Международная экономика
 Скачать 1.35 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДНР ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» КАФЕДРА «МЕЖДУНАРОДНАЯ ЭКОНОМИКА» Выполнила студентка 1-го курса, направления подготовки 38.05.01 Экономика профиля Экономическая безопасность(группа «А») очной формы обучения Морозова Анастасия Павловна Проверил работу: старший преподаватель кафедры международной экономики Кошеленко Виктория Викторовна ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ по дисциплине «Современные технологии» Донецк 2020 «АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ОТДЕЛЬНЫХ ОТРАСЛЯХ ЭКОНОМИКИ В РОССИИ» Содержание Введение 1. Тепловая, атомная и гидроэнергетика и их современные технологические процессы. Возобновляемые источники энергии. 2. Проблемы внедрения современных технологий и средства их решения 3. Перспективы внедрения современных технологий Вывод Список литературы Введение Отрасль, которая отвечает за производство, передачу, сбыт и распределение электричества представляет собой крупнейшую систему электроэнергетики России. Актуальность данной темы заключается в том, что от состояния энергосистемы страны зависят основные параметры ее экономического развития, уровень национальной безопасности и политическая стабильность в обществе, качество среды обитания. На сегодняшний день современному человеку трудно представить себе жизнь без электричества. Мы в прямом смысле слова зависим от поставок электроэнергии. Медицинские, учебные и другие социальные учреждения не могут обходится без электричества долгий период времени. Именно поэтому нам важно знать состояние электроэнергетического комплекса, и именно поэтому государство должно контролировать все процессы происходящие внутри него. Электроэнергетика имеет большое значение для современной экономики. Электроэнергетика – одна из главных отраслей, определяющих характер и темпы развития НТР. Современное производство полностью электрифицировано. Электроэнергия широко используется и в быту (отопление, освещение, бытовые электроприборы). Применение электричества позволяет снизить потребление топлива, делает производство экологически чистым и безопасным. В металлургии применяется метод электроплавки, транспорт на электрической тяге составляет конкуренцию традиционным видам транспорта. Основная часть электроэнергии в России производится на тепловых электростанциях (ТЭС, ТЭЦ, ГРЭС). На их долю приходится около 70% общего объема электроэнергии. Доля ГЭС составляет около 17%, а доля АЭС – 19%. Электростанции, использующие альтернативные источники энергии, дают около 1% общего объема электричества. По ЕЭС России потребление электрической энергии в 2019 г. составило 1059,4 млрд кВт∙ч и в течение 2019 г. его динамика была разнонаправленной. Структура выработки электроэнергии представлена на рисунке 1. Рис.1 ТЭС – 679,9 млрд кВт∙ч (снижение производства на 0,3%); ГЭС – 190,3 млрд кВт∙ч (увеличение производства на 3,6%); АЭС – 208,8 млрд кВт∙ч (увеличение производства на 2,2%); ВЭС – 0,3 млрд кВт∙ч (увеличение производства на 47,3%); СЭС – 1,3 млрд кВт∙ч (увеличение производства на 69,4%). 1. Тепловая, атомная и гидроэнергетика и их современные технологические процессы. Возобновляемые источники энергии. Ведущее положение в российской энергетике занимают тепловые электростанции, на долю которых приходится 63-65% энергии, а общая численность составляет 358 единиц. В свою очередь ТЭС разделяются по видам используемого топлива. Среди них 71% работают на природном газе, 27% – на угле, остальные – на мазуте и других видах жидкого топлива. Принцип работы ТЭС (рис.2) построен следующим образом. Топливный материал, а также окислитель, роль которого чаще всего берет на себя подогретый воздух, непрерывным потоком подаются в топку котла. В роли топлива могут выступать такие вещества, как уголь, нефть, мазут, газ, сланцы, торф. Если говорить о наиболее распространенном топливе на территории Российской Федерации, то это угольная пыль. Далее принцип работы ТЭС строится таким образом, что тепло, которое образуется за счет сжигания топлива, нагревает воду, находящуюся в паровом котле. В результате нагрева происходит преобразование жидкости в насыщенный пар, который по пароотводу поступает в паровую турбину. Основное предназначение этого устройства на станции заключается в том, чтобы преобразовать энергию поступившего пара, в механическую. Тепловая энергетика Рис.2 Все элементы турбины, способные двигаться, тесно связываются с валом, вследствие чего они вращаются, как единый механизм. Чтобы заставить вращаться вал, в паровой турбине осуществляется передача кинетической энергии пара ротору. Из конденсатора конденсат откачивается конденсационным насосом и, пройдя через подогреватели низкого давления (ПНД), поступает в деаэратор. Здесь он нагревается паром до температуры насыщения, при этом из него выделяются и удаляются в атмосферу кислород и углекислота для предотвращения коррозии оборудования. Деаэрированная вода, называемая питательной, насосом подается через подогреватели высокого давления (ПВД) в котел. На современных ТЭС и ТЭЦ с агрегатами единичной мощностью 200 МВт и выше применяют промежуточный перегрев пара. В этом случае турбина имеет две части: часть высокого и часть низкого давления. Отработавший в части высокого давления турбины пар направляется в промежуточный перегреватель, где к нему дополнительно подводится теплота. Далее пар возвращается в турбину (в часть низкого давления) и из нее поступает в конденсатор. Промежуточный перегрев пара увеличивает КПД турбинной установки и повышает надежность ее работы. На 2020 год Правительством РФ в целях создания условий для развития локализованных отечественных газовых турбин, отличающихся высокой эффективностью производства электроэнергии, запланировано расширение программы модернизации ТЭС путем проведения в текущем году конкурентного отбора проектов с использованием инновационных газотурбинных установок объемом 2 ГВт на 2026-2028 годы. Главные проблемы современных ТЭС — низкая эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую при сжигании топлива и недостаточная маневренность (неспособность быстро изменять выдаваемую в сеть мощность). Новые технологии и материалы позволят в ближайшие десятилетия преодолеть эти недостатки и значительно повысить эффективность угольных, мазутных и газовых электростанций. Среди наиболее перспективных технологических решений для ТЭС — энергоблоки, рассчитанные на суперсверхкритические параметры пара, гибридные энергоустановки с совмещенными газовым и паровым циклами и высокооборотные газовые турбины малой мощности. Повышение КПД угольных теплоэлектростанций до 45-47%, а в перспективе до 52-55%, позволит сократить удельный объем вредных выбросов в атмосферу на единицу мощности и снизить стоимость вырабатываемой энергии. Добиться этого можно за счет широкого внедрения энергоустановок, рассчитанных на суперсверхкритические параметры пара (ССКП), то есть на давление более 30 МПа и температуру более 560°С. Энергоблоки, рассчитанные на суперсверхкритические параметры пара Так, в 2020 году ожидается массовое внедрение пылеугольных энергоблоков с КПД до 45%, рассчитанных на параметры пара 28-30 МПа и 600-620°С. Экономия топлива — 0,5 млн т угля или не менее 400 млн рублей на 1 ГВт установленной мощности в год. Сокращение выбросов CO2 в атмосферу на 16-22%. Повышение эффективности двойного промежуточного перегрева пара, которое может дать дополнительно до 2-3 процентных пунктов прироста КПД. На 1 января 2020 года суммарная установленная электрическая мощность атомных электростанций России составляет 12,31 % от установленной мощности электростанций энергосистемы, а доля атомной энергетики в общей выработке объединенных энергетических систем (ОЭС) России в 2019 году составила 19,71 %. Атомная энергетика Рис.3 Рис.4 Принцип работы АЭС Большинство современных АЭС работает с реакторами на тепловых медленных нейтронах, использующих в качестве ядерного горючего дефицитный уран-235. В ядерных реакторах теплота, возникающая в результате деления ядер урана, нагревает жидкость, прокачиваемую через ураносодержащие тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ); тепловая энергия в турбинах превращается в механическую, а затем в электрическую. Наиболее высокой эффективностью отличаются реакторы-размножители, работающие на быстрых нейтронах и использующие наиболее доступное ядерное горючее уран-238. Строительство АЭС на быстрых нейтронах большой мощности - генеральная линия дальнейшего развития атомной энергетики в России. В России создано несколько исследовательских установок на быстрых нейтронах, которые преобразуют уран-238 в энергию, но для разработки полноценного энергетического реактора нужно решить множество проблем: создать новые материалы, новые виды топлива, новые способы переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), обосновать безопасность, необходимы большие денежные средства и т.д., а урана-235 пока хватает, он намного дешевле нефти и газа. Российская федерация обладает полным комплексом технологических процессов в области ядерной энергетики:
В сложившейся ситуации выходом может быть создание нового продукта, коим видятся атомные станции малой мощности (АСММ). Преимущества малых АЭС: — Реакторные модули малых АЭС должны производиться на машиностроительных заводах крупными сериями в виде законченных блоков. Это сокращает сроки и снижает сложность строительства АЭС — краеугольные камни сегодняшних проблем рынка новой атомной энергетики. — Малые АЭС должны быть высокоманевренными, в отличие от своих больших собратьев, и поэтому хорошо дополнять переменчивые возобновляемые источники энергии — ветер и солнце. — Малая модульная АЭС стоит дешевле в абсолютных значениях или может наращивать мощность последовательно, путем строительства все новых модулей, что сильно упрощает поиск финансирования для энергопроектов. Малые АЭС Развитие гидроэнергетики России имеет значительные перспективы — в целом в стране освоено около 20% экономического гидроэнергетического потенциала, в том числе на Дальнем Востоке — 6%. В последние годы повысился интерес к малой гидроэнергетике (гидроэлектростанциям мощностью менее 25 МВт) как генерации, оказывающей минимальное воздействие на окружающую среду. В настоящее время действующие на территории России малые ГЭС обеспечивают около 2.2 млрд. кВт·ч/год, а их технических потенциал оценивается в 382 млрд. кВт·ч/год. Гидроэнергетика обладает неоспоримыми преимуществами:
Гидроэнергетика Принцип действия ГЭС дотстаточно прост (рис.5). Вода под давлением, большим напором попадает, а чаще падает, на лопасти гидротурбины, которые, в свою очередь вращают ротор генератора, который уже вырабатывает электричество. Для достяжения необходимого напора воды создаются плотины, и как следствие, образуется концентрация реки в определенном месте. Также может использоваться и деривация- отвод воды от главного русла реки в сторону по каналу. Есть случаи использования двух методов создания напора одновременно. Рис.5 Пуск агрегата ГЭС занимает не более 50 секунд, поэтому резерв мощности в энергосистеме обеспечивается именно гидростанциями. КПД ГЭС обычно составляет 85-90%, а себестоимость электроэнергии в несколько раз меньше, чем на тепловых электростанциях. Особую роль в современных энергосистемах занимают гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Эти электростанции имеют, как минимум, два бассейна - верхний и нижний с определёнными перепадами высот между ними. На ГАЭС устанавливаются обратимые агрегаты. В часы минимума нагрузки агрегаты переводят в двигательный режим, а турбины – в насосный. Потребляя мощность из сети, гидроагрегаты перекачивают воду из нижнего бассейна в верхний. В часы максимальных нагрузок, когда в системе дефицит мощности ГАЭС вырабатывает электроэнергию за счёт перепада уровней воды в бассейнах. В этот период станция работает как обычная ГЭС. Таким образом, применение ГАЭС позволяет выравнивать график нагрузок энергосистемы, что повышает экономичность тепловых станций. Возобновляемые источники энерегии Принятая в 2019 году программа «Пять гигаватт» позволила нарастить выработку по отношению к 2018 году: По солнечной энергетике на 69,4 %. По ветроэнергетике на 47,3 %. Рис.6 На первое января 2019 года в России было построено более 1,1 ГВт установленной мощности электростанций, работающих на основе возобновляемых источников энергии. Структурно их можно разделить на четыре группы: использующие энергию солнца – 712,2 МВт, энергию ветра – 189,7 МВт, малые гидроэлектростанции (МГЭС) – 169,7 МВт, другие возобновляемые источники энергии – 74,5 МВт. Технологические тренды в области ВИЭ Рис.7 В качестве перспективных технологий, развитие которых позволит России до 2035 года обеспечить эффективный переход на ВИЭ отечественного производства, можно выделить следующие: – технологии прогнозирования выработки электроэнергии объектами ВИЭ; – анализ больших данных; – технологии снижения стоимости электроэнергии, производимой объектами ВИЭ; – технологии повышения эффективности генерации ВИЭ; – технологии управления спросом на электрическую энергию; – технологии накопления и хранения энергии; – «умные» приборы учета; – децентрализованные (одноранговые) торговые платформы, которые предлагают надежные, безопасные и отслеживаемые транзакции для локализованных производителей и покупателей энергии; – технологии снижения стоимости строительства плотин ГЭС; – технологии осуществления мониторинга и контроля; – оптические технологии измерения количества и качества электроэнергии и другие. В перспективе до 2050 года тенденции на активное инновационное развитие и повсеместное внедрение возобновляемых источников энергии станут основой преобразований глобального энергетического сектора. В качестве перспективных технологий, развитие которых позволит России до 2035 года обеспечить эффективный переход на ВИЭ отечественного производства, можно выделить следующие: – технологии прогнозирования выработки электроэнергии объектами ВИЭ; – анализ больших данных; – технологии снижения стоимости электроэнергии, производимой объектами ВИЭ; – технологии повышения эффективности генерации ВИЭ; – технологии управления спросом на электрическую энергию; – технологии накопления и хранения энергии; – «умные» приборы учета; – децентрализованные (одноранговые) торговые платформы, которые предлагают надежные, безопасные и отслеживаемые транзакции для локализованных производителей и покупателей энергии; – технологии снижения стоимости строительства плотин ГЭС; – технологии осуществления мониторинга и контроля; – оптические технологии измерения количества и качества электроэнергии и другие. В перспективе до 2050 года тенденции на активное инновационное развитие и повсеместное внедрение возобновляемых источников энергии станут основой преобразований глобального энергетического сектора. 2. Проблемы внедрения современных технологий и средства их решения На электростанциях ежегодно при производстве электрической и тепловой энергии отличается 15–16 % потерь энергии от общего потребления первичной энергии. По данным ОЭСР (Организация экономического сотрудничества и развития), для станций на угле средней КПД составил 38 %, а для станций на газе он был равен 41 %. По данным МЭА (Международное энергетической агентство), при оценке потенциала энергосбережения в качестве нижней технологической границы для новых станций используются следующие показатели КПД: для станций на угле – 43 %, для станций на газе – 55 %, а в качестве верхней границы эти показали составили: для станций на угле – 48 %, для станций на газе – 60 %, для станций на жидком топливе – 50 %. В России уровням верхней границы эффективности МЭА соответствовало лишь 1,5 % выработанной электроэнергии. В качестве примера можно привести следующие данные: в России в 2010 г. на станциях с КПД ниже 30 % вырабатывалось 7 % электроэнергии, а на станциях с КПД ниже 20 % – 2 млрд кВт·ч. Надо отметить, что 33 % соответствовало уровням нижней границы эффективности, но, однако, почти все эти проценты – это электроэнергия, вырабатываемая на ТЭЦ. Низкий уровень КПД является следствием того, что для обеспечения конкурентоспособности электроэнергии станции большую часть топлива тратили на производство тепла, производимого на устаревшем оборудовании. Одна из ключевых проблем, это устаревшие технологии и изношенное энергетическое оборудование. Необходима комплексная модернизация всего энергетического комплекса, которая связана с очень большими инвестициями. Следующей проблемой можно назвать централизованное теплоснабжение. Дело в том, что износ в сетях приводит к большим потерям (тепловым) – более 16 %. В результате неполучения тепла потребитель вынужден устанавливать собственные котельные, уходя от централизованного теплоснабжения, и в итоге снижается выработка электроэнергии на тепловом потреблении. А это приводит к недозагрузке оборудования, к сокращению продажи тепла и электроэнергии, росту тарифов. Рис.8 Для электростанций, работающих на твердом топливе, такими технологиями являются: газификация угля с использованием генераторного газа в парогазовых установках и экологически чистые технологии сжигания угля в циркулирующем кипящем слое. По мнению специалистов, переход от паротурбинных к парогазовым ТЭС на газе и угле обеспечит повышение КПД установок до 50 %, а в перспективе – до 60 % и более. Одним из важнейших средств решения проблемы повышения эффективности использования электроэнергетики и снижения вредного воздействия на окружающую среду является минимизация удельных расходов топлива на производство энергии (тепловой и электрической) путем внедрения новых технологий и новых технических средств, более экономичных. Во-первых, это позволит увеличить коэффициент использования установленной мощности на станциях. Во-вторых, развивая сетевую инфраструктуру, можно поднять КИУМ атомных электростанций до уровня зарубежных стран, так как именно она сможет обеспечить в пиковые нагрузки выработку электроэнергии на АЭС в полную мощность. В-третьих, необходимо внедрение паросиловых блоков на парогазовом цикле. Как показывает мировая практика, использование газотурбинных надстроек к блоку в 300 МВт позволяет увеличить его мощность до 800 МВт, а это ведет к увеличению КПД с 35–37 до 55–57 % и снижению расхода газа в полтора раза. По проведённым расчётам средняя годовая экономия газа в рамках данного сектора на уровне 2020 г. составит около 35 млрд м3 в год. 3. Перспективы внедрения современных технологий Выделяют шесть сегментов в энергетической отрасли, в которых будут внедряться новые технологии : В области энергосбережения в частном секторе: переход к технологии нового поколения «умных домов», использование солнечных панелей, установление климат-контроля, использование малых (домашнего пользования) генераторов, аккумуляторов, новых строительных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами и пр. Технологии, которые будут внедряться в области использования локальных источников электроснабжения и теплоснабжения в частном и промышленном секторе, будут направлены на сокращение эксплуатационных издержек, увеличение надежности и качества энергоснабжения, управление децентрализованной присоединенной нагрузкой, т.е. будут востребованы технологии строительства малой электро- и теплогенерации. В области сетевых технологий будут востребованы системы автоматизированного или автоматического контроля и управления (в том числе – smart metering, smart grid, системы аварийного отключения и т.д.) сетями; микросетевые комплексы автономного обеспечения (Micro grid) с мощностью до 60–100 МВт для тех центров потребления, которые находятся вдали от крупных сетевых объектов, а также новые сетевые проекты: цифровые ПС, высокопроводимые кабели, оптимизация топологии сети. В области использования промышленных накопителей: использование конденсаторов с промышленной емкостью для стабилизации графика нагрузки. С развитием технологий конденсаторы становятся все более доступными. Так, по мнению экспертов, в ближайшие 2–3 года себестоимость производства нового поколения литийионных конденсаторов снизится до 1,5–1,8 USD за МВт. В области существующих генерирующих станций будут востребованы проекты, предусматривающие утилизацию или эффективное использование устаревшей генерации, подлежащей выводу из эксплуатации. Здесь необходимы технологии, направленные на повышение эффективности работы станции и снижение себестоимости выработки электроэнергии, внедрение новых систем управления и обеспечение безопасности. В области теплоснабжения необходимы проекты по модернизации и системам безопасности/надежности для существующей генерации, т.е. нужны технологии в распределенной системе теплоснабжения для обеспечения мониторинга, учета, контроля и управления, а также для оптимизации конфигурации системы и нагрузки. Необходимы новые технологии, позволяющие увеличить срок эксплуатации и надежность трубопроводов, которые оптимизируют конфигурации системы и нагрузки, повысят КПД водонасосных станций и теплоизоляцию. Вывод Сегодня российская энергетика – это одна из базовых отраслей, обеспечивающая страну энергетическими ресурсами. Вклад в экономику страны превышает 3% ВВП. Современная энергосистема России располагает 846 крупными электростанциями, общей мощностью более 250 ГВт. Знания об энергетики активно используются для проектирования котлов и систем отопления. Страна имеет огромный потенциал на реализацию планов по совершенствованию оборудования и современных технологических процессов; повышению эффективности защиты окружающей среды на основе комплексных систем газоочистки и золоулавливания на энергоблоках; развитие межсистемных электрических передач с повышенной пропускной способностью. К сожалению, пока Российская Федерация отстает от мировых лидеров в сфере применения новых технологий в области энергетики. Слабо развито производство электроэнергии из альтернативных источников, ниже энергоэффективность экономики. Нужно понимать, что без перехода на новые технологии невозможно обеспечить энергоэффективность, энергосбережение и увеличение КПД с 30–40 до 55–80 %. Список литературы
13. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ ( ГЭС ) – [электронный ресурс] - https://studopedia.su/11_2949_tehnologicheskiy-protsess-proizvodstva-elektroenergii-na-gidroelektrostantsiyah--ges-.html 14. О. ЖДАНЕЕВ, С. ЗУЕВ, «РУСГИДРО» - «РАЗВИТИЕ ВИЭ И ФОРМИРОВАНИЕ НОВОЙ ЭНЕРГОПОЛИТИКИ РОССИИ» - [электронный ресурс] - https://energypolicy.ru/o-zhdaneev-s-zuev-razvitie-vie-i-formir/energetika/2020/15/11/ 15. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА - [электронный ресурс] - https://energoseti.ru/articles/vozobnovlyaemaya-energetika#razvitie-vozobnovlyaemoy-energetiki-v-rf 16. ЭНЕРГЕТИКА РОССИИ - [электронный ресурс] - https://energoseti.ru/articles/energetika-rossii#gidroenergetika 17. ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ - [электронный ресурс] - https://ozlib.com/855435/tehnika/problemy_sovremennoy_elektroenergetiki 18. Стертюков К.Г., Стародубцева О.А. - «Проблемы внедрения новых технологий и технических средств с целью увеличения КПД в энергетической отрасли» - [электронный ресурс] - https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-vnedreniya-novyh-tehnologiy-i-tehnicheskih-sredstv-s-tselyu-uvelicheniya-kpd-v-energeticheskoy-otrasli |