Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Електроенергетика



План:


Введення

Електроенергетика - галузь енергетики, що включає в себе виробництво, передачу та збут електроенергії. Електроенергетика є найбільш важливою галуззю енергетики, що пояснюється такими перевагами електроенергії перед енергією інших видів, як відносна легкість передачі на великі відстані, розподілу між споживачами, а також перетворення в інші види енергії (механічну, теплову, хімічну, світлову та ін.) Відмінною рисою електричної енергії є практична одночасність її генерування і споживання, так як електричний струм поширюється по мережах зі швидкістю, близькою до швидкості світла.

Федеральний закон "Про електроенергетику" дає наступне визначення електроенергетики:

Електроенергетика - галузь економіки Російської Федерації, що включає в себе комплекс економічних відносин, що виникають у процесі виробництва (у тому числі виробництва в режимі комбінованого виробництва електричної і теплової енергії), передачі електричної енергії, оперативно-диспетчерського управління в електроенергетиці, збуту і споживання електричної енергії з використанням виробничих та інших майнових об'єктів (у тому числі входять до Єдину енергетичну систему Росії), що належать на праві власності або на іншому передбаченому федеральними законами підставі суб'єктам електроенергетики або іншим особам. Електроенергетика є основою функціонування економіки та життєзабезпечення. [1]

Визначення електроенергетики міститься також в ГОСТ 19431-84:

Електроенергетика - розділ енергетики, що забезпечує електрифікацію країни на основі раціонального розширення виробництва та використання електричної енергії.


1. Історія

Електрична енергія довгий час була лише об'єктом експериментів і не мала практичного застосування. Перші спроби корисного використання електрики були зроблені в другій половині XIX століття, основними напрямами використання були недавно винайдений телеграф, Гальванотехніка, військова техніка (наприклад були спроби створення судів і самохідних машин з електричними двигунами; розроблялися міни з електричним підривником). Джерелами електрики спочатку служили гальванічні елементи. Істотним проривом в масовому розповсюдженні електроенергії став винахід електромашинних джерел електричної енергії - генераторів. У порівнянні з гальванічними елементами, генератори володіли більшою потужністю і ресурсом корисного використання, були істотно дешевше і дозволяли довільно задавати параметри виробленого струму. Саме з появою генераторів стали з'являтися перші електричні станції та мережі (до того джерела енергії були безпосередньо в місцях її споживання) - електроенергетика ставала окремою галуззю промисловості. Першою в історії лінією електропередачі (у сучасному розумінні) стала лінія Лауфен - Франкфурт, яка заробила в 1891. Протяжність лінії становила 170 км, напруга 28,3 кВ, передана потужність 220 кВт [2]. У той час електрична енергія використовувалася в основному для освітлення у великих містах. Електричні компанії листувалися серйозної конкуренції з газовими: електричне освітлення перевершувало газове по ряду технічних параметрів, але було в той час істотно дорожче. З удосконаленням електротехнічного обладнання та збільшенням ККД генераторів, вартість електричної енергії знижувалася, і врешті-решт електричне освітлення повністю витіснило газове. Попутно з'являлися нові сфери застосування електричної енергії: удосконалювалися електричні підйомники, насоси та електродвигуни. Важливим етапом став винахід електричного трамвая : трамвайні системи були великими споживачами електричної енергії та стимулювали нарощування потужностей електричних станцій. У багатьох містах перші електричні станції будувалися разом з трамвайними системами.

Початок XX століття було відзначено так званої "Війною струмів" - протистоянням промислових виробників постійного і змінного струмів. Постійний і змінний струм мали як переваги, так і недоліки у використанні. Вирішальним фактором стала можливість передачі на великі відстані - передача змінного струму реалізовувалася простіше і дешевше, що зумовило його перемогу в цій "війні": в даний час змінний струм використовується майже повсюдно. Тим не менш, у даний час є перспективи широкого використання постійного струму для далекої передачі великої потужності (див. Високовольтна лінія постійного струму).


1.1. Історія російської електроенергетики

Динаміка виробництва електроенергії в Росії в 1992-2008 роках, в млрд кВт ∙ год

Історія російської, та й мабуть, світовий електроенергетики, бере початок у 1891, коли видатний учений Михайло Осипович Доліво-Добровольський здійснив практичну передачу електричної потужності близько 220 кВт на відстань 175 км. Результуючий ККД лінії електропередачі, що дорівнює 77,4%, виявився сенсаційно високим для такої складної багатоелементної конструкції. Такого високого ККД вдалося досягти завдяки використанню трифазної напруги, винайденого самим ученим.

У дореволюційній Росії, потужність усіх електростанцій становила лише 1,1 млн кВт, а річне вироблення електроенергії дорівнювала 1900000000 кВт * год Після революції, за пропозицією В. І. Леніна було розгорнуто знаменитий план електрифікації Росії ГОЕЛРО. Він передбачав зведення 30 електростанцій сумарною потужністю 1,5 млн кВт, що й було реалізовано до 1931 року, а до 1935 року він був перевиконаний в 3 рази.

В 1940 сумарна потужність радянських електростанцій склала 10,7 млн кВт, а річне вироблення електроенергії перевищила 50 млрд кВт * год, що в 25 разів перевищувало відповідні показники 1913 року. Після перерви, викликаної Великою Вітчизняною війною, електрифікація СРСР відновилася, досягши в 1950 рівня виробітку 90 млрд кВт * год

У 50-і роки XX століття, в хід були пущені такі електростанції, як Цимлянська, Гюмушская, Верхньо-Свірська, Мінгечаурськая та інші. З середини 60-х років СРСР посідав друге місце в світі з вироблення електроенергії після США [3].


2. Світове виробництво електроенергії

Динаміка світового виробництва електроенергії (Рік - млрд Квт * год):

  • 1890 - 9
  • 1900 - 15
  • 1914 - 37,5
  • 1950 - 950
  • 1960 - 2300
  • 1970 - 5000
  • 1980 - 8250
  • 1990 - 11800
  • 2000 - 14500
  • 2005 - 18138,3
  • 2007 - 19894,8

Найбільшими у світі країнами-виробниками електроенергії є виробляють по 20% від світового виробництва США, Китай і поступаються їм в 4 рази Японія, Росія, Індія.


3. Основні технологічні процеси в електроенергетиці

3.1. Генерація електричної енергії

Генерація електроенергії - це процес перетворення різних видів енергії в електричну на індустріальних об'єктах, званих електричними станціями. В даний час існують такі види генерації:

  • Теплова електроенергетика. В даному випадку в електричну енергію перетворюється теплова енергія згоряння органічних палив. До тепловій електроенергетиці відносяться теплові електростанції ( ТЕС), які бувають двох основних видів:
    • Конденсаційні ( КЕС, також використовується стара абревіатура ГРЕС);
    • Теплофікаційні (теплоелектроцентралі, ТЕЦ). Теплофікація називається комбіноване виробництво електричної та теплової енергії на одній і тій же станції;

КЕС і ТЕЦ мають схожі технологічні процеси. В обох випадках є котел, в якому спалюється паливо і за рахунок тепла, що виділяється нагрівається пара під тиском. Далі нагріте пар подається в парову турбіну, де його теплова енергія перетворюється в енергію обертання. Вал турбіни обертає ротор електрогенератора - таким чином енергія обертання перетворюється в електричну енергію, яка подається в мережу. Принциповою відмінністю ТЕЦ від КЕС є те, що частина нагрітого в котлі пара йде на потреби теплопостачання;

  • Ядерна енергетика. До неї відносяться атомні електростанції ( АЕС). На практиці ядерну енергетику часто вважають підвидом теплової електроенергетики, так як, в цілому, принцип вироблення електроенергії на АЕС той же, що і на ТЕС. Тільки в даному випадку теплова енергія виділяється не при спалюванні палива, а при розподілі атомних ядер в ядерному реакторі. Далі схема виробництва електроенергії нічим принципово не відрізняється від ТЕС: пар нагрівається в реакторі, надходить у парову турбіну і т. д. Через деяких конструктивних особливостей АЕС нерентабельно використовувати в комбінованій виробці, хоча окремі експерименти в цьому напрямку проводились;
  • Гідроенергетика. До неї відносяться гідроелектростанції ( ГЕС). У гідроенергетиці в електричну енергію перетворюється кінетична енергія течії води. Для цього за допомогою гребель на річках штучно створюється перепад рівнів водяній поверхні (т. зв. верхній і нижній б'єф). Вода під дією сили тяжіння переливається з верхнього б'єфа в нижній за спеціальними протоках, в яких розташовані водяні турбіни, лопаті яких розкручуються водяним потоком. Турбіна ж обертає ротор електрогенератора. Особливою різновидом ГЕС є гідроакумулюючі станції ( ГАЕС). Їх не можна вважати генеруючими потужностями в чистому вигляді, так як вони споживають практично стільки ж електроенергії, скільки виробляють, однак такі станції дуже ефективно справляються з розвантаженням мережі в пікові години;
  • Альтернативна енергетика. До неї відносяться способи генерації електроенергії, мають ряд переваг в порівнянні з "традиційними", але з різних причин не отримали достатнього поширення. Основними видами альтернативної енергетики є:
    • Вітроенергетика - використання кінетичної енергії вітру для отримання електроенергії;
    • Геліоенергетика - отримання електричної енергії з енергії сонячних променів;
      Спільними недоліками вітро-та геліоенергетики є відносна маломощность генераторів при їх дорожнечі. Також в обох випадках обов'язково потрібні акумулюючі потужності на нічний (для геліоенергетики) і безвітряний (для вітроенергетики) час;
    • Геотермальна енергетика - використання природного тепла Землі для вироблення електричної енергії. По суті геотермальні станції є звичайні ТЕС, на яких джерелом тепла для нагрівання пара є не котел або ядерний реактор, а підземні джерела природного тепла. Недоліком таких станцій є географічна обмеженість їх застосування: геотермальні станції рентабельно будувати тільки в регіонах тектонічної активності, тобто, там, де природні джерела тепла найбільш доступні;
    • Воднева енергетика - використання водню в якості енергетичного палива має великі перспективи: водень має дуже високий ККД згоряння, його ресурс практично не обмежений, спалювання водню абсолютно екологічно чисто (продуктом згоряння в атмосфері кисню є дистильована вода). Проте повною мірою задовольнити потреби людства воднева енергетика на даний момент не в змозі через дорожнечу виробництва чистого водню і технічних проблем його транспортування у великих кількостях;
    • Варто також відзначити альтернативні види гідроенергетики: приливну і хвильову енергетику. У цих випадках використовується природна кінетична енергія морських припливів і вітрових хвиль відповідно. Поширенню цих видів електроенергетики заважає необхідність збігу дуже багатьох чинників при проектуванні електростанції: необхідно не просто морське узбережжя, але таке узбережжі, на якому припливи (і хвилювання моря відповідно) були б досить сильні і постійні. Наприклад, узбережжя Чорного моря не годиться для будівництва приливних електростанцій, так як перепади рівня води Чорному морі в прилив і відлив мінімальні.

3.2. Передача і розподіл електричної енергії

Передача електричної енергії від електричних станцій до споживачів здійснюється по електричних мереж. Електромережевого господарства - природно-монопольний сектор електроенергетики: споживач може вибирати, у кого купувати електроенергію (тобто енергозбутової компанію), енергозбуткова компанія може вибирати серед оптових постачальників (виробників електроенергії), однак мережа, по якій поставляється електроенергія, як правило, одна, і споживач технічно не може вибирати електромережних компаній. З технічної точки зору, електрична мережа являє собою сукупність ліній електропередачі (ЛЕП) і трансформаторів, що знаходяться на підстанціях.

  • Лінії електропередачі представляють собою металевий провідник, по якому проходить електричний струм. В даний час практично повсюдно використовується змінний струм. Електропостачання в переважній більшості випадків - трифазне, тому лінія електропередачі, як правило, складається з трьох фаз, кожна з яких може включати в себе кілька проводів. Конструктивно лінії електропередачі діляться на повітряні та кабельні.
    • Повітряні лінії (ПЛ) підвішені над поверхнею землі на безпечній висоті на спеціальних спорудах, званих опорами. Як правило, провід на повітряній лінії не має поверхневої ізоляції; ізоляція мається на місцях кріплення до опор. На повітряних лініях є системи грозозахисту. Основною перевагою повітряних ліній електропередачі є їх відносна дешевизна в порівнянні з кабельними. Також набагато краще ремонтопридатність (особливо в порівнянні з безколекторними кабельними лініями): не потрібно проводити земляні роботи для заміни дроти, нічим не ускладнений візуальний контроль стану лінії. Однак, у повітряних ЛЕП є ряд недоліків:
      • широка смуга відчуження: в околиці ЛЕП заборонено ставити будь-які споруди і садити дерева, при проходженні лінії через ліс, дерева по всій ширині смуги відчуження вирубуються;
      • незахищеність від зовнішнього впливу, наприклад, падіння дерев на лінію і крадіжки проводів; незважаючи на пристрої грозозахисту, повітряні лінії також страждають від ударів блискавки. Унаслідок уразливості, на одній повітряній лінії часто обладнають два ланцюги: основну та резервну;
      • естетична непривабливість; це одна з причин практично повсюдного переходу на кабельний спосіб електропередачі в межах міста.
    • Кабельні лінії (КЛ) проводяться під землею. Електричні кабелі мають різну конструкцію, проте можна виявити спільні елементи. Серцевиною кабелю є три струмопровідні жили (по числу фаз). Кабелі мають як зовнішню, так і междужільную ізоляцію. Звичайно як ізолятора трансформаторне масло в рідкому вигляді, або промасленим папером. Струмопровідна серцевина кабелю, як правило, захищається сталевий бронею. Із зовнішнього боку кабель покривається бітумом. Бувають колекторні і безколекторні кабельні лінії. У першому випадку кабель прокладається в підземних бетонних каналах - колекторах. Через певні проміжки на лінії обладнуються виходи на поверхню у вигляді люків - для зручності проникнення ремонтних бригад в колектор. Безколекторні кабельні лінії прокладаються безпосередньо в грунті. Безколекторні лінії істотно дешевше колекторних при будівництві, проте їх експлуатація більш витратна в зв'язку з недоступністю кабелю. Головним достоїнством кабельних ліній електропередачі (у порівнянні з повітряними) є відсутність широкої смуги відчуження. За умови достатньо глибокого закладення, різні споруди (у тому числі житлові) можуть будуватися безпосередньо над колекторної лінією. У разі бесколлекторного закладення будівництво можливе в безпосередній близькості від лінії. Кабельні лінії не псують своїм виглядом міський пейзаж, вони набагато краще повітряних захищені від зовнішнього впливу. До недоліків кабельних ліній електропередачі можна віднести високу вартість будівництва і подальшої експлуатації: навіть у разі безколекторний укладання кошторисна вартість погонного метра кабельної лінії в рази вище, ніж вартість повітряної лінії того ж класу напруги. Кабельні лінії менш доступні для візуального спостереження їх стану (а в разі безколекторний укладання - взагалі недоступні), що також є суттєвим недоліком експлуатаційним.

3.3. Споживання електричної енергії

За даними Управління з енергетичної інформації США (EIA - US Energy Information Administration) в 2008 році світове споживання електроенергії склало близько 17400000000000 кВт год. [4]

4. Види діяльності в електроенергетиці

4.1. Оперативно-диспетчерське управління

Система оперативно-диспетчерського управління в електроенергетиці включає в себе комплекс заходів з централізованого управління технологічними режимами роботи об'єктів електроенергетики та енергоприймаючу установок споживачів у межах Єдиної енергетичної системи Росії і технологічно ізольованих територіальних електроенергетичних систем, що здійснюється суб'єктами оперативно-диспетчерського управління, уповноваженими на здійснення зазначених заходів в порядку, встановленому Федеральним законом "Про електроенергетику" [1]. Оперативне управління в електроенергетиці називають диспетчерським, тому що воно здійснюється спеціалізованими диспетчерськими службами. Диспетчерське управління проводиться централізовано і безперервно протягом доби під керівництвом оперативних керівників енергосистеми - диспетчерів [5].


4.2. Енергозбут

Примітки

  1. 1 2 Федеральний закон Російської Федерації від 26 березня 2003 р. N 35-ФЗ "Про електроенергетику" - www.rg.ru/oficial/doc/federal_zak/35-03.shtm
  2. Під загальною редакцією чл.-кор. РАН Е.В.Аметистова том 2 по редакцією проф.А.П.Бурмана і проф.В.А.Строева / / Основи сучасної енергетики. У 2-х томах - Москва: Видавничий дім МЕІ, 2008. - ISBN 978 5 383 00163 9.
  3. М. І. Кузнєцов Основи електротехніки - Москва: Вища школа, 1964.
  4. US Energy Information Administration - International Energy Statistics - tonto.eia.doe.gov/cfapps/ipdbproject/IEDIndex3.cfm? tid = 2 & pid = 2 & aid = 2 (Англ.) . Фотогалерея - www.webcitation.org/618JfADXb з першоджерела 22 серпня 2011.
  5. Оперативне управління в енергосистемах / Є. В. Калентіонок, В. Г. Прокопенко, В. Т. Федін. - Мінськ.: Вишейшая школа, 2007


Wiki letter w.svg
Для поліпшення цієї статті бажано ? :
Енергетика: структура по продуктах і галузям
Електроенергетика:
електроенергія
Традиційна
Теплові електростанції Конденсаційна електростанція (КЕС) Теплоелектроцентраль (ТЕЦ)
Гідроенергетика Гідроелектростанція (ГЕС) Гідроакумулююча електростанція (ГАЕС)
Атомна Атомна електростанція (АЕС) Плавуча атомна електростанція (ПАТЕС)
Альтернативна
Геотермальна Геотермальні електростанції (ГеоТЕС)
Гідроенергетика Малі гідроелектростанції (МГЕС) Припливні електростанції (ПЕС) Хвильові електростанції Осмотичні електростанції
Вітроенергетика Вітряні електростанції (ВЕС)
Сонячна Сонячні електростанції (СЕС)
Воднева Водневі електростанції Установки на паливних елементах
Біоенергетика Біоелектростанціі (БіоТЕС)
Мала Дизельні електростанції Газопоршневі електростанції Газотурбінні установки малої потужності
Електрична мережа
Електричні підстанції Лінії електропередачі (ЛЕП) Опори ліній електропередачі
Теплопостачання :
теплоенергія
Централізоване
Теплоелектроцентралі (ТЕЦ) Котельні Атомні електростанції (АЕС) Атомні електростанції теплопостачання (АСТ) Геотермальні електростанції (ГеоТЕС) Біоелектростанціі (БіоТЕС)
Децентралізоване
Малі котельні Міні-ТЕЦ Телонасосние установки Електронагрівачі Печі
Теплова мережа
Теплові пункти Теплотраси
Паливна
промисловість
:
паливо
Органічне
Газоподібне Природний газ Генераторний газ Коксовий газ Доменний газ Продукти перегонки нафти Газ підземної газифікації Синтез-газ
Рідке Нафта Бензин Гас Солярове масло Мазут
Тверде
Викопне Буре вугілля Кам'яне вугілля Антрацит Горючий сланець Торф
Рослинна Дрова Деревні відходи Біомаса
Штучне Деревне вугілля Кокс і напівкокс Углебрікети Відходи вуглезбагачення
Ядерне Уран MOX-паливо
Перспективна
енергетика
:
Енергетика Термоядерна енергетика Космічна енергетика
Паливо Плутоній Торій Дейтерій Тритій Гелій-3 Бор-11
Галузі промисловості
Електроенергетика Атомна ( АЕС) | Вітрова ( ВЕС) | Гідроенергетика ( ГЕС) | Теплова ( ТЕС) | Геотермальна | Воднева | Геліоенергетика | Хвильова | Приливна ( ПЕС)
Паливна Газова | Нафтова | Торф'яна | Вугільна | Нафтопереробна | Газопереробні
Чорна металургія (1) Видобуток і обагащеніе | (2) Видобуток і обагащеніе | Виробництво чорних металів | Виробництво труб | Виробництво електроферосплавов | Коксохімічна | Вторинна обробка чорних металів | Виробництво метизів
Кольорова металургія Виробництва: алюмінію | глинозему | фтористих солей | нікелю | міді | свинцю | цинку | олова | кобальту | сурми | вольфраму | молібдену | ртуті | титану | магнію | вторинних кольорових металів | рідкісних металів. | Промисловість твердих сплавів тугоплавких і жаростійких металів | Видобуток і обагащеніе руд рідкісних металів
Машинобудування і
металообробка
Важке | Залізничне | Суднобудування | Судноремонт | Авіаційна | Авіаремонт | Ракетна | Тракторне | Автомобільне | Верстатобудування | Хімічне | Сільськогосподарське | Електротехнічна | Приладобудування | Точне | Металообробка
Хімічна Шахтарська-хімічна | Основна хімія | Лакофарбова | Промисловість побутової хімії. Виробництво соди | виробництво добрив | виробництво хімічних волокон і ниток | виробництво синтетичних смол
Хіміко-фармацевтична
Нафтохімічна Шинна | Гумово-азбестова
Нафтопереробна
Лісова
(Комплекси)
Лісова | Деревообробна (Лісопильна, Дерево-плитна, Меблева) | Целюлозно-паперова | Лісохімічна
Будматеріалів Цементна | Залізобетонних та бетонних конструкцій | стінових матеріалів | Нерудних будівельних матеріалів
Скляна
Фарфоро-Фаянсове
Легка Текстильна | Швейна | Шкіряна | Хутряна | Взуттєва
Текстильна Бавовняна | Вовняне | Лляна | Шовкова | Синтетичних і штучних тканин | Пенько-джутова
Харчова Цукрова | Хлібобулочна | Масло-жирова | маслосироробна | Рибна | Молочна | М'ясна | Кондитерська | Спиртова | Макаронна | Пивоварна та безалкогольних напоїв | Виноробна | Мукомольная | Консервна | Тютюнова | Соляна | Плодоовочева

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru