Тема 2. Основы организации и правового регулирования сферы энергетики

 

Электроэнергетика, ведущая составляющая часть энергетики, обеспечивающая электрификацию хозяйства страны на основе рационального производства и распределения электроэнергии. Э. имеет важное значение в хозяйстве любой промышленно развитой страны, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электроэнергии является одновременность её генерирования и потребления.

Основная часть электроэнергии вырабатывается крупными электростанциями: тепловыми (ТЭС), гидравлическими (ГЭС), атомными (АЭС). Электростанции, объединённые между собой и с потребителями высоковольтными линиями электропередачи (ЛЭП), образуют электрические системы.

Электрификация страны базируется, с одной стороны, на научных достижениях, с другой — на успехах промышленности. В начале 20-х гг. 20 в. в плане ГОЭЛРО были четко сформулированы две ведущие тенденции Э.: концентрация производства электроэнергии путём сооружения крупных районных электростанций и централизация распределения электроэнергии. Становление Э. определялось, с одной стороны, созданием электростанций и топливной базы для них, сооружением линий электропередачи и разработкой электрической аппаратуры и энергетического оборудования, с другой — развитием теоретических основ электротехники — необходимого условия для научного обоснования энергетического строительства. В этих целях были осуществлены важные исследования в области техники высоких напряжении, теории устойчивости электрических систем, разработаны методы расчёта мощных генераторов, трансформаторов и других электрических машин, электропривода, электрических аппаратов; создана электротехнология, внедрено автоматизированное управление электрическими системами, использованы методы физического и математического моделирования при расчёте и изучении электроэнергетических систем.

На базе научных достижений электроэнергетики созданы электротехническая промышленность и энергетическое машиностроение, которые производят практически все основные виды электротехнического и энергетического оборудования: котло- и турбоагрегаты, электродвигатели и электромашинные генераторы, трансформаторы, электрические аппараты, средства автоматики и защиты, оборудование для ЛЭП. Значительно возрос уровень проектирования энергетических объектов и эксплуатации электроэнергетических систем, разработаны методы достижения совместной устойчивой работы электрических сетей большой протяжённости. Принцип концентрации реализован при сооружении тепловых электростанций единичной мощностью до 3 Гвт (Криворожская ГРЭС-2 и др.), гидроэлектростанций мощностью 4—6 Гвт (Братская, Красноярская и др.), атомных электростанций мощностью 4 Гвт (Ленинградская) и др.

Теплоснабжение - снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий (сооружений) для обеспечения коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей. Различают местное и централизованное теплоснабжение. Система местного теплоснабжения обслуживает одно или несколько зданий, система централизованного — жилой или промышленный район. В России наибольшее значение приобрело централизованное теплоснабжение (в связи с этим термин "теплоснабжение" чаще всего употребляется применительно к системам централизованного теплоснабжения). Его основные преимущества перед местным теплоснабжением — значительное снижение расхода топлива и эксплуатационных затрат (например, за счёт автоматизации котельных установок и повышения их кпд); возможность использования низкосортного топлива; уменьшение степени загрязнения воздушного бассейна и улучшение санитарного состояния населённых мест.

Система централизованного теплоснабжения включает источник тепла, тепловую сеть и теплопотребляющие установки, присоединяемые к сети через тепловые пункты. Источниками тепла при централизованном теплоснабжении могут быть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), осуществляющие комбинированную выработку электрической и тепловой энергии; котельные установки большой мощности, вырабатывающие только тепловую энергию; устройства для утилизации тепловых отходов промышленности; установки для использования тепла геотермальных источников. В системах местного теплоснабжения источниками тепла служат печи, водогрейные котлы, водонагреватели (в том числе солнечные) и т. п. Теплоносителями в системах централизованного теплоснабжения обычно являются вода с температурой до 150 °С и пар под давлением 0,7—1,6 Мн/м2 (7—16 ат). Вода служит в основном для покрытия коммунально-бытовых, а пар — технологических нагрузок. Выбор температуры и давления в системах теплоснабжения определяется требованиями потребителей и экономическими соображениями. С увеличением дальности транспортирования тепла возрастает экономически оправданное повышение параметров теплоносителя. Расстояние, на которое транспортируется тепло в современных системах централизованного теплоснабжения, достигает нескольких десятков км. Затраты условного топлива на единицу отпущенного потребителю тепла определяются в основном кпд источника теплоснабжения. Развитие систем теплоснабжения характеризуется повышением мощности источника тепла и единичных мощностей установленного оборудования. Тепловые мощности современных ТЭЦ достигают 2—4 Ткал/ч, районных котельных 300—500 Гкал/ч. В некоторых системах теплоснабжения осуществляется совместная работа нескольких источников тепла на общие тепловые сети, что повышает надёжность, манёвренность и экономичность теплоснабжения.

По схемам присоединения установок отопления различают зависимые и независимые системы теплоснабжения. В зависимых системах теплоноситель из тепловой сети поступает непосредственно в отопительные установки потребителей, в независимых — в промежуточный теплообменник, установленный в тепловом пункте, где он нагревает вторичный теплоноситель, циркулирующий в местной установке потребителя. В независимых системах установки потребителей гидравлически изолированы от тепловой сети. Такие системы применяются преимущественно в крупных городах — в целях повышения надёжности теплоснабжения, а также в тех случаях, когда режим давления в тепловой сети недопустим для тепло-потребляющих установок по условиям их прочности или же когда статическое давление, создаваемое последними, неприемлемо для тепловой сети (таковы, например, системы отопления высотных зданий).

В зависимости от схемы присоединения установок горячего водоснабжения различают закрытые и открытые системы теплоснабжения. В закрытых системах на горячее водоснабжение поступает вода из водопровода, нагретая до требуемой температуры (обычно 0 °С) водой из тепловой сети в теплообменниках, установленных в тепловых пунктах. В открытых системах вода подаётся непосредственно из тепловой сети (непосредственный водоразбор). Утечка воды из-за неплотностей в системе, а также её расход на водоразбор компенсируются дополнительной подачей соответствующего количества воды в тепловую сеть. Для предотвращения коррозии и образования накипи на внутренней поверхности трубопровода вода, подаваемая в тепловую сеть, проходит водоподготовку и деаэрацию. В открытых системах вода должна также удовлетворять требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Выбор системы определяется в основном наличием достаточного кол-ва воды питьевого качества, её коррозионными и накипеобразующими свойствами. В России получили распространение системы обоих типов.

По числу трубопроводов, используемых для переноса теплоносителя, различают одно-, двух- и многотрубные системы теплоснабжения. Однотрубные системы применяют в тех случаях, когда теплоноситель полностью используется потребителями и обратно не возвращается (например, в паровых системах без возврата конденсата и в открытых водяных системах, где вся поступающая от источника вода разбирается на горячее водоснабжение потребителей). В двухтрубных системах теплоноситель полностью или частично возвращается к источнику тепла, где он подогревается и восполняется. Многотрубные системы устраивают при необходимости выделения отдельных видов тепловой нагрузки (например, горячего водоснабжения), что упрощает регулирование отпуска тепла, режим эксплуатации и способы присоединения потребителей к тепловым сетям. В России преимущественное распространение получили двухтрубные системы теплоснабжения.

Регулирование отпуска тепла в системах теплоснабжения (суточное, сезонное) осуществляется как в источнике тепла, так и в теплопотребляющих установках. В водяных системах теплоснабжения обычно производится так называемое центральное качественное регулирование подачи тепла по основному виду тепловой нагрузки — отоплению или по сочетанию двух видов нагрузки — отопления и горячего водоснабжения. Оно заключается в изменении температуры теплоносителя, подаваемого от источника теплоснабжения в тепловую сеть, в соответствии с принятым температурным графиком (то есть зависимостью требуемой температуры воды в сети от температуры наружного воздуха). Центральное качественное регулирование дополняется местным количественным в тепловых пунктах; последнее наиболее распространено при горячем водоснабжении и обычно осуществляется автоматически. В паровых системах теплоснабжения в основном производится местное количественное регулирование; давление пара в источнике теплоснабжения поддерживается постоянным, расход пара регулируется потребителями.

Теплоснабжение такой северной страны, как Россия, должно относиться к числу важнейших приоритетов государственной экономической и энергетической политики. При этом основной задачей является создание системы, обеспечивающей скоординированную работу различных государственных и частных предприятий и организаций в интересах потребителей. После создания такой системы за государством должна остаться разработка стратегических направлений развития теплоснабжения, анализ возможных проблем и поиск путей их решения, государственный надзор.

По мере стабилизации работы в сфере теплоснабжения с помощью государства на втором этапе теплоснабжение должно стать самоуправляемой областью деятельности регионов и муниципальных образований без вмешательства Федерального центра и при существенном ограничении влияния региональных центров, для чего потребуется создать организационный и экономический механизмы, обеспечивающие самостоятельное надежное функционирование систем теплоснабжения под управлением их собственников.

Поскольку теплоснабжение в России играет высокую социальную роль, повышение его надежности, качества и экономичности является безальтернативной задачей. Любые сбои в обеспечении тепловых потребностей негативным образом воздействуют на экономику страны и усиливают социальную напряженность. Поэтому в рассматриваемой перспективе государство должно оставаться важнейшим агентом экономических отношений в отрасли.

Намечаемые уровни развитие теплоснабжения и теплофикации, коренная модернизация и техническое перевооружение отрасли потребуют значительного роста инвестиций. Основным источником капитальных вложений будут являться собственные средства предприятий отрасли, государственное (муниципальное) финансирование, заемные средства, в том числе инвестиционных и финансовых структур, привлеченные на условиях проектного финансирования.

Газоснабжение - организованная подача и распределение газового топлива для нужд народного хозяйства. Для газоснабжения используются: Газы природные горючие, искусственные газы, получаемые при термической переработке твёрдых и жидких топлив в газогенераторах и термических печах.

Природный газ является наиболее совершенным и экономичным видом топлива, ценным сырьём для химической промышленности. С выявлением в СССР больших ресурсов природного газа получение искусственных газов, как менее экономичное и связанное с трудоёмкими процессами, утрачивает своё значение.

Наиболее крупные потребители природного газа — ТЭС и предприятия различных отраслей промышленности (машиностроение, чёрная и цветная металлургия, промышленность стройматериалов и др.). В коммунальном хозяйстве газ используется для приготовления пищи (в квартирах жилых зданий и на предприятиях общественного питания); для технологических нужд предприятий коммунально-бытового обслуживания; для нагревания воды, расходуемой для хозяйственно-бытовых и санитарно-гигиенических целей; для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха жилых и общественных зданий.

Газоснабжение городов и промышленных предприятий природными и искусственными газами осуществляется по магистральным Газопроводам, транспортирующим газ от мест его добычи или производства к потребителям. Приём газа населённым пунктом или промышленным объектом производится на контрольно-распределительном пункте, где газ редуцируется до допускаемого нормами давления и поступает в городскую газовую сеть или на промышленное предприятие. Различают системы газоснабжения централизованные, в которых распределение газа потребителям производится по городской газовой сети, и децентрализованные (местные) — от местных газогенерирующих установок или с использованием ёмкостей (цистерн, баллонов), заполненных сжиженными газами. Местные системы широко применяются в газоснабжении жилых зданий и коммунально-бытовых предприятий малых городов и посёлков, особенно находящихся на значительном расстоянии от магистральных газопроводов.

Транспортировка сжиженных газов от газобензиновых заводов к потребителям осуществляется по продуктопроводам, железнодорожными и автомобильными цистернами, а также в баллонах; получает развитие морской транспорт сжиженных газов специальными судами — Газовозами. Доставка основного количества сжиженных газов на большие расстояния производится в железнодорожных цистернах. Для перевозки сжиженных газов с заводов и кустовых баз применяются также автоцистерны ёмкостью 12—15 м3, а на небольшие расстояния — ёмкостью 4 м3. Баллоны с сжиженным газом перевозятся, как правило, в специально оборудованных автомобилях.

 Для надёжной работы системы газоснабжения вблизи крупных городов сооружаются подземные хранилища газа.

 Для газоснабжения малоэтажных жилых зданий и небольших коммунальных предприятий обычно применяются газобаллонные установки, состоящие из 1 или 2 баллонов со сжиженным газом, регулятора давления и газовых приборов (плита, водонагреватель). Установка с одним баллоном размещается в том же помещении, где и газовый прибор; с двумя баллонами — в металлическом шкафу, устанавливаемом снаружи у стен зданий. Г. многоэтажных зданий осуществляется от групповых газобаллонных установок и установок, состоящих из подземных резервуаров. Подача газа в здания к газовым приборам происходит по газовым сетям, как и при Г. природным газом.

    Газоснабжение городов, сельских населённых мест, промышленных предприятий, дальнейшее расширение областей использования природного газа повышают уровень культуры производства и быта населения. Наряду с этим высокий кпд газовых приборов позволяет сократить расходы топлива на технологические и коммунально-бытовые нужды, снизить долю др. видов топлива в топливном балансе, разгрузить железнодорожный и водный транспорт. Перевод ТЭЦ и котельных с многозольного топлива на газ, применение сжиженного газа в качестве топлива для автомобильного транспорта способствуют оздоровлению воздушных бассейнов городов.

Нефтеснабжение, представляя собой разновидность системы материально-технического снабжения, также является составной частью единой транспортной системы страны. Эта характерная особенность нефтеснабжения проявляется в первую очередь через систему транспортирования нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам.

Нефтеснабжение представляет собой организуемый государством процесс распределения в хозяйстве нефтепродуктов и наиболее рациональной доставки их из пунктов производства в места потребления.

Система нефтеснабжения построена по территориальному принципу.

Районирование нефтеснабжения по существу является естественным продолжением районирования производства нефтепродуктов. Оно должно отражать народнохозяйственную заинтересованность в снижении затрат на транспортировку и хранение нефтепродуктов на пути их следования от нефтеперерабатывающих заводов до потребителей. Исходя из специфических особенностей современного состояния планирования и управления в системе нефтеснабжения и задач перспективного развития ее, наиболее целесообразны три основных направления использования методов экономического районирования для совершенствования нефтеснабжения.

Особенностью нефтеснабжения является создание на отдельных перевалочных и распределительных нефтебазах крупных запасов нефтепродуктов.

Система нефтеснабжения, возглавляемая главнефтеснабсбытами союзных республик, призвана организовывать рациональное распределение и обращение нефтетоваров в народном хозяйстве. За последние годы система нефтеснабжения значительно расширила сферу своей деятельности. Количество обслуживаемых потребителей - предприятий промышленности, транспорта, сельского хозяйства и других отраслей - превышает один миллион; значителен общий объем товарооборота; построены и введены в действие новые магистральные нефтепродуктопроводы, нефтебазы и автозаправочные станции, реконструируются существующие объекты нефтеснабжения.

Надежность нефтеснабжения в этом случае необходимо определять с учетом процесса восполнения, т.е. учитывать изменение надежности сети при различной скорости восстановления запаса.

Система нефтеснабжения относится к группе VIII, хотя у отдельных ее организаций основная деятельность может быть иной. Например, нефтепродуктопроводные управления с их производственными средствами (фондами) относятся к другим группам. Основные средства (фонды) подсобных и вспомогательных производств, а также подразделений, состоящих на балансе снаб-женческо-сбытовых организаций, осуществляющих функции, отличные от их основной деятельности, относятся к тем отраслям народного хозяйства и видам деятельности, которые соответствуют характеру деятельности этих производств и подразделений.

Организация нефтеснабжения в процессе хозяйственной деятельности вступают между собой и с другими предприятиями и организациями в различные расчетные отношения.

У́гольная промы́шленность включает добычу (обогащение) и переработку (брикетирование) бурого и каменного угля. Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при все большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом. Например, в  России в 2005 году доля угля в энергобалансе страны составляла около 18 процентов (в среднем по миру 39%), в производстве электроэнергии — немногим более 20 процентов. Доля угля в топливном балансе РАО ЕЭС составила в 2005 году 26 %, а газа — 71 %.

Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.

В угленосных отложениях наряду с углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырье для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.

К 1945 г в мире имелось 15 заводов синтеза Фишера-Тропша (в Германии, США, Китае и Японии) общей мощностью около 1 млн.т углеводородов в год. Они выпускали в основном синтетические моторные топлива и смазочные масла.

В годы после второй мировой войны синтезу ФТ уделяли большое внимание во всём мире, поскольку считалось, что запасы нефти подходят к концу, и надо искать ей замену. В 1950 г был пущен завод в Браунсвилле (Техас) на 360 тыс. т/г. В 1955 г южноафриканская компания Sasol Limited построила собственное производство, существующее и развивающееся до сих пор. В Новочеркасске с 1952 работала установка мощностью около 50 тыс. т/г, использующий вывезенное из Германии оборудование. Сырьем служил сначала уголь донецкого бассейна, а затем природный газ. Немецкий Co-Th катализатор был со временем заменён на оригинальный, Co-Zr. На заводе была установлена колонна точной ректификации, так что в ассортимент продукции завода входили индивидуальные углеводороды высокой чистоты, в том числе α-олефины с нечетным углеродным номером. Установка работала на Новочеркасском заводе синтетических продуктов вплоть до 1990-х годов и была остановлена по экономическим причинам.

Все эти предприятия в значительной степени заимствовали опыт немецких химиков и инженеров, накопленный в 30-40-е годы.

Открытие обширных месторождений нефти в Аравии, Северном море, Нигерии, Аляске резко снизило интерес к синтезу ФТ. Почти все существующие заводы были закрыты, единственное крупное производство сохранилось в ЮАР. Активность в этой области возобновилась к 1990-м годам.

В 1990 г компания Exxon запустила опытную установку на 8 тыс. т/г с Co катализатором. В 1992 г южноафриканская компания Mossgas построила завод мощностью 900 тыс. т/г. В отличие от технологии Sasol, в качестве сырья здесь использовался природный газ с шельфового месторождения. В 1993 году компания Shell запустила завод в Бинтулу (Малайзия) мощностью 500 тыс. т/г, используя Co-Zr катализатор и оригинальную технологию «средних дистиллятов». Сырьем служит синтез-газ, получаемый парциальным окислением местного природного газа. В настоящее время Shell строит завод по той же технологии, но на порядок большей мощности в Катаре. Свои проекты в области синтеза ФТ разной степени проработки имеют также компании Chevron, Conoco, BP, ENI, Statoil, Rentech, Syntroleum и другие.