Развитие Гидроэнергетики
Гидроэнергетика как отрасль энергетики зародилась в конце 19 века, но получила мощное развитие в 20 веке, когда произошло основное приращение мощности. Поэтому из всех возобновляемых источников гидравлическая энергия в настоящее время используется особенно широко. Общая установленная мощность ГЭС в мире (на конец 2005 г.) достигла более 836 ГВт (без учета малых ГЭС) и они вырабатывают около 2994 ТВтч/год, что составляет немногим более 16% от мирового технического потенциала гидравлической энергии (табл. 1.12).
|
Таблица 1.12 Развитие «большой» гидроэнергетики в мире (2005 г)
|
Интересно сравнить изменения, произошедшие в «большой» гидроэнергетике например с 2000 года. При сохранении примерно той же доли гидроэнергии в общем объеме производства, общая мощность ГЭС возросла с 740 ГВт до 836 ГВт, т. е на 11 %. Страны — лидеры по темпам ввода: Китай увеличение мощности с 53 ГВт до 108 ГВт — на 50 %, Индия — с 22 до 31 ГВт — на 30%, Бразилия — 59 до 69 ГВт.
Этапы освоения ресурсов гидроэнергетики в различных странах мира проходили в разное время. Так, на 50-80-е годы 20 века пришелся максимум ввода ГЭС в таких странах как Австрия, Канада, СССР, США, Норвегия, Италия, Швеция, Япония и ряде других, когда осваивались наиболее эффективные створы и строились мощные ГЭС. Чуть позже этот процесс наблюдался в Бразилии, Венесуэле, Индии и других. Сейчас наблюдается большой размах строительства ГЭС в Китае, Аргентине, Колумбии и других странах. Можно обратить внимание, что рост мощности ГЭС совпадает с темпом роста экономического потенциала страны. В странах прошедших этапы максимума использования гидроэнергетического потенциала стали обращать большее внимание на экологические проблемы сооружения ГЭС, и ведется активный поиск экологически безопасных технологий использования водной энергии.
По сравнению с другими видами ВИЭ, гидроресурсы — наиболее широко используемый возобновляемый источник энергии в России, дающий 18 % всей генерации электричества (2000 год). В России есть 98 крупных электростанций с полной установленной мощностью около 46,1 ГВт. Эти системы генерируют в среднем 156-170 млрд. кВтч электроэнергии в год. С другой стороны — Россия использует лишь около 23 % своего экономического гидроэнергетического потенциала, что относительно других стран немного, к примеру, Соединенные штаты и Канада используют 50-55 %, а некоторые европейские страны и Япония — 60-99 % экономического потенциала.
В европейской части России освоено около половины гидроэнергетических ресурсов, в Сибири только пятая часть, а на Дальнем Востоке всего 3,3 % ресурсов. В основном, ресурсы освоены в густо населенных районах. В наибольшей степени используется Волга.
Как видно из Таблицы 1.13, освоение гидроэнергетических ресурсов (включая работающие и строящиеся крупные гидроэлектростанции) составляет 68-74 % экономического
потенциала в Волго-Вятском регионе и в Поволжье, в то время как в Западной Сибири освоено лишь 2 % экономического потенциала.
Таблица 1.13
Уровень использования экономического гидроэнергетического
|
потенциала по РФ и крупным регионам
|
Многие российские ГЭС эксплуатируются уже долгие годы и нуждаются в реконструкции. По данным «РусГидро» около 56 % всех действующих гидроэнергетических установок (45 %
установленной мощности) используют оборудование, проектный срок эксплуатации которого значительно превышен. Всемирная комиссия по плотинам еще пессимистичнее: в 2000 году комиссия обнаружила, что 70 % установок находилось в эксплуатации дольше проектного срока. Такая ситуация связана с недостатком финансирования гидроэлектростанций. При существующей структуре тарифов и неэффективном централизованном финансировании,
гидроэлектростанции испытывают недостаток средств для замены устаревшего оборудования, снижая, таким образом, надежность своей работы.
С 2001 году РАО ЕЭС, а сейчас РусГидро ведет строительство 16 гидроэлектростанций в Сибири, на Дальнем Востоке и на севере и юге европейской части России. Эти станции имеют проектную мощность 9000 МВт и должны будут генерировать 36 миллиардов кВт-час электроэнергии в год. Крупнейшая из строящихся на сегодняшний день — Бурейская ГЭС (Амурский край, Дальний Восток) с проектной мощностью 2000 МВт и годовой генерацией более 7000 миллионов кВт-час. Строительство станции началось в 1983, но было приостановлено из-за недостатка финансирования. Первый блок был введен в эксплуатацию в июне 2003 года. Завершение строительства планируется на 2008 год. Возобновилось строительство Богучанской ГЭС мощностью 3000 МВт.
В настоящее время в России разработана программа развития крупной гидроэнергетики на ближайшие 10-15 лет, которую инициирует федеральная гидрогенерирующая компания ОАО «ГидроОГК» (сейчас ОАО «РусГидро»). Проект программы предполагает, что в 2010 году мощность ГЭС может увеличиться на 4,2 — 4,5 млн. кВт, к 2015 году еще на 9,5 млн. кВт, а к 2020 году — еще на 19 млн. кВт (рис. 1.12). За этот период должны быть достроены
ранее начатые строительством ГЭС, а также ряд крупных ГЭС в Сибири и на Дальнем Востоке, ряд ГАЭС в Европейской России. Только такие темпы позволят обеспечить примерно такую же, как сейчас долю гидрогенерации в общем объеме производства электроэнергии в России.
н
PQ
£ зоооо
л
Й 25000
0 £
1 20000
|
* 15000
§ |
|
|
|
Основные параметры Эвенкийской ГЭС:
|
Малая гидроэнергетика за последние десятилетия заняла устойчивое положение в качестве важной составляющей электроэнергетики многих стран мира. Большое количество малых ГЭС построено в Западной Европе, Австралии, Азии, Северной и Южной Америке. Лидирующая роль в развитии малой гидроэнергетики принадлежит Китаю, где установленная мощность МГЭС на 2006 год составила около 45000 МВт, а к 2015 году прогнозируется ее увеличение до 56000 МВт. В ряде стран установленная мощность малых ГЭС превышает 1000 МВт (США, Канада, Швеция, Испания, Франция, Италия). Особое значение малая гидроэнергетика имеет для развивающихся стран, где около 2 млрд, человек вообще не пользуются электроэнергией. Достоинством малых ГЭС является низкая абсолютная капиталоемкость, короткий инвестиционный цикл. Они могут сооружаться практически на любых водных объектах, имеющих сколь-нибудь значимый гидроэнергетический потенциал: на малых реках и ручьях,
водосборных сооружениях мелиоративных систем, водосбросах ТЭЦ, а также в питьевых водоводах, продуктопроводах предприятий, канализационных коллекторах и др. По прогнозам к 2015 году установленная мощность в мире достигнет 175000 МВт.
Возросший интерес к малой гидроэнергетике в настоящее время связан с рядом факторов. В промышленно развитых районах, особенно в европейской части страны, в основном исчерпаны возможности крупного гидроэнергетического строительства. Кроме того, создание крупных ГЭС связано с преодолением негативной реакции природоохранных органов и общественности.
На базе малых ГЭС могут создаваться энергокомплексы, так как их водохранилища способны аккумулировать энергию солнечных и ветровых электростанций, характеризующихся непостоянным режимом функционирования. Это позволит более эффективно использовать значительный потенциал и других возобновляемых источников энергии.
Сложная экономическая ситуация исключает возможность значительных инвестиций в объекты с большими сроками строительства. Развитие частного сектора экономики, фермерских хозяйств и небольших предприятий определяет необходимость их автономного энергоснабжения.
В Российской Федерации свыше 2,5 миллионов малых рек (около 99% общего числа рек и 92-93% их протяженности). Они формируют около половины суммарного объема речного стока (Более 1000 км3), в их бассейнах проживает до 44% городского населения страны и 90% сельского. Энергетический потенциал малых рек России, использование которого возможно доступными средствами, составляет 493 млрд. кВт ч, в том числе более 100 млрд, кВт-ч. в Европейской части.
В настоящее время эксплуатируется лишь около 1 %
российского потенциала малой гидроэнергетики. По оценке Европейского банка реконструкции и развития, в России существуют 89 малых гидроэлектростанций с суммарной мощностью 550 МВт.
Россия интенсивно развивала малую гидроэнергетику после Второй мировой войны. В 50-е и 60-е годы. Еще в 50-60 годы страна занимала передовые позиции в мире по сооружению малых ГЭС (Рис. 1.14-1.15). В последующие годы акцент был смещен в пользу строительства крупных ГЭС. Тысячи малых станций были закрыты, а проектирование и изготовление оборудования и запасных частей для них прекращено.
В результате, в настоящее время в России оказалось множество брошенных малых гидроэлектростанций. Они не производят электроэнергию, но их здания и сооружения целы. По оценкам российских специалистов, восстановление таких брошенных станций обходится в два раза дешевле, чем строительство новых. На рис. 1.16 показана примерная удельная стоимость сооружения малых ГЭС различного типа и состояния обустроенности бьефа.
|
|
 |
|
|
|
$1100 $1800 / |
|
|
Строительство МГЭС на существующих гидроузлах |
|
|
У $1100 $3500 / |
|
|
Восстановление не действующих МГЭС |
|
|
$1200 $2500 / |
Новое строительство МГЭС (деривационная схема) |
|
$1700 $4500 / |
Новое строительство МГЭС (кроме деривационной) |
Рис. 1.16 Удельная стоимость сооружения малых ГЭС
Программа, принятая в 2007 году компанией «РусГидро», предполагает обратить серьезное внимание развитию малой гидроэнергетики и ввести к 2010 году около 300 МВт мощности, особенно в регионах где ощущается дефицит электроэнергии (Северный Кавказ, Алтайский Край, Хабаровский край, Камчатка и др), а к 2020 году — 4-5 ГВт.
Таким образом, малая гидроэнергетика, как сформировавшееся с настоящее время вполне самостоятельное направление энергетики, может играть значительно более существенную роль при условии государственного подхода к вопросам обеспечения экономической, экологической и социальной безопасности внедрения энергетических технологий.