Основные способы генерации электроэнергии в России
Чтобы более точно прогнозировать производственные показатели, выручку и себестоимость генерирующих компаний для их последующего фундаментального анализа, необходимо понимать как производится электроэнергия и какие факторы влияют на ее выработку.
Производство электроэнергии
Невозобновляемые источники энергии:
Возобновляемые источники энергии:
Электрическая энергия, по большей части, образуется за счет механической энергии от вращения турбины. Отличия лишь в том, за счет чего приводится в движение эта турбина.
Производство электроэнергии можно разделить по способам получения на 2 основных типа: из невозобновляемых источников энергии (использование в качестве топлива такого сырья как природный газ, уголь, мазут или дизельное топливо) и из возобновляемых источников энергии, где в качестве ресурсов используется энергия воды, ветра, солнца и пр.
Еще есть атомная энергетика, где в качестве источника электроэнергии используется ядерная энергия, выделяемая при делении атомов. Подробно рассмотрен этот тип не будет, т.к. в России все атомные электростанции (АЭС) принадлежат государственной корпорации «Росатом», акции которой не котируются на Московской бирже.
Тепловая генерация
К производству электроэнергии из невозобновляемых источников относится тепловая генерация. Электричество производится на тепловых электростанциях (ТЭС), которые бывают двух типов: конденсационные (КЭС) и теплофикационные (ТЭЦ). Принцип работы одинаковый, а отличие лишь в том, что КЭС производят в основном электроэнергию, а ТЭЦ еще и тепловую энергию, используемую для отопления и горячего водоснабжения. КЭС называют ГРЭС — государственная районная электростанция, которые часто можно спутать с ГЭС — гидроэлектростанция, о них будет рассказано другой части статьи.
На данный момент тепловая генерация — это самый популярный способ производства энергии основными генерирующими компаниями, которые торгуются на Московской бирже («Интер РАО», «РусГидро», «Юнипро», «Мосэнерго», «ОГК-2», «ТГК-1», «Энел Россия»).
На картинке представлена схема работы компании «Мосэнерго»:
https://mosenergo.gazprom.ru/about/business-model/
В тепловой генерации, как следует из названия, приводит в движение турбину тепловая энергия в виде пара, которая образуется в результате сжигания органического топлива.
Более детальная схема работы ТЭЦ «Мосэнерго» представлена на картинке:
https://mosenergo.gazprom.ru/about/business-model/tpp-operation-sheme/
Еще более наглядно узнать про принцип работы ТЭЦ можно в коротком познавательном видео:
Все больше компаний, акции которых торгуются на Московской бирже, на своих ТЭС переходят на газ, как более экологически чистое топливо, постепенно отказываясь от угля и прочих видов топлива. Это важно, т.к. львиную долю в себестоимости генерирующих компаний составляет топливообеспечение, которое формируется в зависимости от цен, в основном, на газ.
Если ТЭЦ производят электроэнергию и тепло, то котельные производят только тепловую энергию, которая направляется потребителям для отопления помещений и обеспечения горячего водоснабжения.
Принцип работы котельной «Мосэнерго» представлен на рисунке:
https://mosenergo.gazprom.ru/about/business-model/boiler-operation-sheme/
Котельные существенно уступают в энергоэффективности ТЭЦ, которые вырабатывают еще и электроэнергию. Поэтому компании, у которых еще есть котельные постепенно от них отказываются, перенаправляя нагрузку на ТЭЦ, что позволяет повысить эффективность работы и экономит топливо.
Перейдем к рассмотрению производства электроэнергии благодаря возобновляемым источникам энергии. Так называемая «зеленая» энергия образуется за счет постоянно восстанавливающихся или неиссякаемым по человеческим меркам ресурсов. Это может быть поток воды, ветер, солнечный свет или тепловая энергия недр Земли.
Гидрогенерация
На гидроэлектростанциях (ГЭС) вращает турбину поток воды. Обычно строится плотина, которая перекрывает реку. В месте перекрытия образуется водохранилище. В плотине есть специальные водозаборные отверстия, через которые вода по трубам поступает к турбине, вращает ее и продолжает свой путь обратно в русло реки, расположенное ниже уровня водохранилища. Вращающаяся турбина приводит в движение генератор, который, непосредственно, и вырабатывает электроэнергию. Таким образом энергия водного потока преобразуется в электрическую.
Схема работы гидроэлектростанции (ГЭС):
https://www.kp.ru/best/krsk/metalenergy/
На динамику выработки электроэнергии ГЭС влияет уровень воды в водохранилищах. Чем он выше, тем больше выработка.
Из достоинств стоит отметить дешевизну электроэнергии по сравнению с тепловой генерацией.
В России явным лидером в гидрогенерации является «РусГидро».
Ветряная генерация
На ветряных электростанциях (ВЭС) в движение турбину приводит ветер. Ветряная электростанция представляет собой ветропарк, который состоит из нескольких ветрогенераторов. Принцип работы простой: ветер вращает лопасти, которые соединены с генератором, производящим электроэнергию. Необходимая скорость ветра для размещения ветряной электростанции составляет от 4,5 м/с. Так как скорость ветра возрастает с повышением высоты, то ВЭС стараются строить на возвышенности, а сами ветрогенераторы высотой 30-60 метров.
Схема работы ветрогенератора:
http://tdap.ru/press/news/podshipniki-dlya-vetrogeneratorov/
На российском рынке на ветряную генерацию делает ставку и активно развивает данное направление «Энел Россия».
Следующие виды генерации электроэнергии не используются в российской энергетике широко.
Солнечная генерация
Солнечные электростанции (СЭС) состоят из большого количества солнечных батарей, которые чаще всего представляют собой фотоэлемент, являющийся полупроводниковым устройством, преобразующим солнечную энергию в электрическую.
Отличительной особенностью от других видов генераций, является иной принцип преобразования энергии без использования турбин. Из недостатков следует отметить зависимость от погодных условий и времени суток, сезонность в средних и высоких широтах, необходимость использования довольно большой площади.
В России солнечную генерацию использует «РусГидро».
Геотермальная генерация
На геотермальных электростанциях (ГеоТЭС) электрическая энергия вырабатывается за счет тепловой энергии из недр Земли. Принцип работы аналогичен тепловым электростанциям, но нет необходимости в сжигании топлива, т.к. тепло уже имеется в виде пара или горячей воды, благодаря гейзерам.
В России ГеоТЭС расположены в Камчатском крае и принадлежат ПАО «Камчатскэнерго», которое входит в группу «РусГидро».
Ниже представлена сводная таблица с разбивкой установленных мощностей основных генерирующих компаний, представленных на Московской бирже, по видам производства энергии:
Источник
Тепловая энергия
Тепловая энергия – одна из форм энергии, которая образуется в результате движения частиц, составляющих предмет.
Сегодня в мире используются различные способы получения тепловой энергии:
- Сжигание органических расходных материалов
- Использование тепла грунта
- Использование солнечной теплоэнергии
- Получение тепла в результате естественных химических реакций
- Использование биореакторов
В случае со сжиганием органических материалов, тепловая энергии – один из продуктов процесса горения. Теплоэнергия, полученная таким образом, может преобразовываться в электроэнергию на специальных теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) и теплоэлектростанциях (ТЭС). Чаще всего в качестве расходного материала используется уголь или газ. Также могут использоваться в данных целях различные биомассы. Нефть практически не используется для получения тепловой энергии и преобразования её в электрическую. Традиционные способы получения теплоэнергии хоть и являются наиболее распространёнными, всё же активно критикуются в современном обществе. В основе критики находятся постулаты о необходимости бережного отношения к природе и недопустимости иссякания природных ресурсов.
Использование тепла непосредственно Земли – достаточно экологичный способ добычи теплоэнергии. Геотермальные источники бывают двух типов:
В процессе получения теплоэнергии используются паровые турбины и иные тепловые машины.
Получение тепла от солнечных лучей не стало популярным в глобальных масштабах. Тем не менее, работы в данном направлении продолжают вестись, и инженеры активно сотрудничают с архитекторами и экологами при создании энергопроизводящих домов и иных сооружений.
Получение тепла в результате естественных химических реакций (гниение, брожение и пр.), а также получение тепловой энергии с помощью биореакторов тоже пока не получили значительной популярности в мире. Количество теплоты, получаемой в результате такого производства, крайне мало в сравнении с другими способами получения теплоэнергии.
Источником тепловой энергии является специальная энергоустановка. Для увеличения тепловой энергии может различным образом использоваться сила трения.
«Жизненный цикл» тепловой энергии выглядит следующим образом:
В случае, если тепловая энергия не перерабатывается в электрическую, она используется для следующих нужд:
- Отопление жилых и нежилых помещений
- Горячее водоснабжение
Единицей измерения теплоэнергии является гигакалория (Гкал).
Для расчёта тепловой энергии, используемой для нужд отопления, используется следующая формула:
Q = V * ( T1 – T2 ) / 1000
Q – количество теплоэнергии
V – количество использованной горячей воды (в кубах)
Т1 – температура горячей воды
Т2 – температура холодной воды
В Беларуси основным способом получения теплоэнергии является сжигание природных ископаемых, там не менее, ведутся активные работы по экологизации данной отрасли энергетики. Что касается использования геотермальных ресурсов, то потенциал Беларуси в данной области достаточно низок – термальные воды расположены глубоко, из температура недостаточно высока, зато высок уровень минерализации. Использование солнечных батарей в промышленных масштабах не представляется эффективной методикой из-за особенностей климата Беларуси и относительно небольшого количества солнечных дней в году.
Источник
Методы и способы производства тепловой энергии
Тема 1. Вводная. Топливо.
Структура ТГУ
Теплогенерирующие установки для систем теплоснабжения – это комплекс технических устройств и агрегатов, предназначенных для выработки энергоносителя заданных параметров (водяного пара или горячей воды) за счёт сжигания топлива, а также подачи его в систему теплоснабжения.
Технологическую структуру ТГУ можно представить как несколько условно замкнутых циклов, отражающих основные технологические процессы и функциональные группы оборудования.
Цикл №1. (Топливно-шлаковый) включает комплекс оборудования для приёмки, складирования, подготовки, подачи и сжигания топлива, а также системы сбора и удаления шлаков и золы.
В состав цикла входят: топливный склад с устройствами для приёма и хранения топлива; группа оборудования топливоподготовки и топливоподачи; питательные устройства, обеспечивающие дозированную подачу топлива в топку котельного агрегата ; группа оборудования системы золошлакоудаления и шлаковый отвал .
Цикл №2. (Воздушно-газовый) обеспечивает подачу воздуха на горение высокотемпературных газообразных продуктов сгорания топлива по газовому тракту котельного агрегата и удаление их в атмосферу.
В состав цикла 2 входят: воздухозаборные устройства, дутьевой вентилятор для подачи воздуха на горение в топку котельного агрегата, устройство очистки газообразных продуктов сгорания от вредных выбросов, дымосос и дымовая труба.
Цикл №3 . (Пароводяной) – замкнутый цикл питания парового котла, получения пара в котельном агрегате за счёт охлаждения дымовых газов, распределение пара по группам потребляющего оборудования.
В состав цикла №3 входят: котельный агрегат , парораспределительный коллектор , от которого пар направляется на собственные нужды котельной, к технологическим потребителям и на пароводяные подогреватели сетевой воды для коммунально-бытовых нужд, деаэрационная установка и питательные насосы для подачи воды в котельный агрегат.
Цикл №4. (Технологического потребления) — обеспечивает транспорт пара к технологическим потребителям от парораспределительного коллектора цикла №3 и возврат конденсата от технологических потребителей пара после его деаэрации в цикл №3 .
Цикл №5. (Теплоснабжение) — полностью замкнутый цикл получения горячей воды для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в пароводяном подогревателе , её транспортирования по тепловым сетям к потребителям и возврата обратной воды по тепловым сетям за счёт работы циркуляционных насосов.
Компенсация потерь воды в тепловых сетях обеспечивается подпиточным насосом из деаэратора.
Цикл №6. (Подготовка питательной и подпиточной воды) — предназначен для восполнения теплоносителя в циклах 3,4,5.
В состав оборудования цикла №6 входят водозаборные устройства , установки химобработки и деаэрации. Деаэрированная вода подаётся насосами для питания котлов и на подпитку тепловых сетей.
Классификация теплогенерирующих установок
1.Теплогенерирующие установки подразделяются на:
Районные ТГУ – используются для теплоснабжения всех потребителей района жилой застройки или промышленного узла (зоны).
Квартальные и групповые ТГУ – предназначены для теплоснабжения одного потребителя или нескольких кварталов, группы жилых домов общественных зданий. Эти установки являются, как правило, отопительными .
ТГУ предприятий – предназначены для теплоснабжения предприятия или группы предприятий.
2.По характеру тепловых нагрузок потребителей ТГУ подразделяются:
а) производственные, предназначенные для теплоснабжения технологических потребителей предприятий;
б) производственно-отопительные, служащие для теплоснабжения технологических потребителей предприятий, а также обеспечивающие тепловые нагрузки отопления, вентиляции, горячего водоснабжения промышленных, общественных и жилых сооружений;
в) отопительные, предназначенные только для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения коммунально-бытовых потребителей.
3. По типу котельных агрегатов, которые являются основным оборудованием ТГУ:
а) паровые;б) водогрейные;в) пароводогрейные.
4.По виду энергоносителя и схеме его подачи потребителю:
а) отпускающие пар с возвратом или без возврата конденсата;
б) отпускающие горячую воду по закрытой или открытой схеме теплоснабжения.
1. По виду сжигаемого топлива:
а) на твёрдом топливе;б) на жидком топливе;в) на газе.
2. По мощности ТГУ условно можно разделить на следующие группы:
а) автономные теплогенераторы поквартирных систем мощностью до 30 кВт ;
б) автономные теплогенераторы локальных систем теплоснабжения (от30кВт до 3,5 МВт);
б) малой мощности – до 23,3 МВт;
в) средней мощности – от 23,3 до 116 МВт;
г) большой мощности – (116 – 700 МВт).
ТГУ мощностью 350 МВт и выше называются тепловыми станциями.
Методы и способы производства тепловой энергии
Как правило, рабочим телом для производства тепловой энергии – теплоносителем – служат жидкости и газы.
Имеются следующие методы производства тепловой энергии:
1). Метод сжигания органического топлива в окислительной среде, в основе которого лежат окислительные реакции, сопровождающиеся образованием газообразных продуктов сгорания с высокой температурой.
Основой установки данного способа являются паровой или водогрейный котёл, в котором сжигается топливо и от высокотемпературных продуктов сгорания теплота передаётся воде, циркулирующей по трубам теплообменной части котла .
2). Метод, основанный на самоуправляющейся цепной реакции деления тяжёлых ядер с последующим преобразованием образующейся ядерной энергии в тепловую энергию теплоносителя (вода, пар, гелий).
3). Метод преобразования электрической энергии в тепловую путём разогрева нагревателя с высоким электросопротивлением с последующей передачей теплоты рабочему телу путём теплопереноса.
4). Метод преобразования солнечной энергии в тепловую в специальных устройствах –гелиоприёмниках с последующей передачей от них теплоты рабочему телу.
5). Метод, основанный на передаче теплоты от геотермальных вод, в теплообменнике к рабочему телу.
6). Метод преобразования тепловой энергии теплоносителя с жидким энергетическим потенциалом в высокопотенциальную энергию другого теплоносителя (сжигание с/х и городских отходов).
Топливо
Дата добавления: 2019-03-09 ; просмотров: 2952 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник
