Системный анализ текущего состояния и перспектив развития отечественной электроэнергетики

ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ

ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра аналитических информационных систем

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Общая теория систем»

на тему:

«Системный анализ текущего состояния и перспектив развития отечественной электроэнергетики »

Исполнитель: Кузнецов Д. В.

Направление подготовки:

«Бакалавр Бизнес-Информатики»

Группа: 1б-иу100

№ зачетной книжки: 11УЛД12274

Руководитель: Шкаберин В. А.

                          Брянск 2011

Оглавление

Введение

Глава I. Состояние электроэнергетики Российской Федерации

1.1. Значение электроэнергетики в экономике страны

1.2. Основные показатели электроэнергетики Российской Федерации

Глава II. Анализ проблем, существующих в электроэнергетике Российской Федерации

2.1 Проблемы электроэнергетики Российской Федерации

2.2 Основные задачи, направленные на решение проблем в электроэнергетике Российской Федерации

Глава III. Анализ перспектив развития электроэнергетики Российской Федерации

Заключение

Список используемой литературы

Введение

В Федеральном Законе от 26 марта 2003 г. №35-ФЗ «Об электроэнергетике» элек­троэнергетика названа основой функционирования экономики и жизнеобеспечения стра­ны. Законом определены общие принципы организации экономических отношений и ос­новы государственной политики в сфере электроэнергетики, в том числе: обеспечение энергетической безопасности Российской Федерации, технологическое единство электро­энергетики и обеспечение её надежного функционирования.

Определение основных количественных и качественных параметров развития элек­троэнергетики и конкретных механизмов их достижения, а также координация развития электроэнергетики с развитием других отраслей ТЭК и потребностями экономики страны, относятся к числу наиболее важных задач Энергетической стратегии России.

Производство, транспорт, распределение, сбыт и потребление электроэнергии яв­ляются звеньями единого непрерывного технологического процесса. Надежное и эффек­тивное функционирование электроэнергетики возможно только на основе единства техни­ческой политики в отрасли, независимо от форм собственности.

Поэтому так актуальна тема курсовой работы. Целью которой является системный анализ текущего состояния и перспектив развития отечественной электроэнергетики.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- определялся общий уровень состояния электроэнергетики Российской Федерации;

- выявлялись основные проблемы отечественной электроэнергетики;

- анализировались перспективы развития электроэнергетики Российской Федерации.

Глава I. Состояние электроэнергетики Российской Федерации

1.1. Значение электроэнергетики в экономике страны

Значение электроэнергетики в экономике России, так же как и её общественной жизни трудно переоценить — это основа всей современной жизни.

По важному показателю — выработке на одного жителя страна находится приблизительно на одном уровне с такими энергоимпортирующими государствами как Германия и Дания, имеющими меньшие транспортные потери и затраты на отопление.

В структуре потребления выделяется промышленность — 36 %, ТЭК — 18 %, жилой сектор — 15 %, значительны потери в сетях, достигающие 11,5 %[1].

По регионам структура резко отличается — от высокой доли ТЭК в западной Сибири и энергоёмкой промышленности в Сибирской системе, до высокой доли жилого сектора в густонаселённых регионах европейской части.

Важную роль электроэнергетика играет в условиях перехода к рыночной экономике, от ее развития во многом зависит выход из экономического кризиса, решение социальных проблем. На решение социальных задач в 1991-2000 гг. пошло более 50% прироста потребления электроэнергии,  в 2000-2010 гг. - почти 60%.

Специфической особенностью электроэнергетики является то, что ее продукция не может накапливаться для последующего использования, поэтому потребление соответствует производству электроэнергии и по размерам (разумеется, с учетом потерь), и во времени. Существуют устойчивые межрайонные связи по ввозу и вывозу электроэнергии: электроэнергетика является отраслью специализации Поволжского и Восточно-Сибирского крупных экономических районов. Крупные электростанции играют значительную районообразующую роль. На их базе возникают энергоемкие и теплоемкие производства (выплавка алюминия, титана, ферросплавов, производство химических волокон и др.). Например, Саянский ТПК (на базе Саяно-Шушенской ГЭС) - электрометаллургия: сооружается Саянский алюминиевый завод, завод по обработке цветных металлов, строится молибденовый комбинат, в перспективе намечается строительство электрометаллургического комбината.

В настоящее время без электрической энергии наша жизнь немыслима. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос. Представить без электроэнергии наш быт также невозможно.

Такое широкое распространение объясняется ее специфическими свойствами:

              возможности превращаться практически во все другие виды энергии (тепловую, механическую, звуковую, световую и т.п.);

              способности относительно просто передаваться на значительные расстояния в больших количествах;

              огромным скоростям протекания электромагнитных процессов;

              способности к дроблению энергии и образование ее параметров (изменение напряжения, частоты)[2].

В промышленности электрическая энергия применяется для приведения в действие различных механизмов и непосредственно в технологических процессах. Работа современных средств связи (телеграфа, телефона, радио, телевидения) основана на применении электроэнергии. Без нее невозможно было бы развитие кибернетики, вычислительной техники, космической техники.

В сельском хозяйстве электроэнергия применяется для обогрева теплиц и помещений для скота, освещения, автоматизации ручного труда на фермах.

Огромную роль электроэнергия играет в транспортной промышленности. Электротранспорт не загрязняет окружающую среду. Большое количество электроэнергии потребляет электрифицированный железнодорожный транспорт, что позволяет повышать пропускную способность дорог за счет увеличения скорости движения поездов, снижать себестоимость перевозок, повышать экономию топлива.

Электроэнергия в быту является основной частью обеспечения комфортабельной жизни людей. Многие бытовые приборы (холодильники, телевизоры, стиральные машины, утюги и др.) были созданы благодаря развитию электротехнической промышленности.

Электроэнергетика - важнейшая часть жизнедеятельности человека. Уровень ее развития отражает уровень развития производительных сил общества и возможности научно-технического прогресса.

В целом, стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики. Электроэнергетика является основой функционирования экономики и жизнеобеспечения.

Надежное и эффективное функционирование электроэнергетики, бесперебойное снабжение потребите основой основа поступательного развития экономики страны и неотъемлемый фактор обеспечения цивилизованных условий жизни всех ее граждан.

1.2. Основные показатели электроэнергетики Российской Федерации

Электроэнергетическая отрасль России - это развивающийся в масштабе всей стра­ны высокоавтоматизированный комплекс электростанций, электрических сетей и объектов электросетевого хозяйства, объединенных единым технологическим циклом и централизо­ванным оперативно-диспетчерским управлением. Объемы производства электроэнергии в последнее время наблюдаются в положительной динамике (таблица 1.1).

Таблица 1.1. Производство электроэнергии

Таким образом, из данных таблицы 1.1 видно, что доля электроэнергии, произведенной тепловыми электростанциями, в общей выработке электроэнергии возросла с 64,5% в январе-сентябре 2009г. до 66,3% в январе-сентябре 2010г., а гидроэлектростанциями - уменьшилась с 19,0% до 17,2%. Доля электроэнергии, произведенной атомными электростанциями осталась на уровне прошлого года - 16,5%[3].

Установленная мощность электростанций России составляла на начало 2011 года 228,2 ГВт, включая электростанции ЕЭС России, рост за год составил 1,1%. В 2010 году на территории России введено в эксплуатацию 2,8 ГВт новых генерирующих мощностей, а с учетом модернизации действующего оборудования прирост мощностей составил 3,2 ГВт. Выведено из эксплуатации оборудования суммарной мощностью 1 ГВт.

Рисунок 1.1. Динамика установленной мощности электростанций России, ГВт

Следует отметить, что структура генерирующих мощностей на протяжении последних 20-ти лет в России существенно не менялась. Основной причиной этого является незначительный объем ввода генерирующих мощностей в последние годы. Так, 47% ТЭС было введено в период с начала 1970-х по 1990-е годы. За последние 15 лет ввод новых и реконструируемых энергетических объектов сократился в несколько раз и составил в среднем около 1,5 млн. кВт в год[4].

Основой надежного и безопасного энергоснабжения страны является ЕЭС России объединяющая на параллельную работу электрические станции всех типов. До последнего времени инфраструктура электроэнергетики полностью покрывала потребности страны в электрической и тепловой энергии с незначительной долей экспорта электроэнергии (не более 2% общего потребления в стране).

Электрические сети страны, являются сетями переменного тока, работающими на частоте 50 Гц. На этой частоте работают энергосистемы всех стран Евразийского конти­нента, кроме части Японии. Сети подразделяются на системообразующие (магистраль­ные), обеспечивающие целостность функционирования ЕЭС России и распределительные сети, за счет которых осуществляется электроснабжение потребителей. Системообразующая сеть в европейской части ЕЭС России в основном сформиро­вана на основе линий электропередачи с напряжением 330-500-750 кВ, в то время как в азиатской части ЕЭС России сложилась система номинальных напряжений 220 - 500 кВ. При этом одновременно с развитием системообразующей сети напряжением 750-500 кВ, начиналось промышленное освоение сети напряжением 1150 кВ сооружением промыш­ленной электропередачи напряжением 1150 кВ Экибастуз-Кокчетав-Кустанай, однако ос­воение данного класса напряжения не было завершено[5].

Помимо сетей переменного тока в ЕЭС РФ функционирует вставка постоянного то­ка на ПС Выборгская, объединяющая на несинхронную параллельную работу ЕЭС и энер­госистему Финляндии. Сооружалась электропередача постоянного тока +/- 750 кВ Экиба-стуз-Тамбов, однако её создание не было завершено. Протяженность электрических сетей на­пряжением 110-1150 кВ (в одноцепном исчислении) всех ОЭС составила более 442,2 тыс. км, а суммарная установленная мощность трансформаторов разных классов напряжения на понизительных подстанциях составила около 696,9 тыс. МВА. Среднегодовой прирост электропотребления в стране за последние пять лет составил 1,7%[6]. В ближайшие три года ожидается превышение исторического максиму­ма потребления электроэнергии 1990 года в 1074 млрд. кВт/ч. В ряде ключевых регионов страны (Москва, Санкт-Петербург, Тюмень и др.) данное превышение произошло уже не­сколько лет назад и стало серьезным сдерживающим фактором регионального развития. Давление спроса в виде отложенных заявок на присоединение нарастает.

Глава II. Анализ проблем, существующих в электроэнергетике Российской Федерации

2.1 Проблемы электроэнергетики Российской Федерации

Современное состояние электроэнергетики России характеризуется рядом проблем системного характера:

- высоким уровнем физического и морального износа оборудования,

- низкой эффективностью использования топлива,

- неравномерностью роста энергопотребления по территории страны, которая ведет к недостатку активной мощности генерации и сетей электропередачи в ряде районов пиковых нагрузок[7].

Перечисленные проблемы явились следствием утраты электроэнергетикой своих системных преимуществ, в результате процесса реструктуризации отрасли, которая началась еще в 90-х годах и продолжается по настоящий момент.

По объему генерирующих мощностей и производства электроэнергии Россия занимает четвертое в мире место после США, Китая и Японии. Однако при этом как российская промышленность, так и население страны испытывают дефицит электроэнергии.

В качестве основных факторов, характеризующих дефицит электроэнергии в российской экономике можно выделить:

- высокий уровень тарифов на электроэнергию,

- недостаток генерирующих мощностей в период пиковых нагрузок и отказы от подключения новых потребителей.

Доля удовлетворенных заявок на техническое присоединение к сетям постоянно снижается: 32% - в 2004 г., 21% - в 2005 г., 16% - в 2006 г.

Для того чтобы генерирующие мощности обеспечивали развитие электроэнергетики России и справлялись с максимум нагрузки в пиковый период, необходим темп роста генерирующих мощностей не меньше прироста энергопотребления в стране.

Но реалии таковы, что с 1999 года наблюдается опережающий рост энергопотребления по сравнению с приростом мощностей. Таким образом, темпы ввода новых мощностей крайне низки и в настоящее время не могут обеспечить потребности экономики.

Следствием низкого коэффициента обновления основных фондов в электроэнергетической отрасли в последние годы является старение основного оборудования электростанций в стране.

Пик ввода мощностей приходится на 1971-1980 гг., тогда было введено 31,4% от всей установленной мощности по России. Средний возраст оборудования электростанций России составляет более 30 лет[8].

Износ основных производственных фондов в российской электроэнергетике в последние годы прогрессировал весьма быстро: с 51,6% в 2000 г. до 59,8% в 2005 г[9]. За последние 15 лет в России было введено лишь 25,1 ГВт генерирующих мощностей, в то время как в США только за один 2005 год ввели 30 ГВт.

Рост уровня физического износа генерирующих мощностей в энергетике России обусловлен следующими факторами:

- недостаточным финансированием электроэнергетики Российской Федерацией;

- неэффективной моделью инвестиционного финансирования предприятий электроэнергетики: привлечение частных инвестиций для строительства и модернизации генерирующих мощностей сопряжено со значительными ограничениями, а реализуемые за счет собственных средств энергетических компаний и финансирования РАО «ЕЭС России» инвестиционные проекты зачастую недостаточно чувствительны к соотношению перспективного спроса и предложения электроэнергии и характеризуются низкой экономической эффективностью. По оценкам экспертов, резерв экономии средств при реализации инвестиционных проектов составляет от 15 до 30%;

- ограниченностью собственных финансовых средств, невозможностью привлечения значительных кредитных ресурсов энергетическими компаниями в рамках существующей в настоящее время структуры отрасли и модели регулирования тарифов на электроэнергию;

- неконкурентоспособностью по показателям эффективности и надежности продукции ряда предприятий энергетического машиностроения и электротехнической промышленности, а также недостаточным уровнем конкуренции на рынке инжиниринговых услуг;

- сравнительно низким уровнем цен на энергоресурсы, в первую очередь природный газ, доля которого в структуре используемого тепловыми электростанциями топлива составляет более 70%, в результате чего техническое перевооружение генерирующих мощностей характеризуется меньшей привлекательностью по сравнению с продлением срока эксплуатации, способствующим увеличению затрат на топливо и ремонт.

Проблема физического износа генерирующих мощностей усугубляется высоким уровнем их морального износа. Генерирующие мощности в России в основном представляют собой электростанции с паросиловым циклом, КПД которых на 40-45% ниже парогазовых или газотурбинных электростанций, используемых в большинстве развитых стран (рис.2.1).

Нарастание объемов изношенного оборудования и отсутствие возможности его восстановления вводят электроэнергетику в зону повышенного риска технологических отказов и аварий оборудования.

Рисунок 2.1. Эффективность работы российских ТЭС по сравнению с зарубежными аналогами

Опережающий рост потребления электроэнергии в России требует активизации энергосбережения и масштабного ввода новых генерирующих мощностей[10].

Автоматизация технологических процессов на подстанциях осуществлена в незна­чительном объеме, а АСУ ТП, как система, на 1% по отношению ко всем подстанциям, по­этому схемы организации эксплуатации ориентированы, прежде всего, на круглосуточное пребывание на них обслуживающего (оперативного) персонала.

Замена устаревших уст­ройств РЗиА на современные микропроцессорные устройства составляют незначительное количество (не более 3%).

Существующие в настоящее время на подстанциях системы учета электроэнергии в большинстве случаев не отвечают современным требованиям, как в части автоматизации, так и в части выполнения ФЗ «О единстве измерений».

Значительны колебания уровня напряжения, поскольку средства регулирования на­пряжения в распределительных сетях недостаточно эффективны, недостаточно средств ре­гулирования реактивной мощности в системообразующих и распределительных сетях. Большинство трансформаторов не имеет систем автоматического регулирования РПН.

Высокие темпы роста потребления, превышающие темпы ввода генерирующих мощностей, наряду с отставанием развития электрических сетей, приводят к снижению, как системной надежности, так и надежности энергоснабжения потребителей.

Свертывание в 90-х годах программ разработки и освоения новых технологий про­изводства, транспорта и распределения электрической и тепловой энергии вызвало расту­щее отставание технического уровня российской электроэнергетики от уровня, достигну­того промышленно развитыми странами.

Низкая эффективность отечественной электро­энергетики оказывает негативное влияние на конкурентоспособность экономики страны в целом, создает избыточную нагрузку на топливные отрасли, ведет к росту цен на электро­энергию для промышленных потребителей и населения.

С разделением АО-энерго и необходимостью ускоренного решения задач развития остро стоят вопросы регламентации технических условий присоединения, создания систе­мы планирования развития, обновления нормативной базы проектирования, стандартиза­ции надежности.

Очевидна необходимость развития электроэнергетики темпами, опережающими рост спроса с учетом региональной специфики и роста городов, координации с планами развития территорий, повышения надежности и качества энергоснабжения в целом.

Несмотря на значительный потенциал экономии электроэнергии, только за счет этого решить проблему дефицита генерирующих мощностей не представляется возможным.

Опережающий рост потребления электроэнергии требует быстрого и масштабного ввода новых генерирующих мощностей[11]. Форсированное строительство энергетических объектов может иметь своим результатом проявление мультипликативного эффекта в развитии экономики и оценочно может дать прирост ВВП по 0,4% в год.

Несомненно, также благотворно повлияет на темпы роста национальной экономики и возобновление долгосрочного планирования на федеральном и региональных уровнях в электроэнергетической отрасли за счет того, что у инвесторов появится возможность рассчитывать реализацию масштабных проектов на много лет вперед.

Таким образом, решение системных проблем электроэнергетики может явиться действенным фактором в процессе повышения эффективности других отраслей народного хозяйства.

2.2 Основные задачи, направленные на решение проблем в электроэнергетике Российской Федерации

Основными задачами в электроэнергетике Российской Федерации на этот период относятся:

-Разработка и создание новой техники и технологий для решения крупномасштаб­ных программных задач развития электроэнергетики, обеспечивающих надёжную работу ЕЭС России, сбалансированную по регионам страны структуру высокоэффективных, эко­логически чистых генерирующих мощностей тепловой, гидравлической, атомной энерге­тики и возобновляемых источников энергии.

-Преодоление тенденции физического и морального старения основных фондов и полный вывод к концу периода устаревшего оборудования в условиях увеличения ввода новых генерирующих мощностей, масштабов работ по реконструкции и техническому пе­ревооружению действующих электростанций на основе применения передовых техноло­гий ^технических решений.

-Снижение удельного расхода первичных энергоресурсов в теплоэнергетике за счет широкого применения новейших высокоэффективных технологий при производстве элек­троэнергии и тепла на газе и твёрдом топливе.

-Повышение эффективности топливоиспользования за счёт увеличения выработки электроэнергии на тепловом потреблении и создание в связи с этим необходимой норма­тивно-правовой базы, способствующей ускорению развития комбинированной выработки электроэнергии и тепла.

-Ускорение создания новых высокоэффективных экологически чистых технологий производства электрической и тепловой энергии на твёрдом топливе, увеличение доли уг­ля в топливном балансе электроэнергетики и создание тем самым условий для преимуще­ственного эффективного использования природного газа на ПГУ-ТЭЦ и ГТУ-ТЭЦ для электро- и теплоснабжения населения и экономики.

-Повышение надёжности, живучести, управляемости и эффективности систем цен­трализованного теплоснабжения на основе оптимизации схем тепловых сетей, полной к концу периода замены устаревших теплопроводов на прогрессивные конструкции, рацио­нального сочетания источников тепла на органическом топливе и возобновляемых источ­ников, в том числе тепловых насосов, резервирования, внедрения современных систем управления и связи.

-Развитие систем децентрализованного и локального электро- и теплоснабжения на основе использования возобновляемых источников энергии, топливных элементов, сол­нечных нагревателей, тепловых насосов, высокоавтоматизированного прямого электро­отопления с аккумулированием тепла и других источников.

-Развитие электрических связей ЕЭС на переменном и постоянном токе, позво­ляющих обеспечить устойчивую параллельную работу всех основных регионов ЕЭС Рос­сии, в том числе Европейской и Сибирской её частей, и их интеграцию с другими энерго-бъединениями на Евразийском континенте.

-Обеспечение надежной выдачи мощности электрических станций в сеть и созда­ние условий для присоединения к электрической сети участников оптового и розничного рынка на условиях недискриминационного доступа при обеспечении надежности электро­снабжения и качества электроэнергии у потребителей.

-Создание технологической инфраструктуры, способствующей эффективному функционированию конкурентного рынка электроэнергии внутри РФ и обеспечивающей интеграцию в международные рынки электроэнергии.

-Совершенствование технологий эксплуатации, технического обслуживания и ре­монта электростанций, тепловых и электрических сетей, зданий и сооружений.

-Развитие оперативно-диспетчерского управления и технологической инфраструк­туры рынка в целом.

-Повышение технического уровня электроэнергетики на основе создания и широко­го применения в электрических сетях и на электростанциях сверхпроводникового обору­дования, современных и перспективных отечественных и зарубежных силовых полупро­водниковых приборов, микропроцессорной и вычислительной техники.

-Повышение надежности и управляемости ЕЭС посредством использования новой высокоэффективной техники и технологий при новом строительстве, техническом пере­вооружении и реконструкции объектов генерации, электросетевых объектов, создания пи­ковых мощностей и высокоманевренных энергоблоков, создания экономически обосно­ванного резерва мощностей, развития оперативно-диспетчерского управления и техноло­гической инфраструктуры рынка в целом.

-Создание техники и технологий для повсеместного, особенно в мегаполисах и крупных городах, осуществления эффективных энергосберегающих мероприятий, включая использование возобновляемых источников энергии, снижение потерь электроэнергии в электрических и тепла в тепловых сетях. Создание условий для последовательного пере­хода к концу периода экономики страны на энергосберегающий путь развития.

-Развитие информационной и телекоммуникационной инфраструктуры и центра­лизованного технологического управления.