Технико-экономические показатели тепловых станций. КПД КЭС. Показатели тепловой экономичности для ТЭЦ презентация

Казахстан обладает крупными запасами энергетических ресурсов (нефть, газ, уголь, уран) и является сырьевой страной, живущей за счет продажи природных запасов энергоносителей (80% экспорта - сырье, а доля промышленного экспорта сокращается ежегодно). До 2010 года Казахстан являлся нетто-экспортёром электроэнергии, а после 2010 года является нетто-импортером, то есть потребляет больше электроэнергии, чем производит. Север Казахстана экспортирует электроэнергию, производимую на построенной еще в советское время Экибастузской ГРЭС-1, в Россию, а юг покупает её у Киргизии и Узбекистана.

Производство электроэнергии
Суммарная установленная мощность всех электростанций Казахстана составляет 20 тысяч МВт, а фактическая мощность — 15 тысяч МВт. Казахстан вырабатывает 91,9 млрд. КВтчас электроэнергии в год (данные 2013 г., против 1045 млрд. КВтчас Россией, и 4058 млрд. КВтчас - США, 5320 млрд. КВтчас - Китаем), то есть электровооруженность Казахстана 4,0 МВтчас/чел в год против 6,7 - в России, 14 - США, 3,5 - в КНР. К сожалению, выработка большинства электростанций не достигает установленной мощности. Только 2012 году Казахстан достиг уровня выработки электроэнергии 1991 года (87,4 млрд. КВтчас). Выработка по типу электростанций распределяется следующим образом:
ТЭС (тепловые электростанции) — 87,7 %, в том числе:
- КЭС (конденсационные электростанции) — 48,9 %;
- ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) — 36,6 %;
- ГТЭС (газотурбинные электростанции) — 2,3 %;
ГЭС (гидроэлектростанции) — 12,3 %.
Около 72 % электроэнергии в Казахстане вырабатывается из угля, 12,3 % — из гидроресурсов, 10,6 % — из газа и 4,9 % — из нефти. Таким образом, четырьмя основными видами электростанций вырабатывается 99,8% электроэнергии, а на альтернативные источники приходится менее 0,2%
Электрические станции разделяются на электростанции национального значения, электростанции промышленного назначения и электростанции регионального назначения.

К электрическим станциям национального значения относятся крупные тепловые электрические станции, обеспечивающие выработку и продажу электроэнергии потребителям на оптовом рынке электрической энергии Республики Казахстан:
ТОО «Экибастузская ГРЭС-1;
АО «Станция Экибастузская ГРЭС-2»;
АО «Евроазиатская Энергетическая Корпорация» (Аксуская ГРЭС);
ТОО ГРЭС «Корпорация Казахмыс»;
АО «Жамбылская ГРЭС»,
а также гидравлические электростанции большой мощности, используемые дополнительно и для регулирования графика нагрузки ЕЭС РК:
Бухтарминская ГЭК АО «Казцинк»,
ТОО «AES Усть-Каменогорская ГЭС»,
ТОО «AES Шульбинская ГЭС».

К электростанциям промышленного значения относятся ТЭЦ, с комбинированным производством электрической и тепловой энергии, которые служат для электро-теплоснабжения крупных промышленных предприятий и близлежащих населенных пунктов:
ТЭЦ-3 ТОО «Караганда-Жылу;
ТЭЦ ПВС, ТЭЦ-2 АО «Арселор Миттал Темиртау»;
Рудненская ТЭЦ (АО «ССГПО»);
Балхашская ТЭЦ, Жезказганская ТЭЦ ТОО Корпорация «Казахмыс»;
Павлодарская ТЭЦ-1 АО «Алюминий Казахстана»;
Шымкентская ТЭЦ-1,2 (АО «Южполиметал») и другие.
Электростанции регионального значения — это ТЭЦ, интегрированные с териториями, которые осуществляют реализацию электрической энергии через сети региональных электросетевых компаний и энергопередающих организаций, а так же теплоснабжение близлежащих городов.

Установленные мощности
Суммарная установленная мощность электростанций Казахстана составляет 20 млн кВт. В структуре мощностей 88% приходится на ТЭС, 12% - на ГЭС и менее 1% - на прочие виды генерации. Всего в эксплуатации находятся 63 электростанции.
Основу электроэнергетики Казахстана составляют крупные ГРЭС:
- Экибастузская ГРЭС-1 – 4 млн. кВт;
- Аксуская ГРЭС – 2,1 млн. кВт;
- Жамбылская ГРЭС – 1,2 млн. кВт;
- Экибастузская ГРЭС-2 – 1 млн. кВт.
На р. Иртыш сооружены Бухтарминская ГЭС – 0,7 млн кВт, Усть-Каменогорская ГЭС – 0,3 млн кВт и Шульбинская ГЭС – 0,7 млн кВт. На р. или построена Капчагайская ГЭС – 0,4 млн кВт.
В число крупнейших ТЭЦ, осуществляющих тепло- и электроснабжение крупных промышленных предприятий и близлежащих населенных пунктов, входят: Павлодарская ТЭЦ, Шымкентская ТЭЦ, Балхашская ТЭЦ, Рудненская ТЭЦ и др.

Крупнейшими новыми проектами, которые планируется ввести в ближайшее время, являются:
- Мойнакская ГЭС на р. Чарын (ввести в строй планируется в 2011 году, мощность составит 0,3 млн. кВт),
- Балхашская ТЭС (ввод в эксплуатацию планируется в 2013 году, мощность на первом этапе – 1,3 млн кВт, к 2016 году – 2,6 млн кВт).
С 1973 по 1999 года на п-ове Мангышлак функционировал Мангистауский атомно-энергетический комплекс (бывшая Шевченковская АЭС) мощностью 52 тыс. кВт (на момент закрытия). Производимая электроэнергия использовалась для опреснения морской воды.
Производство и потребление электроэнергии
В 2011 году в Казахстане было произведено 85,9 млрд кВт ч электроэнергии (+5,4% к 2010 году). В структуре производства электроэнергии доля ТЭС составила 91%, ГЭС – 9%, ВИЭ – менее 0,5%.

Производство электроэнергии в Казахстане по годам, (млрд кВт ч)

Согласно Государственной программе по форсированному индустриально-
инновационному развитию Республики Казахстан доля возобновляемых
источников энергии в общем объеме производства
электроэнергии к 2015 году должна превысить 1%.
Потребление электроэнергии в Казахстане в 2010 году составило
83,8 млрд кВт-ч, при этом доля
промышленности достигла 85,3%, населения – 11,9%, транспорта – 2,5%.
Потребление электроэнергии в Казахстане по годам*, (млрд кВт-ч)

Экспорт и импорт электроэнергии
В 2010 году Казахстаном было импортировано 6,2 млрд кВт-ч электроэнергии, в том числе 4,6 млрд кВт-ч из России и 1,6 млрд кВт-ч – из Киргизии. Электроэнергия из России поставляется потребителям Западного Казахстана, из Киргизии – потребителям южных регионов страны.
Импорт электроэнергии в Казахстан по годам*, (млрд. кВт-ч)
* – по данным Агентства Республики Казахстан по статистике
В 2010 году экспорт электроэнергии из Казахстана, по предварительным данным, составил 4,7 млрд кВт-ч.
Экспорт электроэнергии из Казахстана по годам*, (млрд. кВт-ч)
* – по данным Агентства Республики Казахстан по статистике
** – предварительные данные

При передаче и распределении электроэнергии имеются большие потери — 21,5 %, а для сельских линий типичным уровнем является 25 - 50% потерь.
Линии электропередачи и распределительные сети Казахстана разделены на 3 части: две на севере и одна на юге, каждая из которых соединена с какой-либо внешней энергетической системой (Единой энергетической системой России на севере и Объединённой энергетической системой Средней Азии на юге). Соединяются эти системы между собой только одной линией. В настоящее время ведётся строительство второй линии, соединяющей Северную и Южную энергосистемы и рассматривается возможность строительства линии, соединяющей Западную энергосистему с Северной.
Наиболее выгодным для Казахстана является расширение, модернизация и коренное улучшение инфраструктуры государственной системы электрических сетей, которая обеспечит доступность дешевой и стабильной электроэнергии для всех потребителей и полное использование мощности угольных и гидроэлектростанций.
Основными энергетическими компаниями казахстана являются:
Мангистауский Атомно-Энергетический Комбинат — генерирующая компания Актау, энергоснабжающая организация Мангистауской области
Самрук-Энерго — государственный энерго холдинг
KEGOC — национальный оператор сетей
Алатау Жарык Компаниясы — распределительная электросетевая компания Алматы
АлматыЭнергоСбыт — энергоснабжающая организация Алматы
Алматинские Электрические Станции — генерирующая компания Алматы
Актобе ТЭЦ — генерирующая компания Актобе
АстанаЭнергоСбыт — энергоснабжающая организация Астана
Атырау Жарык — распределительная электросетевая компания Атырау
Уран Энерго — сетевая компания

Угольная энергетика
72% электроэнергии в Казахстане вырабатывают 37 тепловых электростанций, работающих на углях Экибастузского, Майкубинского, Тургайского и Карагандинского бассейнов. Крупнейшая из построенных в Казахстане — ГРЭС-1 Экибастуза — 8 энергоблоков с установочной мощностью 500 МВт каждый, работающих на бурых углях местных угольных разрезов, однако, в настоящее время располагаемая мощность станции составляет 2250 МВт. Наибольшую выработку электроэнергии осуществляет Аксусская (Ермаковская) ГРЭС. В 2006 году эта станция выработала 16 % всей электроэнергии, произведённой в Казахстане. Таким образом ресурс имеющейся мощности используется только на 55%. Мешает полному использованию два основных фактора: низкий уровень добычи углей и неразвитость казахстанской инфраструктуры ЛЭП, когда электрическая энергия не может быть эффективно доставлена на всю территорию страны. Это привело к такой ситуации, когда значительная часть электрической энергии экспортируется в Россию по ЛЭП, построенным еще в советское время.
Угольная энергетика, к сожалению, дает и основное загрязнение природной среды. Так как в Экибастузе используется бурый уголь с высоким, более 30% содержанием минеральных веществ, то шлейф выбросов угольных тепловых электростанций распространяется на весь северо-восток Казахстана, Сибирь и Монголию. Среди этих минеральных веществ много экологически очень вредных, ядовитых.
Альтернативной технологией является подземная газификация угля, которая позволяет:
- исключить подземные (шахтные и карьерные) работы, а значит исключить травматизм и жертвы среди шахтеров;
- более полно вырабатывать месторождения угля;
- существенно меньше затрачивать средств на разработку месторождений угля;
- сохранять нетронутым природный ландшафт в местности разработки;
- сохранить природную среду от загрязнения продуктами сгорания угля;
- получать ценное сырье для химической промышленности.
Комплексная технология газификации угля заключается в поджиге угольного пласта через скважины, извлечение горючего газа, образующегося при нагреве угольного пласта, выделения из него от него конденсированием ценных органических веществ и использование газа для получения электроэнергии на тепловой газовой электростанции.

Гидроэлектроэнергия
В Казахстане имеются значительные гидроресурсы, теоретически мощность всех гидроресурсов страны составляют 170 млрд кВт·ч в год, то есть только незначительная часть гидроэнергоресурсов используется в настоящее время.
Основные реки: Иртыш, Или и Сырдарья. Экономически эффективные гидроресурсы сосредоточены в основном на востоке (горный Алтай) и на юге страны. Крупнейшие ГЭС:Бухтарминская, Шульбинская, Усть-Каменогорская (на реке Иртыш) и Капчагайская (на реке Или) обеспечивающие 10 % потребностей страны.
В Казахстане планируется увеличение использования гидроресурсов в среднесрочном периоде. В стадии строительства находится Мойнакская ГЭС (300 МВт), проектируются Булакская ГЭС (78 МВт), Кербулакская ГЭС (50 МВт) и ряд малых ГЭС.
К сожалению, постройка гидроэлектростанций часто связана с нарушением природной среды: из оборота изымается много сельскохозяйственных и заповедных земель, нарушается нерест рыбы и вся речная экология , вырубаются леса под строительство ЛЭП.

Электроэнергия из природного газа
В Казахстане имеются значительные ресурсы попутного газа, добываемого вместе с нефтью. Его сжигание дает до 10% электроэнергии страны, составляя основную ее часть на западе Казахстана.
Хотя электростанции на газе высокоэкологичны, но сжигание такого ценного для химической промышленности продукта совершенно нерационально и полностью соответствует фразе великого химика Д.И. Менделеева, который сравнивал такое сжигание с использованием банковских ассигнаций в качестве топлива.

Электроэнергия из мазута, нефтяных отходов
К сожалению, Казахстан экспортирует большую часть своей нефти в сыром виде. Это несет в себе многократный ущерб:
фактически отнимается собственность будущих поколений, продаваемая за рубеж по цене как минимум на порядок ниже той, которая будет в будущем,из-за отсутствия переработки основной части нефти в Казахстане теряется выгода от продажи готовых дорогих продуктов крекинга,теряется возможность развития собственной нефтехимии на базе продуктов перегонки нефти.теряется возможность развития мазутной и нефтешламовой электроэнергетики, которая в Казахстане составляет менее 5% от вырабатываемой электроэнергии, тогда как, к примеру, в США этот сектор энергетики является основным. В результате США имеет очень дешевую электроэнергию и ее мировой максимум на душу населения.
Альтернативным рачительным и экологичным решением может быть постройка нефтеперегонных заводов, производящих с помощью крекинга - разделения нефтяных фракций более дорогих и готовых к употреблению нефтепродуктов, и веществ для химической промышленности, а для энергетики - производство дешевого и более экологичного, чем бурый уголь, топлива - мазута.

Атомная энергия
Единственная атомная электростанция в Казахстане находилась в городе Актау с реактором на быстрых нейтронах с мощностью в 350 МВт. АЭС работала в 1973—1999 годах. В настоящий момент атомная энергия в Казахстане не используется, несмотря на то, что запасы урана в стране оценены в 469 тысяч тонн. Основные залежи находятся на западе в Мангыстау, на востоке Казахстана и между реками Чу и Сырдарья. Сейчас рассматривается вопрос о строительстве новой атомной электростанции мощностью 1900 МВт около озера Балхаш. По мнению экспертов - сейсмологов данная местность находится в зоне повышенного сейсмического риска, что показало Баканасское землетрясение 1979 года магнитуды Ms=6. Сам проект является "наследственно-лоббируемым", так как остался как наследство от проекта военной АЭС, разработанного в советское время для полигона ПРО "Сарышаган-Приозерск", предназначенный для импульсной работы, то есть кратковременных пусков системы лазерной ПРО, то есть совершенно непригоный для гражданских нужд, но ныне лоббируемый Атоммашем РФ, так как уже разработан и готов к продаже.
Атомная энергетика является источником повышенного риска катастрофического типа, когда все текущие малые преимущества по ее использованию перекрываются ущербом от возможных и реально происходящих катастроф, таких как Чернобыльская катастрофа и Фукусимская катастрофа.

Альтернативные источники электроэнергии
Удельный вес альтернативных энергоресурсов в Казахстане сегодня составляет не более 0,2 % суммарной выработки электроэнергии.
Ветровая энергетика
Ветровая энергетика в Казахстане не развита, несмотря на то, что для этого есть подходящие природные условия. Например, в районе Джунгарских ворот и Чиликского коридора, где средняя скорость ветра составляет от 5 до 9 м/с. Вообще, технологически доступные потенциальные запасы мощности ветра в Казахстане на много порядков превышают мощность вырабатываемой ныне электроэнергии в стране.
Развитие ветровой энергетики требует квалифицированного подхода, который может осуществить лишь профессионально подготовленный инженерно-конструкторский корпус, кадры которого подготавливаются, в частности, в Казахстанско-немецком университете.
Сложность разработки эффективных ветровых электростанций определяется многими проблемами:
рассеянность энергии ветра и ее спорадичность;
крайняя неравномерность выработки энергии, делающая непригодным использование ветровых электростанций без систем демпфирования мощности, то есть аккумулирующих станций;
спорадическое возникновение ураганов и наледей, разрушающих аэродинамические устройства ветровых электростанций;
низкая надежность механических систем, требующая содержания ремонтно-восстановительных бригад.
Сегодня в Казахстане успешно развивается конструирование аэродинамических конструкций ветровых электростанций многими фирмами и отдельными энтузиастами этого дела. Одним из положительных примеров могут служить разработки директора Института горного дела д.т.н. Н.С. Буктукова.
Однако в области электротехнической части и систем демпфирования мощности все известные разработки являются крайне отсталыми, не соответствующими современному уровню электротехники.
С экономической точки зрения, ветроэлектростанции, предлагаемые сегодня на казахстанском рынке (на 100% иностранного производства), не выдерживают никакой конкуренции с другими видами электростанций, включая даже такие дорогие, как бензиновые агрегаты. Реальная стоимость электроэнергии ветра порядка 100 тенге/КВтчас, что более, чем на порядок выше других источников.
Декларируемая производителями расчетная стоимость в 20 тенге/КВтчас не соответствует истине, так как подразумевает нереальное время бесперебойной работы системы - 20 - 25 лет, которое недостижимо по многим совершенно разным причинам, начиная от краткого срока жизни аккумуляторов и механики, до возникновения раз в несколько лет ураганов, разрушающих механику ветряка.
Если использовать ветроэлектростанцию в режиме подключения к общей сети, когда исключается необходимость аккумуляторного хозяйства, то спорадичность напора ветра создает большие проблемы диспетчерам электросетей по обеспечению их устойчивости, когда спорадически импульсные вбросы электорэнергии ветроэлектростанциями должны быть компенсированы эквивалентным снижением мощности базовых (угольных и гидроэлектростанций), что подчас просто невозможно из-за большой инерции их агрегатов, и неизбежно приведет к аварийной ситуации. Принятый недавно закон об обеспечении врезки ветроэлектростанций в общую энергосеть, как не продуман с точки зрения государственных интересов стабильности электроснабжения и безаварийности электросетей, так и совершенно не учитывает интересов основных производителей электроэнергии, выдающих дешевую, стабильную, высококондиционную электроэнергию в общую сеть.

Солнечная энергетика
Использование солнечной энергии в Казахстане также незначительно, при том, что годовая длительность солнечного света составляет 2200—3000 часов в год, а средняя мощность 130 — 180 Вт/м2.
Такое положение связано с тем, что
стоимость электрической энергии и энергоносителей в Казахстане относительно низка, а поэтому солнечным электростанциям трудно конкурировать с тепловыми и дизельными;
в Казахстане нет собственного производства солнечных элементов и батарей,
отсутствует реальная помощь государства развитию данной отрасли.

Эфирная энергетика и холодные ядерные реакции
Несмотря на серьезное сопротивление со стороны академических кругов, атомщиков и нефтепромышленников, в Казахстане, также как и в других странах ведутся разработки в области эфирной энергетики, то есть добычи энергии из космического эфира. Есть успешные примеры реализации холодных ядерных реакций с использованием кавитации и сходных физических явлений. Одним из примеров является разработка алматинского конструктора Н.В. Рыжова из НИИ Казмеханобр.
Российским примером эффективной добычи энергии из эфира является установка сотрудников НИИ высоких температур Рощина и Година.
Классической разработкой эфирного электрогенератора на базе униполярной машины Фарадея является разработка Брюса де-Пальмы. и других эфирных электрогенераторов

Экологическое значение ветровой, солнечной и эфирной энергетики
Ветровая, солнечная и эфирная энергетики являются идеально экологичными, так как совершенно не загрязняют природную среду. Кроме того при правильной организации солнечные электростанции могут улучшить инсоляционный баланс поверхности в условиях аридной переинсоляции на юге, и тем самым создать микроклимат для более эффективного сельскохозяйственного использования земли.
Эфирная энергетика имеет неограниченные ресурсы и является антиэнтропийной, принципиально улучшая микроклиматические параметры.
В случае внедрения технологии сверхдальней передачи электроэнергии возможно увеличение коэффициента использования установленной мощности с нынешних 50% до 95%, полная компенсация пиковых нагрузок с суточным перераспределением и реэкспортом мощности в Сибирь и европейскую часть России, а также сезонное широтное перераспределение мощности. В целом это позволит увеличить производство электроэнергии почти вдвое при тех же установленных мощностях, снизить стоимость электроэнергии в пиковое время и увеличить доходность производства электроэнергии в ночное время, а также снять ограничения на концентрацию энергоемких производств.