Использование инновационных технологий в топливно-энергетическом комплексе России

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«Российская академия народного  хозяйства и государственной  службы при

Президенте Российской Федерации»

Сибирский институт управления- филиал

 Юридический факультет

Кафедра региональной экономики 

Контрольная работа

По учебной дисциплине « Инновационные технологии в  естествознании»

на тему: «Использование инновационных технологий в топливно-энергетическом комплексе России»

Выполнил:

Студент 1 курса гр. 12631

Очно -заочного отделения

Специальности 030900.62

«Юриспруденция»

Григорян А.М.

Научный руководитель:

старший преподаватель кафедры

Гаврилова Н.Г.

Дата сдачи контрольной «16»  марта 2013 г.

Оценка:_______________

Новосибирск 2013

Содержание

Введение.........................................................................................................................................3

Глава 1. Топливно - энергетический комплекс РФ....................................................................4

Глава 2.Инновация в топливно-энергетическом комплексе РФ...............................................6

Глава 3.Научно-техническая  и инновационная деятельность в  ТЭК.....................................14

Заключение...................................................................................................................................18

Список использованной литературы.........................................................................................19

Введение

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) - сложная межотраслевая система  добычи и производства топлива и  энергии (электроэнергии и тепла), их транспортировки, распределения и  использования.

В его состав входят:

• топливная промышленность (нефтяная, газовая, угольная, сланцевая, торфяная)
• электроэнергетика

Топливная промышленность и электроэнергетика  тесно связанные со всеми отраслями  народного хозяйства. Топливно-энергетический комплекс использует продукцию машиностроения, металлургии, теснейшим образом  связан с транспортным комплексом. Для ТЭК характерно наличие развитой производственной инфраструктуры в  виде магистральных высоковольтных линий и трубопроводов (для транспорта сырой нефти, нефтепродуктов и природного газа), образующих единые сети.

Основа  экспорта России приходится на продукцию  ТЭК. Особенно зависят от поставок нефти  и газа из России страны СНГ. В то же время Россия изготовляет лишь половину необходимой ей нефтедобывающей  техники и зависит в свою очередь  от поставок энергооборудования из Украины, Азербайджана и других стран.

ТЭК обладает большой районообразующей ролью: вблизи энергетических источников формируется  мощная промышленность, растут города и поселки.

От развития ТЭК во многом зависит динамика, масштабы и технико-экономические  показатели общественного производства, в первую очередь промышленности. Вместе с тем приближение к  источникам топлива и энергии - одно из основных требований территориальной  организации промышленности. Массовые и эффективные топливно-энергетические ресурсы служат основой формирования многих территориально-производственных комплексов, в том числе промышленных, определяя их специализацию на энергоемких  производствах.

Глава 1.Топливно- энергетический комплекс России.

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) - сложная межотраслевая система  добычи и производства топлива и  энергии (электроэнергии и тепла), их транспортировки, распределения и  использования. В его состав входят: топливная промышленность (нефтяная, газовая, угольная, сланцевая, торфяная) и электроэнергетика, тесно связанные  со всеми отраслями народного  хозяйства. Топливно-энергетический комплекс использует продукцию машиностроения, металлургии, теснейшим образом  связан с транспортным комплексом. Для ТЭК характерно наличие развитой производственной инфраструктуры в  виде магистральных высоковольтных линий и трубопроводов (для транспорта сырой нефти, нефтепродуктов и природного газа), образующих единые сети.

В структуре природных ресурсов страны энергетические ресурсы занимают ведущее место. За последние десятилетия  топливный баланс существенно изменился - из угольного превратился в газонефтяной. В пересчете на условное топливо  потребляется газа - 53%, нефти - 33%, угля - 13%, других видов топлива – 1%.

В России функционируют 600 ТЭС, 100 ГЭС, 10 действующих АЭС (имеются в виду только крупные электростанции). В  России в 2002 г. произведено 850 млрд кВт-ч электроэнергии, что на 22% меньше, чем в 1990 г. Структура производимой электроэнергии распределяется следующим образом: ТЭС - 68%, ГЭС - 18%, АЭС -14%. Основная доля электроэнергии производится тепловыми электростанциями, т.е. работающими на органическом топливе (газ, мазут, уголь).

Тесная комплексообразующая связь  между топливной промышленностью  и электроэнергетикой позволяет  считать совокупность этих двух отраслей межотраслевым комплексом.

Развитие электроэнергетики в  России связано с планом ГОЭЛРО, который был разработан в 1920-1921 гг. Рассчитанный на 10-15 лет план предусматривал строительство 10 гидроэлектростанций  и 20 тепловых электростанций. К 1935 г. было построено 40 районных электростанций вместо 30. План ГОЭЛРО создал основу индустриализации России. В 20-е годы Россия занимала одно из последних мест в мире по выработке электроэнергии, в конце 40-х годов страна заняла первое место в Европе и второе место в мире.

Крупные электростанции играют значительную районообразующую роль. На их базе возникают  энерго- и теплоемкие производства. Производство электроэнергии в России постоянно росло до 1990 г., в последующие годы оно сократилось. В России вырабатывается 66% электроэнергии СНГ. Электроэнергетика включает:

• тепловые
• атомные электростанции (АЭС)
• гидроэлектростанции (ГЭС)
• прочие электростанции
• электрические и тепловые сети
• самостоятельные котельные.

Глава 2.Инновация в топливно-энергетическом комплексе

В современном мире инновации приобретают все большее значение для повышения конкурентоспособности и устойчивого роста национальных экономик. Страны, которые осуществляют свою политику в направлении развития экономики знаний, демонстрируют свою эффективность и высокие темпы экономического роста.

Инновации - это внедренное новшество, обеспечивающее качественный рост эффективности процессов или продукции, востребованных рынком. Инновация является конечным результатом интеллектуальной деятельности человека, его фантазии, творческого процесса, открытий, изобретений и рационализации.

Инновации необходимы всем отраслям национальной экономики, так как они создают стоимость. Многие инновации становятся базой, на которой возникают как новые отрасли, так и новые межотраслевые комплексы.

Применение инновационных технологий приводит к модернизации национальной экономики в целом. Этот процесс затрагивает все сферы: будь то производство, инфраструктура, менеджмент или государственное управление. Рост национальной экономики напрямую связан с количеством и качеством инноваций.

Дальнейшее экономическое развитие России на прямую связано с инновациями в топливно-энергетическом комплексе. Современное состояние топливно-энергетического комплекса страны характеризуется отсутствием новых мощностей, устаревшими технологиями и инфраструктурой, недостатком квалифицированных кадров.

Топливно-энергетический комплекс является базой для современной российской экономики. На развитие топливной промышленности расходуется более 20% денежных средств, приходится 30% основных фондов и 30% стоимости промышленной продукции России. Доля топливно-энергетического комплекса в ВВП России в 2011 году составила порядка 30%, в доходах федерального бюджета получаемых за счет отраслевой налоговой нагрузки, приходится на нефтегазовую отрасль - более 50% (свыше 4 трлн. руб.)¹

Проблемы топливно-энергетического комплекса затрагивают всю национальную экономику.

Рост стоимости произведенной продукции в топливно-энергетическом комплексе идет за счет увеличения цен на топливо, в частности за счет резкого роста мировых цен на нефть, и тарифов на электроэнергию.

Топливно-энергетический комплекс России сейчас находится вдовольно странном положении. С одной стороны нефтегазовые компании получают сверх прибыль, с другой - электроэнергетика и угольная промышленность находятся в довольно тяжелом положении.

Для успешной модернизации топливно-энергетического комплекса стоит задача развития инновационных структур.

Инновационная политика в топливно-энергетическом комплексе ставит основной целью достижение уровня ведущих стран в области топливной энергетики на основе собственной сырьевой базы и национального научного потенциала. В настоящее время лишь наметились сдвиги в сторону улучшения ситуации.

Многие проекты, нереализованные в советское время, были разморожены. К примеру, начатостроительствоЛАЭС-2 под Санкт-Петербургом, разморожено строительство Богучанской ГЭС на реке Ангара.² Эти проекты можно отнести к экстенсивным сдвигам, так как технологическая сторона реализуемых проектов по некоторым аспектам устарела, технологии, используемые при строительстве, относятся к прошлому технологическому укладу. Отсутствие современных инжиниринговых компаний приводит к необходимости использовать инновации иностранных компаний по завышенным ценам.

Инновации, которые внедряются в топливно-энергетический комплекс, вводятся фрагментарно: на одном предприятии часто сочетается оборудование с возрастной разницей в 10-20, а иногда и 25 лет. Отдача инноваций от этого становится минимальной, что тормозит внедрение новых решений в производство.

Дешевые энергоносители и высокие мировые цены на них также

становятся проблемой для топливно-энергетического комплекса. «Нефтедоллары» в основном идут на покупку зарубежных активов, затем на увеличение добычи и только затем на модернизацию производства и разведку новых месторождений. Правда, в последнее время наметилась тенденция у нефтегазовых компаний модернизировать производство.

Отсутствие современных энергосберегающих технологий приводит

к потере значительного количества энергии. В России тратится на отопление одного здания на 18% больше энергии, чем в Канаде.³ Развитие и внедрение энергосберегающих технологий привело бы к экономии миллионов тонн условного топлива в год, что позволило бы перенаправить эти ресурсы на развитие других отраслей.

Наряду с этим возможно использование альтернативных видов энергетики.

Рассмотрим более подробно  виды альтернативной энергетики.⁴

Ветряная энергетика

Альтернативная энергетика в мире стремительно развивается. Наиболее перспективными в настоящее время  являются три технологии: энергетика на основе биомассы, солнечная и  ветряная энергетика. Лидерами в области  внедрения вышеперечисленных технологий являются развитые страны Европы и  Бразилия. Бразилия сделала ставку на энергетику на основе биомассы, а  европейские страны развивают ветряную и солнечную энергетику.

Основным фактором возросшего внимания к ветроэнергетике служит её превращение в самостоятельный  и самодостаточный бизнес.

Уровень КПД новых ветряных электростанций (далее ВЭС), последних  лет ввода в эксплуатацию, находится  в интервале 32-37%, наиболее эффективные  станции имеют значение этого  показателя в районе 40%. Это на уровне средних показателей традиционной тепловой энергетики. Современные ВЭС  не требуют строительства резервных  мощностей, так как работают на рынке  электроэнергии «на сутки вперед», с вероятностью исполнения заказа 96-97%. Современные ВЭС участвуют в  системном регулировании больших  энергосистем, а увеличение доли ВЭС  на рынке приводит к снижению цен  на электроэнергию. Например, в Дании  и Северной Германии каждые 5% доли ВЭС  на рынке ведут к снижению средней  цены на 1%.

Мировой опыт показывает, что  благодаря государственной поддержке, ветроэнергетическая отрасль получила мощный толчок для развития. В настоящие  время устанавливаются ветротурбины мощностью 6 МВт, в разработке турбины  мощностью до 10 МВт. Чем больше растет мощность и количество ветротурбин, тем дешевле они становятся. В  течение последних двух десятилетий  НИОКР по совершенствованию турбин ВЭУ обеспечили снижение удельной стоимости  примерно на 30%.⁵

Технический потенциал ветряной энергетики в России оценивают в ~ 6000 млрд. кВтч/год. Экономический потенциал  составляет примерно 31 млрд. кВтч/год.

Россия располагает значительными  ресурсами ветряной энергии, в том  числе в тех регионах, где отсутствует  централизованное энергоснабжение. Побережье  Северного Ледовитого океана, Камчатка, Сахалин, Чукотка, Якутия и побережье  Финского залива, Черного и Каспийского  морей имеют высокие среднегодовые  скорости ветра.

На сегодняшний день Россия отстает от других стран и по установленным  мощностям и по темпам роста.

Стоит отдельно отметить Дальний  Восток. Регион выглядит идеально для  развития ветроэнергетики. В регионе  есть богатые ветряные ресурсы, а  удаленность от основных центров  генерирования энергии делает идею создания независящей от поставки ресурсов энергетической системы еще более  привлекательной.

В целом, ветряные энергоустановки  экономически целесообразно строить  в отдаленных районах, где основным источником энергии служат дизельные  генераторы. С помощью «ветряков» в сочетании с дизельными генераторами можно создать независимую энергосистему  в отдаленных районах, что ускорит  освоение этих земель. Инновации в  ветряную энергетику помогут ускорить улучшение экономической ситуации в отдаленных районах.

Очевидные выгоды от внедрения  ВИЭ в России:

• газ, нефть и уголь, потребляемые внутри страны и сэкономленные в результате ВИЭ, могут пойти на экспорт по ценам, существенно выше внутри российских; сохраняются углеводороды, запасы которых оцениваются горизонтом 50 лет (данные научных разработок Академии наук РФ);
• сохранение экологии: отсутствуют выбросы углекислого газа, метана, серных и азотных соединений; земли, на которых расположены ветропарки, не выводятся из использования;
• приток колоссальных инвестиций в Россию, где, по оценкам экспертов, имеется самый большой в мире ветроэнергетический рынок; для сравнения: оборот мирового ветроэнергетического рынка в 2008 г. составил 36 млрд. евро;
• создание новых рабочих мест и развитие новых отраслей в промышленности (металлоемкость одного ветрогенератора мегаваттного класса - более 200 тонн);
• толчок для развития научной мысли и передовых инновационных технологий; для разработки и производства конкурентоспособной продукции.

Солнечная энергетика

Солнечная энергетика - это  отрасль мировой энергетики, связанная  с получением полезной энергии путем  преобразования солнечного излучения. Солнечное излучение бывает прямое и рассеянное.

Количество энергии, падающей на единицу площади в единицу  времени, зависят от ряда факторов:

• широты
• местного климата
• сезона года
• угла наклона поверхности по отношению к Солнцу

Среднегодовое суммарное  излучение составляет: в Центральной  Европе, Средней Азии и Канаде - приблизительно 1000 кВт*ч/м2, в Средиземноморье - приблизительно 1700 кВт*ч/м2, в большинстве районов  Африки, Ближнего Востока и Австралии - 2200 кВт*ч/м2.

Преобразование солнечного излучения в полезную энергию  осуществляется путем использования  гелиоцентрических систем. Принцип  работы солнечной батареи заключается  в том, что она напрямую преобразует  электромагнитное излучение солнца в электричество. Этот процесс основан  на фотоэлектрическом эффекте, в  результате которого генерируется постоянный ток.

Все солнечные батареи  в зависимости от способа преобразования делятся на:

• фотоэлектрические преобразователи - полупроводниковые устройства, прямо преобразующие солнечную энергию в электричество;
• солнечные коллекторы - нагревательные низкотемпературные установки, используемые как нагреватели воды для различных нужд;
• гелиоэлектростанции (ГеЭС) - солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение для приведения в действие тепловых и других машин.

Использование солнечной  энергии началось в 1960-х годах  как основного источника энергии  для спутников на околоземной  орбите. На данный момент в мире широко развита практика использования  солнечной энергии для работы водных насосов, обеспечения уличного освещения. Современные фотоэлектрические  установки работают в любую погоду. Они достигают в облачную погоду 80% своей проектной производительности, в туманную - 50%, и, даже при сплошной облачности, они вырабатывают 30% энергии.

Мировой опыт показывает, что  фотоэлементы служат экономически выгодным источником электричества для основных нужд, таких как:

• освещение;
• водозабор;
• средства связи;
• медицинские учреждения;
• местный бизнес.

Большинство компаний производителей солнечных модулей расположены  в Азии. Тем не менее, Германия лидирует как в установке, так и в производстве установок солнечных электроэнергетических систем.

В силу протяженности территории России уровни солнечной радиации в  различных регионах существенно  варьируются. Так, солнечная радиация в отдаленных северных районах составляет 810 кВт*ч/м2 в год, тогда как в  южных районах она превышает 1400 кВт*ч/м2 в год.

Потенциал российского рынка  значителен:

1.Сейчас более 10 млн. граждан России живут без центрального электроснабжения. Для электроснабжения 1 млн. граждан реально использовать солнечную энергию (на каждого гражданина примерно 2 кВтч/сутки), для этого необходимо установить более 500 МВт пиковой мощности фото энергосистем;

2.Вторым огромным российским потенциальным потребителем является сельское хозяйство, которое самостоятельно способно потреблять сотни мегаватт пиковой энергии солнечных батарей в год.

Автономные солнечные  энергосистемы могут быть успешно  использованы в городах и районах  с центральным электроснабжением. В развитых странах активно используется солнечная энергетика для освещения  рекламных щитов, уличного и домашнего  освещения.

Некоторые области фотовольтаики  в частном секторе стали традиционными - автономные зарядные устройства для  мобильных телефонов, ноутбуков, калькуляторов.

При всех своих достоинствах у солнечной энергетики есть существенные недостатки:

• солнечной энергетике необходимы значительные площади для функционирования (для электростанции мощностью 1 ГВт необходимо несколько десятков квадратных километров);
• поток солнечной радиации сильно зависит от широты и от климата района земли, что затрудняет повсеместное использование солнечной энергетики;
• солнечная электростанция не работает ночью, недостаточно эффективно работает в утренние и вечерние часы; для преодоления этих проблем необходимы либо эффективные электрические аккумуляторы (на сегодняшний день это не разрешенная проблема), либо строить гидроаккумулирующие станции, которые требуют также значительных площадей;
• дороговизна фотоэлементов, несмотря на то, что в период с 1990-2005 года цены на фотоэлементы снижались на 4-5% в год;
• КПД большинства гелиоэлектростанций составляет менее 20%;
• обслуживание гелиоэлектростанций требует значительных средств, так как фотоэлементы необходимо очищать от пыли;
• влияние солнечных электростанций на экологию еще недостаточно изучено.

Биоэнергетика и  другие виды

Биоэнергетика - отрасль  электроэнергетики, основанная на использовании  биотоплива. Различают следующие  виды биотоплива:

• жидкое;
• твердое;
• газообразное;
• биотопливо из водорослей.

Биотопливо производится, в отличие от нефти и газа, из возобновляемого биологического топлива - биомассы. Биомассой может быть как отходы от других производств, так  и переработанные сельскохозяйственные культуры. Современная биоэнергетика  основана на высокоэффективных технологиях  преобразования биомассы в удобные  для использования виды энергии. Годовое потребление биомассы в  мире эквивалентно потреблению 1 млрд. тонн нефти и сравнимо с уровнем  потребления природного газа.

Темпы роста производства различного вида биотоплива составляет в мире около 40% в год.

Биотопливо в мире широко используется как добавка к традиционному  топливу. Наиболее развит рынок биоэтанола. Основными центрами производства и  потребления являются Бразилия и США

ЕС продолжает наращивать производство биотоплива, но значительно  более медленными темпами, так как  столкнулся с проблемой узости сырьевой базы и, в рамках программы стимулирования возобновляемых источников энергии, сконцентрировался  на ветряной и солнечной энергетике.

Перспективы использования  биотоплива неоднозначны. С одной  стороны идет рост производства и  потребления биотоплива, государство  стимулирует переход к «зеленому» топливу. С другой стороны из-за угрозы продовольственного кризиса, который  по оценкам ОЭСР-ФАО может произойти  в 2013-2017 годах, снижает привлекательность  данного вида возобновляемого источника  энергии. С экологической точки  зрения с производством биотоплива не все ясно. Увеличение посевов  кукурузы, основного сырья для  биоэтанола в США, приводит к осушению ряда территорий, так как кукуруза забирает много влаги из почвы.

В России только недавно  начали развивать биоэнергетику. В 2008 г. был создан Федеральный центр  развития биоэнергетики по поручению  Президента Российской Федерации от 04.03.2008 г. №Пр-347, поручению Правительства Российской Федерации от 06.03.2008 г. №Пр-834 и Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 11.08.2008 г. №АС-13/4789 на базе Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» (ГНУ ВИМ) Россельхозакадемии.

Российским центром развития биоэнергетики был проведен частичный  мониторинг по развитию биоэнергетики  в Российской Федерации. Исходя из анализа  ситуации в регионах, можно сделать  вывод, что она позитивна. Уже  десятки хозяйств локально начинают использовать технологии, связанные  с использованием биотоплива как  альтернативу традиционным видам топлива.

Наиболее перспективным  для России считается производство твердого биотоплива, так как в  качестве сырья используются отходы сельскохозяйственного и лесоперерабатывающего  производств. Это связано, прежде всего, с состоянием сельскохозяйственного  рынка. Невозможно использовать сахарный тростник, а цены на кукурузу высоки. Традиционные культуры, такие как  ячмень, пшеница, рожь, уступают по своим  энергетически характеристикам.

В мире широко идут дискуссии  по использованию таких источников как геотермальная энергия и  энергия приливов. Данные виды энергии  можно использовать только при определенных географических условиях. Наиболее благоприятным  регионом для геотермальной энергетики является Камчатка и Курильские острова. Там уже ведется строительство  геотермальных станций.

Приливная энергетика может  развиваться только в прибрежных районах с высокой амплитудой приливов / отливов. В России с 1968 г. действует экспериментальная ПЭС  в Кислой губе на побережье Баренцева  моря. В советское время был  разработан проект ПЭС мощностью  до 87 ГВт, наиболее благоприятным местом возведения, которой является Пенжинская губа в Охотском море.⁶

Глава 3.Научто-техническая и инновационная деятельность в ТЭК

Научная, научно-техническая и инновационная  деятельность в отраслях ТЭК является основой повышения эффективности  функционирования энергетического  сектора страны.

Научно-техническая и инновационная  политика в энергетическом секторе  опирается на современные достижения и прогноз приоритетных направлений  фундаментальной и прикладной отечественной  и мировой науки в энергетической сфере. Развитие фундаментальных исследований - важнейшее условие создания новых  высокоэффективных технологий в  энергетическом секторе российской экономики.

Приоритетами государственной  научно-технической и инновационной  политики в отраслях ТЭК в прогнозируемый период являются:

• воссоздание и развитие научно-технического потенциала, включая фундаментальную  науку и прикладные разработки, модернизацию экспериментальной базы и системы  научно-технической информации;

• создание благоприятных условий  для развития инновационной деятельности, направленной на коренное обновление производственно-технологической базы ТЭК, ресурсосбережение и улучшение  потребительских свойств продукции  топливно-энергетического комплекса;

• совершенствование всех стадий инновационного процесса, повышение  востребованности и эффективности  использования результатов научной  деятельности;

• защита прав на результаты научно-технической  деятельности;

• использование потенциала международного сотрудничества для применения лучших мировых достижений и вывода отечественных  разработок на более высокий уровень;

• сохранение и развитие кадрового  потенциала и научной базы, интеграция науки и образования.

Для достижения указанных приоритетов  научно-технической и инновационной  политики необходимо:

• выявление и экономическая  поддержка перспективных направлений  научно-технической и инновационной  деятельности и критических технологий в ТЭК с учетом их прогнозируемой эффективности и мировых тенденций. Реализация указанных направлений  осуществляется через федеральные  целевые научно-технические и  различные инновационные программы  и проекты;