Энергетика Сибири: оптимизация структуры
В.И.Суслов, В.И.Федосеев, Р.Г.Хлебопрос
Институт экономики и организации
промышленного производства СО РАН
Сибирский университет
Путей Сообщения
Сибирский федеральный университет
Новосибирск – Иркутск – август 2010
Объединенный симпозиум
1. В настоящее время энергетический баланс страны или большого региона может включать топливно- (уголь, нефть, газ, торф), атомно- и гидроэнергетические компоненты. Устойчивость энергосистемы возрастает, когда эти компоненты представлены в соразмерных пропорциях. Эти компоненты, в свою очередь должны быть представлены крупными, средними и мелкими элементами, также в соразмерных пропорциях. При этом в любой период времени в любой части отраслей должны доминировать новые и новейшие технологии.
Следует адекватно оценивать и оптимизировать в экономическом, социальном, экологическом и техническом аспектах, необходимые затраты на развитие энергетики, в том числе атомной, перевод тепловой энергетики на новейшие технологии и повышение устойчивости и безопасности (при тех же объемах) гидроэнергетики, при этом увеличив долю средних и мелких предприятий во всех этих отраслях.
Современное состояние энергетики в Сибири резко не соответствует этим условиям.
Источники энергии 1900 1990 2000 2010 2020Всего в мире т у.т., разы, (%)
1 11(100)
11.5(78*)
14(89)
18(102)
100 100 100 100 100В том числе
- уголь 56 29(14)
31(11)
33(13|75)
35(15)
- нефть 2 40(39)
35(31*)
28(28|7)
20(27)
- газ 1 22(41)
22(49*)
21(48|3)
21(45)
- гидроэнергия 2 2.5(3)
3(4)
3(4|13)
3(3)
- атомная энергия - 6.5(2)
8(3)
10(4|0)
12(6)
- прочие (включая альтернативные виды)
39 -(1)
1(2)
5(3|2)
9(4)
Производство энергетических ресурсов в мире в 1900-2020 гг.(в России в 1990-2020 гг.)*( |_ - СФО*)
*М.В
.Гол
ицы
н и
др. А
льте
рнат
ивны
е эн
ерго
носи
тели
. – М
.: Н
аука
, 200
4. –
159
с.
*- исправлено
*- оценка ИЭОПП СО РАН
Источники энергии 1900 1990 2000 2010 2020Всего в мире т у.т., разы, (%)
1 11(100)
11.5(78*)
14(89)
18(102)
100 100 100 100 100В том числе
- уголь 56 29(14)
31(11)
33(13|75)
35(15)
- нефть 2 40(39)
35(31*)
28(28|7)
20(27)
- газ 1 22(41)
22(49*)
21(48|3)
21(45)
- гидроэнергия 2 2.5(3)
3(4)
3(4|13)
3(3)
- атомная энергия - 6.5(2)
8(3)
10(4|0)
12(6)
- прочие (включая альтернативные виды)
39 -(1)
1(2)
5(3|2)
9(4)
Совр.сост.
100
33(16|50)
28(22|17)
21(40|8)
3(8|22)
10(8|0)
5(6|3)
2. Сибирь оказалась регионом, в котором практически отсутствуют атомные электростанции. Между тем развитие военно-промышленного комплекса в Сибири включало мощные атомные предприятия (в Красноярске, Томске, Ангарске и др.), оставившие заметный позитивный и негативный след в социальном, экономическом и экологическом аспектах. Положительным результатом следует считать формирование высококвалифицированных кадров и специфической наукоемкой инфраструктуры. К негативным последствиям следует отнести наличие крупных захоронений отходов производства атомного оружия.
Представляется необходимым в ближайшие десятилетия резко увеличить долю атомной энергетики в крупно-, средне- и мелкомасштабном вариантах по следующим мотивам:- увеличение устойчивости Сибирской энергосистемы в целом;- увеличение доли высококвалифицированных работников в отраслях энергетики, что позволит, кроме других преимуществ, резко уменьшить экологические риски, связанные с захоронениями атомных отходов.
Если говорить об уровне развития атомной энергетики в Сибири, приближающемся к среднероссийскому, то следует предусмотреть строительство двух АЭС по два гигаваттных энергоблока каждая.
По-видимому, эти станции должны быть размещены в Северске (Томск) и Железногорске (Красноярск).
Если говорить о приближении к среднемировому уровню, то необходимо возведение, по крайней мере, еще двух таких же АЭС. Вероятно, в Новосибирске или Ангарске и где-нибудь на Дальнем Востоке.
Если говорить о соответствии мировому уровню, то следует предусматривать строительство еще двух АЭС таких же масштабов.
8
1. Томская область – исторически «атомная» область. На СХК с 1955г. эксплуатировалось 5 промышленных ядерных реакторов
- имеется высококвалифицированный персонал, система подготовкикадров, необходимая для эксплуатации и обеспечения АЭСинфраструктура.
2. В Томской области имеется база стройиндустрии с опытом созданиякрупных промышленных объектов.
3. Научно-образовательная база г.г. Томска и Северска позволяет готовитьспециалистов всех необходимых для атомной отраслиспециальностей, в том числе для эксплуатации АЭС (14 бывших инынешних директоров АЭС и институтов отрасли, 13 главныхинженеров АЭС - выпускники Томского политехническогоуниверситета).
4. Наличие в Сибири основных переделов ЯТЦ от добычи урана дохранения ОТВС обеспечит функционирование и минимизируеттранспортные расходы АЭС.
СОЗДАНИЕ АТОМНОЙ СТАНЦИИ НА ТЕРРИТОРИИ ЗАТОСЕВЕРСК: Возможность и целесообразность
3. «Современная угольная генерация в России – филиал ада на земле».Действующие методики оценки экономической эффективности предприятий угольной промышленности существенно искажают реальную действительность. Они не учитывают весьма значительные ущербы социального (повышенные риски потери трудоспособности, здоровья и даже жизни, неблагоприятные воздействия на демографическую ситуацию и др.) и экологического (рекультивация карьеров открытой добычи и полигонов золошлаковых отходов, выбросы в атмосферу и др.) характера.
Эти ущербы, в конечном счете, кто-то оплачивает или оплатит в будущем. Необходима коррекция законодательства, увеличивающая в разы, а, может быть, и на порядки (в 20-30 раз), компенсационные и страховые выплаты, экологические штрафы, которая перенесет эти затраты на виновников в угольном и энергетическом бизнесе. В свою очередь это приведет к изменению абсолютных и относительных уровней цен на природный газ, уголь, электроэнергию, тепло, разного рода сопутствующие продукты.
Анализ рентабельности мощных источников электро(тепло)энергии Сибирского региона
1. необходимо развить атомную энергетику в тех местах, где были предприятия, производившие оружейный плутоний;
2. модернизировать ТЭЦ на угле, перейдя на технологии с «малым» экологическим ущербом;
3. прекратить строительство крупных ГЭС в Сибири, уделив основное внимание уменьшению социального риска, и имеющимися современными техническими средствами разработать и осуществить проекты, уменьшающие экологический ущерб и риск техногенных аварий. Например, необходимо ликвидировать многокилометровую полынью Красноярской ГЭС.
• Z – экономическая составляющая;
• X – экологическаясоставляющая;
• Y – социальнаясоставляющая;
• Ө = X+Y• C – рыночная цена
электро(тепло)энергии• C = Z+X+Y• C = Z+Ө
Для того чтобы новая точка равновесия не оказалась совершенно неприемлемой (например, по причине слишком высоких цен на энергию), необходимо перейти на принципиально новые технологии на всех этапах угольного цикла в энергетике: добыча, обогащение и стандартизация, переработка и транспортировка, складирование углей, теплоэлектрогенерация, производство побочных и сопутствующих продуктов, доставка тепла и электроэнергии до потребителей, рекультивация разрушенных земель.
Такие технологии существуют: добыча метана из угольных пластов, газификация углей, производство водноугольных топлив (КаВУТ), углетрубопроводы, современные способы сжигания угольных топлив (двухстадийная система сжигания и котлы с ПКС) и очистки вредных выбросов, производство термококса и синтезгаза как побочных продуктов процесса генерации, выпуск целой линейки продуктов из золошлаковых отходов. Современные технологии переработки углей позволяют получить широкую гамму энергоносителей и важных для страны продуктов, начиная от высококачественного авиакеросина и топочного газа до гуматов.
Экология и экономика КаВУТ
Вредное вещество в выбросах
Рядовойyголь,
пылеугльныйфакел
МазутМ-100
КаВУТ,ПКС –
псевдоки-пящий слой
Пыль, сажа, г/м3 120–240 2,5–5,8 1,0–2,8
Диоксид серы, мг/м3 450–800 350–700 450–800
Диоксид азота, мг/м3 350–650 120–760 60-210
Количество вредных веществ в выбросах
Снижение удельной капиталоемкости установленной мощности на 5-10%.
Снижение себестоимости электроэнергии при использовании КаВУТ из отходов углеобогащения на 25-35%.
(по данным СибТеплоЭнергоПроекта)
Гидравлическая добыча угляВ 50-60-х годах прошлого века в Кузбассе (Новокузнецк) работал ВНИИГидроуголь, созданный по инициативе и руководимый профессором Владимиром Семеновичем Мучником. Под его эгидой в СССР, в том числе в Кузбассе было построено и функционировали несколько участков и шахт с гидродобычей угля.Гидрошахты демонстрировали 2-3-кратное увеличение производительности труда, 30-40-процентное сокращение себестоимости по сравнению с «сухими» шахтами. Они были экологически чистыми и практически исключали возможность взрыва метана.Такая экономия ресурсов была совсем не нужна Минуглепрому СССР, и ВНИИГидроуголь был фактически разгромлен в начале 70-х годов (формально он существует и сейчас), а команда В.С.Мучника при содействии А.Г.Аганбегяна перешла в ИЭиОПП СО АН СССР.Одна из последних акций этой организации – проект шахты «Распадская».Вопреки проекту, построена эта шахта была, как «сухая». Поскольку в ней добывается коксующийся уголь – с чрезвычайно высокой метановой опасностью.Трагедия «со слезами на глазах» - прямое следствие этого решения.
Между тем, гидродобыча угля, в частности, – путь к КаВУТ.
4. Относительные масштабы гидрогенерации в Сибири уже сейчас чрезмерно велики. Строительство новых ГЭС, особенно крупных, вряд ли целесообразно. А возведение, например, Эвенкийской супер-ГЭС в районе, не имеющем столь же масштабных потребителей электроэнергии, зато экологические последствия которого (возведения) могут оказаться катастрофическими, просто преступно.
Но главный вопрос сибирской гидроэнергетики – в повышении ее надежности. Степень износа крупных сибирских ГЭС, особенно Ангаро-Енисейских, близка к 100% (и больше). Необходимо срочно принять меры (они относительно не слишком затратны), продлевающие безаварийное функционирование этих объектов.
Это вопрос автоматизации мониторинга состояния плотины и агрегатов, управления работой агрегатов, т.е. – максимально возможно полного исключения человеческого фактора. А также – разумного компромисса между критериями коммерческой эффективности и технологической допустимости, целесообразности.
Вопросы строительства малых и средних ГЭС в энергодефицитных районах с качественными гидроресурсами (Республика Алтай, южная Якутия и др.) могут рассматриваться.
5. В Сибири с ее огромными размерами, слабостью внутренних связей, удручающе большими разделяющими расстояниями трудно, а скорее всего, невозможно рассчитывать на всеохватывающую сетевую генерацию. Между тем, здесь гипертрофировано велика доля крупных и гигантских ГЭС, ТЭС, ТЭЦ, ГРЭС в энергогенерации.
Во втором случае речь идет о солнечных и ветряных станциях, приливных, волновых и термальных, о тепловых насосах, использовании соломы и торфа, отходов человеческой деятельности, навозе и т.д.. Потенциал таких источников энергии совершенно не раскрыт.
Инструментами такой генерации должны стать мини- и микро-теплоэлектростанции (вплоть до реакторов и тепловых установок отслуживших свое атомных подводных лодок) как традиционной, так и альтернативной энергетики.
Очевидно, что общее повышение эффективности сибирской энергетики связано с увеличением доли собственной (локальной) генерации.
Анализ рентабельности маломощных источников электроэнергии
(качественная картина)
Солнечная энергетика
Человечеству в год требуется около 10 миллиардов тонн условного топлива. Солнце в год поставляет на нашу планету энергии, эквивалентной примерно 100 триллионам тонн условного топлива. Только 34% этой энергии утилизируют зеленые растения и морские водоросли.
Считается, что на Земле запасено 6 триллионов тонн различных углеводородов. Т.е. содержащуюся в них энергию Солнце отдает планете всего за три недели. Сейчас человечество в год тратит столько ископаемого топлива, сколько его накапливалось за миллион лет.
Остальное тратится на поддержание климата, превращается в энергию рек, волн, ветра и т.д.
Если бы человек смог взять для своего внутреннего потребления хотя бы один процент солнечной энергии (1 триллион тонн условного топлива в год), это решило бы энергетические проблемы на века вперед. И теоретически вполне понятно, как именно взять этот процент.
Стоимость электроэнергии, Евро/кВтч
Источник: Citi, Solar Power Industry. September 2008
2011 2013
Традиционная энергетика:
«Солнечная» энергетика:
Для «солнечного» кремния, используемого в современных технологиях производства солнечных батарей, нужен «особо чистый кварцит» (а не обычный песок), самые большие в мировом масштабе месторождения которого имеются в России и, в частности, в Сибири
Заключение
1. создать и ускоренно расширять атомную генерацию энергии, развить мощности по переработке накопленных отходов производства ядерного оружия и ЯТЦ, переработке и хранению ОЯТ;
2. коренным образом на основе современных технологий модернизировать угольную генерацию энергии, обеспечив резкое снижение экологических и социальных рисков;
В Сибири необходимо:
3. расширять топливную генерацию только на основе природного (и попутного) газа, альтернативных видов топлива;
4. прекратить строительство крупных ГЭС, направив основные усилия на повышение безопасности действующих станций;
5. в несколько раз увеличить собственную генерацию на базе энергетических станций малой и средней мощности, а также альтернативных источников получения энергии.
Благодарю за внимание
Recommended