|
|
История техники и технологии. Юшкова (ист. тех. и тех.). Узловые вопросы энергетической ситуации в России и в мире
Министерство науки и высшего образования
Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего образования
« Сибирский государственный индустриальный университет »
Реферат на тему: «Узловые вопросы энергетической
ситуации в России и в мире»
Вариант 15
Выполнил:
Ст.гр.: ЗТ-182
Юшкова А.Ю.
Новокузнецк
2020
Проблемы и перспективы развития энергетики
в России и мире.
Нынешнее экономическое развитие резко выявило основные проблемы развития энергетического сектора. Эра углеводородов медленно, но верно подходит к своему логическому завершению. Она должна быть заменена инновационными технологиями, которые связывают основные энергетические перспективы.
ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА.
Пожалуй, одной из важнейших проблем энергетического сектора является высокая стоимость энергоносителей, что в свою очередь приводит к росту себестоимости продукции. Несмотря на то, что в последние годы активно ведутся разработки, которые могут позволить использовать альтернативные источники энергии, ни один из них на данный момент не способен полностью вытеснить углеводороды с мировой энергетической арены. Альтернативные технологии – дополнение к традиционным источникам, но не их замена, по крайней мере, сейчас. В России эта проблема усугубляется состоянием упадка энергетического сектора. Энергогенерирующие комплексы находятся не в лучшем состоянии, многие электростанции физически разрушены. В результате стоимость электроэнергии не уменьшается, а постоянно увеличивается. Долгое время мировое энергетическое сообщество делало ставку на атом, но и это направление развития можно назвать тупиковым. В европейских странах наблюдается тенденция к постепенному отказу от атомных электростанций. Непоследовательность атомной энергетики также подчеркивается тем фактом, что она не смогла вытеснить углеводороды на протяжении многих десятилетий развития. Как уже было сказано, перспективы развития энергетики в первую очередь связаны с развитием эффективных альтернативных источников энергии. Наиболее изученными направлениями в этой области являются: биотопливо. Энергия ветра.
Геотермальная энергия. Солнечная энергия. Термоядерная энергия (ТС). Водородная энергетика. Приливная энергия. Ни одно из этих направлений не может решить проблему энергетического кризиса, когда простого сложения старых источников энергии с альтернативными уже недостаточно. Разработки ведутся в разных направлениях и находятся на разных стадиях своего развития. Однако уже сейчас можно наметить целый ряд технологий, которые могут дать начало инновационной энергетике: вихревые теплогенераторы. Такие установки используются уже давно, найдя свое применение в теплоснабжении жилых домов. Рабочая жидкость, перекачиваемая по трубопроводной системе, нагревается до 90 градусов. Несмотря на все преимущества этой технологии, она все еще далека от полного развития. Например, в последнее время активно изучается возможность использования в качестве рабочей среды воздуха вместо жидкости. Холодный синтез. Еще одна технология, которая развивается примерно с конца 80-х годов прошлого века. Она основана на идее получения ядерной энергии без сверхвысоких температур. Пока направление находится на стадии лабораторных и практических исследований. На стадии промышленных образцов существуют магнитомеханические усилители мощности, использующие в своей работе магнитное поле Земли. Под его воздействием увеличивается мощность генератора и увеличивается количество получаемой электроэнергии. Представлены весьма перспективные силовые установки, в основе которых лежит идея динамической сверхпроводимости. Идея проста – при определенной скорости возникает динамическая сверхпроводимость, которая позволяет генерировать мощное магнитное поле.
Геотермальная энергия. Солнечная энергия. Термоядерная энергия (ТС). Водородная энергетика. Приливная энергия. Ни одно из этих направлений не может решить проблему энергетического кризиса, когда простого сложения старых источников энергии с альтернативными уже недостаточно. Разработки ведутся в разных направлениях и находятся на разных стадиях своего развития. Однако уже сейчас можно наметить целый ряд технологий, которые могут дать начало инновационной энергетике: вихревые теплогенераторы. Такие установки используются уже давно, найдя свое применение в теплоснабжении жилых домов. Рабочая жидкость, перекачиваемая по трубопроводной системе, нагревается до 90 градусов. Несмотря на все преимущества этой технологии, она все еще далека от полного развития. Например, в последнее время активно изучается возможность использования в качестве рабочей среды воздуха вместо жидкости. Холодный синтез. Еще одна технология, которая развивается примерно с конца 80-х годов прошлого века. Она основана на идее получения ядерной энергии без сверхвысоких температур. Направление Пока находится на стадии лабораторных и практических исследований. На стадии промышленных образцов существуют магнитомеханические усилители мощности, использующие в своей работе магнитное поле Земли. Под его воздействием увеличивается мощность генератора и увеличивается количество получаемой электроэнергии. Представлены весьма перспективные силовые установки, в основе которых лежит идея динамической сверхпроводимости.
Причины растущей популярности возобновляемых источников энергии вполне понятны. Сокращение запасов ископаемого топлива, а также курс на более экологичную экономику открывают новые горизонты для бизнеса и науки.
В конце 2019 года издательство МГИМО-Университета выпустило новый учебник "возобновляемые источники энергии в мире и в России". Его авторы-Станислав Жизнин и известный российский ученый-энергетик, кандидат экономических наук Мамед Дакалов. Станислав Жизнин-основоположник энергетической дипломатии в России и в мире. Он является автором термина "энергетическая дипломатия", ведущим российским экспертом по внешней энергетической политике и дипломатии, международной энергетической безопасности, автором первого российского учебника по энергетической дипломатии и многочисленных монографий по энергетической дипломатии на русском, английском и китайском языках.
Учебник охватывает экономические, технологические, организационные и практические аспекты использования возобновляемых источников энергии в ряде стран мира и в России. Развитие возобновляемых источников энергии связано с ухудшением состояния окружающей среды, изменением климата, увеличением потребления минеральных ресурсов и их истощением. В пособии дается определение возобновляемых источников энергии, рассматриваются их основные виды, характеристики, экономические показатели, состояние развития возобновляемой энергетики в мире, а также ее возможности и перспективы в России. Это учебник для студентов курсов "энергетическая дипломатия"и" международная энергетическая безопасность". Между тем рецензируемая работа, написанная в соавторстве с молодым российским ученым Дакаловым, отличается от предыдущих тем, что авторы отходят от классических вопросов энергетической дипломатии, уделяя внимание новым и не менее актуальным темам возобновляемой энергетики. В настоящее время наблюдается активный интерес к использованию и развитию возобновляемых источников энергии на фоне истощения наиболее популярных видов углеводородного топлива (нефть и газ), а также значительного сокращения добычи угля, особенно в промышленно развитых странах. во всем мире, и особенно в Европе.
Этот учебник отражает современные основы мировой экономики и энергетики в этом отношении. Работы жизниНа и Дакалова в определенной степени уникальны, так как дают наиболее полную и детальную информацию об основных видах возобновляемых источников энергии, их экономических показателях, нормативно-правовой базе и механизмах регулирования использования новых видов энергии. проблемы и риски использования возобновляемых источников энергии, а также перспективы и тенденции развития этой энергетической отрасли в мире, и в частности в России.
Авторы отмечают, что рост использования возобновляемых источников энергии обусловлен не только уменьшением запасов полезных ископаемых, но и экологическим фактором, поскольку "основной экологический ущерб наносится добычей, переработкой и сжиганием ископаемого топлива (угля). , нефть и газ). Это то, что наносит ущерб окружающей среде и приводит к глобальному изменению климата. В то же время преимущества возобновляемых источников энергии заключаются в их широком распространении и отсутствии влияния на энергетический баланс Земли. Эти источники энергии " могут заменить ископаемое топливо, снизить зависимость от импортного топлива, создать дополнительные возможности для некоторых отраслей промышленности и сельского хозяйства, сократить выбросы парниковых газов и других видов выбросов, а также обеспечить безопасность поставок."В ряде стран возобновляемые источники энергии, по мнению местных ученых и политиков, вполне могут заменить традиционные источники энергии и тем самым обеспечить бесперебойное энергоснабжение потребителей, как промышленных, так и частных.
Среди проблем сектора возобновляемых источников энергии российские ученые отмечают их более высокую стоимость по сравнению с традиционными видами углеводородов, необходимость совершенствования технологий производства и использования этого вида энергии, особенно в крупных промышленных масштабах, с учетом возникающих и до сих пор не до конца исследованных экологических проблем, а также снижение цен на нефть, что обесценивает использование альтернативных источников энергии. Более того, авторы утверждают, что "по мере истощения геологических запасов основных видов топливных ресурсов (нефти и газа) стоимость углеводородного топлива и атомной энергии имеет тенденцию к росту, а стоимость многих возобновляемых источников энергии снижается. По словам жизниНа и Дакалова, " потенциал возобновляемых источников энергии огромен, но его применение и развитие очень разнообразны в зависимости от страны или региона."В частности, этот энергетический сектор является наиболее развитым в ЕС, поскольку европейские государства "лишены" запасов углеводородов. В России наблюдается обратная ситуация: "возобновляемые источники энергии используются фрагментарно" из-за значительных запасов традиционных видов углеводородного топлива.
В то же время необходимо отметить и преимущества этого учебника - чрезвычайно информативные дидактические материалы. Список литературы охватывает значительную часть работ российских и зарубежных ученых, специализирующихся на изучении возобновляемых источников энергии. Стиль руководства является научным, но в то же время понятным не только специалистам, но и широкому кругу читателей, всем интересующимся современными тенденциями развития мировой энергетики в целом и возобновляемых источников энергии. в частности, энергетика. С практической точки зрения рецензируемое издание вносит значительный вклад в глубокое понимание проблем и рисков использования возобновляемых источников энергии, что чрезвычайно важно не только для студентов курса "энергетическая дипломатия", для которых оно предназначено, но и для широкого круга читателей.
Исследование: слишком большая доля ветряных и солнечных станций в электрoгенерaции приведет к росту расходов на энергосистему в целом.
10 февраля 2020
ЭЛЕКТРОГЕНЕРАЦИЯ Основные результаты нового исследования Массачусетского технологического института, опубликованного 2 декабря, показывают, что слишком большая доля ветровых (ВЭС) и солнечных (СЭС) станций в производстве электроэнергии приведет к увеличению затрат на энергосистему в целом. Авторы исследования считают, что превышение доли ВИЭ и СЭС выше 40% чревато как минимум двумя неблагоприятными последствиями: увеличением количества ВИЭ и СЭС, которые приходится отключать от сети в наиболее продуктивные периоды времени из-за избытка вырабатываемой электроэнергии и необходимостью иметь резервные мощности для покрытия потребности в электроэнергии в часы работы ветровых и солнечных электростанций (ветровая и облачная погода). Холостой ход этих мощностей большую часть времени "добавляет затраты на систему в целом."
Избыточное электричество можно было бы хранить, например, с помощью батарей, но это дорого. Литий-ионный аккумулятор емкостью 1 кВтч стоит в США около 300 долларов.
АЛЬТЕРНАТИВА АО «Рoснано» и ООО «НoрдЭнергoГрупп» (входит в " Севергрупп" ) подписали меморандум о взаимопонимании по созданию инвестиционного фонда локализации электрооборудования для ветроэлектростанций (ВЭУ) в рамках второй программы поддержки возобновляемых источников энергии на период2025-2035 годов.
В частности, сотрудничество включает проекты по производству генератора, преобразователя частоты и трансформатора для ветроэлектростанции. Партнеры планируют совместно определить наиболее перспективные технологии для передачи производства ветроэнергетических компонентов и привлечь в качестве технологического партнера международного поставщика-производителя ветроэнергетики. «НoрдЭнергoГрупп» может предоставить свои производственные площадки и компетенции, востребованные для реализации совместного проекта.
Согласно меморандуму, стороны планируют согласовать финансово-экономические параметры фонда во втором квартале 2020 года .
Локализация инновационного энергетического оборудования в России является частью программы стимулирования использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в оптовом производстве электроэнергии и мощности market.as в рамках первой программы поддержки ВИЭ, рассчитанной на реализацию до 2024 года , инвесторы в ветрогенерацию обязаны обеспечить уровень локализации ветроэнергетического оборудования не менее 65%. В рамках второй программы поддержки возобновляемой энергетики на период 2025-2035 годов обсуждается ужесточение требований к локализации вводимых ветроэлектростанций до 90%.
По оперативным данным АО «СО ЕЭС», потребление электроэнергии в Единой энергосистеме России в 2019 году составило 1059,3 млрд кВт-ч, что на 0,4 % больше объема потребления в 2018 году. Потребление электроэнергии в целом по России в 2019 году составило 1075,2 млрд кВт-ч, что на 0,1 % меньше, чем в 2018 году.
ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Выработка электроэнергии в России в 2019 году составила 1096,4 млрд кВт-ч, что на 0,4% больше, чем в 2018 году. Электростанции ЕЭС России выработали 1080,5 млрд кВт-ч, что на 0,9% больше, чем в 2018 году.
Основную нагрузку по обеспечению спроса на электроэнергию в ЕЭС России в 2019 году несли тепловые электростанции (ТЭС), выработка которых составила 616,8 млрд кВт-ч, что на 0,5% меньше, чем в 2018 году. Выработка ГЭС за 2019 год составила 190,3 млрд кВт-ч (на 3,6% больше, чем в 2018 году). АЭС в 2019 году выработано 208,6 млрд кВт-ч, что на 2,2% больше объема электроэнергии, выработанного в 2018 году. Электростанции промышленных предприятий за 2019 год выработали 63,3 млрд кВт-ч (на 2,1% больше, чем в 2018 году). По информации Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», «НoрдЭнергoГрупп», АО «СО ЕЭС»
Новая модель глобальной энергосистемы.
Владимир Сидорович, 10 февраля 2020
Ветер, вода и Солнце могут быть основой для выработки тепла и электричества.
Группа ученых во главе со Стэнфордским профессором Марком Якобсоном опубликовала новую статью в журнале One Earth: "влияние энергетических планов нового зеленого соглашения на стабильность электросетей, затраты, рабочие места , здоровье и климат в 143 странах."
Новая статья является продолжением исследований, проводимых группой в течение 10 лет. В 2017 году мы подробно описали предыдущую работу Якобсона и его коллег "100% чистая и возобновляемая энергия, основанная на ветре, воде и солнце для всех секторов. Дорожные карты для 139 стран мира". Она во многом базируется на основных положениях нового американского зеленого соглашения.
В новой статье используются обновленные базовые данные, учитывающие прогресс в развитии возобновляемых источников энергии в мире, а объем исследований расширен до четырех стран.
Дорожные карты были разработаны для 143 стран мира с целью преобразования их традиционной практики использования энергии для всех нужд (электричество, транспорт, отопление/охлаждение, промышленность, сельское хозяйство/лесное хозяйство/рыболовство, военное дело) в технологии возобновляемых источников энергии, а именно ветра, воды и солнечной энергии (wind-water-solar, или WWS) с использованием систем хранения энергии.
Страны сгруппированы в 24 региона для моделирования соответствия спроса и предложения энергии (100% ВИЭ) с учетом хранения электроэнергии, тепла, холода и водорода в каждый момент времени (30-секундные интервалы) в течение трех лет. Стабильные решения (без потери нагрузки) были найдены во всех 24 регионах, отмечают авторы.
Получены новые метрики для оценки частных и общественных издержек WWS по сравнению с традиционной организацией энергетики (business as usual, или BAU). Хотя среднемировые частные издержки WWS на энергию (электроэнергия, тепло, холод и водородная энергия), включая хранение и передачу, на единицу энергии всего лишь на 10% ниже, чем у BAU, WWS имеет на 61% меньшие совокупные частные издержки и на 91% меньшие совокупные общественные издержки (с учетом эффектов для здоровья и климата). Если в системе BAU годовые общественные издержки в 2050 году составят 76,1 трлн долл., то для системы WWS требуется всего 6,8 трлн долл. в год (в долларах США 2013 года). Суммарные годовые частные издержки (затраты на энергию) снизятся с 17,7 трлн до 6,8 трлн долл. в год. Капитальные затраты на установку систем WWS в 143 странах составляют 73 трлн долл. В частности, для реализации американского Green New Deal требуется примерно 7,8 трлн долл. капитальных инвестиций, но это приведет к снижению частных и социальных издержек на 64 и 89% соответственно по сравнению со сценарием BAU. В то же время такой переход создаст на 3,1 млн больше долгосрочных рабочих мест с полной занятостью в США. Глобально переход на WWS создаст 28,6 млн дополнительных рабочих мест.
Модель авторов показывает, что WWS энергетическая система может существенно снизить общее потребление энергии – на 57,1% к 2050 году. Это объясняется более высокой эффективностью: транспортных средств с электрическими двигателями и водородными топливными элементами по сравнению с машинами, работающими на ископаемом топливе; электрифицированной промышленности по сравнению с индустрией, работающей на ископаемом топливе; электрических тепловых насосов по сравнению с традиционными системами обогрева и охлаждения, а также устранением потребления энергии, необходимой для добычи, транспортировки и переработки ископаемого топлива.
Как вы знаете, нынешняя система производства и потребления энергии крайне неэффективна и расточительна. Дело не в том, что потребляется много энергии, а в том, что большая часть первичной энергии, поступающей в экономику, просто теряется в процессе обработки, доставки и эксплуатации двигателей.
Изменение топливно-технологической структуры энергетического сектора приводит к значительному повышению эффективности затрат энергии.
Следует отметить, что новая модель Якобсона, несмотря на полную электрификацию всего, предполагает довольно умеренное расширение генерирующих мощностей. К 2050 году установленная мощность мировой энергосистемы в сценарии WWS должна достичь 40544 ГВт. Это меньше, чем в некоторых других исследованиях.
Одним из мифов о ВИЭ является заблуждение, что для них требуется слишком много площадей для размещения объектов. Авторы подсчитали, что под размещение объектов энергетики в системе WWS потребуется всего 0,17% поверхности суши и еще 0,48%, если учитывать расстояния между наземными ветряными турбинами – всего 0,65%.
На следующем графике показана расчетная средняя стоимость единицы энергии (LCOE) в разных странах и регионах мира в 2050 году в сценарии WWS.
Самая большая часть затрат генерируется, которая включает капитальные затраты, а также затраты на эксплуатацию, техническое обслуживание и вывод из эксплуатации . В порядке убывания следующими по величине затратами являются передача и распределение электроэнергии, хранение электроэнергии, производство и хранение водорода и хранение тепловой энергии.
Как видно из графика, для России стоимость единицы энергии прогнозируется одной из самых низких в мире, несмотря на переход к солнечной и ветровой энергетике. В документе отмечается, что крупные регионы характеризуются более низкой средней стоимостью энергоносителей. Большие территории позволяют улучшить географическое распределение, оптимизировать ветровую и солнечную энергию, что снижает вариативность производства. Кроме того, крупные регионы обычно уже имеют гидроэлектростанции, которые могут обеспечить пиковую мощность.
Авторы намеренно сосредоточивают внимание только на ветровой, водной и солнечной энергии и исключают ядерную энергетику," чистый уголь " и биотопливо. Ядерная энергетика не рассматривается, поскольку она имеет слишком много циклов планирования / строительства, высокие затраты и ряд признанных рисков. "Чистый уголь" и биотопливо сюда не входят, так как они вызывают серьезное загрязнение воздуха.
Одной из проблем, часто обсуждаемых в связи с ветровой и солнечной энергетикой, является погодная зависимость и сезонные колебания производства, что затрудняет согласование энергоснабжения с потребностями энергосистемы. Авторская модель показывает, как происходит это выравнивание. Якобсон и его команда обнаружили, что электрификация всех секторов фактически создает более гибкий спрос на энергию, то есть обеспечивает большую адаптацию потребления к генерации. Например, электромобиль можно заряжать в любое время дня и ночи, а водонагреватель с электрическим тепловым насосом также может работать в "более удобное" для энергосистемы время.
Авторы отмечают, что "дорожные карты", которые предлагает их исследование, не являются единственно возможными путями. В этой статье речь идет об исследованиях, проведенных 11 другими группами, которые также описали возможные пути к 100-процентной чистой возобновляемой энергии. «Мы просто пытаемся изложить один сценарий для 143 стран, чтобы дать людям в этих и других странах уверенность в том, что да, это возможно. Но есть много решений и несколько сценариев, которые могут работать для вас. Вы, вероятно, не можете точно предсказать, что произойдет, но вам не нужно искать иголку в стоге сена. В этом стоге сена полно иголок » - говорит Джекобсон. |
|
|
Скачать 309.51 Kb.