Производство, передача и потребление электрической энергии

1.

Производство, передача и
потребление электрической
энергии

2.

2
Участники рынка электрической энергии

3.

3
Участники рынка электрической энергии

4.

Технологическая цепочка
4

5.

Производство электрической энергии
Генерация электроэнергии — производство
электроэнергии посредством преобразования её из
других видов энергии, с помощью специальных
технических устройств
Солнце
ГЭС
Ветер
ТЭС
Тепло
АЭС
Альтернативная
энергетика
Промышленная
энергетика
5

6.

Производство электрической энергии
Гидроэлектростанция (ГЭС) - представляет собой
комплекс сооружений и оборудования, посредством
которых энергия потока воды преобразуется в
электрическую энергию.
6

7.

Производство электрической энергии
Принцип работы ГЭС
Верхний и нижний уровень воды
называют бьефом, а разницу
между ними - высотой падения
или напором. Принцип работы
достаточно прост. На нижнем
бьефе устанавливается турбина,
на лопасти которой направляется
поток с верхнего бьефа.
Падающий поток воды приводит
в движение турбину, а она через
механическую связь вращает
ротор электрического генератора.
Чем больше напор и количество
воды, проходящее через турбины,
тем выше мощность
гидроэлектростанции.
7

8.

Производство электрической энергии
Виды ГЭС
Приплотинные ГЭС – это
самые распространенные в
мире станции, в которых
напор создается плотиной.
Строятся на реках с
преимущественно
небольшим уклоном. Для
создания большого напора
под водохранилища
затопляются значительные
территории.
8

9.

Производство электрической энергии
Виды ГЭС
Деривационные – станции,
сооружаемые на горных
реках с большим уклоном.
Нужный напор создается в
обходных каналах при
сравнительно малом
расходе воды. Часть потока
реки через водозабор
направляется в
трубопровод, в котором
создается напор, что
приводит в движение
турбину.
9

10.

Производство электрической энергии
Виды ГЭС
Гидроаккумулирующие
станции.
Состоят из двух водохранилищ
в разных уровнях,
соединенных трубопроводом с
гидроагрегатом внутри. При
высоких нагрузках вода
сбрасывается из верхнего
водохранилища в более
низкое, при этом происходит
вращение турбины и
вырабатывается
электричество. При низком
спросе вода перекачивается
назад из низкого хранилища в
более высокое.
10

11.

Производство электрической энергии
Рыбоходы
2. Лотковый
3. Имитирующий природу
1. Лестничный
11

12.

Производство электрической энергии
Список крупнейших ГЭС России
Красноярская ГЭС — г.
Дивногорск, на реке Енисей.
Братская ГЭС — г. Братск, р.
Ангара.
Усть-Илимская — г. УстьИлимск, р. Ангара.
Саяно-Шушенская ГЭС — г.
Саяногорск.
Богучанская ГЭС — на реке.
Ангара.
Жигулёвская ГЭС — г.
Жигулевск, р. Волга.
Волжская ГЭС — г. Волжский,
Волгоградская обл, река Волга
12

13.

Производство электрической энергии
ГЭС
Высокий КПД
(90%)
Длительное
строительство
Дешевая
энергия
Большие зоны
затопления
Длительная
эксплуатация
Преимущества
ГЭС
Изменение
климата
Недостатки
13

14.

Производство электрической энергии
14
Тепловая электростанция (ТЭС) - вырабатывает
электроэнергию в результате преобразования тепловой
энергии, выделяющейся при сжигании топлива.

15.

Производство электрической энергии
Классификация тепловых станций
15

16.

Производство электрической энергии
ТЭС
Быстрое
строительство
Много
отходов
Электроэнергия +
тепло
Энергия
дорогая
Дешевое
топливо
Преимущества
ТЭС
Низкий
КПД (40%)
Недостатки
16

17.

Производство электрической энергии
17
АЭС использует для парообразования энергию ядерного
топлива . В качестве топлива используется обогащенная
руда урана.

18.

Производство электрической энергии
18
Основной процесс, идущий на атомной электростанции
– управляемая реакция деления ядер урана-235, при
котором выделяется большое количество тепла. Главная
часть атомной электростанции - ядерный реактор, роль
которого заключается в поддержании непрерывной
реакции деления, которая не должна переходить в
ядерный взрыв.

19.

Производство электрической энергии
Схема работы АЭС
19

20.

Производство электрической энергии
20
Тепловыделяющий элемент(ТВЭЛ)
главный конструктивный элемент активной зоны
ядерного реактора
1 — заглушка
2 — таблетки диоксида
урана
3 — оболочка из циркония
4 — пружина
5 — втулка
6 — наконечник

21.

Производство электрической энергии
Список крупнейших АЭС России
Балаковская АЭС – крупнейший
в России производитель
электроэнергии.
Белоярская АЭС
Билибинская АЭС
Калининская АЭС
Кольская АЭС
Курская АЭС
Ленинградская АЭС
Нововоронежская АЭС
21

22.

Производство электрической энергии
АЭС
Высокий
КПД (80%)
Малый срок
эксплуатации
Строятся в
любом месте
Малое
количество
топлива
Опасность
радиации
Преимущества
АЭС
Проблема
утилизации
Недостатки
22

23.

Производство электрической энергии
23
Альтернативными (или возобновляемыми) источниками
энергии (ВИЭ) называют источники энергии, позволяющие
получать энергию без использования традиционного
ископаемого топлива (нефти, газа, угля и т.п.)

24.

Производство электрической энергии
Приливная электростанция (ПЭС) — особый вид
гидроэлектростанции, использующий энергию
приливов, а фактически кинетическую энергию
вращения Земли.
24

25.

Производство электрической энергии
25
Приливные электростанции строят на берегах морей,
где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в
сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у
берега могут достигать 13 метров.

26.

Производство электрической энергии
26
Существуют две основные группы волновых устройств:
Использование
вертикального
перемещения воды
Использование
горизонтального
перемещения воды

27.

Производство электрической энергии
ПЭС
Экологическая
безопасность
Дорогое
строительство
Дешевая
энергия
Не постоянная
мощность
Возобновляемый ресурс
Преимущества
ПЭС
Влияние на
морскую
флору
Недостатки
27

28.

Производство электрической энергии
Ветряная электростанция (ВЭС) - установка,
преобразующая кинетическую энергию ветра в
электрическую энергию
Кинетическая энергия
ветра
Принцип действия ветряных электростанций прост:
ветер крутит лопасти ветряка, приводя в движение вал
электрогенератора. Генератор в свою очередь
вырабатывает электрическую энергию.
28

29.

Производство электрической энергии
Устройство ветрогенератора
1. Лопасти турбины.
2. Ротор.
3. Направление вращения
лопастей..
4. Демпфер.
5. Ведущая ось.
6. Механизм вращения
лопастей.
7. Электрогенератор.
8. Контроллер вращения.
9. Анемоскоп и датчик ветра.
10. Хвостовик Анемоскопа.
11. Гондола.
12. Ось электрогенератора.
13. Механизм вращения
турбины.
14. Двигатель вращения.
15. Мачта.
29

30.

Производство электрической энергии
Принцип работы ветрогенератора
30

31.

Производство электрической энергии
Виды ветроэлектрических установок
31

32.

Производство электрической энергии
Схематическое сравнение стандартного
ветрогенератора и змея-аэроплана
32

33.

Производство электрической энергии
ВЭС
Дешевое
строительство
Малая
мощность
Дешевая
энергия
Шумовое
загрязнение
Возобновляе
мый ресурс
Преимущества
ВЭС
Помехи
воздушному
сообщению
Недостатки
33

34.

Производство электрической энергии
34
Геотермальные электростанции (ГеоТЭС) преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих
пароводяных источников) в электричество.
Энергия земли

35.

Производство электрической энергии
ГеоТЭС
Энергия +
тепло
Шумовое
загрязнение
Экологическая
безопасность
Сейсмическая
активность
Неиссякаемый
источник
энергии
Преимущества
ГеоТЭС
Оседание
грунта
Недостатки
35

36.

Производство электрической энергии
Солнечная электростанция (СЭС) — инженерное
сооружение, служащее преобразованию солнечной
радиации в электрическую энергию.
Энергия солнца
36

37.

Производство электрической энергии
Энергия солнечной радиации может быть
преобразована в постоянный электрический ток
посредством солнечных батарей — устройств,
состоящих из тонких пленок кремния или других
полупроводниковых материалов.
37

38.

Производство электрической энергии
Солнечная электростанция состоит из:
38

39.

Производство электрической энергии
Гелиотропическая солнечная панель
39

40.

Производство электрической энергии
СЭС
Экологическая
безопасность
Дорогое
строительство
Огромные
запасы
Зависимость от
времени года
Возобновляе
мый ресурс
Преимущества
СЭС
Проблема
утилизации
Недостатки
40

41.

Производство электрической энергии
Биогазовые установки – это комплексное решение
утилизации отходов пищевой промышленности,
агропромышленного комплекса, производство
тепловой, электрической энергии, и удобрений.
41

42.

Производство электрической энергии
Биогазовые электростанции
42

43.

Себестоимость электрической энергии
43
Динамика себестоимости электроэнергии руб/ МВт*ч
Солнце
Ветер
Уголь
Газ
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016

44.

Передача электрической энергии
44
Передача электрической энергии от генерации до потребителей

45.

Передача электрической энергии
Трансформаторная подстанция 110/10 кВ
45

46.

Передача электрической энергии
Трансформаторная подстанция 10/0,4 кВ
46

47.

Передача электрической энергии
Виды силовых трансформаторов
По уровням напряжения:
47

48.

Передача электрической энергии
Виды выключателей: масляные, вакуумные и элегазовые
ВБНТ-35-20/630
МВ-35
ВГБ-35-12,5/630
48

49.

Передача электрической энергии
Системы диагностики
49

50.

Передача электрической энергии
Виды опор воздушных линий: деревянные, металлические,
железобетонные, композитные
50

51.

Передача электрической энергии
Опоры нестандартной конфигурации
51

52.

Передача электрической энергии
Провода воздушных линий
52

53.

Передача электрической энергии
Виды изоляторов: фарфоровые, стеклянные и полимерные
ШФ-10
ШС-10
ШП-10
53

54.

Передача электрической энергии
Кабельные линии электропередачи
54

55.

Оперативно-диспетчерское управление
Оперативно-диспетчерское управление в электроэнергетике
55

56.

Учет электрической энергии
56

57.

Сбыт
57

58.

Оптовый рынок
58

59.

Розничный рынок
59

60.

Розничный рынок
60

61.

Задача. Коммерческая себестоимость электроэнергии
61
Используя только необходимую из приведенной ниже информацию
рассчитайте полную коммерческую себестоимость 1 кВт ч электроэнергии.

62.

Задача. Коммерческая себестоимость электроэнергии
Информация:
1. Удельные топливные издержки
-
3140 руб./МВт ч
2. Стоимость основных фондов энергосистемы
-
319 х 109 руб.
3. Оборотные фонды энергосистемы
-
2 х 109руб.
4. Норма отчислений на ремонты
-
4%
5. Норма отчислений на амортизацию
-
4%
6. Топливные издержки на электроэнергию
-
4 x 109руб.
7. Издержки на заработную плату
-
6,4 x 108 руб.
8. Отпуск электроэнергии с шин станций
-
12740000 МВт ч
9. Издержки на передачу электроэнергии
-
2 x 109руб.
10. Покупная электроэнергия
-
115000 МВт ч
62

63.

Задача. Коммерческая себестоимость электроэнергии
Информация:
11. Собственные нужды станций
-
5%
12. Коэффициент потерь энергии в сетях
-
10%
13. Прочие издержки составляют от условно-постоянных
затрат
-
27%
14. Общесистемные расходы (РЭУ) составляют от затрат на
производство и передачу электроэнергии
30%
15. Тариф на покупную электроэнергию
16. Проданная электроэнергия
17. Принять долю условно-постоянных затрат на
электроэнергию в суммарных условно-постоянных
затратах ТЭЦ
-
30 руб./кВт ч
110000 МВт ч
-
60%
18. Тариф на проданную электроэнергию
-
25 руб./кВт ч
63

64.

Задача. Коммерческая себестоимость электроэнергии
64
С учетом того, что на собственные нужды уходит 5%, на продажу должно
пойти количество электроэнергии, равное