Характеристика мировой электроэнергетики по плану. Прогресс производства электроэнергии

Электроэнергетика - базовая инфраструктурная отрасль, снабжающая электричеством и теплом все остальные сектора хозяйства.

С энергопотреблением прямо связаны и уровень социально-экономического развития, и общая деловая активность, и жизнь каждого человека.

Только за последнее десятилетие производство электроэнергии в мире выросло почти в 1,5 раза. Заметные изменения происходят в соотношении используемых видов топлива и в географической структуре глобального энергетического рынка.

Двумя крупнейшими производителями электроэнергии, далеко опережающими всех остальных, являются Китай и США.

Электроэнергетика - базовая инфраструктурная отрасль, в которой реализуются процессы производства, передачи, распределения электроэнергии. Она имеет связи со всеми секторами экономики, снабжая их произведенными электричеством и теплом и получая от некоторых из них ресурсы для своего функционирования (рис. 1).

Рис. 1. Электроэнергетика в современной экономике

Источник: Экономика и управление в электроэнергетике. Электротехнический портал РФ.

Роль электроэнергетики в ХХ I в. остается исключительно важной для социально-экономического развития любой страны и мирового сообщества в целом. Энергопотребление тесно связано с деловой активностью и уровнем жизни населения.

Научно-технический прогресс и появление новых секторов и отраслей экономики, совершенствование технологий, повышение качества и улучшение условий жизни людей ведут к расширению сфер использования электроэнергии и повышению требований к надежному и бесперебойному энергоснабжению.

Особенности электроэнергетики как отрасли обусловлены спецификой ее основного продукта. Электроэнергия по своим свойствам подобна услуге: время ее производства совпадает со временем потребления.

Электроэнергетика должна быть готова к выработке, передаче и поставке электроэнергии в момент появления спроса, в том числе в пиковом объеме, располагая для этого необходимыми резервными мощностями и запасом топлива.

Чем больше максимальное (хотя бы и кратковременное) значение спроса, тем больше должны быть мощности, чтобы обеспечить готовность к оказанию услуги. (Ситуация изменится, если появятся эффективные технологии хранения электроэнергии. Пока это в основном аккумуляторы разных типов, а также гидроаккумулирующие станции.)

Невозможность хранения электроэнергии в промышленных масштабах предопределяет технологическое единство всего процесса ее производства, передачи и потребления. Вероятно, это единственная отрасль в современной экономике, где непрерывность производства продукции должна сопровождаться таким же непрерывным ее потреблением. В силу этой особенности в электроэнергетике существуют жесткие технические требования к каждому этапу технологического цикла, в том числе по частоте электрического тока и напряжению.

Принципиальной особенностью электрической энергии как продукта, отличающей ее от всех других видов товаров и услуг, является то, что ее потребитель может повлиять на устойчивость работы производителя.
Потребности экономики и общества в электрической энергии существенно зависят от погодных факторов, времени суток, технологических режимов различных производственных процессов в отраслях-потребителях, особенностей домашних хозяйств, даже от программы телепередач.

Различия между максимальным и минимальным уровнями потребления определяет потребность в так называемых резервных мощностях, которые включаются только тогда, когда уровень потребления достигает определенного значения.

Экономические характеристики производства электроэнергии зависят от типа электростанции, степени ее загрузки и режима работы, вида топлива. При прочих равных условиях в наибольшей степени востребуется электроэнергия тех станций, которые генерируют ее в нужное время и в нужном объеме с наименьшими издержками.

С учетом всех этих особенностей принято объединять устройства, производящие энергию (генераторы), в единую энергетическую систему, что обеспечивает сокращение суммарных издержек производства и уменьшает потребность в резервировании производственных мощностей. Система нуждается в операторе, который выполняет координирующие функции. Он регулирует график и объем как производства, так и потребления электроэнергии.

Системный оператор принимает решения на основании рыночных сигналов от производителей (о возможностях и стоимости производства электроэнергии) и от потребителей (о спросе на нее в определенные временные интервалы). В конечном счете системный оператор должен обеспечить надежную и безопасную работу энергосистемы, эффективное удовлетворение спроса на электроэнергию. Его деятельность отражается на производственных и финансовых результатах всех участников рынка электроэнергии, а также на их инвестиционных решениях.

Основными производителями электроэнергии являются:
тепловые электростанции (ТЭС), где тепловая энергия, образующаяся при сжигании органического топлива (уголь, газ, мазут, торф, сланцы и т.д.), используется для вращения турбин, приводящих в движение электрогенератор.

Возможность одновременного производства тепла и электроэнергии привела к распространению в ряде стран централизованного теплоснабжения на ТЭЦ;

гидроэлектростанции (ГЭС), где в электроэнергию преобразуется механическая энергия потока воды с помощью гидравлических турбин, вращающих электрогенераторы;

атомные электростанции (АЭС), где в электроэнергию преобразуется тепловая энергия, полученная при цепной ядерной реакции радиоактивных элементов в реакторе.

Три основных типа электростанций определяют виды используемых энергоресурсов. Их принято подразделять на первичные и вторичные, возобновляемые и невозобновляемые.

Первичные энергоносители - это сырьевые материалы в их естественной форме до проведения какой-либо технологической обработки, например каменный уголь, нефть, природный газ и урановая руда. В разговорной речи эти материалы называют просто первичной энергией. К таковой относятся также солнечное излучение, ветер, водные ресурсы.

Вторичная энергия - это продукт переработки, «облагораживания» первичной, например бензин, мазут, ядерное топливо.

Некоторые виды ресурсов могут относительно быстро восстанавливаться в природе, они называются возобновляемыми: дрова, камыш, торф и прочие виды биотоплива, гидропотенциал рек. Ресурсы, не обладающие таким качеством, называются невозобновляемыми: уголь, сырая нефть, природный газ, нефтеносный сланец, урановая руда. По большей части они являются полезными ископаемыми. Энергия солнца, ветра, морских приливов относится к неисчерпаемым возобновляемым энергетическим ресурсам.

В настоящее время наиболее распространенным видом технологического топлива в мировой электроэнергетике выступает уголь. Это объясняется относительной дешевизной и широкой распространенностью запасов данного вида топлива.

Однако транспортировка угля на значительные расстояния ведет к большим издержкам, что во многих случаях делает его использование нерентабельным. При производстве энергии с использованием угля высок уровень выброса в атмосферу загрязняющих веществ, что наносит существенный вред окружающей среде. В последние десятилетия ХХ в. появились технологии, позволяющие использовать уголь для производства электроэнергии с большей эффективностью и меньшим ущербом для окружающей среды.

Расширение использования газа в мировой электроэнергетике за последние годы объясняется существенным ростом его добычи, появлением высокоэффективных технологий производства электроэнергии, основанных на применении данного вида топлива, а также ужесточением политики по охране окружающей среды.

Все большее распространение получает использование урана. Это топливо обладает колоссальной эффективностью по сравнению с прочими сырьевыми источниками энергии. Однако применение радиоактивных веществ сопряжено с риском масштабного загрязнения окружающей среды в случае аварии. Кроме того, возведение АЭС и утилизация отработанного топлива чрезвычайно капиталоемки. Развитие этого вида энергетики осложняется и тем, что пока немногие страны могут обеспечить подготовку научных и технических специалистов, способных разработать технологии и обеспечить квалифицированную эксплуатацию АЭС.

Большое значение в структуре источников электроэнергии сохраняют гидроресурсы, хотя их доля за последние десятилетия несколько сократилась. Преимущества этого источника в его возобновляемости и относительной дешевизне.

Но возведение гидростанций оказывает необратимое воздействие на окружающую среду, так как обычно требует затопления значительных территорий при создании водохранилищ. Кроме того, неравномерность распределения водных ресурсов на планете и зависимость от климатических условий ограничивают их гидроэнергетический потенциал.

Существенное сокращение использования нефти и нефтепродуктов для производства электроэнергии за последние тридцать лет объясняются как ростом стоимости данного вида топлива, высокой эффективностью его применения в других отраслях, так и дороговизной его транспортировки на значительные расстояния, а также возросшими требованиями к экологической безопасности.

Растет внимание к возобновляемым источникам энергии. В частности, активно разрабатываются технологии использования энергии солнца и ветра, потенциал которых огромен. Правда, на сегодняшний день использование солнечной энергии в промышленных масштабах в большинстве случаев оказывается менее эффективным по сравнению с традиционными видами ресурсов.

Что касается энергии ветра, в развитых странах (прежде всего под влиянием экологических движений) ее применение в электроэнергетике значительно увеличилось. Нельзя не упомянуть также геотермальную энергию, которая может иметь серьезное значение для некоторых государств или отдельных регионов (Исландии, Новой Зеландии, в России - для Камчатки, Ставропольского и Краснодарского краев, Калининградской области). Развитие производства электроэнергии на основе возобновляемых ресурсов пока еще требует государственных дотаций.

В конце XX - начале XXI в. резко повысился интерес к биоэнергетическим ресурсам. В отдельных странах (например, в Бразилии) производство электроэнергии на биотопливе составило заметную долю в энергетическом балансе. В США была принята специальная программа субсидирования биотоплива. Но существуют и сомнения в перспективах данного направления электроэнергетики. Они касаются прежде всего эффективности использования таких природных ресурсов, как земля и вода; так, отвод обширных площадей пахотной земли под производство биотоплива внес свой вклад в удвоение цен на продовольственное зерно.

Представление об изменениях в структуре генерации электроэнергии за последние десятилетия дает рис. 2.

Рис. 2. Изменения в структуре генерации по видам топлива, %
1973 г .

2011 г .

* Включая возобновляемые геотермальную, солнечную, ветровую, приливную энергии, биотопливо и отходы и т.п.
Источник : International Energy Agency. 2013 Key World Energy Statistics. Paris 2013.

В настоящее время, как и в 1973 г., подавляющая часть выработки электроэнергии приходится на органические виды топлива. Однако их доля уменьшилась с 75% до 68%. При этом заметно возрос удельный вес атомной энергетики - с 3% до 13%, прочих возобновляемых ресурсов - с 1% до 4%. Роль гидроэнергетики снизилась.

Наиболее драматические сдвиги произошли внутри органических видов топлива. Резко упала доля нефти - с 25% до 5%. При этом выросли показатели природного газа - с 12% до 22% - и такого традиционного вида топлива, как уголь - с 38% до 41%. Последний продолжает оставаться главным ресурсом для выработки электроэнергии в мире.

Структура глобального рынка
За последнее десятилетие производство электроэнергии в мире выросло почти в 1,5 раза, достигнув в 2012 г. 21 трлн кВт-ч (рис. 3).

Рис. 3. Мировое производство электроэнергии за 2000-2012 гг.,
млрд . к Вт - ч

Источник D . C .

Крупнейшими производителями электроэнергии в мире являются Китай (4,7 трлн кВт-ч) и США (4,3 кВт-ч), значительно опережающие по этому показателю остальные страны (рис. 4).

Рис. 4. Крупнейшие производители электроэнергии в 2011 г., млрд кВт-ч

Источник : U.S. Energy Information Administration. International Energy Statistics. Electricity.
U.S. Department of Energy. Wash. D . C .

За последние десятилетия произошли заметные региональные сдвиги в производстве электроэнергии (рис. 5). Существенно сократилась доля развитых стран (ОЭСР) - с 73% в 1973 г. до 49% в 2011 г. Одновременно выросли доли развивающихся стран Африки, Латинской Америки и Азии, прежде всего Китая, на который теперь приходится более 20% мирового производства электроэнергии (в 1973 г. - 3%).

Рис. 5. Региональные сдвиги в производстве электроэнергии, %
1973 г .

2011 г .

* Без Китая .
Источник : International Energy Agency. 2013 Key World Energy Statistics. Paris 2013.

Интересно отметить, что крупнейшие производители электроэнергии не всегда являются и крупнейшими ее экспортерами. Так, в список ведущих продавцов входят лишь Франция, Россия, Канада и Китай, а США и Бразилия являются одновременно ведущими в мире покупателями электроэнергии (табл. 1).

Китай
Китай - одна из немногих стран в мире, где подавляющая часть электроэнергии вырабатывается на угле (до 80%). Довольно значительна роль ГЭС (15%), а вот доля атомной энергетики и других видов генерации минимальна.

Рис. 6.

Источник : U.S. Energy Information Administration. International Energy Statistics. Electricity.
U.S. Department of Energy. Wash. D . C .

Основным органом, ответственным за регулирование электроэнергетики Китая, является Государственная комиссия по регулированию электроэнергетики (ГКРЭ), созданная в 2002 г. К компетенции ГКРЭ относятся:
· общее регулирование электроэнергетики страны, создание прозрачной системы регулирования и прямое управление региональными подразделениями ГКРЭ;
· разработка нормативно-правовой базы отрасли и правил рынков электроэнергии;
· участие в разработке планов развития электроэнергетики и рынков электроэнергии;
· мониторинг работы рынков, обеспечение добросовестной конкуренции на рынке, регулирование неконкурентных видов генерации и деятельности по передаче электроэнергии;
· участие в разработке и обеспечение применения технических стандартов и стандартов безопасности, количественных и качественных нормативов в электроэнергетике;
· контроль соблюдения экологического законодательства;
· внесение, исходя их рыночных условий, предложений по тарифообразованию в государственный орган, ответственный за ценообразование, пересмотр уровней тарифов, регулирование тарифов и сборов за системные услуги;
· расследование нарушений нормативно-правовых актов участниками рынка и урегулирование споров между ними;
· контроль внедрения положений политики по обеспечению всеобщей электрификации;
· организация исполнения программ реформы отрасли в соответствии с указаниями Государственного совета.

В секторе производства электроэнергии основными игроками являются:
5 групп генерирующих компаний, образованных в результате реорганизации Государственной энергетической корпорации по принципу равномерности распределения активов. Эти группы компаний контролируются на национальном уровне, и их доля в общей выработке составляет 39%;
иные национальные генерирующие компании (10%);
региональные государственные энергетические компании (45%);
независимые производители (6%).

Организациями, ответственными за передачу электроэнергии в Китае, являются Государственная электросетевая корпорация и Южнокитайская электросетевая корпорация. Они контролируют 7 региональных и 31 провинциальную сетевые компании.

Распределением электроэнергии занимаются более 3000 районных распределительных сетевых компаний, также в основном подчиняющихся электросетевым корпорациям.

Реформа электроэнергетики Китая ставила целью построение такой системы рынков электроэнергии, которая позволит создать стимулы к конкуренции, повысить эффективность, оптимизировать расходы, усовершенствовать механизмы ценообразования, оптимально распределить ресурсы, способствовать развитию отрасли и строительству сетевой инфраструктуры по всей стране.

Первым шагом стало создание в 1997 г. Государственной энергетической корпорации, что позволило отделить коммерческую деятельность от административного регулирования. Дальнейшие этапы реформы были сформулированы в 10-м пятилетнем плане КНР (2001 - 2005 гг.):
· разделение генерации и сетевой деятельности;
· функциональное разделение нецелевых видов деятельности внутри корпорации (планирование, моделирование, строительство и др.);
· обеспечение прямого доступа на рынок для крупных потребителей;
· формирование конкурентных региональных рынков электроэнергии;
· создание системы подачи заявок на доступ к сети;
· приведение розничного тарифообразования в соответствие с требованиями рынка.

Часть этапов реформы была реализована к 2002 г., когда была основана Государственная комиссия по регулированию электроэнергетики и произведена реорганизация Государственной энергетической корпорации. В процессе реформы проведено разделение корпорации по видам деятельности - на генерирующие и сетевые компании.

В 2004 г. запущены пилотные проекты рынков электроэнергии на западе и северо-западе Китая.
Рынки электроэнергии в Китае находятся на стадии формирования и становления. Планируется поэтапное развитие конкуренции. В настоящий момент конкурентная борьба ведется исключительно между производителями, в дальнейшем предполагается создание условий для возникновения конкурентных механизмов сначала на оптовом, а затем и на розничном рынке.

Общая концепция предусматривает создание трехуровневой структуры - национального рынка, региональных рынков и рынков электроэнергии на уровне провинций. Модель национального рынка предполагает двусторонние сделки по межрегиональной торговле электроэнергией, при этом крупные производители получат возможность подавать заявки напрямую на национальный рынок, минуя уровень регионального.

Основная цель национального рынка - обеспечить снабжение энергодефицитных регионов за счет регионов с избытком генерации.

Пилотные проекты региональных рынков реализовывались на основе двух различных моделей. Северо-Западный Китай имеет единый оптовый рынок региона, в то время как рынок Западного Китая обладает иерархической структурой, в которой рынки на уровне провинций сосуществуют с общерегиональным.

Однако в результате резкого ценового скачка, произошедшего в 2006 г., функционирование этих моделей было приостановлено. Действующая модель предполагает, что генерирующие компании, в дополнение к обслуживанию локальных потребителей, могут подавать заявки на региональный рынок, а компании, снабжающие розничных потребителей, могут докупить там недостающую электроэнергию. Сделки проводятся один раз в месяц, и основным фактором, ограничивающим их, являются перегрузки на линиях электропередачи, соединяющих провинции внутри одного региона.

Рынки на уровне провинций спроектированы на основе модели «единого покупателя». Аукционы проводятся один или два раза в месяц. В большинстве случаев заявки могут подаваться лишь на 30% вырабатываемой электроэнергии, а оставшаяся часть электроэнергии отбирается по принципу обеспечения равного количества часов выработки за год (то есть 30% электроэнергии продается на свободном рынке, а 70% распределяется в равных пропорциях среди потребителей). Для защиты от манипулирования рынком организатор торгов устанавливает потолок ценовых заявок.

США
По сравнению со среднемировой структурой генерации в США относительно большее значение имеют угольные электростанции (на них приходится 48% производимой электроэнергии в стране) и АЭС (20%). Удельный вес гидроэнергетики незначителен и составляет 6% (рис. 7).

Рис. 7. Структура генерации электроэнергии по видам топлива

Источник : U.S. Energy Information Administration. International Energy Statistics. Electricity.
U.S. Department of Energy. Wash. D . C .

К основным государственным регулирующим органам в электроэнергетике США относятся Министерство энергетики, FERC (Федеральная комиссия по регулированию энергетики) и комиссии штатов по коммунальному обслуживанию.

Министерство энергетики США разрабатывает общую энергетическую политику, осуществляет надзор в области электроэнергетики и отвечает за поддержание надежности и экономической устойчивости энергосистем и обеспечение экологической безопасности.

В сферу полномочий FERC входит регулирование торговли электроэнергией на межрегиональном уровне (между штатами), а также услуг по передаче электроэнергии. С момента создания в 1977 г. основные усилия FERC направлены на развитие оптовых рынков электроэнергии, повышение надежности и эффективности систем электропередачи.

Регулирование электроэнергетики на уровне отдельных штатов осуществляется комиссиями по коммунальному обслуживанию (в различных штатах они могут иметь разные названия и полномочия). В сферу компетенции региональных властей входят, как правило, регулирование розничной торговли и распределения электроэнергии, вопросы организации и деятельности коммунальных энергокомпаний.

Важную роль в отрасли играет Североамериканская корпорация по надежности (North American Electric Relibility Corporation, NERC) - саморегулируемая некоммерческая организация, в которую входят представители энергокомпаний, государственных органов, потребителей. К основным функциям NERC относится выработка и согласование стандартов надежности энергосистем, мониторинг и анализ проблем, связанных с надежностью.

Если прежде такие стандарты носили, как правило, рекомендательный характер и не подкреплялись действенными санкциями, в настоящее время они являются обязательными для субъектов отрасли.

В 1930 - 1980-х годах электроэнергетика США представляла собой регулируемую монополию. При этом в собственности вертикально-интегрированных коммунальных предприятий находились как генерирующие, так и сетевые активы, а производство, передача и распределение электроэнергии были объединены в единую услугу - поставку потребителям электроэнергии по тарифам.

Масштабное строительство капиталоемких объектов, таких как атомные электростанции, на фоне экономического спада в экономике США и сокращения электропотребления в 70-х годах ХХ в. привело к росту тарифов на электроэнергию, что вызвало обеспокоенность и протесты потребителей.

В целях повышения энергосбережения и энергоэффективности, а также для обеспечения энергетической безопасности в 1978 г. Конгресс США принял Закон о политике регулирования общественных коммунальных предприятий (PURPA). Этот закон положил начало процессу реформирования электроэнергетики США и переходу от регулируемой монополии к конкуренции.

Закон предусматривал появление новой категории производителей электроэнергии - «квалифицированных электростанций», к которым относились электростанции с установленной мощностью менее 50 МВт, использующие технологии когенерации и возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Коммунальные предприятия были обязаны закупать электроэнергию у «квалифицированных электростанций» по цене, равной собственным издержкам на производство электроэнергии.

Динамичный рост количества «квалифицированных электростанций» в последующие годы и опыт их успешной работы привели к тому, что традиционные вертикально интегрированные коммунальные предприятия перестали быть единственным источником поставок электроэнергии. Изменения в технологиях производства (появление газотурбинных агрегатов с комбинированным циклом) и передачи электроэнергии существенно способствовали развитию конкуренции в электроэнергетике США.

В 1992 г. Конгресс принял Закон об энергетической политике (EPACT), направленный на развитие конкурентного ценообразования и снижение барьеров для входа на рынок. Важнейшими средствами достижения стратегической цели - развития конкуренции - стали разделение видов деятельности на естественно-монопольные (передача электроэнергии и оперативно-диспетчерское управление) и потенциально конкурентные (генерация, сбыт электроэнергии, ремонт и сервис), а также обеспечение недискриминационного доступа к услугам по передаче электроэнергии.

Закон об энергетической политике 1992 г. обязал коммунальные предприятия предоставлять услуги по передаче электроэнергии третьим лицам по ценам, равным затратам. Кроме того, этот закон открыл возможности для появления новой категории поставщиков электроэнергии, освобожденных от правил регулирования цен на электроэнергию на основе затрат, обязательных для всех коммунальных предприятий (таким образом, сейчас есть две модели регулирования цен - на основе затрат плюс некоторый бонус, и вторая (появившаяся) - на основе верхнего потолка цен).

Следующим этапом стал вступивший в силу с начала 2000 г. приказ FERC № 2000, который предусматривал выделение передачи электроэнергии в самостоятельную структуру, управляющую магистральными сетями региона, - Региональную передающую компанию (Regional Transmission Organization, RTO).

В результате трансформации подходов государства к отрасли обозначились современные контуры реформы. Она заключается, прежде всего, в развитии конкурентных отношений в электроэнергетике, в связи с чем решаются задачи разделения видов деятельности, создания межрегиональных конкурентных рынков, формирования единого оперативно-диспетчерского управления и управления сетями передачи электроэнергии в пределах регионов и на межрегиональном уровне.

Конкуренция привела к вытеснению ценообразования на основе издержек рыночным формированием цены на основе спроса и предложения. Это способствовало развитию в США оптовых рынков электроэнергии, которые существенно различаются по географии (они могут охватывать один штат или несколько соседних штатов), структуре, принятым стандартам и механизмам торговли, составу участников и другим показателям. На сегодня уже 70% населения США проживает на территории, где действуют конкурентные оптовые рынки электроэнергии.

(Продолжение следует.)

Кондратьев Владимир Борисович - доктор экономических наук, профессор, руководитель Центра промышленных и инвестиционных исследований Института мировой экономики и международных отношений РАН.

Промышленность любой страны состоит из большого количества разнообразных отраслей, таких как машиностроение или электроэнергетика. Это те направления, в которых развивается конкретная страна, и у разных государств могут быть различные акценты в зависимости от многих факторов, таких как природные ресурсы, технологическое развитие и так далее. В данной статье речь пойдет об одной очень важной и активно развивающейся на сегодняшний день отрасли промышленности - об электроэнергетике. Электроэнергетика - это отрасль, которая развивалась в течение многих лет постоянно, однако именно в последние годы она начала активно двигаться вперед, подталкивая человечество к использованию более экологичных источников энергии.

Что это такое?

Итак, в первую очередь необходимо разобраться, что вообще представляет собой данная отрасль. Электроэнергетика - это подразделение энергетики, которое отвечает за производство, распределение, передачу и продажу именно электрической энергии. Среди других отраслей данной сферы именно электроэнергетика является самой популярной и распространенной сразу по целому ряду причин. Например, из-за легкости ее дистрибуции, возможности передачи ее на огромные расстояния за кратчайшие промежутки времени, а также из-за ее универсальности - электрическую энергию можно без проблем при необходимости трансформировать в другие такие как тепловая, световая, химическая и так далее. Таким образом, именно развитию данной отрасли огромное внимание уделяют правительства мировых держав. Электроэнергетика - это отрасль промышленности, за которой будущее. Именно так считают многие люди, и именно поэтому вам необходимо более детально ознакомиться с ней с помощью данной статьи.

Прогресс производства электроэнергии

Чтобы вы могли полностью понять, насколько важной является для мира данная отрасль, необходимо взглянуть на то, как происходило развитие электроэнергетики на протяжении всей истории ее существования. Сразу же стоит отметить, что производство электроэнергии обозначается в миллиардах киловатт в час. В 1890 году, когда электроэнергетика только начинала развиваться, производилось всего девять млрд кВт/ч. Большой скачок произошел к 1950 году, когда производилось уже более чем в сто раз больше электроэнергии. С того момента развитие шло гигантскими шагами - каждое десятилетие добавлялось сразу по несколько тысяч миллиардов кВт/ч. В результате к 2013 году мировыми державами производилось в сумме 23127 млрд кВт/ч - невероятный показатель, который продолжает расти с каждым годом. На сегодняшний день больше всего электроэнергии дают Китай и Соединенные Штаты Америки - именно эти две страны имеют наиболее развитые отрасли электроэнергетики. На долю Китая приходится 23 процента вырабатываемой во всем мире электроэнергии, а на долю США - 18 процентов. Следом за ними идут Япония, Россия и Индия - каждая из этих стран имеет как минимум в четыре раза меньшую долю в мировом производстве электроэнергии. Что ж, теперь вам также известна и общая география электроэнергетики - пришло время перейти к конкретным видам этой отрасли промышленности.

Тепловая электроэнергетика

Вы уже знаете, что электроэнергетика - это отрасль энергетики, а сама энергетика, в свою очередь, является отраслью промышленности в целом. Однако разветвление не заканчивается на этом - электроэнергетики имеется несколько видов, некоторые из них очень распространенные и используются повсеместно, другие не так популярны. Существуют и альтернативные области электроэнергетики, где используются нетрадиционные методы, позволяющие добиваться масштабного производства электроэнергии без вреда окружающей среде, а также с нейтрализацией всех негативных особенностей традиционных методов. Но обо всем по порядку.

В первую очередь необходимо рассказать о тепловой электроэнергетике, так как она является самой распространенной и известной во всем мире. Как получается электроэнергия данным способом? Легко можно догадаться, что в данном случае происходит преобразование тепловой энергии в электрическую, а тепловая получается путем сжигания различных видов топлива. Теплоэлектроцентрали можно найти практически в каждой стране - это самый простой и удобный процесс получения больших объемов энергии при малых затратах. Однако именно этот процесс и является одним из самых вредных для окружающей среды. Во-первых, для получения электроэнергии используется природное топливо, которое когда-нибудь гарантированно закончится. Во-вторых, продукты горения выбрасываются в атмосферу, отравляя ее. Именно поэтому и существуют альтернативные методы получения электроэнергии. Однако это еще далеко не все традиционные виды электроэнергетики - есть и другие, и дальше мы сконцентрируемся именно на них.

Ядерная электроэнергетика

Как и в предыдущем случае, при рассмотрении ядерной электроэнергетики можно многое почерпнуть уже из названия. Выработка электроэнергии в данном случае производится на атомных реакторах, где происходит расщепление атомов и деление их ядер - в результате этих действий происходит большой выброс энергии, которая затем и трансформируется в электрическую. Вряд ли кому-то еще неизвестно, что это самая небезопасная электроэнергетика. Промышленность далеко не каждой страны имеет свою долю в мировом производстве ядерной электроэнергии. Любая утечка из такого реактора может привести к катастрофическим последствиям - достаточно вспомнить Чернобыль, а также происшествия в Японии. Однако в последнее время безопасности уделяется все больше внимания, поэтому атомные электростанции строятся и дальше.

Гидроэнергетика

Еще одним популярным способом производства электроэнергии является получение ее из воды. Этот процесс происходит на гидроэлектростанциях, он не требует ни опасных процессов деления ядра атома, ни вредных для окружающей среды сжиганий топлива, но имеет и свои минусы. Во-первых, это нарушение естественного течения рек - на них строятся дамбы, за счет которых создается необходимое течение воды в турбины, благодаря чему и получается энергия. Зачастую из-за строительства дамб осушаются и гибнут реки, озера и другие природные водохранилища, поэтому нельзя сказать, что это идеальный вариант для данной отрасли энергетики. Соответственно, многие предприятия электроэнергетики обращаются не к традиционным, а к альтернативным видам получения электроэнергии.

Альтернативная электроэнергетика

Альтернативная электроэнергетика - это собрание видов электроэнергетики, отличных от традиционных в основном тем, что они не требуют нанесения того или иного вида вреда окружающей среде, а также не подвергают никого опасности. Речь идет о водородной, приливной, волновой и многих других разновидностях. Самым распространенными из них являются ветро- и гелиоэнергетика. Именно на них делается акцент - многие считают, что именно за ними будущее данной отрасли. В чем суть этих видов?

Ветроэнергетика - это получение электроэнергии из ветра. В полях строятся ветряные мельницы, которые работают очень эффективно и позволяют обеспечивать энергией ненамного хуже, чем описанные ранее методы, но при этом для действия ветряков нужен только лишь ветер. Естественно, недостатком данного метода является то, что ветер - это природная стихия, которую невозможно себе подчинить, однако ученые работают над улучшением функциональности ветряных мельниц современности. Что касается гелиоэнергетики, то здесь электроэнергия получается из солнечных лучей. Как и в случае с предыдущим видом, здесь также необходимо работать над увеличением аккумулирующей мощности, так как солнце светит далеко не всегда - и даже если погода безоблачная, в любом случае в определенный момент наступает ночь, когда солнечные панели не способны производить электроэнергию.

Передача электроэнергии

Что ж, теперь вы знаете все основные виды получения электроэнергии, однако, как вы уже могли понять из определения термина электроэнергетики, получением все не ограничивается. Энергию необходимо передавать и распределять. Так, передается по линиям электропередач. Это металлические проводники, которые создают одну большую электрическую сеть во всем мире. Ранее чаще всего использовались воздушные линии - именно их вы можете видеть вдоль дорог, перекинутые от одного столба к другому. Однако в последнее время большую популярность обретают кабельные линии, которые прокладываются под землей.

История развития электроэнергетики России

Электроэнергетика России начала развиваться тогда же, когда и мировая - в 1981 году, когда впервые была удачно осуществлена передача электрической мощности на практически двести километров. В реалиях дореволюционной России электроэнергетика была невероятно слабо развита - годовая выработка электричества на такую огромную страну составляла всего 1.9 млрд кВт/ч. Когда же состоялась революция, Владимир Ильич Ленин предложил реализация которого была начата немедленно. Уже к 1931 году задуманный план был выполнен, однако скорость развития оказалась настолько впечатляющей, что к 1935 году план был перевыполнен в три раза. Благодаря этой реформе уже к 1940 году годовая выработка электроэнергии в России составила 50 млрд кВт/ч, что в двадцать пять раз больше, чем до революции. К сожалению, резкий прогресс был прерван Второй мировой войной, однако после ее завершения работы восстановились, и к 1950 году Советский Союз вырабатывал 90 млрд кВт/ч, что составляло около десяти процентов всеобщей выработки электроэнергии по всему миру. Уже к середине шестидесятых годов Советский Союз вышел на второе место в мире по производству электроэнергии и уступал только Соединенным Штатам. Ситуация оставалась на таком же высоком уровне вплоть до распада СССР, когда электроэнергетика оказалась далеко не единственной отраслью промышленности, которая сильно пострадала из-за этого события. В 2003 году был подписан новый ФЗ об электроэнергетике, в рамках которого в ближайшие десятилетия должно происходить стремительное развитие этой отрасли в России. И страна определенно движется в этом направлении. Однако одно дело - подписать ФЗ об электроэнергетике, и совершенно другое - его реализовать. Именно об этом и пойдет речь далее. Вы узнаете о том, какие на сегодняшний день существуют проблемы электроэнергетики России, а также какие будут выбираться пути для их решения.

Избыток электрогенерирующих мощностей

Электроэнергетика России находится уже в гораздо более хорошем состоянии, чем десять лет назад, так что можно смело сказать, что прогресс идет. Однако на недавно проведенном энергетическом форуме были выявлены основные проблемы этой отрасли в стране. И первая из них - избыток электрогенерирующих мощностей, который был вызван массовой постройкой электростанций низкой мощности в СССР вместо строительства малого количества электростанций высокой мощности. Все эти станции все равно нужно обслуживать, поэтому выхода из ситуации два. Первый - это вывод мощностей из эксплуатации. Этот вариант был бы идеальным, если бы не огромные стоимости такого проекта. Поэтому Россия, скорее всего, будет двигаться в сторону второго выхода, а именно увеличения объема потребления.

Импортозамещение

После введения западных станций промышленность России очень остро ощутила свою зависимость от заграничных поставок - это сильно затронуло и электроэнергетику, где практически ни в одной из современных сфер деятельности полный процесс производства тех или иных генераторов не проходил исключительно на территории РФ. Соответственно, правительство планирует наращивать производственные мощности в нужных направлениях, контролировать их локализацию, а также пытаться максимально избавиться от зависимости от импорта.

Чистый воздух

Проблема заключается в том, что современные российский компании, работающие в сфере электроэнергетики, очень сильно загрязняют воздух. Однако Министерство экологии РФ ужесточило законодательство и стало чаще собирать штрафы за нарушение установленных норм. К сожалению, компании, страдающие от этого, не планируют пытаться оптимизировать свое производство - они бросают все силы на то, чтобы задавить «зеленых» количеством, и требуют смягчения законодательства.

Миллиарды долга

На сегодняшний день суммарный долг пользователей электроэнергии по всей России составляет около 460 миллиардов российских рублей. Естественно, если бы в распоряжении страны были все те деньги, которые ей задолжали, то она могла бы значительно быстрее развивать электроэнергетику. Поэтому правительство планирует ужесточить наказания за просрочки в оплате счетов за электричество, а также будет призывать тех, кто не хочет платить по счетам в будущем, устанавливать собственные солнечные панели и снабжать себя энергией самостоятельно.

Регулируемый рынок

Самая главная проблема отечественной электроэнергетики - это полная регулируемость рынка. В европейских странах регулирование рынка энергетики практически полностью отсутствует, там имеется самая настоящая конкуренция, поэтому отрасль развивается огромными темпами. Все эти правила и регуляции очень сильно тормозят развитие, и в результате РФ уже начала закупки электроэнергии из Финляндии, где рынок практически не регулируется. Единственное решение этой проблемы - переход к модели свободного рынка и полный отказ от регуляции.

В последние десятилетия практического применение в мире получило использование Ядерной энергии. Производство электроэнергии на АЭС возросло в последние 20 лет в 10 раз. Со времени ввода в эксплуатацию первой атомной электростанции (1954год, СССР - г.Обнинск, мощность 5МВт), суммарная мощность АЭС мира превысила 350тыс МВт(Таб. 3) До конца 80-х годов ядерная энергетика развивалась опережающими темпами по отношению ко всей электроэнергетике, особенно в экономически высокоразвитых странах, дефицитных по другим энергоресурсам. Доля атомных станций в общем производстве электроэнергии мира в 1970г составляла 1,4%, в1980 г. - 8,4%, а 1993г. уже 17,7%, хотя в последующие годы доля несколько снизилась и стабилизировалась в 2001г. - около 17%). Во много тысяч раз меньшая потребность в топливе (1 кг урана эквивалентен, по заключенной в нём энергии, 3 тыс. т каменного угля) почти освобождает размещение АЭС от влияния Транспортного фактора.

Таблица 3

К категории нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ), которые также часто называют альтернативными, принято относить несколько не получивших пока широкого распространения источников, обеспечивающих постоянное возобновление энергии за счет естественных процессов. Это источники связанные с естественными процессами в литосфере (геотермальная энергия), в гидросфере (разные виды энергии мирового океана),в атмосфере (энергия ветра), в биосфере (энергия биомассы) и в космическом пространстве (солнечная энергия).

Среди несомненных достоинств всех видов альтернативных источников энергии обычно отмечают их практическую неисчерпаемость и отсутствие каких-либо вредных воздействий на окружающую среду.

Источники геотермальной энергии отличаются не только неисчерпаемостью, но и довольно широким распространением: ныне они известны более чем в 60 станах мира. Но сам характер использования этих источников многом зависит от природных особенностей. Первая промышленная ГеоТЭС была построена в итальянской провинции Тоскана в 1913году. Число стран, имеющих ГеоТЭС, уже превышает 20.

Использование энергии ветра началось, можно сказать, на самом раннем этапе человеческой истории.

Ветроэнергетические установки Западной Европы обеспечивали бытовые потребности в электроэнергии примерно 3 млн. человек. В рамках ЕС поставлена задача к 2005году увеличить долю ветроэнергетики в производстве электроэнергии до 2% (это позволит закрыть угольные ТЭС мощностью 7 млн кВт), а к 2030г. - до 30%

Хотя солнечную энергию использовали для обогрева домов ещё в древней Греции, зарождение современной гелиоэнергетики произошло только в ХIХ в., а становление в ХХ в.

На мировом «солнечном саммите», проведенном в середине 1990-х гг. была разработана Мировая солнечная программа на 1996 - 2005гг, имеющая глобальные, региональные и национальные разделы.

-9-

Размеры производства продукции с распределением по главным географическим регионам.

Мировое производство и потребление топлива и энергии имеют и ярко выраженные географические аспекты, региональные различия. Первая линия таких различий проходит между экономически развитыми и развивающимися странами, вторая - между крупными регионами, третья - между отдельными государствами мира.

Таблица 4

Доля крупных регионов мира в мировом производстве электроэнергии (1950-2000 гг.), %

С глобальной электрификацией связан неуклонный рост производства электроэнергии на душу населения планеты (с 381 кВт/ч 1950г. до 2400 кВт/ч в 2001г.). В число лидеров по данному показателю входят Норвегия, Канада, Исландия, Швеция, Кувейт, США, Финляндия, Катар, Новая Зеландия, Австралия (т.е. особенно выделяются страны с небольшой численностью населения и в основном экономически развитые)

Показатель роста производства и потребления электроэнергии точно отражает все особенности развития хозяйства государств и регионов мира. Так, более 3/5 всей электроэнергии вырабатывается в промышленно развитых странах, среди которых по общей её выработке выделяются США, Россия, Япония, Германия, Канада, а также Китай.

Первые десять стран мира по производству электроэнергии на душу населения (тыс. кВт/час,1997год)

-10-

Главная страна производителя электроэнергии.

Рост производства электроэнергии был отмечен во всех крупных регионах и странах мира. Однако процесс проходил в них достаточно неравномерно. Уже в 1965 году США превысил общий мировой уровень производства электроэнергии 50-го года (СССР - только в 1975 году преодолел тот же рубеж). А ныне США, оставаясь по-прежнему мировым лидером, производят электроэнергии на уровне почти 4 трлн. кВт/ч (таб.5)

Таблица 5

Первые десять стран мира по производству электроэнергии (1950-2001гг), млрд. кВт/ч

По суммарной мощности электростанций и по производству электроэнергии США занимают первое место в мире. В структуре выработки электроэнергии преобладает производство её на ТЭС, работающих на угле, газе, мазуте (около 70%), остальное производят ГЭС и АЭС (28%). На долю альтернативных источников энергии приходится около 2% (имеется геоТЭС, солнечные и ветровые станции).

По числу энергоблоков работающих АЭС (110) США занимают первое место в мире. АЭС размещаются в основном на востоке страны и ориентированы на крупных потребителей электроэнергии (большинство в пределах 3-х мегалополисов).

Всего в стране действует более тысячи ГЭС, но особенно велико значение гидроэнергетики в штате Вашингтон (в бассейне р. Колумбия), а также в бассейне р. Теннеси. Кроме этого крупные ГЭС построены на реках Колорадо и Ниагара.

Второе место по общей выработки электроэнергии занимает

Китай, обогнав Японию и Россию.

Большая её часть производится на ТЭС (3/4), в основном работающих на угле. Крупнейшая ГЭС - Гэчжоуба построена на реке Янцзы. Много мелких и мельчайших ГЭС. Предполагается дальнейшее развитие гидроэнергетики в стране. Также действуют свыше 10 приливных электростанций (в т.ч. вторая по мощности в мире). В Лхасе (Тибет) построена геотермальная станция.

-12-

Главные районы и центры производства электроэнергии.

Крупные ТЭС строят обычно в районах добычи топлива(угля), либо в местах, удобных для его производства (в портовых городах). Тепловые станции, работающие на мазуте, располагаются в местах размещения нефтеперерабатывающих заводов, работающие на природном газе - вдоль трасс газопроводов.

В настоящее время из большинства действующих ГЭС с мощностью более 1 млн кВт свыше 50% находятся в промышленно развитых странах.

Крупнейшие по мощности из действующих за рубежом ГЭС: бразильско - парагвайская «Итайпу» на р. Паранда - с мощность свыше 12 млн кВт; венесуэльская «Гури» на р. Карони. Крупнейшие ГЭС в России построены на р. Енисей: Красноярская и Саяно-Шушенская (каждая мощностью более 6 млн кВт). 5.Главные страны производители электроэнергии…….. 11
6.Главные районы и центры производства электроэнергии ……………. 13
7.Природоохранные и экологические проблемы, возникающие в связи с развитием отрасли……………………….. 14
8.Главные страны (районы) экспорта продукции электроэнергетики …. 15
9.Перспектива развития и размещения отрасли ………. 16
10.Заключение ……………………. 17
11.Список используемой литературы………………... 18

Тема: электроэнергетика стран мира

Цели урока:

§ Образовательная - научить обучающихся принципам классификации на основе различных признаков, научить давать сравнительные характеристики с выделением определённых преимуществ.

§ Развивающая - с использованием приёмов технологии критического мышления научить вычленять главное из текста, составлять кластеры как основу классификации объектов по определённым признакам.

§ Воспитательная - взаимодействие в группе сверстников, формирование толерантного отношения друг к другу, умения работать в команде.

Ход урока:

1. Актуализация знаний : Каким термином можно объединить понятия «нефть», «уголь», «газ»? Постройте верную логическую цепочку, заменив неверные утверждения на истинные:

ТЭК - добыча рудных полезных ископаемых - по уровню добычи лидируют преимущественно экономически развитые страны мира - переработка нефти, угля, газа - переработка топливных полезных ископаемых безотходна - продукты переработки нефти утилизируют - топливные полезные ископаемые используют для производства ……..

Заполните схему: ТЭК = ………+………….+……………

Для учащихся: цель урока.

2. Дайте определение термина «электроэнергетика».

Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты.

Ветроэнергетика является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции зависит от силы ветра — фактора, отличающегося большим непостоянством.

Солнечная электростанция — несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей - устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Крупные солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение в качестве энергии для приведения в действие тепловых и др. машин (паровой, газотурбинной, термоэлектрической и др.), называются гелиоэлектростанции (ГЕЭС).

Солнечные батареи крупного размера очень широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья , где их помещают на крышах домов.

Пока удалось добиться определенных успехов в области применения энергии морских волн для производства электроэнергии, питающей установки малой мощности. Волноэнергетические установки используются для питания электроэнергией маяков, сигнальных морских огней, стационарных океанологических приборов, расположенных далеко от берега, и т.п. Такое использование энергии волн широко практикуется в Японии, где более 300 маяков и другое оборудование получают питание от таких установок. Волновой электрогенератор успешно эксплуатируется на плавучем маяке Мадрасского порта в Индии.

Энергетика — основа развития производительных сил и самого существования человеческого общества. Она обеспечивает работу силового аппарата (моторов) в промышленности, на и в быту. В ряде промышленных производств она участвует также в технологических процессах (например, электролиз в , и др.). Энергетика в значительной степени определяет развитие НТП. Различные виды энергетики (электрическая, тепловая и др.) обеспечивают условия проживания и деятельности населения.

Энергетика — одна из базовых отраслей тяжелой промышленности. Она включает совокупность отраслей:

• добычу первичных энергоресурсов коммерческого значения (нефти, попутного и природного газов, угля, горючих сланцев, руд радиоактивных металлов, использование гидроэнергии);
• переработку первичных энергоресурсов в более высокого качества продукцию и ее специализацию с учетом потребителей (кокс, мазут, бензин, электроэнергия и т.д.). Все они относятся к коммерческим видам энергоресурсов в отличие от некоммерческих (дрова и др.);
• специальные (наряду с общими) виды — нефтепроводы, газопроводы, продуктопроводы, углепроводы, линии электропередачи.

Энергетика (ее топливные отрасли) одновременно сырьевая база для нефтехимической и . Одни из ее видов продукции (например, природный газ) непосредственно без предварительной переработки используются в производстве таких видов химических продуктов, как аммиак, метиловый спирт и т.д. Все остальные подвергаются термической переработке в целях их облагораживания, выделения из сложного состава топлив отдельных компонентов (кокса и коксовых газов из угля, этана и этилена, пропана, пропилена и других из нефти и попутных газов). Эти новые полупродукты находят самое широкое применение в нефтехимических и химических производствах. Они позволяют более рационально использовать топливо как углеводородное сырье.

Развитие энергетики тесно связано с реализацией достижений НТП. Они были использованы в разработке новых методов поиска топливных месторождений, в создании уникального оборудования для глубокого бурения скважин (в том числе на морях), систем трубопроводного транспорта, рассчитанного на перекачку больших объемов нефти и газа на дальние расстояния, супертанкеров, мощных агрегатов для глубокой переработки нефти. Особенно большие успехи выявились в : освоение производства электрической энергии на атомных электростанциях.

Уровень развития энергетики — один из важнейших показателей состояния и развития хозяйства государств, регионов и мира в целом. Потребление всех видов топлива и электрической энергии продолжает возрастать. Затраты на разведку топливных месторождений, их разработку, транспортировку топлива и его переработку в другие виды энергии остаются весьма большими. Их могут осуществлять только мощные компании и государства.

Современная энергетика по объемам добычи всех видов топлива — самая материалоемкая отрасль мировой индустрии. В 1995 г. общее количество добытых и использованных коммерческих его видов составило 12 млрд т условного топлива (т у.т.) и возросло по сравнению с 1950 г. почти в 5 раз. Суммарный физический вес угля и нефти достиг 8 млрд т. Это в 7-8 раз больше, чем было добыто или произведено цемента. Кроме того, некоммерческие виды энергоносителей по оценкам достигают 10% объема коммерческих. С добычей такого количества топлива связаны многие проблемы .

Основные экономические, политические и экологические проблемы функционирования топливной промышленности обусловлены задачами обеспечения потребителей первичными видами энергии, и особенно . Их производство и потребление имеют свою географическую специфику. Это четко прослеживается в сравнении роли регионов в добыче и потреблении топлива в середине 90-х гг.

Проблема обеспечения промышленных регионов мира нефтью всегда оказывала сильное влияние на внешнюю политику экономически , и особенно США. Она была и остается одним из важнейших элементов геополитических глобальных проявлений идеологии их правящих кругов.