Электроэнергетика, как составная часть топливно-энергетического комплекса (ТЭК), является одной из базовых отраслей экономики, и её доля в валовом внутреннем продукте (ВВП) страны составляет 10—11%. Как и другие сектора ТЭК, электроэнергетика отличается доминирующим положением в производственной сфере. В настоящее время в генерирующем секторе электроэнергетики России можно выделить следующие тенденции.
УМЕРЕННЫЙ РОСТ
ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В 2010 году были достигнуты рекордные темпы роста — 4,5% к уровню 2009 года (рис. 1). Электростанциями России было выработано 1036,7 млрд кВт•ч, что практически соответствует показателям докризисного периода. Потребление за январь—декабрь 2010 года в целом по России составило 1019,3 млрд кВт•ч (+4,3% к аналогичному показателю 2009 года).
После значительного скачка в 2010 году, вызванного оживлением экономики, а также климатическими аномалиями, в 2011 году темп прироста производства электроэнергии в целом по России составил всего 1,5% .
В последующие годы ожидается умеренный рост производства и потребления электроэнергии. В соответствии с прогнозом Министерства экономического развития РФ, производство электроэнергии к 2014 году намечается в объёме 1134 млрд кВт•ч (+9,4% к 2010 году), а потребление электроэнергии в России составит 1109 млрд кВт•ч (+8,8% к 2010 году). Учитывая факт температурных отклонений от среднемноголетних значений, возможно снижение объёма производства и потребления электроэнергии на 0,3—0,6% в год.
Таким образом, прирост потребления и выработки электроэнергии в последующие три года будет происходить равномерными темпами (2,4—2,5% в год).
ЛОКАЛЬНЫЙ ДЕФИЦИТ МОЩНОСТИ
И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Нарастающий дефицит мощности и электроэнергии зафиксирован в ряде энергосистем страны: Москве и Московской области, Краснодарском крае, Белгородской, Нижегородской, Челябинской областях и др.
Дефицит мощности и электроэнергии отмечается в настоящее время на уровне ряда региональных энергосистем и носит локальный характер. Это является следствием неравномерных темпов развития экономики различных регионов страны, недостаточных вводов генерирующих мощностей и недостаточных пропускных способностей электрических связей для передачи мощности и электроэнергии из избыточных регионов в дефицитные.
Поэтому наиболее перспективными регионами с точки зрения потребления электроэнергии являются ОЭС Юга (в том числе благодаря проведению Олимпиады 2014 в Сочи), ОЭС Востока, ОЭС Центра (где определяющим является развитие энергосистемы Москвы и области). Соответственно, именно компании, оперирующие в этих регионах, имеют наибольшие перспективы для наращивания мощностей.
ВЫСОКАЯ ДОЛЯ ГАЗА
В ТОПЛИВНОМ БАЛАНСЕ
(НА УРОВНЕ 70%)
По итогам работы за 2010 год доля использования в энергетике газа составила 71%, угля — 26% и мазута — 3%. Структура топлива не оптимальна, крупным её недостатком является использование в значительных количествах природного газа.
На период до 2014 года, несмотря на предполагаемое повышение цен на газ, оптимальное соотношение внутренних цен на уголь и газ, стимулирующее межтопливную конкуренцию, не будет достигнуто (цены на газ с учётом затрат, потребительских и экологических свойств топлива должны быть в 2 раза больше цен на уголь). Это не будет способствовать формированию новых угольных генераций.
Поэтому в кратко- и среднесрочной перспективе газовая генерация останется более эффективной по сравнению с угольной, что подтверждается также сокращением генерирующими компаниями своих первоначальных программ ввода новых угольных генерирующих мощностей.
ЗНАЧИТЕЛЬНЫЙ ИЗНОС
ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Если посмотреть на возрастную структуру генерирующего оборудования, то в нашей стране насчитывается порядка 2500 турбин, из которых около 400 имеют срок службы 50 и более лет (около 16%).
Более 65% генерирующих мощностей электростанций России отработали свыше 30 лет. При этом по оборудованию на ТЭС данный показатель составляет 59%, на ГЭС — 77,7%. Износ оборудования большинства электрических станций составляет 70—85%, а по отдельным видам оборудования (генераторы, трансформаторы) превышает 100%. Например, в Приволжском федеральном округе наибольший средний износ оборудования зафиксирован на электростанциях в Оренбургской области (95%), Удмуртской Республике (86,4%), Республике Башкортостан (80,7%).
Возрастная структура генерирующего оборудования в целом по России представлена на рис. 2.
СНИЖЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ОТРАСЛИ
Высокая степень изношенности оборудования электростанций приводит к снижению надёжности и эффективности его работы. Для сравнения, КПД ТЭС в России на 2,4—5% ниже мирового значения и составляет 36,6%; давление пара ТЭС в России — 25 МПа, в мире — 30—35 МПа; температура пара ТЭС в России — 545—550°С, в мире — 600—650°С.
Помимо использования на электростанциях морально и физически устаревшего энергооборудования и отсталых энергетических технологий, также отмечается резкое сокращение научно-технического потенциала отрасли. Удельная численность персонала в отрасли за 20 лет выросла в 1,5 раза, при этом эффективность использования капитальных вложений снизилась в 2,5 раза.
ГОСУДАРСТВО ПРОДОЛЖАЕТ ДОМИНИРОВАТЬ В
СТРУКТУРЕ СОБСТВЕННОСТИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
После проведения реформы в российской энергетике произошли фундаментальные изменения. В результате продаж госпакетов и дополнительного размещения акций генерирующих компаний сложилась общая карта новых собственников в генерации.
Таким образом, на уровне собственности в отрасли по итогам реформы было сформировано несколько мощных энергогрупп, лидирующие позиции среди которых заняли квазигосударственные холдинги (рис. 3), на долю которых приходится более половины установленной мощности страны (с учётом активов Газпрома).
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
МОДЕРНИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
Теплоэнергетика:
• создание современных, эффективных и мощных газовых турбин на основе интенсификации собственных разработок, получения лицензий на освоение их производства в России и, как результат, создания новых парогазовых установок. Что привело бы к экономии топлива примерно на 30%;
• широкое освоение когенерационных источников теплоснабжения с использованием газовых турбин средней и малой мощности и котлов-утилизаторов для выработки электрической и тепловой энергии. Следствие — коэффициент использования топлива составит порядка 90%;
• освоение современных технологий сжигания углей с суперсверхкритическими параметрами пара. Приводит к снижению расхода топлива на 7—10%;
• освоение технологий газификации угля. Результатом служит повышение КПД до 46—52%;
• освоение технологий сжигания углей в кипящем слое, что позволит улучшить экологические показатели;
• развитие технологий энерготехнологического использования твёрдых видов топлива — углей и сланцев — и, как следствие, получение кроме электроэнергии искусственного жидкого топлива, калорийного газа и твёрдого остатка (полукокса и золы).
Гидроэнергетика:
• создание крупных высокоэффективных гидроагрегатов с переменной скоростью вращения мощностью до 1000 МВт, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели и удешевляющих стоимость производства электроэнергии. Благодаря этому КПД генераторов повысится до 99% и произойдёт снижение удельной стоимости сооружения электростанций;
• разработка и изготовление комплекса высокоэффективного оборудования для обратимых гидроагрегатов ГАЭС с переменной скоростью вращения и единичной мощностью 300—350 МВт, позволяющих обеспечить высокую маневренность в генераторном и насосном режимах, что также обеспечит повышение КПД и снизит удельную стоимость сооружения электростанций;
• разработка гидрооборудования для приливных электростанций, прежде всего — эффективных ортогональных турбин и средств сооружения ПЭС с помощью наплавных блоков.
Атомная энергетика:
• на ближайший период (20—25 лет) в качестве основных выбраны три технологии:
• корпусные реакторы с водяным теплоносителем типа ВВЭР и их модификации;
• реакторы на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем;
• высокотемпературные реакторы с гелиевым теплоносителем;
• стратегическими направлениями развития атомной энергетики являются:
• замыкание ядерного цикла;
• создание термоядерных реакторов — Международный термоядерный экспериментальный реактор — ИТЭР, демонстрационный энергетический реактор — ДЭМО.
В данной статье представлен только ряд тенденций, наметившихся и уже имеющих устойчивую тенденцию в производственной сфере электроэнергетики России. Проблемы ввода/вывода энергетических мощностей, а также анализ инновационных технологий в области тепло-, гидро-, атомной генерации и др. приводятся в исследовании РБК «Электроэнергетика: генерирующие мощности России».