Перспективные балансы электрической энергии и мощности до 2020 г

Масштабные планы ряда стран по наращиванию атомных мощностей позволяют прогнозировать, что к 2030 г. реакторные потребности в уране увеличатся с 68 тыс. т до 104 тыс. т (рост на 65%). Это означает, что ежегодная добыча урана должна вырасти с 50 тыс. т до 100 тыс. т. Вопрос, сможет ли промышленность увеличить добычу урана в 2 раза, стоит достаточно остро. Дело в том, что последние 20 лет существовало 40%-ное преобладание спроса над предложением, а недостающее сырье восполнялось вторичными источниками и складскими запасами. Не стимулировали добычу урана и низкие цены на рынке.

Масштабные планы ряда стран по наращиванию атомных мощностей позволяют прогнозировать, что к 2030 г. реакторные потребности в уране увеличатся с 68 тыс. т до 104 тыс. т (рост на 65%). Это означает, что ежегодная добыча урана должна вырасти с 50 тыс. т до 100 тыс. т. Вопрос, сможет ли промышленность увеличить добычу урана в 2 раза, стоит достаточно остро. Дело в том, что последние 20 лет существовало 40%-ное преобладание спроса над предложением, а недостающее сырье восполнялось вторичными источниками и складскими запасами. Не стимулировали добычу урана и низкие цены на рынке.

В России в ближайшие 5 лет выработка атомных электростанций вырастет на 40% относительно уровня 2010 г. Несмотря на трагические события на АЭС Фукусима-1, роль атомной энергетики в России в ближайшие годы будет только увеличиваться. За последние 10 лет выработка электроэнергии на российских АЭС выросла более чем на 24% (по итогам 2010 г. рост составил 4,16%) и достигла 170,1 млрд кВт ч.

Долгие годы недофинансирования электроэнергетики, высокий износ оборудования, рост цен на газ и уголь, авария на Саяно-Шушенской ГЭС, неопределенность в дальнейшей ситуации с тарифами приводят к тому, что наращивание объемов генерации в тепло- и гидроэнергетике в ближайшие годы в лучшем случае может компенсировать неминуемое выбытие морально и физически устаревшего оборудования. В атомной энергетике России – отрасли построенной в 70–80-ые гг. прошлого столетия – влияние этих негативных факторов будет в наименьшей степени ощущаться.

Баланс мощности по зоне централизованного электроснабжения России складывается с избытками мощности в течение всего прогнозируемого периода, однако величина избытков значительно меньше (таблица 25).

Таблица 25 – Изменение мощности действующих электростанций (зона централизованного электроснабжения), млн кВт

Изменившийся состав вводов на АЭС и ГАЭС приводит с сокращению общего электропотребления и снижает потребность в установленной мощности на 7,5 ГВт к 2020 г. (см. рисунок 26, таблицы 24, 25, 26, 27).

Таблица 28 – Производство электроэнергии (вариант «Рыночное ожидание» со сбалансированным составом вводов)

По прогнозным оценкам производство электроэнергии (вариант «Рыночное ожидание» со сбалансированным составом вводов) будет увеличиваться и данная положительная динамика будет сохраняться до 2020 г., причем роль АЭС увеличится значительно (таблица 28). Для эффективного развития электроэнергетики необходимы значительные инвестиционные вливания (рисунок 27, таблица 29).

Таблица 29 – Потребность в инвестициях, в млрд. руб. (прогнозная оценка)

Удельная стоимость капитальных вложений:

• АЭС ≈ 2500 $/кВт

• гидрогенерация ≈ 3100 $/кВт

• генерация на газе – 1400 $/кВт

• генерация на угле – 2000 $/кВт

Предполагается доведение к концу 2015 г. общей мощности атомных электростанций до 33 ГВт и годовой выработки электроэнергии – до 234,4 кВт ч, что соответствует почти 40%-му росту от уровня 2010 г. Программа предполагает государственное финансирование строительства АЭС в объеме 674,8 млрд руб.

По мнению аналитиков, атомная энергетика, как отрасль которая полностью контролируется государством, за счет более высокого КПД мощностей и относительно невысокой себестоимости производства могла бы эффективно играть роль регулятора тарифов не декларативными, а рыночными методами. Однако, долгое стагнирующее состояние отрасли отразилось на инжиниринге и строительстве новых мощностей. Кадровое и технологическое обеспечение многих компаний зачастую не отвечает сложности проектов, которые необходимо реализовывать. Из-за этого сроки строительства затягиваются, а в ближайшее время основной акцент в возведении новых мощностей делается на проекты разработанные и начатые еще в Советском Союзе.

Строительство новых мощностей в электроэнергетике России ведется в соответствии с Энергетической стратегией России на период до 2030 г. (Энергостратегия-2030). Согласно этому документу, до 2030 г. планируется увеличить генерирующие мощности на 56% и ввести более 130 ГВт, из них более 30 ГВт придется на АЭС, в результате суммарная мощность атомных мощностей России должна превысить 53 ГВт.

Целью государственной политики в области атомной энергетики является развитие российского атомного энергопромышленного комплекса, обеспечивающего потребности российского рынка конкурентной высокотехнологичной продукцией, и достижение лидирующих позиций на мировых рынках сбыта в области энергетики, ядерных технологий, материалов и услуг при соблюдении стандартов гарантированной безопасности и режима нераспространения.

Показателями, характеризующими достижение данной цели, являются следующие:

достижение установленной мощности объектов атомной энергетики до 28 – 36 ГВт в 2012–2015 г. и до 50 – 53 ГВт – в 2020 г.;

создание энергоблоков малой и средней мощности для расширения предложений действующих атомных электростанций;

экспорт оборудования и технологий в 2020 г. на сумму не менее 8–14 млрд. долларов США в год (в ценах 2006 г.).

Приоритетными направлениями, обеспечивающими достижение поставленной цели, станут следующие.

Первое направление – рост установленной мощности и числа объектов атомной энергетики при обеспечении гарантированной безопасности, увеличение энергоснабжения атомными электростанциями потребителей к 2020 г. до 20–22% общего производства электроэнергии в Российской Федерации.

Реализация мероприятий по этому направлению позволит обеспечить:

прирост эквивалентной мощности атомных электростанций до 2020 года на 4,5 ГВт за счет продления срока эксплуатации, повышения коэффициента использования установленной мощности и увеличения мощности действующих атомных электростанций;

ввод 19 – 20 ГВт к 2020 году, в том числе ввод в эксплуатацию в 2012 году энергоблока №4 Белоярской атомной электростанции с реактором типа БН-800 и отработка на нем элементов замыкания топливного цикла;

сокращение сроков строительства энергоблоков, снижение в 2015 году эксплуатационных расходов организаций, эксплуатирующих атомные станции, на 20 процентов из расчета на 1 кВт·ч по сравнению с уровнем 2006 года;

продление сроков безопасной эксплуатации существующих энергоблоков и увеличение проектных сроков безопасной эксплуатации проектируемых энергоблоков;

создание эффективной инфраструктуры обращения с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами.

Второе направление – обеспечение интеграции российской атомной энергетики в мировую экономику в отношении топливного цикла и производства оборудования, в том числе:

обеспечение высокой конкурентоспособности российских проектов атомных электростанций;

развитие минерально-сырьевой базы в части урановых месторождений на территории Российской Федерации и за рубежом, направленное на обеспечение потребности российской атомной энергетики в природном уране;

развитие кооперации в области топливного цикла с иностранными государствами;

создание на территории Российской Федерации международных центров по предоставлению услуг ядерного топливного цикла, включая обогащение под контролем МАГАТЭ, на основе недискриминационного доступа развивающихся стран к атомной энергетике и соблюдения режима нераспространения.

Третье направление – обеспечение мирового технологического лидерства российской атомной энергетики, в том числе:

стимулирование исследований и разработок в области замкнутого топливного цикла (реакторы на быстрых нейтронах, фабрикация и рецикл новых типов ядерного топлива), обеспечение поддержки перспективных разработок в отношении высокотемпературных реакторов;

проведение исследований, направленных на разработку новых методов использования энергии атомного ядра;

эффективное участие в перспективных международных проектах в области использования атомной энергии (ИТЭР, ИНПРО и др.);

обеспечение ускоренного развития сопряженных отраслей, прежде всего энергетического машиностроения, транспорта, средств автоматизации, информационных услуг, медицины и нанотехнологий;

обеспечение воспроизводства кадровой и научной базы ядерной энергетики.

Четвертое направление – формирование организационных структур, обеспечивающих максимальную реализацию конкурентных преимуществ российской атомной энергетики и энергомашиностроительного комплекса на мировых рынках.

Заключение

В развитии цивилизации и научно-технического прогресса все возрастающую роль играет энергетика. При этом быстро развивающееся энергетическое хозяйство сложно и многогранно, а основными видами топлива остаются такие невозобновляемые источники, как уголь, сланцы, газ и нефтепродукты. До недавнего времени считали, что этих запасов хватит на долгие годы. Лишь в последние десятилетия выяснилось, что запасы этих ресурсов ограничены. Известно, что однажды использованная энергия не может быть применена повторно, и в любой замкнутой системе, к какой относится и наша планета, энтропия непрерывно возрастает и даже с помощью механизма цен, к которому, как правило, прибегает человечество, нехватку невозможно превратить в изобилие [3, 23].

Мировое сообщество живет в настоящее время в эпоху прогрессирующего энергетического кризиса. Вместе с тем в результате интенсивного использования невозобновляемых источников энергии для отопления, транспортных средств, строительно-дорожных машин, сельскохозяйственных агрегатов и различных бытовых устройств, образуется огромное количество оксидов углерода, серы и азота. Все это способствует повышению температуры земной и водной поверхности, вызывает загрязнение окружающей среды, выпадение кислотных дождей, а также стимулирует интенсивное таяние льдов, повышение уровня океанов, затопление огромных территорий суши, зарождение циклонов и ураганов, охватывающих целые континенты. Эти явления ведут к широкомасштабному разрушению сельскохозяйственных угодий, исчезновению лесов и животного мира, повышенному размножению вредных насекомых, возрастанию частоты засух, лесных пожаров, проливных дождей, наводнений и т.п.

Поэтому актуальна разработка альтернативных решений использования энергии на основе нетрадиционных подходов, а также с использованием возобновляемых источников. Исследования в области использования возобновляемых источников энергии связаны с созданием и практическим применением гелио- и ветроустановок, гидроэлектростанций и различного рода преобразователей. Вырабатываемые при этом энергоресурсы, кроме использования по прямому назначению, могут также накапливаться различными аккумулирующими системами.

Среди перечисленных видов возобновляемых источников прежде всего необходимо остановиться на энергии солнечного излучения. Наряду с солнечным излучением, перспективно использование и энергии ветра. Согласно данным, последняя классифицируется как «солнечная», поскольку возникает в результате нагрева атмосферного воздуха солнечными лучами. Ветровая энергия давно используется в мореплавании, а также для приведения в движение мельничных колёс. С недавних пор она находит применение и для выработки электроэнергии [19, 41].

Еще один вид возобновляемых источников энергии – это энергия падающей воды. Преобразование потенциальной энергии падающей воды в механическую энергию вращения с целью приведения в действие мельничных колес и других механизмов, известен давно. Мощность гидроэлектростанций определяется как количеством воды, так и перепадом между водной поверхностью водохранилища и уровнем размещения гидроагрегата. Для получения одинаковой мощности на высоконапорной гидроэлектростанции требуется меньший расход воды. Причем от напора воды зависят габариты турбины, что в целом способствует удешевлению стоимости гидросооружения.

Кроме описанных, к важным направлениям производства энергоресурсов на основе водной и воздушной сред относится получение кислорода, водорода и его перекиси (пероксида). Как показывает опыт, водород является идеальным энергетическим ресурсом, например, при электролизе воды.

Таким образом, источником аккумулирования энергии, пригодным для использования при работе всех видов техники, в том числе и любых транспортных средств, может быть водород, который по сравнению с другими видами горючего, наиболее дешевый и экологически чистый. В результате, можно сделать вывод, что нетрадиционные подходы к выработке энергоресурсов с использованием возобновляемых источников, которые состоят из энергии солнечных лучей, ветровой энергии, являются как никогда актуальными.

В России 70% общей установленной мощности составляют теплоэлектростанции (149,6 млн. КВтч), 20% – гидроэлектростанции (44,1 млн. кВтч), 10% – атомные электростанции (21,3 млн. кВтч). В 2008 г. электроэнергетической системой России произведено 985,1 млрд. кВт/ч. Электроэнергии и свыше 670 млн. Гкал. Тепла, что обеспечило 45% суммарной потребности промышленности и населения в тепловой энергии.

Расположение топливно-энергетических ресурсов не совпадает с размещением населения, производством и потреблением электроэнергии. Подавляющая часть производственной энергии расходуется в европейской части России. По производству электроэнергии среди экономических районов выделяются Центральный, Сибирский, Приволжский Федеральный Округа, в числе электродефицитных можно выделить Северо-Западный ФО, Южный ФО, Дальневосточный ФО.

За последние годы в электроэнергетике России произошли радикальные преобразования: изменилась система государственного регулирования отрасли, сформировался конкурентный рынок электроэнергии, были созданы новые компании. Изменилась и структура отрасли: было осуществлено разделение естественно монопольных (передача электроэнергии, оперативно-диспетчерское управление) и потенциально конкурентных (производство и сбыт электроэнергии, ремонт и сервис) функций; вместо прежних вертикально-интегрированных компаний, выполнявших все эти функции, созданы структуры, специализирующиеся на отдельных видах деятельности.

Таким образом, были созданы условия для решения ключевой задачи реформы – создания конкурентного рынка электроэнергии (мощности), цены которого не регулируются государством, а формируются на основе спроса и предложения, а его участники конкурируют, снижая свои издержки.

В составе ЕЭС России параллельно работали шесть объединенных энергосистем – Северо-Запада, Центра, Средней Волги, Урала, Юга, Сибири. ОЭС Востока, включающая 4 региональные энергосистемы Дальнего Востока, работает раздельно от ОЭС Сибири.

Опыт более чем 40 летней работы ЕЭС России показал, что создание целостной единой системы, несмотря на относительную слабость сетевых связей Европейская часть России – Сибирь и Сибирь – Дальний Восток, дает ощутимую экономию затрат на производство электроэнергии за счет эффективного управления перетоками электрической энергии и способствует надежному энергоснабжению страны [24].

Параллельно с ЕЭС России работают энергосистемы Белоруссии, Эстонии, Латвии, Литвы, Грузии, Азербайджана, Казахстана, Украины, Молдавии и Монголии. Через энергосистему Казахстана параллельно с ЕЭС России работают энергосистемы Центральной Азии – Узбекистана, Киргизии и Таджикистана. Параллельная работа ЕЭС России с энергосистемами соседних стран дает реальные преимущества, связанные с совмещением графиков электрической нагрузки и резервов мощности, и позволяет осуществлять взаимный обмен.

Российская экономика крайне энергорасточительна. Сложившаяся структура промышленности и жилищно – коммунальног хозяйства обуславливают двукратное превышение удельного расходования энергоресурсов на производство ВВП по сравнению с развитыми и многими развивающимися странами. Общий потенциал энергосбережения оценивается в 40–45% от существующего потребления энергии [5, 6].

Произошедшее в последние 5 лет некоторое снижение энергоемкости российского ВВП, по мнению большинства специалистов, стало не столько результатом целенаправленных усилии, сколько следствием структурных изменений в экономике (роста доли в ВВП относительно малоэнергоемких добывающих отраслей, а также торговли и услуг).

Для долгосрочного стабильного обеспечения экономики и населения страны всеми видами энергии необходима научно обоснованная и воспринятая обществом и институтами государственной власти долгосрочная энергетическая политика.

Целью энергетической политики является максимально эффективное использование природных топливно-энергетических ресурсов и потенциала энергетического сектора для роста экономики и повышения качества жизни населения страны [18, 47].

Энергетическая стратегия России на период до 2020 г. (далее именуется – Энергетическая стратегия) является документом, конкретизирующим цели, задачи и основные направления долгосрочной энергетической политики государства на соответствующий период с учётом складывающейся внутренней и внешней ситуации в энергетическом секторе и его роли в обеспечении единства экономического пространства Российской Федерации, а также политического, макроэкономического и научно-технологического развития страны. Главной задачей настоящего документа является определение путей достижения качественно нового состояния ТЭК, роста конкурентоспособности его продукции и услуг на мировом рынке на основе использования потенциала и установления приоритетов развития комплекса, формирования мер и механизмов государственной энергетической политики с учётом прогнозируемых результатов её реализации.