ТЭС - это что такое? ТЭС и ТЭЦ: различия. Крупнейшие электростанции России: список, типы и особенности. Геотермальные электростанции в России

Несмотря на бурное развитие возобновляемой энергетики, тепловые электростанции (ТЭС) остаются главными генераторами в мире. Суммарно они обеспечивают порядка 2/3 от общей выработки всей электроэнергии на планете, и, по мнению специалистов, в ближайшие десятилетия данное соотношение сохранится. В тепловой энергетике, как и в любой другой промышленной сфере, есть свои уникальные объекты. «Переток» собрал интересные факты о тепловых электростанциях-рекордсменах.

Крупнейшая в мире ТЭС Tuoketuo

Крупнейшей ТЭС в мире является китайская Tuoketuo установленной мощностью 6600 МВт. Станция состоит из пяти энергоблоков, каждый из которых включает в себя два блока мощностью 600 МВт. Помимо основного оборудования на станции установлены два блока суммарной мощностью 600 МВт для собственных нужд. Ежегодно станция производит 33,3 млрд кВт⋅ч электрической энергии.

Кстати

Китай является мировым лидером по числу ТЭС, работающих на угле. Он потребляет около половины мирового объёма энергетического угля, а доля угольной генерации в стране превышает 70%. В десятку крупнейших ТЭС мира входят пять станций из Поднебесной.

Второе место принадлежит Тайчжунской ТЭС на острове Тайвань с установленной мощностью 5824 МВт. Кстати, данная станция считается самым крупным загрязнителем атмосферы на Земле. На ней установлены десять энергоблоков по 550 МВт каждый, которые используют в качестве топлива уголь, привезённый из Австралии, и четыре дополнительных блока по 70 МВт на природном газе. Среднегодовая выработка Тайчжунской ТЭС составляет 42 млрд кВт⋅ч.

Сургутская ГРЭС-2 - самая мощная тепловая электростанция (ТЭЦ) в России, расположенная в городе Сургут Ханты-Мансийского автономного округа на реке Чёрная. По состоянию на 2012 год, является одной из самых крупных ТЭС в мире по годовой генерации и самым крупным про­извод­ите­лем электричества в России.

В 1980-х годах в связи с бурными темпами роста добычи нефти и газа на территории среднего Приобья возник дефицит энергии. Необходимо было увеличить долю производимой электроэнергии в 5 раз. Было решено построить мощную электростанцию городе Сургуте - в нефтяной столице России.

Ввод первого блока состоялся 23 февраля 1985 года. Шесть основных энергоблоков на попутном газе были введены в строй в 1985-1988 годы. По первоначальному проекту, всего должно было быть введено 8 энергоблоков по 800 МВт, после чего суммарная мощность станции должна была составить 6400 МВт. Проектная рекордная мощность станции должна была сделать её самой мощной тепловой электростанцией в мире, но два оставшихся блока на попутном газе не были введены в эксплуатацию и одна из трёх труб ГРЭС не используется.

Установленная мощность станции на данный момент составляет 5597.1 МВт. Такая мощность делает СуГРЭС-2 самой мощной тепловой электростанцией в России и второй в мире.

Строительство седьмого и восьмого энергоблоков по 400 МВт на природном газе осуществлялось вне первоначального проекта станции. Энергоблоки, использующие в качестве топлива очищенный природный газ, построены в отдельных зданиях и имеют электрический КПД около 51-58%. Оборудование было поставлено американской компанией «Дженерал Электрик».

Энергоблоки №7 и №8. На заднем плане Сургутская ГРЭС-1:

В 2012 году выработка электроэнергии достигла рекордного показателя за все время существования станции - 39.967 млрд. кВт.ч электроэнергии. Всего с момента пуска первого энергоблока Сургутская ГРЭС-2 выработала более 820 млрд. кВт.ч!

Сургутская ГРЭС-2 работает на попутном нефтяном газе (70%) и природном газе (30%), это делает её более экологичной, в сравнении с любой другой ТЭС, работающей на угле. Потому что: во-первых, газ – самый чистый вид топлива, который в отличие от угля, не дает сажи. Во-вторых, газ, который поступает на самую мощную ТЭЦ в России, проходит серьезную очистку. Прежде чем его направить в котел, из него извлекается сера и другие примеси.

Высота труб - 273 метра:

Самая мощная ТЭЦ в России находится рядом с другой мощной станцией - СуГРЭС-1. Обе эти электростанции образуют два водохранилища:

Переместимся внутрь энергоблоков. На фотографии показан машинный зал, в котором расположено 6 паровых турбин по 800 МВт:

Паровой котёл производительностью 2650 тонн пара в час. Их тоже 6 - по одному на каждый энергоблок. На фотографии из-за перекрытий видна лишь половина котла. Общая высота котла около 70 метров:

На станции есть блочные щиты управления (на фотографии) и центральный пульт (ЦПУ):

Центральный пульт (ЦПУ):

Общее количество работников на станции - около 1250 человек:

Переместимся в энергоблоки. На фото паровая турбина типа D10 GE мощностью ~400 МВт. Таких турбин здесь две. Паровые котлы снять не удалось ввиду того, что они полностью закрыты, снять что-то невозможно:

7 и 8 энергоблоки:

Вид на первые 6 энергоблоков:

На станции есть несколько лабораторий, где ведут строгий контроль воды, газа и т.д.

Вернёмся к видам на станцию. В первые сутки моего пребывания на станции мне удалось снять красивейший закат, который можно посмотреть на последней фотографии:

Закат. На этом всё, спасибо за внимание.

Согласно общепринятому определению, тепловые электростанции – это электростанции, вырабатывающие электроэнергию посредством преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.

Первые ТЭС появились еще в конце XIX века в Нью-Йорке (1882 год), а в 1883 году первая тепловая электростанция была построена в России (С.Петербург). С момента своего появление, именно ТЭС получили наибольшее распространение, учитывая все увеличивающуюся энергетическую потребность наступившего техногенного века. Вплоть до середины 70-х годов прошлого века, именно эксплуатация ТЭС являлась доминирующим способом получения электроэнергии. К примеру, в США и СССР доля ТЭС среди всей получаемой электроэнергии составляла 80%, а во всем мире – порядка 73-75%.

Данное выше определение хоть и емкое, но не всегда понятное. Попытаемся своими словами объяснить общий принцип работы тепловых электростанций любого типа.

Выработка электричества в ТЭС происходить при участии множества последовательных этапов, но общий принцип её работы очень прост. Вначале топливо сжигается в специальной камере сгорания (паровом котле), при этом выделяется большое количество тепла, которое превращает воду, циркулирующую по специальным системам труб расположенным внутри котла, в пар. Постоянно нарастающее давление пара вращает ротор турбины, которая передает энергию вращения на вал генератора, и в результате вырабатывается электрический ток.

Система пар/вода замкнута. Пар, после прохождения через турбину, конденсируется и вновь превращается в воду, которая дополнительно проходит через систему подогревателей и вновь попадает в паровой котел.

Существует несколько типов тепловых электростанций. В настоящее время, среди ТЭС больше всего тепловых паротурбинных электростанций (ТПЭС) . В электростанциях такого типа, тепловая энергия сжигаемого топлива используется в парогенераторе, где достигается очень высокое давление водяного пара, приводящего в движение ротор турбины и, соответственно, генератор. В качестве топлива, на таких теплоэлектростанциях используется мазут или дизель, а также природный газ, уголь, торф, сланцы, иными словами все виды топлива. КПД ТПЭС составляет около 40 %, а их мощность может достигать 3-6 ГВт.

ГРЭС (государственная районная электрическая станция) – довольно известное и привычное название. Это не что иное, как тепловая паротурбинная электростанция, оборудованная специальными конденсационными турбинами, которые не утилизируют энергию отработанных газов и не превращают её в тепло, например, для обогрева зданий. Такие электростанции еще называют конденсационными электростанциями.

В том же случае, если ТПЭС оснащены специальными теплофикационными турбинами, преобразующих вторичную энергию отработанного пара в тепловую энергию, используемую для нужд коммунальных или промышленных служб, то это уже теплоэлектроцентрали или ТЭЦ. К примеру, в СССР на долю ГРЭС приходилось около 65% вырабатываемой паротурбинными электростанциями электроэнергии, и, соответственно, 35% - на долю ТЭЦ.

Существуют также иные виды тепловых электростанций. В газотурбинных электростанциях, или ГТЭС, генератор вращается посредством газовой турбины. В качестве топлива на таких ТЭС применяют природный газ или жидкое топливо (дизель, мазут). Однако КПД таких электростанций не очень высок, около 27-29%, так что их используют в основном как резервные источники электроэнергии для покрытия пиков нагрузки на электрическую сеть, или для снабжения электричеством небольших населенных пунктов.

Тепловые электростанции с парогазотурбинной установкой (ПГЭС) . Это электростанции комбинированного типа. Они оборудованы паротурбинными и газотурбинными механизмами, и их КПД достигает 41-44%. Эти электростанции также позволяют утилизировать тепло и превращать его в тепловую энергию, идущую на отопление зданий.

Главным недостатком всех тепловых электростанций является тип используемого топлива. Все виды топлива, которые применяют на ТЭС, являются невосполнимыми природными ресурсами, которые медленно, но неуклонно заканчиваются. Именно поэтому в настоящее время, наряду с использованием атомных электростанций, ведутся разработки механизма выработки электроэнергии при помощи восполняемых или других альтернативных источников энергии.

Расположение электростанций диктуется прежде всего потребностями экономики и населения страны, по возможности недалеко от основных потребителей энергии. Как следствие, строятся они в основном в традицион­ных промышленных районах и вблизи крупных городов. Исключением являются гидроэлектростанции, располо­жение которых диктуется в первую очередь природными условиями - наличием подходящих для строительства ГЭС участков на крупных реках. Самые мощные ГЭС расположены на сибирских реках, и в этом случае не элек­тростанции следовали за потребителями, а потребители (в основном характеризующиеся высокой энергоемко­стью предприятия по производству первичного алюминия) располагались рядом с электростанциями.

Электростанцией с наибольшей установленной мощностью - 6,4 ГВт - в России до аварии в 2009 году была Саяно-Шушенская ГЭС, расположенная на Енисее. По состоянию на июнь 2012 года введены в строй агрегаты суммарной установленной мощностью 3,2 ГВт. До восстановления Саяно-Шушенской ГЭС крупнейшей электро­станцией России является построенная на той же реке Красноярская ГЭС (6 ГВт).

Три крупные ГЭС расположена на реке Ангаре: Братская с установленной мощностью 4,5 ГВт, Усть-Илимская (3,4 ГВт) и Богучанская (3 ГВт - в процессе строительства).

В России находится крупнейшая в мире тепловая электростанция - Сургутская ГРЭС-2 с установленной мощностью 5,6 ГВт. Установленная мощность Сургутской ГРЭС-1 - 3,3 ГВт, обе электростанции работают на газовом топливе.

Крупнейшая угольная ТЭС - Рефтинская ГРЭС мощностью 3,8 ГВт.

Использующая мазут в качестве топлива Костромская ГРЭС обладает установленной мощностью 3,6 ГВт. Крупнейшие атомные станции мощностью 4,0 ГВт: Балаковская, Курская, Ленинградская АЭС.

Структура и объёмы потребления в России

В структуре потребления электрической энергии большая часть - 54,3% - приходилась в 2010 году на про­мышленность и коммунальное хозяйство, в том числе 11,3% пришлось на добывающие отрасли, 30,3% - на обра­батывающую промышленность. Потребление населения составило 12,5%, транспорта и связи - 8,7%, сельского хозяйства -1,7%, строительства -1 %. На потери пришлось 10,3% от общего объема потребления электрической энергии.

В географическом разрезе (по федеральным округам) максимальная доля от суммарного объема потре­бления в Российской Федерации пришлась на Сибирский федеральный округ - 21,4%. Доля Центрального фе­дерального округа составила 20,3%, Приволжского - 17,9%, Уральского - 17,7%, Северо-Западного - 10,4%, Южного - 6%, Дальневосточного - 4,2%, Северо-Кавказского - 2,2%.

Следует отметить, что структура потребления электрической энергии по регионам может существенно от­личаться в зависимости от местных условий. Так, если в Чеченской Республике и Республике Дагестан доля на­селения в суммарном потреблении электрической энергии составляла в 2010 году 36,5% и 33,1% соответствен­но, то в Республике Хакасия и Тюменской области - 4,3% и 5,3%. Доля потребления электрической энергии промышленностью колебалась от 86% в Республике Хакасия до 5,6% в Чеченской республике.

Динамика потребления электрической энергии и мощности в Российской Федерации демонстрирует паде­ние с 1990 по 1998 годы, и постепенный рост спроса с 1999 года, с падением в 2009 году.

В целом динамика электропотребления совпадает с динамикой промышленного производства. Наиболее быстрое падение потребления отмечалось в 1991-1994 годах, наиболее тяжелых для российской экономики. После кризиса 1998 года начинается десятилетний период экономического роста, сопровождающийся ростом спроса на электрическую энергию.

Динамика потребления электрической энергии и мощности в 1990-2010 гг представлена на рис.6

Гидроэнергетика России

По степени освоения экономически эффективных гидроэнергетических ресурсов Россия значительно уступает таким экономически развитым странам, как США и Канада.

В таблице1 приведены данные об экономическом потенциале гидроэнергетических ресурсов рек некоторых стран и степени его использования.

Табл. 1 Данные об экономическом потенциале гидроэнергоресурсов рек некоторых стран и степени его использования.

Водные ресурсы России составляют около 11% мировых ресурсов. Согласно исследованиям проведенным около 30 лет назад, экономический потенциал водных ресурсов нашей страны оценен в 852 млрд. кВтч. В России наибольший экономический потенциал сосредоточен в Восточно-Сибирском регионе – 350 млрд. кВтч, Дальневосточном – 294 млрд. кВтч и Западно-Сибирском – 77 млрд. кВтч. На начало 2000 г. этот потенциал использован на 23,4 %, в том числе в Европейской части на 46,6%, в Сибири на 19,7%, на Дальнем Востоке всего лишь на 3,3%.

Табл. 2 Региональное распределение гидроэнергетического потенциала России.

Таблица 3 Действующие ГЭС России мощностью свыше 1000 МВт