Особенности электроэнергетики и их влияние на технико-экономические показатели работы энергетических предприятий

Технологический процесс энергоснабжения имеет следую­щие уникальные особенности:

1. Совпадение во времени процессов производства и по­требления энергии.

Эта главная технологическая особенность электроэнергетики вызвана невозможностью крупномасштабно­го коммерческого аккумулирования энергии в сочетании с высо­кой скоростью транспорта энергоносителей. Отсюда следует, что режим производства энергии определяется режимом ее потребления. Практически это означает, что спрос на энергию в каждый момент времени должен покрываться в соответствии с графиком нагрузки конкретного потребителя. Следовательно в данном периоде времени потреби­тель должен быть обеспечен не только определенным объемом энергии, но и соответствующей мощностью.

Режим энергопотребления, отражаемый графиками нагрузок потребителей, оказывает сильное влияние на издержки энер­гетического производства на отдельных энергопредприятиях. Чем больше неравномерность графика нагрузки, по которому вынуждена работать электростанция, котельная или районная энергосистема, тем выше себестоимость энергии, а значит, и ее отпускная цена.

Энергогенерируюшие установки, функционирующие в пере­менном режиме, должны находиться в постоянной готовности к несению максимальных нагрузок. Издержки, связанные с поддержанием готовности энергооборудования, возмещают­ся потребителями в виде отдельной платы в тарифах (за присоединенную мощность, максимальную нагрузку) независимо от величины энергопотребления за расчетный период, т. е. уровня использо­вания этой мощности.

Невозможность создания запасов готовой продукции в элек­троэнергетике требует наличия резервов генерирующих мощ­ностей, пропускной способности электрических и тепловых сетей, а также запасов топливных ресурсов. Величина этих ре­зервов нормируется, а затраты на их формирование и содержа­ние включаются в стоимость энергии.

Одновременность производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии является основной причиной чет­кого разграничения вопросов хозяйственного и оперативно-тех­нологического (диспетчерского) управления в энергетических системах. Режим работы предприятий в электроэнергетике име­ет большое значение. Поэтому ведение режимов передается самостоятельному аппарату диспетчерского управления энергосистемой, состоя­щему из ряда иерархических звеньев – от главного диспетчера до начальника смены электростанции, руководящего работой эксплуатационного (вахтенного) персонала. В результате управ­ления режимами достигается оптимальное распределение на­грузки между агрегатами, имеющими разную экономичность, что позволяет минимизировать издержки производства в целом по энергосистеме.

Технологическое единство производства и потребления энер­гии предопределяет необходимость тесного экономического взаимодействия энергокомпаний и потребителей.

2. Непрерывный характер производственного процесса.
Эта особенность обусловливает высокий уровень автоматизации
производства и управления технологическим процессом. Электроэнергетика принадлежит к числу малотрудоемких отраслей. При этом численность персонала определяется установленной мощностью электростанций и не зависит от выработки электроэнергии, т. е. от режима использования этой мощности.

Между тем значительная сложность и высокая скорость протекания технологических процессов вызывают большие пси­хофизиологические нагрузки на оперативный персонал энерго­предприятий и органов диспетчерского управления. Работники должны иметь высокую профессиональную квалификацию, психологическую устойчивость, дисциплинированность. Таким образом, очевидна особая роль человеческого фактора в электроэнергетике.

Отсюда следуют два вывода. Во-первых, по уровню оплаты труда персонал энергокомпаний должен занимать одно из веду­щих мест в хозяйстве страны. Во-вторых, требуется регуляр­но выделять значительные средства для подготовки и повыше­ния квалификации кадров электроэнергетики.

3.Сложность и особые условия работы энергетического
оборудования.

Энергетическое оборудование, особенно установленное на электростанциях, отличается конструктивной сложностью и большой металлоемкостью. В процессе эксплуатации оно подвергается воздействию высоких температур, давлений, химически агрессивных сред, радиоактивности. По­
этому при его изготовлении применяются специальные дорогостоящие конструкционные материалы, способные в условиях нормальной эксплуатации достаточно продолжительное время выдерживать эти нагрузки без нарушения основных параметров технологического процесса.

Указанные факторы определяют высокую капиталоемкость объектов электроэнергетики. Кроме того, сроки проектирования, строительства и монтажа крупных энергоблоков весьма длительные (до 5–8 лет и более для круп­ных ТЭС и АЭС мощностью несколько миллионов киловатт). Капитальные ремонты основного оборудования (парогенерато­ров, турбин) отличаются продолжительностью и большими из­держками.

4. Взаимозаменяемость генерирующих установок.

Установки, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию,
могут использовать различные первичные энергоресурсы, различаться единичными мощностями, параметрами пара. В системах транспорта электроэнергии возможно при­менение переменного либо постоянного тока разных уровней напряжения. Технология энергетического производства может быть осно­вана на различных тепловых схемах и энергетических циклах.

Технологическая взаимозаменяемость энергоустановок предопределяет многовариантность решения задачи энерго­снабжения региона. Выбор наилучшего варианта осуществля­ется на основе специальных экономических расчетов. В то же время взаимозаменяемость генерирующих энергоустановок ограничена их производственной специализацией, т. е. режима­ми использования в энергосистеме. Например, газотурбинная и гидроаккумулирующая электростанции могут рассматри­ваться как взаимозаменяемые и конкурирующие, потому что предназначены для работы в переменном режиме благодаря прежде всего своим маневренным качествам. Но газотурбин­ную станцию и крупную АЭС, предназначенную для работы в режиме постоянной нагрузки, считать взаимозаменяемыми неправомерно. АЭС следует сопоставлять с крупными паро­турбинными ТЭС, работающими на разных видах топлива. Нельзя считать взаимозаменяемыми и энергоустановки, выра­батывающие энергетическую продукцию разного ассортимен­та. Например, ТЭЦ, в установках комбинированного производ­ства которой генерируется электрическая и тепловая энергия, не может сравниваться с отдельной котельной или отдельной КЭС. Установка комбинированного производства может рас­сматриваться как взаимозаменяемая только с энергетическим комплексом: котельная + КЭС.

С учетом указанных ограничений взаимозаменяемость гене­рирующих энергоустановок дает возможность разрабатывать и оценивать различные сценарии развития районных энергоси­стем и формировать для каждой из них оптимальную структуру энергетических мощностей исходя из критериев надежности, экологичности и экономичности энергоснабжения.

5.Низкий КПД генерирования электроэнергии.

Электроэнергетика относится к топливоемким отраслям. На современных крупных ТЭС, оборудованных паротурбинными конденсационными энергоблоками, КПД в лучшем случае несколько превышает 40 %. Переход на парогазовый цикл позволяет увеличить КПД примерно до 60 %. Тем не менее даже в этом случае около 40 % тепла топлива непроизводитель­но выбрасывается в окружающую среду.

Таким образом, основная составляющая издержек произ­водства на ТЭС связана с топливом. В этих условиях для электростанций, использующих дальне­привозной качественный уголь, может обостриться проблема надежности топливоснабжения (крупная угольная ТЭС потре­бляет в сутки несколько железнодорожных составов с топли­вом). Поэтому на ТЭС требуется создание больших оператив­ных и страховых запасов топлива, а значит затраты увеличиваются.

Так как возможности существенного роста КПД электростан­ций, а значит, снижения удельных расходов топлива на произ­водство электроэнергии в обозримой перспективе ограниченны, надо стремиться по возможности сокращать использование в электроэнергетике высококачественных, дорогих и дефицитных видов органического топлива, прежде всего природного газа и мазута. Естественно, что в каждом регионе эта проблема долж­на решаться с учетом местных условий формирования топлив­но-энергетического баланса.

6. Взаимодействие с окружающей средой.

Характерной особенностью технологии производства энергии на ТЭС и АЭС является непрерывный сброс огромного количества тепла в окружающую среду. При размещении вновь со­оружаемых электростанций это порождает трудности в подборе соответствующих площадок, которые позволяли бы обеспечить сброс тепла в непосредственной близости от них (проточная вода или искусственные гидротехнические сооружения больших раз­меров в виде водохранилищ, испарительных прудов, градирен). Гидротехнические сооружения для системы охлаждения ТЭС и АЭС требуют больших капитальных затрат.

Более низкий, чем у ТЭС, коэффициент полезного исполь­зования тепла у большинства современных АЭС приводит к значительно большим для них потребностям в охлаждающей воде и соответственно большим затратам на гидротехнические сооружения.

Тепловое «загрязнение» окружающей среды ТЭС, работа­ющими на органическом топливе, сопровождается огромным расходом кислорода из атмосферы, непрерывным выбросом га­зов, золы, а также вредных для растительного и животного мира окислов серы и азота. Это создает значительные экологические проблемы и влечет за собой крупные затраты на сооружение и эксплуатацию специальных природоохранных технических устройств.