Представлен краткий обзор действующих тепловых электростанций в России. Показано, что наша страна располагает всеми необходимыми природными ресурсами и интеллектуальным потенциалом для успешного решения энергетических вопросов. Рассмотрены перспективы развития строительства новых тепловых электростанций в стратегически важных районах России. Приведены основные направления развития тепловых электростанций.

1. Актуальность вопроса

Энергетика как отрасль энергетического хозяйства объединяет все процессы потребления электроэнергии: генерирования, передачи и трансформации. Энергоресурсосбережение является одной из основных задач настоящего времени. От решения этой проблемы зависит развитие нашей страны в ряду развитых в экономическом отношении стран. Наша страна располагает всеми необходимыми природными ресурсами и интеллектуальным потенциалом для успешного решения энергетических вопросов [1].

В России построено более 700крупных и средних тепловых электростанций. Они производят до 70% электрической энергии. Тепловые электростанции работают на органическом топливе: газ, нефть, мазут, уголь, сланцы, торф. Все энергетические и тепловые электростанции практически всегда одновременно работают на потребителя и находятся у источников добывающих топливо. Только потребительскую функцию имеют электростанции, использующие топливо, которое экономически выгодно транспортировать из других регионов либо из его отсутствия. Станции, работающие на мазуте, в основном располагаются в регионах Сибири, где интенсивная нефтедобыча [2,3].

Преимущества тепловых электростанций состоит в следующем:

- тепловые электростанции можно располагать в любом регионе России, так как топливо имеется во всех уголках страны,

- тепловые электростанции могут вырабатывать электрическую и тепловую одновременно, причем, не зависимо от сезона.

В нашей стране развита производство электричества практически на всех ТЭС и ГРЭС. Практически в каждом крупном городе построена своя ТЭЦ. Много по стране построено электростанций типа ГРЭС. Преимущественно все действующие в нашей стране ГРЭС и ТЭС были построены с 1960 по 1980 годы. Но и сейчас развитие тепловой энергетики в нашей стране не стоит на месте. Введены в эксплуатацию следующие основные тепловые электростанции: Няганская ГРЭС, Костромская ГРЭС, Адлерская ТЭС, Киришинская ГРЭС, две Сургутских ГРЭС, Канаковская ГРЭС, Рязанская ГРЭС, Ставропольская ГРЭС, Ириклинская ГРЭС, Рефтинскя ГРЭС, Пермская ГРЭС, Костромская ГРЭС и другие важнейшие для страны объекты [1-4].

2. Важнейшие тепловые электростанции России

Рассмотрим наиболее мощные стратегически важные тепловые электростанции (таблица) типа ГРЭС (государственная районная электрическая станция) [4-7]. На всех представленных электростанциях большая часть мощности вырабатывается на паровом цикле с использованием различных типов энергоблоков, таких как «паровой котел – паровая турбина». Чаще всего используется в качестве основного топлива уголь, а в настоящее время все больше стали использовать природный газ. В настоящее время стали применять энергоблоки современных парогенераторных установок.

Киришская ГРЭС. Электростанция введена в эксплуатацию в 1965 году. Она построена в городе Кириши Ленинградской области. Киришская ГРЭС производит электроэнергию широкого диапазона напряжений – от 0,4 до 330 кВ, поставляемая на различные предприятия. Она также осуществляет поставку технического пара и горячей воды. Кроме того, эта станция вырабатывает и поставляет кислород, обессоленную, химически очищенную и техническую воду. Основное топливо – природный газ, резервное – мазут. Электрическая мощность станции составляет 2600 МВт, атепловая мощность – 1234 Гкал/ч.

Конаковская ГРЭС. Станция построена и запущена в эксплуатацию в 1965 году. Она располагается на берегу Иваньковского водохранилища, которое находится в городе Конаково. Станция является крупнейшим производителем тепловой и электрической энергии в Тверской области. Применяемое на станции топливо – природный газ, а также резервное топливо – мазут. Конаковская ГРЭС входит в список крупнейших тепловых электростанций России. Проектная электрическая мощность ГЭРС составляет 2520 МВт, а тепловая мощность –120 Гкал/ч.

Костромская ГРЭС. Станция была введена в эксплуатацию в 1969 году. Костромская ГРЭС является одной из ведущих и крупнейших тепловых станций России и Европы. Она расположенная в Костромской области (г. Волгореченск) на правом берегу реки Волга. Эта ГРЭС также известна тем, что на ней располагается единственная турбина К-1200-240, мощностью 1200 МВт. Также на ГРЭС ещё установлена восемь турбин К-300-240, мощностью 300 МВт каждая. Одна из самых крупных и технически совершенных электростанций России, имеющая рекордные показатели по экономии природного топлива среди предприятий своего класса. На станции в качестве топлива применяется природный газ, а также используется мазут. Электрическая мощность ГРЭС составляет 3600 МВт.

Ириклинская ГРЭС. Данная станция была запущена в эксплуатацию в 1970 году. Электростанция расположена в посёлке Энергетик Новоорского района Оренбургской области. Она выгодно располагается на берегу Ириклинского водохранилище, примыкая к на реке Урал. От ГРЭС проведено множество высоковольтных линии напряжением 500/220/110 кВ. К ВЛ 500 кВ. Все они подключены к подстанции, которая питает крупные промышленные предприятия. К ним следует отнести – Оренбургский газоперерабатывающий завод, Магнитогорский металлургический комбинат. Основным видом топлива является природный газ. Электрическая мощность станции составляет 2430 МВт.

Рефтинская ГРЭС. Строительство электростанции осуществлено в 1963 году, а запустили на проектную мощность первый энергоблок в 1970году. Последний блок пустили в эксплуатацию в 1980 году. Она расположена в Свердловской области, в 100 км от сибирского энергетически развитого города Екатеринбурга. Станция находится недалеко от города Асбеста (18 км). Рядом (2,5 км от ГРЭС) расположен посёлок Рефтинский насчитывает около 18 тыс. человек.

Рефтинская ГРЭС является самой крупной в России, которая работает на угле. На ГРЭС установлено 10 энергоблоков, работающих на сверхкритических параметрах: шесть энергоблоков мощностью 300 МВт и четыре энергоблока мощностью 500 МВт. В качестве охлаждающей воды для конденсаторов используется вода с расположенного рядом со станцией пруда-охладителя площадью около 25 квадратных километров. Уходящие газы с котлов очищаются в электрических фильтрах. Зола удаляется со станции на золоотвал площадью 1008 га. Установленная электрическая мощность – 3800 МВт, атепловая мощность – 350 Гкал/ч.

Сургутская ГРЭС-1.Пуск станции состоялся в феврале 1972 года. Сургутская ГРЭС-1 располагается в городе Сургуте Тюменской области. Электростанция снабжает теплом и электроэнергией районы Западной Сибири и Урала. Преимущественно электроэнергию потребляют нефтегазодобывающие организации, расположенные на территории Ханты-Мансийского автономного округа –Югры.

Следует отметить, что в качестве топлива используется местный попутный нефтяной газ, поставляемый из приобских месторождений. Также при необходимости используется газотурбинное топливо. По установленной мощности это одна из крупнейших тепловых электростанций в России.

Таблица

Тепловые электростанции, построенные и действующие в России

В состав электростанции входит 16 энергоблоков, а также имеется пускорезервная теплоцентраль. Электрическая мощность станции составляет 3268 МВт, а тепловая мощность составляет 903 Гкал/ч.

Рязанская ГРЭС.На Рязанской ГРЭС первый энергоблок был введён в эксплуатацию 1973 году. Рязанская ГРЭС находится в г. Новомичуринск Рязанской области в 80 км южнее от города Рязань. Всего на самой станции установлено шесть энергоблоков: четыре энергоблока с паровыми турбинами К-300-240 (первая очередь), два энергоблока с турбинами К-800-240 (вторая очередь). В 2008 году в состав Рязанской ГРЭС вошла ГРЭС-24, которая в свою очередь имеет одну паровую турбину К-310-240-4 и одну газотурбинную установку ГТУ-110. Топливом первой очереди служит уголь, как каменный, так и бурый.

Вторая очередь электростанции в качестве топлива использует природный газ. В качестве воды для охлаждения пара в конденсаторах, используется охлаждающая вода с Пронского водохранилища, которое появилось при строительстве электростанции, в результате запруды речки Проня. Общая установленная мощность станции – 3070МВт, атепловая мощность – 180 Гкал/час.

Ставропольская ГРЭС. ГРЭС введена в эксплуатацию в 1975 году. Она находится в поселке Солнечнодольск Ставропольского края. Электростанция поставляет электроэнергию в Грузию и Азербайджан. Она также поддерживает перетоки в системообразующей электрической сети Объединенной Энергосистемы Юга на требуемых нормами уровнях. Ставропольская ГРЭС кроме электричества, поставляет тепло в поселок Солнечнодольск. На станции используется природный газ и мазут. Электрическая мощность – 2400 МВт, атепловая мощность ГРЭС – 145 Гкал/ч.

Сургутская ГРЭС-2. Онабыла введена в эксплуатацию в 1985 году. Расположена в г.Сургут Ханты-Мансийского округа вблизи реки Черная. Все мощности электростанции были введены в строй в 1985-1986 годах. До 2005 года Сургутская ГРЭС-2 входила в состав Тюменской энергосистемы – ОАО «Тюменьэнерго». С 2006 года, после разделения, стала самостоятельным акционерным обществом. Электростанция имеет самую большую установленную электрическую мощность среди ТЭС России. В качестве основного топлива ГРЭС использует попутный нефтяной газ. Несколько энергоблоков стабильно из года в год участвуют в первичном регулировании частоты, что также является косвенным показателем качества работы тепловой электростанции. Сургутская ГРЭС-2– самая мощная тепловая электростанция на Евразийском континенте. Установленная электрическая мощность – 5597 МВт, атепловая мощность – 840 Гкал/ч.

Пермская ГРЭС. Первый энергоблок введен в эксплуатацию в 1986 году. Эта ГРЭС находится в 70 километрах от города Перми. От города Добрянка, который находится на левом берегу Камского водохранилища, расстояние всего 5км. Пермская ГРЭС является одним из самых важных поставщиков электричества в Уральский и Приволжский регионы. Она одна из наиболее мощных тепловых электростанций в Европе. В качестве топлива для энергоблоков используется природный газ. Газ поступает от Уренгойского и Ямбургского месторождений. Транспортировка электричества выполняется по линиям электропередач напряжением 220 и 500 кВ в объединенную энергосистему Урала. Электрическая мощность составляет 2400 МВт, при этом тепловая мощность составляет 620 Гкал/ч.

Костромская ГРЭС.Была введена в эксплуатацию в 1969 году. Она расположена в Волгореченске Костромской области. Строение располагается с правой стороны реки крупнейшей Волги. Мощность электростанции составляет 3600 МВт. На данный момент это третья по мощности (после Сургутской ГРЭС-2 и Рефтинской ГРЭС) теплоэлектростанция России. 3-я дымовая труба Костромской ГРЭС имеет высоту 320 метров. Она является одним из самых высоких промышленных объектов в России. На данной станции были впервые освоены отечественные энергоблоки в 300 МВт, а также энергоблок с новой турбиной мощностью 1200 МВт. Костромская ГРЭС поставляет электричество в 40 регионов России Кроме того, электричество транспортируется в другие страны.

Череповецкая ГРЭС.Она находится в посёлке Кадуй Вологодской области. Эта станция обеспечивает как электрической энергией, так и теплом, питьевой водой примыкающие районы Вологодской области. Она является самой крупной станций Северного округа, ее электрическая мощность 1080 МВт. На станции установлено три идентичных конденсационных энергоблока мощностью по 210 МВт. Кроме того, она имеет парогазовый энергоблок мощностью 450 МВт.

Первый энергоблок начал работать с 1976 года. Второй блок запустили в работу в 1977году, а третий блок был запущен через год – в 1978 году. Парогазовый энергоблок был введен в работу в 2014 году. Основное топливо на ГРЭС – газ, используется также уголь и мазут.

ТЭЦ-26 “Южная”. Она расположена у МКАД (г. Москва), с её внутренней стороны, на юге района Западное Бирюлёво. Водогрейные котлы Южной ТЭЦ заработали в 1979 г., через 2 года электростанция начала выдавать ток в сеть. На этой ТЭЦ мощность каждой турбины первой очереди составила 80МВт, вторая очередь была представлена 250-МВт турбинами. Следующую 250-МВт турбину запустили лишь в 1998 г. Второй этап строительства ТЭЦ-26 наступил во второй половине 2000 г. В течение 2007…2011 г. на Южной ТЭЦ был построен парогазовый энергоблок мощностью 420 МВт, большую часть оборудования для которого поставил французский "Alstom".

К настоящему времени установленная мощность ТЭЦ-26 достигла 1,84 ГВт, что сделало её крупнейшей в Московском регионе. Она отличается достаточно оригинальной компоновкой. Её насосная станция расположена в 11 км от самой ТЭЦ – в Братеево. Специально для выдачи мощности ТЭЦ-26 была построена подстанция 500 кВ, вошедшая в состав Московского энергетического кольца. Она формально называется ОРУ ТЭЦ-26, хотя фактически является независимой подстанцией, связанной с ТЭЦ тремя линиями 500 кВ и четырьмя линиями 220 кВ.

Владимирская ТЭЦ. Строительно-монтажные работы начались в 1958 году и были закончены в 1964-м, работы второй очереди расширения Владимирской ТЭЦ были завершены в 1982 году, третьей – в 1995 году. Электрическая мощность составляет 596 МВт, а тепловая мощность – 1176,1 Гкал/ч. С 1 января 1999 г. Владимирская ТЭЦ в настоящее время использует природный газ, а резервный вид топлива – топочный мазут. Эта ТЭЦ обеспечивает около 80% потребности в тепловой энергии в городе Владимире, при тарифе в 1,5-2 раза ниже, чем у других производителей.

3. Предложения по развитию энергетики и современных тепловых электростанций в России

Вопрос модернизации и развития энергетических комплексов России в текущее время стал особо важным в связи со следующим:

- большой износ используемого оборудования электростанций, а также тепловых и электрических сетей, который к 2020 году может достигнуть 90 %;

- низкий уровень оснащения объектов энергетики средствами автоматики, защит и информатики, который значительно более низкий, чем на объектах энергетики развитых мировых стран;

- не высокий КПД на тепловых электростанциях (не превышающий 33 %), в отличие от развитых стран, в которых применяют более передовые технологии паросилового цикла с КПД до 50% и выше;

- требуются новые источники энергоресурсов – реконструкция и расширение старых, действующих и строительство новых ТЭС.

Рассмотрим тепловые электростанции, которые уже на завершающем этапе строительства и введения их в эксплуатацию, а также станции планируемые возвести и запустить в ближайшие годы [4, 5, 8-10].

Севастопольская ТЭС (рис.1). При строительстве станции учитывался выбор площадки, учитывалась возможность в перспективе выдачи тепла в населенные пункты [3]. Требовалось снизить нагрузку на передающие сети и позволить повысить надежность объекта, и сократить затраты на реконструкцию ЛЭП. Запущено два парогазовых блока общей мощностью 470 МВт. Режим работы электростанции – 8 тысяч часов в году. Транспортировка электричества по линиям электропередач 330 кВ. На станции основной вид топлива – природный газ, запасное топливо – дизельное. После завершения строительства первой очереди объектов генерации региону удастся покрыть дефицит энергии в полном объеме. Появится и резерв мощности, необходимый для развития инфраструктуры полуострова. Общий объем выдаваемой мощности составит до 1730 мегаватт, без учёта альтернативных источников энергоснабжения.

ТЭЦ в Советской Гавани. Началось возведение тепловой магистральной сети от строящейся ТЭЦ в Советской Гавани до городских центральных тепловых пунктов (рис.2). Окончание строительно-монтажных работ намечено к концу 2019 года и будет синхронизировано с пуском электростанции". Отмечается, что протяженность тепломагистрали в трехтрубном исполнении - 10 километров, предстоит построить 18 павильонов для размещения технологического оборудования, питающие трансформаторные подстанции, линии электропередачи и связи.

Новая ТЭЦ в г. Советская Гавань имеет особое, стратегическое значение для создающегося здесь Свободного порта. В рамках появления предполагается построить многопрофильный портовый и судоремонтный центр, контейнерные и угольные терминалы, а также развивать переработку рыбы и морепродуктов.

Хабаровская ТЭЦ-4 и ТЭЦ-2. Эту станцию возвести и ввести в эксплуатацию 2023 году (ТЭЦ-4, рис.3), а в 2024-2025 годах будет вводиться постепенно Артемовская ТЭЦ-2 (рис.4). Существующая ТЭЦ-1 находится в черте города.  Ее ввели в эксплуатацию в 1954 году. Установленная мощность станции составила 485 МВт. Тепловая мощность 1640 Гкал/ч. Планируется, что строительство тепловых электростанций развернётся на участке площадью в 22 гектара. Станция будет примыкать к Хабаровской ТЭЦ-1 с западной стороны. ТЭЦ-2 (Артемовская ТЭЦ) находится в г. Артем Приморского края. Она введена в эксплуатацию в 1936г. Установленная мощность станции составляет 400МВт. Тепловая мощность 297 Гкал/ч.

Рис.3. Хабаровская ТЭЦ-4 Рис.4. Артемовская ТЭЦ-2

Новая электрическая станция должна быть современной, которая заместит выбывающие мощности действующей Артемовской ТЭЦ. Планируется, что установленная мощность нового энергообъекта составит не менее 455 МВт электрической и 450 Гкал*ч тепловой энергии, что даст прирост по сравнению с мощностью действующей станции на

55 МВт по электричеству и 150 Гкал*ч по теплу.

Ириклинская ГРЭС.Для обеспечения электроэнергией Оренбургского ГПЗ и Магнитогорского меткомбината планируется строительство на базе действующей Ириклинской ГРЭС (рис.5). Необходимо увеличить мощность еще 1950 МВт. Сейчас установленная мощность ГРЭС составляет 2444 МВт. В схеме и раньше значился проект расширения ГРЭС. Строительство находится в главных проектах России до 2035года.

Рис.5. Ириклинская ТЭЦ

ТЭС «Сила Сибири». Тепловую электростанцию планируется построить в Амурской области с установленной мощностью 600 МВт. Объект генерации будет построен в два этапа. Первый этап - обеспечение электроэнергией Амурского ГПЗ. Второй этап - удовлетворение в электроэнергии Амурского ГХК. Строительство находиться в главных проектах России до 2035года.

Прегольская ТЭС. Строительство тепловой электростанции планируется в Калининграде. Новая ТЭС мощностью 456 МВт будет состоять из четырех парогазовых блоков мощностью 114 МВт. Новые источники мощности обеспечат энергобезопасность Калининградской области и сделают её энергосистему более маневренной. Расчетный период эксплуатации паросиловой части будущей электростанции – 40 лет. Прегольская ТЭС предназначена для обеспечения электрической энергией жилищно-коммунальных хозяйств и предприятий Калининграда и области. Планируемое завершение проекта в 2019 году.

4. Выводы. В России сильно развита выработка электричества на тепловых электрических станциях. Этому способствовал тот факт, что наша страна богата такими природными ресурсами как природный газ и уголь. Много построено электростанций районного масштаба - ГРЭС. Они по сравнению с другими электростанциями имеют следующие преимущества: используемое топливо достаточно дешево, требует меньших капитальных вложений, могут быть построены в любом месте от наличия топлива. Топливо может транспортироваться к месту расположения электростанции любым транспортом. В соответствии с «Энергетической стратегией развития России на период до 2020 года» планируется в ближайшее время ввести 27-28 Гигаватт генерирующих мощностей, по семь Гигаватт в год.

На основе проведенного обзора можно выделить следующие основные пути развития тепловых электростанций в России.

Первое – это переход строящихся тепловых электростанций на добываемое в местных регионах, твердое топливо. Применять новые методы сжигания угля с совершенными циклами и технологиями, с начальной газификацией угля, а также его сжигания в котлах под высоким давлением. Это позволит сделать перспективные тепловые электростанции конкурентными в Европе и во всем мире, повысить их значимость на «рынке» энергетических объектов.

Второе – применять природный газ только при соответствующем обосновании, в Северных районах, где имеется высокий уровень добычи газа. Для большей эффективности использования газа необходимо использование специального оборудованных установок комбинированного цикла. Особое внимание необходимо уделить создание мини-тепловых электростанций базе современных ГТУ.

Третье – модернизация, реконструкция и техническое перевооружение существующих тепловых электростанций должны быть одними из ведущих приоритетных направлений.

Литература

1.Энергосберегающие технологии, энергосбережение [Электронный ресурс] / USL: http://www.saveplanet.su/#teh (дата обращения 18.12.2018).

2. Энергетика. Все о тепловой и атомной энергетике [Электронный ресурс] / USL: / http://tesiaes.ru/?page_ id=107(Дата обращения 18.12.2018).

3. Энергетика. История, настоящее и будущее [Электронный ресурс] / USL: / http://energetika.in.ua/ru/books (Дата обращения 18.12.2018).

4. Строительство тепловых электростанций. Проектные решения тепловых электростанций. Под ред. В.И. Теличенко // М.: Изд-во «АСВ». Т. 1, 2010. – 376с.

5. Строящиеся объекты России/ https://tekkos.ru/stroyaschiesya-obekty-rossii/ (Дата обращения 18.12.2018).

6. Гиршфельд В.Я. Тепловые электрические станции / В.Я. Гиршфельд, Г.Н. Морозов // М.: Энергоатомиздат, 1986. – 224с.

7. Купцов И.П. Проектирование и строительство тепловых электростанций. И.П. Купцов,Ю.Р. Иоффе. М.: Энергоатомиздат, 1985. – 405с.

8. Севастопольская ТЭС [Электронный ресурс] / USL: / https://ru.wikipedia.org/wiki/(Дата обращения 18.12.2018).

9. Костромская ГРЭС [Электронный ресурс] / USL: / https://ru.wikipedia.org/wiki/ Костромская_ГРЭС/ (Дата обращения 18.12.2018).

10. Советская Гавань [Электронный ресурс] / USL: / https://ru.wikipedia.org/wiki/ Советская Гавань/ (Дата обращения 18.12.2018).