Крупный раздел энергетики посвящен добыче, доставке и переработке полезных ископаемых. Вторая большая составляющая энергетики — электроэнергетика. В ней тоже есть отдельные научные задачи, например, раздел «Способы эксплуатации оборудования». Все это вместе и есть энергосистема, и управление ею – отдельная большая тема. На эту тему для воспитанников «Сириуса» прочитал лекцию старший научный сотрудник кафедры «Автоматические электрические системы» УрФУ Павел Чусовитин.
Пиковое потребление квартиры составляет 10 кВт. Что входит в эти 10 кВт? Это как если бы вы одновременно включили все приборы — холодильник, плиту (если она у вас электрическая), микроволновку, все светильники и так далее. Крупнейшая тепловая электростанция России — Рефтинская ГРЭС — номинально должна вырабатывать 3,8 ГВт электроэнергии. Для сравнения: Екатеринбург потребляет в среднем около 1,5 ГВт, то есть Рефтинская ГРЭС должна обеспечить энергией два с половиной Екатеринбурга. В час эта ГРЭС сжигает 24 вагона угля, в каждом из которых по 70 тонн, то есть в год получается около 15 миллионов тонн.
Существует четыре основных параметра энергосистемы: ток, частота, активная мощность и напряжение. На телевизоре у себя в квартире каждый может заметить допустимую частоту работы – от 45 до 55 Гц. «Если частота будет 56 Гц, то будет что-то нехорошее», — пошутил лектор.
В планирование развития сети и генерации входят несколько пунктов: планирование ремонтов и текущей генерации, оперативное автоматическое управление и регулирование. Это нужно рассчитывать на 5-10 лет вперед, потому что весь процесс – от найма рабочих до строительства линий – занимает большое количество времени.
Распределенной генерацией можно считать те объекты, которые находятся вблизи конечного потребления, вне зависимости от того, кто является их владельцем. На сегодняшний день в России можно выделить три категории генерирующих мощностей, которые подпадают под широкое определение распределенной генерации: блок-станции, теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и объекты малой и средней генерации.
Блок-станции – это источник электрической (иногда тепловой) энергии, расположенный на территории или в непосредственной близости от промышленного предприятия и принадлежащий владельцам этого предприятия на правах собственности или ином законном основании (например, на правах аренды). Блок-станции, как правило, выгодны их владельцам, поскольку могут функционировать за счет побочных продуктов основного производства (попутный или доменный газ).
ТЭЦ и централизованное теплоснабжение населенных пунктов были гордостью советской энергетики. И действительно, комбинированное производство электроэнергии и тепла повышает коэффициент использования топлива (КИТ) в среднем на 30%. На фоне этого эффекта существенные затраты и неудобства при сооружении и эксплуатации теплосетей становятся приемлемыми. Это одна из причин, по которым когенерация сейчас широко пропагандируется и поощряется на Западе.
К объектам малой и средней генерации относятся газотурбинные и газопоршневые станции, а также пока еще малочисленные в России электростанции на возобновляемых источниках электроэнергии (ВИЭ).
При этом распространение малой и средней генерации во владении конечных потребителей в мире в последнее время идет весьма активно. Так, по данным одного из ведущих производителей оборудования для такого рода объектов – фирмы «Катерпиллер», к настоящему моменту ею произведено 14600 газотурбинных и парогазовых установок различной мощности по всему миру. Состав заказчиков такого оборудования весьма разнообразен – от военных аэродромов до целлюлозно-бумажных комбинатов. И это только один из трех ведущих производителей.
