспортировки в больших количествах;
• Стоит также отметить альтернативные виды гидроэнергетики: приливную и волновую энергетику. В этих случаях используется естественная кинетическая энергия морских приливов и ветровых волн соответственно. Распространению этих видов электроэнергетики мешает необходимость совпадения слишком многих факторов при проектировании электростанции: необходимо не просто морское побережье, но такое побережье, на котором приливы (и волнение моря соответственно) были бы достаточно сильны и постоянны. Например, побережье Чёрного моря не годится для строительства приливных электростанций, так как перепады уровня воды Чёрном море в прилив и отлив минимальны.

3.2.2. Передача и распределение электрической энергии

     Передача  электрической энергии от электрических  станций до потребителей осуществляется по электрическим сетям. Электросетевое хозяйство — естественно-монопольный сектор электроэнергетики: потребитель может выбирать, у кого покупать электроэнергию (т.е. энергосбытовую компанию), энергосбытовая компания может выбирать среди оптовых поставщиков (производителей электроэнергии), однако сеть, по которой поставляется электроэнергия, как правило, одна, и потребитель технически не может выбирать электросетевую компанию. С технической точки зрения, электрическая сеть представляет собой совокупность линий электропередачи (ЛЭП) и трансформаторов, находящихся на подстанциях.

• Линии электропередачи представляют собой металлический проводник, по которому проходит электрический ток. В настоящее время практически повсеместно используется переменный ток. Электроснабжение в подавляющем большинстве случаев — трёхфазное, поэтому линия электропередачи, как правило, состоит из трёх фаз, каждая из которых может включать в себя несколько проводов. Конструктивно линии электропередачи делятся на воздушные и кабельные.
• Воздушные ЛЭП подвешены над поверхностью земли на безопасной высоте на специальных сооружениях, называемых опорами. Как правило, провод на воздушной линии не имеет поверхностной изоляции; изоляция имеется в местах крепления к опорам. На воздушных линиях имеются системы грозозащиты. Основным достоинством воздушных линий электропередачи является их относительная дешевизна по сравнению с кабельными. Также гораздо лучше ремонтопригодность (особенно в сравнении с бесколлекторными КЛ): не требуется проводить земляные работы для замены провода, ничем не затруднён визуальный осмотр состояния линии. Однако, у воздушных ЛЭП имеется ряд недостатков:
• широкая полоса отчуждения: в окрестности ЛЭП запрещено ставить какие-либо сооружения и сажать деревья; при прохождении линии через лес, деревья по всей ширине полосы отчуждения вырубаются;
• незащищённость от внешнего воздействия, например, падения деревьев на линию и воровства проводов; несмотря на устройства грозозащиты, воздушные линии также страдают от ударов молнии. По причине уязвимости, на одной воздушной линии часто оборудуют две цепи: основную и резервную;
• эстетическая непривлекательность; это одна из причин практически повсеместного перехода на кабельный способ электропередачи в городской черте.
• Кабельные линии (КЛ) проводятся под землёй. Электрические кабели имеют различную конструкцию, однако можно выявить общие элементы. Сердцевиной кабеля являются три токопроводящие жилы (по числу фаз). Кабели имеют как внешнюю, так и междужильную изоляцию. Обычно в качестве изолятора выступает трансформаторное масло в жидком виде, или промасленная бумага. Токопроводящая сердцевина кабеля, как правило, защищается стальной бронёй. С внешней стороны кабель покрывается битумом. Бывают коллекторные и бесколлекторные кабельные линии. В первом случае кабель прокладывается в подземных бетонных каналах — коллекторах. Через определённые промежутки на линии оборудуются выходы на поверхность в виде люков — для удобства проникновения ремонтных бригад в коллектор. Бесколлекторные кабельные линии прокладываются непосредственно в грунте. Бесколлекторные линии существенно дешевле коллекторных при строительстве, однако их эксплуатация более затратна в связи с недоступностью кабеля. Главным достоинством кабельных линий электропередачи (по сравнению с воздушными) является отсутствие широкой полосы отчуждения. При условии достаточно глубокого заложения, различные сооружения (в т. ч. жилые) могут строиться непосредственно над коллекторной линией. В случае бесколлекторного заложения строительство возможно в непосредственной близости от линии. Кабельные линии не портят своим видом городской пейзаж, они гораздо лучше воздушных защищены от внешнего воздействия. К недостаткам кабельных линий электропередачи можно отнести высокую стоимость строительства и последующей эксплуатации: даже в случае бесколлекторной укладки сметная стоимость погонного метра кабельной линии в разы выше, чем стоимость воздушной линии того же класса напряжения. Кабельные линии менее доступны для визуального наблюдения их состояния (а в случае бесколлекторной укладки — вообще недоступны), что также является существенным эксплуатационным недостатком.

3.3.3. Энергосбыт

     Энергосбыт - деятельность по продаже электрической  и тепловой энергии потребителям (в значении "сбыт (продажа) энергии"). Энергосбытом также называют специализированную энергосбытовую компанию или энергосбытовое подразделение вертикально-интегрированной энергетической компании.

     Включает  следующие основные составляющие: - энерготрейдинг - покупку энергии  на оптовом рынке и у производителей розничного рынка (при работе в качестве отдельной компании); - заключение договора на передачу электроэнергии и организацию взаимодействия с сетевыми компаниями (при работе в качестве отдельной компании); - работу на розничном рынке: заключение договоров энергоснабжения с потребителями, съем показаний приборов учета (иногда эта работа выполняется сетевыми компаниями), расчет полезного отпуска и начисление сумм за плановое и фактическое потребление для потребителей, выписку и выставление счетов потребителям (биллинг), сбор и прием платежей, меры по взысканию задолженности потребителей-должников и неплательщиков.

     До 2005 года энергосбыт существовал как вид деятельности в вертикально-интегрированных энергокомпаниях (на правах филиала или иного структурного подразделения): в АО-энерго (Мосэнерго, Смоленскэнерго, Белгородэнерго и т.п.) - дочерних компаниях РАО "ЕЭС России" и муниципальных компаниях, соединявших деятельность по передаче электрической и тепловой энергии со сбытом.

     В 2004-2005 годах происходит реструктуризация энергетики - вертикально интегрированные АО-энерго разделяются на несколько юридических лиц - генерирующие компании (объединившиеся впоследствии в ОГК и ТГК), сетевые компании (объединившиеся впоследствии в ФСК и МРСК), сбытовые компании, ремонтные компании, региональные диспетчерские управления (объединившиеся в ОАО "Системный оператор"). Акции большинства сбытовых компаний, которыми владело РАО "ЕЭС России", были проданы с аукционов до момента прекращения деятельности РАО "ЕЭС России" 1 июля 2008 года.

     Кроме того, в связи с запретом на совмещение в рамках одного юридического лица или группы афиллированных лиц "естественно-монопольных" (передача и диспетчирование электроэнергии) и "конкурентных" (генерация и сбыт электроэнергии) видов деятельности, было разделено подавляющее большинство муниципальных энергокомпаний - из их состава выделены сбытовые компании.

     С выходом 1 сентября 2006 года Постановления Правительства № 530, сбытовым компаниям, обслуживающим население, был присвоен статус "Гарантирующий поставщик". 

РАЗДЕЛ  4. Министерство энергетики Российской Федерации

     Министерство  энергетики Российской Федерации (Минэнерго  России) — федеральный орган исполнительной власти, находившийся в ведении Правительства РФ, министерство. Образовано 12 мая 2008 года Указом Президента РФ (N№ 724). Осуществляет функции по выработке государственной политики, нормативному правовому регулированию, а также правоприменительные функции и функции по оказанию государственных услуг, управлению государственным имуществом - в сфере производства и использования топливно-энергетических ресурсов.

4.1. Руководство

     Министр энергетики РФ - Сергей Шматко.

     Заместители министра энергетики РФ - Владимир Михайлович Азбукин, Анатолий Борисович Яновский, Cтанислав Юрьевич Светлицкий, Вячеслав Юрьевич Синюгин и Сергей Иванович Кудряшов.

4.2. Функции

     Основные  функции - выработка государственной  политики, oсуществление номативного  правового регулирования.

     Осуществление правоприменительных функций и  функций по контролю и надзору  в области:

• обеспечения деятельности подведомственных федеральных государственных унитарных предприятий и государственных учреждений;
• обеспечения энергетической безопасности;
• производства и использования топливно-энергетических ресурсов;
• координация деятельности организаций по разработке прогнозов развития электро- и теплоэнергетики (за исключением атомной энергетики), нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, газовой, угольной, сланцевой и торфяной промышленности, газоснабжения и газового хозяйства, нефтепродуктообеспечения, магистральных трубопроводов нефти, газа и продуктов их переработки, нетрадиционной энергетики;
• подготовка предложений по разработке инвестиционных проектов в области топливно-энергетического комплекса, программ освоения и использования углеводородных и других топливно-энергетических ресурсов, балансов топливно-энергетических ресурсов, текущих и перспективных балансов по отдельным видам энергоресурсов и принятие мер по их реализации;
• разработка предложений по использованию систем магистральных нефтегазопроводов, нефтепродуктопроводов и энергетических систем и принятие мер по их реализации в установленном порядке;
• разработка предложений в области энергосбережения и обеспечения безопасности при функционировании и развитии топливно-энергетического комплекса;
• осуществление государственной политики по вопросам разработки и реализации соглашений о разделе продукции;
• другие функции.