Системный подход при прогнозировании развития энергетики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сибирский государственный университет водного транспорта

Системный подход при прогнозировании развития энергетики

УДК 338.27:621.31

Горелов В.П., Горелов С.В., Левчишин О.Н., Манчук Г.Р., Ратников В.И.

Россия, Новосибирск

Аннотация

Развитие техники и технологии, рост производительности труда, обновление технологии требует устойчивого и надёжного обеспечения относительного недорогой электрической и тепловой энергии.

Ключевые слова: энергоресурсы, прогнозы, элементы, нетрадиционная энергетика.

Производство электрической энергии является одной из основных отраслей в современном мире. Она вырабатывается на электростанциях, которые преобразовывают в электрическую энергию химическую энергию, энергию различных видов топлива, энергию солнца, ветра, воды, атомную энергию. Например, на тепловых электростанциях используют газообразное, жидкое и твёрдое топливо. Тепловые электростанции подразделяют на станции с паровыми и газовыми турбинами. Станции с паровыми турбинами в свою очередь подразделяют на теплофикационные (ТЭЦ) и конденсационные (КЭС). Последние снабжают потребителей только электрической энергией [1, 9-11].

В ряде случаев для потребителей северных и отдалённых районов Сибири более эффективным, чем централизованное теплоэнергоснабжение, является использование мобильных и стационарных малых ТЭЦ. Применяются современные технологии производства, позволяющие наряду с получением пара, совместно, вырабатывать и электроэнергию. Такое направление в энергетике называют когенерацией. Имеется несколько типов когенерационных систем:

- с паротурбинной установкой;

- с газотурбинной установкой;

- с двигателем внутреннего сгорания.

Материальные объекты, которые обладают возможной для использования энергией, относят к энергоресурсам. Количественной оценкой различных форм движения материи является энергия, подразделяющаяся на механическую, химическую, электрическую, ядерную и др. [1, 10].

К возобновляемым источникам энергии относят энергоресурсы постоянно существующих природных земных процессов. Важной особенностью является их неистощаемость или способность восстанавливать свой потенциал за относительно короткое время.

Энергия (греч. - действие, деятельность) является количественной мерой различных форм движения материи и в зависимости от природы различается на восемь видов: механическая, тепловая, химическая, электрическая, магнитная, электромагнитная, ядерная, гравитационная. Энергетика или энергетическая система представляет собой совокупность больших естественных и искусственных систем, предназначенных для получения и использования человеком энергетических ресурсов.

Энергетическая система состоит из:

- электроэнергетики и электроэнергетических систем;

- газо- и нефтеснабжения;

- угольной промышленности;

- нетрадиционной энергетики.

Необходим системный подход к энергетике, при которой она рассматривается как большая система, состоящая из подсистем (рисунок 1) [9].

Анализ современных тенденций и прогнозов развития энергетики рассматривают на основе технологического прогноза Международного энергетического агентства (МЭА) с учётом особенностей инновационного развития энергетики России.

Научно-технический процесс в энергетике суммирует достижения результатов практически всех наук (рисунок 2). Так, результаты наук об экономике и экосфере влияют на требования общества к развитию энергетики; другие - физика, механика, химия, создают предпосылки для энергетических инноваций; третьи (геология, биология, физика) определяют доступные энергоресурсы, а математика, информационные технологии и процессы управления определяют управляемость создаваемых энергетических технологий.

Важным является вклад науки о Земле в части климатологии и экосферы для определения реальной угрозы климату от эмиссии парниковых газов и выработки эффективных противодействий, включая научные основы и методы геоинженерии.

Эффективная технологическая и производственная структура энергетики распространяется на все стадии преобразования энергии от источников в природной среде до использования у потребителей. Основные потоки преобразования энергии и возможные потери показаны на рисунке 3.

Рисунок 1 - Системный подход к энергетике

Важной особенностью энергоэкспортирующих стран является высокая обеспеченность сравнительно дешёвыми энергоресурсами. Россия владеет 15 % мировых разведанных запасов при менее 3,0 % населения мира. Для нашей страны особенно важны технологии дальней транспортировки энергии и распределённая (децентрализованная) энергетика.

Рисунок 2 - Научно-технические прогнозы в энергетике как реализация достижений науки

В развитых странах потребление различных видов энергии возрастает. В тоже время собственные энергоресурсы, например, Европейского Союза (ЕС) ограничены. В настоящее время энергопотребности ЕС удовлетворяются на 41 % за счёт нефти, 22 % - газа, 16 % - угля, 15 % - атомной энергетики и 6 % - за счёт нетрадиционных и возобновляемых источников энергии (НВИЭ). В перспективе доля НВИЭ будет расти при различном процентном вкладе различных видов источников энергии. Так ЕС планирует увеличение доли НВИЭ в энергопотреблении с 6 % в 1997 г. до 12 % в 2020 г., что окажет позитивное влияние на занятость населения в сельской местности в небольших городах.

К нетрадиционной энергетике относят (рисунок 3):

· мини- и микро- газотурбинные агрегаты для производства тепла и/или электроэнергии:

- на природном газе;

- на биогазе;

- на биомассе;

· комбинированные установки для производства энергоносителей (метанол, водород и др.);

· возобновляемые источники энергии:

- ветроэлектрические;

- геотермальные;

- приливные;

- волновые;

- солнечные;

- тепловые насосы;

- мини- и микро- ГЭС;

· новые энергетические технологии (термоядерные и др.).

Следует учитывать, что энергетика от ВНИЭ ориентируется на существующие ресурсы конкретного региона и их масштабному использованию должен предшествовать длительный мониторинг мощности источников и структурных потребностей региона в энергии.

Рост стоимости энергоносителей в значительной мере объясняется ограниченностью запасов ископаемых источников энергии. Это обстоятельство является ещё одной причиной актуальности более широкого использования возобновляемых и нетрадиционных источников энергии: тепла Земли и низкопотенциального тепла, энергии ветра, солнца, малых рек и водоёмов. Использование ВНИЭ является частью государственной энергетической политики, предусматривающей:

Рисунок 3 - Составные элементы нетрадиционной энергетики

- ускорение развития производства установок и оборудования;

- обеспечение устойчивого энергоснабжения предприятий и населения;

- создание автономных энергосистем с использованием местных НВИЭ; энергия ископаемое электрический

- улучшение экономических показателей на территории России, связанных со снижением вредных выбросов в окружающую среду.

Планируется увеличение объёмов строительства объектов ВНИЭ, включающих малую гидроэнергетику, геотермальную энергию и энергию переработки биомассы

При этом важной является государственная поддержка в области применения возобновляемых источников энергии:

· принятие закона о государственной политике в сфере использования возобновляемых источников энергии;

· создание полигонов и демонстрационных объектов для испытания ключевых элементов технологий;

· организация и стимулирование серийного производства оборудования на основе отечественных технологий;

· выделение целевых субсидий, дотаций, льготных кредитов;

· применение системы налоговых льгот участникам всего цикла - от разработки до эксплуатации.

Список литературы

1. Горелов, С.В. Энергоснабжение стационарных и мобильных объектов: учеб. пособие: в 3 ч. Ч.1 / С.В. Горелов [и др.]; под ред. В.П. Горелова, Н.В. Цугленка. - Новосибирск: Новосиб. гос. акад. водн. трансп., 2006. - 239 с.

2. Горелов, В.П. Общая энергетика: учебник: в 2 кн. Кн. 1. Альтернативные источники энергии / В.П. Горелов, С.В. Горелов, В.С. Горелов, Т.А. Толашко, С.Н. Удалов; под ред. В.П. Горелова, Е.В. Ивановой. - Новосибирск: Изд-во Сибирского государственного университета водного транспорта, 2016. - 417 с.

3. Удалов, С.Н. Возобновляемые источники энергии: учебник / С.Н.Удалов. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. - 432 с.

4. Лукутин, Б.В. Нетрадиционные способы производства электроэнергии: учеб. пособие / Б.В. Лукутин, М.А. Сурков; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. - 193 с.

5. Лукутин, Б.В. Силовые преобразователи в электроснабжении: учеб. пособие / Б.В. Лукутин, С.Г. Обухов; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 148 с.

6. Лукутин, Б.В. Автономное энергоснабжение от микрогидроэлектростанций / Б.В. Лукутин, С.Г. Обухов, Е.Б. Шандарова. - Томск: STT, 2001. - 120 с.

7. Горелов, В.П. Системы энергоснабжения транспорта и предприятий: учебник / С.В. Горелов, В.П. Горелов, Е.В. Иванова; под ред. В.П. Горелова, В.Г. Сальникова. - Новосибирск: Изд-во Сиб. гос. ун-та водн. тр-та, 2015. - 526 с.

8. Лукутин, Б.В. Исследование режимов работы автономного ветродизельного комплекса электроснабжения: монография / Б.В. Лукутин, Р.М. Мустафина, М.А. Сурков. - Павлодар: Кереку, 2012. - 169 с.

9. Ушаков, В.Я. История и современные проблемы электроэнергетики и высоковольтной электрофизики: учеб. пособие / В.Я. Ушаков. - Томск: Изд-во ТПУ, 2010. -219 с.

10. Ушаков, В.Я. Современные проблемы электроэнергетики: учеб. пособие / В.Я. Ушаков. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 447 с.

11. Горелов, С.В. Резисторы в схемах электротеплоснабжения / С.В. Горелов, В.В. Горелов, А.Л. Ивановский; под ред. В.П. Горелова, Н.В .Цугленка. - Новосибирск: Новосиб. гос. акад. водн. трансп., 2008. - 424 с.

12. http://www.sbras.nsc.ru/newenergy <12.12.2005>

13. Горелов, В.П. Электроснабжение транспортных объектов: учеб. пособие: в 2 кн. Кн.1. Водный транспорт с комбинированными электроисточниками / В.П. Горелов [и др.]; под ред. В.П. Горелова, В.Г. Сальникова - Новосибирск: Изд-во Новосиб. гос. акад. вод. трансп., 2012. - 299 с.

14. Горелов, В.П. Электроснабжение транспортных объектов: учеб. пособие: в 2 кн. Кн.2. Электротранспорт и промышленные предприятия / В.П. Горелов [и др.]; под ред. В.П. Горелова, В.Г. Сальникова. - Новосибирск: Изд-во Новосиб. гос. акад. вод. трансп., 2012. - 378 с.

Размещено на Allbest.ru