Вопросы для повторения

1. Какие основные типы электростанций вы знаете?

2. Каковы технологические особенности электроэнергетики?

3. Какие физические законы лежат в основе технологий преобразования тепловой энергии в электроэнергию?

4. Какие факторы влияют на повышение термодинамического КПД паротурбинного цикла?

5. Перечислите основные элементы ГТУ. Какие экономические преимущества по сравнению с паротурбинными установками они имеют?

6. Перечислите основные элементы ПТУ. Какие экономические преимущества по сравнению с паротурбинными установками они имеют?

7. Каковы основные элементы принципиальной схемы ТЭС?

8. Каковы основные элементы принципиальной энегосистемы?

9. Какие экономические преимущества дает создание энергосистем?

10. Чем отличаются технологические схемы АЭС двух- и трехконтурного типа? В чем преимущества последней?

11. В чем состоит технологическое различие реакторов на тепловых и быстрых нейтронах?

12. Перечислите основные звенья нефтяной и газовой цепочек. Что они имеют общего и чем различаются?

13. Какие группы технологий добычи нефти выделяют?

14. Что такое ключевой показатель эффективности добычи нефти?

15. Какие технологические и экономические преимущества имеет трубопроводный транспорт углеводородов?

16. Каковы цели и задачи геолого-экономического мониторинга нефтегазовых месторождений?

17. Какие нефтепродукты получают на НПЗ? Чем определяется эффективность нефте- и газопереработки?

18. Какие существуют методы угледобычи? Каковы преимущества и недостатки каждого из них?

Глава 3. История создания российских отраслей тэк

3.1. История электроэнергетической отрасли

Начальный период развития электроэнергетики относится к последней четверти XIX века, когда развитие промышленности с использованием паровых машин стало тормозить развитие производительных сил. После появления надежно работающих генераторов во многих странах началось сооружение электростанций. В 1879 г. в Петербурге была сооружена одна из первых электростанций, обеспечивающих освещение Литейного проспекта. Несколько позже была сооружена электростанция в Москве для освещения Пассажа. В дальнейшем стали сооружаться так называемые «блок-станции» общего пользования для электропитания ряда объектов. На первых электростанциях электрогенераторы приводились в движение паровыми машинами или двигателями внутреннего сгорания. Первые электростанции вырабатывали постоянный электрический ток.

Переход к технике переменного тока и освоение передачи электроэнергии на дальние расстояния позволили резко увеличить использование электрической энергии. Во всех передовых странах начался бурный рост электроэнергетики: строительство электростанций и линий электропередач. В результате технического прогресса повысились качественные характеристики электроэнергетики: снизились удельные расходы топлива и себестоимость электроэнергии, увеличилось число часов использования установленной мощности.

В 80-х гг. русские инженеры разработали ряд проектов ГЭС, передовых для своего времени. Тем не менее, в России в конце XIX века была сооружена лишь одна ГЭС мощностью 300 лошадиных сил на реке Охте. В 1903 г. крупная для своего времени электростанция мощностью 900 л.с. была сооружена на реке Подкумок, которая должна была обеспечить электроэнергией Минеральные Воды. В этот период были разработаны проекты крупных ГЭС на реках Волхов, Днепр и др. За рубежом гидроэнергетика развивалась быстрыми темпами. Первая заслуживающая внимания ГЭС была сооружена под руководством русского инженера М.О. Доливо-Добровольского в 1891 г. на реке Неккар для передачи электроэнергии на Всемирную выставку во Франкфурте-на-Майне, а уже в 1912 г. в США 32 % электроэнергии производилось на ГЭС. Электрификация промышленности создало техническую базу поточного производства, обеспечившего скачок в росте производительности труда.

Уровень оснащенности российских электростанций и их мощность вполне соответствовали западным и росли одновременно с ними. Интенсивное развитие российской электроэнергетики в начале ХХ века определялось появлением, а затем и внедрением в промышленность электропривода, зарождением электрического транспорта, ростом электрического освещения в городах. Однако все строившиеся в России электростанции — в Москве, Санкт-Петербурге, Киеве, Баку, Риге и т.д. имели ограниченное (от одного до нескольких десятков) число потребителей и не были энергетически связаны между собой. Мало того, значения величин их тока и частот имели колоссальный разброс, поскольку никакой единой системы при разработке этих станций не существовало.

В первых своих трудах Г.М. Кржижановский обосновал необходимость электрообеспечения промышленных районов от крупных районных электростанций, работающих на дешевых местных топливах и связанных между собой высоковольтными линиями электропередачи. Работая директором станции «Электропередача», Г.М. Кржи-жановский в 1915 г. на совещании по проблемам использования подмосковного угля и торфа выступил с докладом. В его докладе уже содержались все те главные принципы энергостроительства, которые через пять лет стали основой будущего плана ГОЭЛРО. Благодаря усилиям Г.М. Кржижановского строительство таких электростанций, послуживших основой для формирования районных, а затем объединенных энергосистем, было начато в России раньше, чем на Западе.

По мере роста энергостроительства в России специалисты все больше убеждались в том, что стране нужна единая общегосударственная программа, которая увязала бы развитие промышленности в регионах с развитием энергетической базы, а также с электрификацией транспорта и жилищно-коммунального хозяйства. На электротехнических съездах неоднократно принимались резолюции о государственном значении электроснабжения, необходимости сооружения крупных электростанций вблизи топливных месторождений и в бассейнах рек и связывании этих станций между собой при помощи развитой сети электропередач.

Все это вместе взятое не могло не влиять на настроения инженеров-электротехников и, возможно, стало одной из причин того, что многие из них, в том числе Аллилуев, Красин, Кржижановский, Смидович и другие были причастны к революционному расшатыванию страны, тем более, что вожди мирового пролетариата оказались в этом отношении куда прозорливее властей царской России и предвидели ту ключевую роль, которую предстояло сыграть в социальном преобразовании общества электричеству.

Таким образом, идея разработки плана ГОЭЛРО (Государственный план электрификации России), его концепция, программа и конкретные характеристики восходят к и обстоятельствам развития и энергетики России, и вообще всей ее промышленности на рубеже XIX―XX веков.

К концу 1917 г. в стране, особенно в Москве и Петрограде, сложилось катастрофическое положение с топливом: бакинская нефть и донецкий уголь оказались недоступны. И уже в ноябре Ленин по предложению имевшего пятилетний опыт работы на торфяной электростанции «Электропередача» инженера И.И. Радченко дал указание о строительстве под Москвой Шатурской — тоже торфяной — электростанции. Тогда же он проявил интерес и к работам Г.О. Графтио по проектированию Волховской гидростанции под Петроградом, и к возможности использовать военнослужащих на ее строительстве.

В январе 1918 г. состоялась I Всероссийская конференция работников электропромышленности, предложившая создать орган для руководства энергетическим строительством. Такой орган — Электрострой — появился в мае 1918 г., а одновременно с ним был образован ЦЭС (Центральный электротехнический совет).

Гражданская война 1918―1920 гг. нарушила начавшийся процесс электрификации. Но уже в декабре 1920 г. план был утвержден на расширенном заседании Комиссии ГОЭЛРО.

План электрификации России явился первым единым перспективным научнообоснованным общегосударственным планом восстановления и развития народного хозяйства. Целью этого плана было создание новой технической базы современного крупного производства. Он был рассчитан на 10―15 лет, но его задания были превышены уже в ходе первого пятилетнего плана (1927―1932 гг.). Главная роль в его создании и осуществлении принадлежит Г.М. Кржижановскому. Можно выделить три главных направления научных разработок, осуществлявшихся под его руководством.

• Первое — развитие исходя из идеи электрификации комплексной научной теории, призванной обосновать создание единой энергосистемы как «станового хребта электрификации», что потребовало решения сложных задач оптимизации структуры, обеспечения устойчивости, эффективности и надежности функционирования энергосистемы; к этому же направлению относятся исследования по передаче электроэнергии постоянным током.

• Второе — развитие идей единства и целостности энергетического хозяйства страны на базе единого топливно-энергетического баланса; прогнозы баланса выполнялись на перспективу в 20‑30 лет.

• Третье — постановка и развитие исследований по фундаментальным электротехническим и теплотехническим проблемам, в том числе в областях теории теплообмена и горения; комплексного энерготехнологического использования твердого топлива; теории высоких напряжений и грозозащиты; теории электрического поля, преобразовательной техники и ряда других важных проблем электрофизики и электротехники.

План представлял собой единую программу возрождения и развития страны и ее конкретных отраслей — прежде всего тяжелой индустрии, а главным средством полагал максимально возможный подъем производительности труда, притом не только за счет интенсификации и рационализации, но и за счет замены мускульных усилий людей и животных механической энергией. Особо подчеркивалась в этой программе перспективная роль электрификации в развитии промышленности, строительства, транспорта и сельского хозяйства. Директивно предлагалось использовать главным образом местное топливо, в том числе малоценные угли, торф, сланцы, газ и древесину.

Восстановление разрушенной экономики рассматривалось в плане лишь как часть программы — основа для последующей реконструкции, реорганизации и развития народного хозяйства страны. План был чрезвычайно детально: в нем определялись тенденции, структура и пропорции развития не только для каждой отрасли, но и для каждого региона с четкими сроками конкретных работ. Впервые в России авторы плана ГОЭЛРО предложили экономическое районирование исходя при этом из соображений близости источников сырья (в том числе энергетического), сложившегося территориального разделения и специализации труда, а также удобного и хорошо организованного транспорта. В результате было выделено семь основных экономических районов: Северный, Центрально-промышленный, Южный, Приволжский, Уральский, Кавказский, а также Западной Сибири и Туркестана. Принципы взаимосвязанности всех звеньев энергетического хозяйства, оптимизации баланса производства и потребления различных видов энергии в сочетании с возможностями добычи энергетических ресурсов были блестяще воплощены.

С самого начала предполагалось, что план ГОЭЛРО станут вводить в законодательном порядке, а способствовать его успешному выполнению должно было централизованное управление экономикой. По сути дела, он стал в России первым государственным планом и положил начало всей последующей системе планирования в СССР, предвосхитив теорию, методику и проблематику будущих пятилетних планов. Но в июне 1921 г. Комиссию ГОЭЛРО упразднили, а на ее основе создали Государственную общеплановую комиссию — Госплан, руководившую с этого времени всей экономикой страны в течение долгих десятилетий.

Основная научная концепция плана ГОЭЛРО состояла в рассмотрении народного хозяйства как целостной системы, ключевым звеном развития которой является электрификация страны. Точно так же энергетика страны рассматривалась как единая развивающаяся система, объединяющая производство, передачу, распределение и использование электрической и тепловой энергии и энергетических ресурсов. План ГОЭЛРО был планом не только энергетики и электрификации, но и первым в мире планом комплексного развития народного хозяйства. В вводной части к «Трудам ГОЭЛРО» Г.М. Кржижанов-ский писал: «Составить проект электрификации России — это означает дать красную руководящую нить для всей созидательной хозяйственной деятельности, построить основные леса для реализации единого государственного плана народного хозяйства».

Так называемая программа «А» плана ГОЭЛРО, предусматривавшая восстановление разрушенного энергетического хозяйства страны, оказалась выполненной уже в 1926 г., а к 1931 г. — минимальному десятилетнему сроку программы — были перевыполнены все плановые показатели по энергостроительству. Вместо запроектированных 1750 кВт новых мощностей ввели в эксплуатацию 2560 кВт, а производство электроэнергии только за один последний год увеличилось почти вдвое. К концу же пятнадцатилетнего срока (к 1935 г.) советская энергетика вышла на уровень мировых стандартов и заняла третье — после США и Германии — место в мире.

Работая с 1921 по 1930 гг. первым председателем Госплана, Г.М. Кржижановский на многие годы опередил мировой опыт планирования, подтвердивший прогрессивность концентрации производства и распределения энергии на базе крупных электростанций и районных энергетических систем.

Были заложены основы создания энергопромышленных комплексов, методов комбинированного использования топлива, вовлечения в топливный баланс вторичных энергоресурсов. Особое значение придавалось строительству теплоэлектроцентралей как основы централизованного энергоснабжения крупных городов и промышленных комплексов.

План ГОЭЛРО сыграл в жизни нашей страны огромную роль: без него вряд ли удалось бы вывести СССР в столь короткие сроки в число самых развитых в промышленном отношении стран мира. Реализация этого плана сформировала, по сути дела, всю отечественную экономику и до сих пор в значительной мере ее определяет.

План ГОЭЛРО и его реализация доказали высокую эффективность системы государственного планирования в условиях жестко централизованной власти и предопределили развитие этой системы на долгие десятилетия.

В 1931—1934 гг. в статьях чл.-корр. АН СССР А.Н. Чернышева были изложены основные идеи формирования Единой высоковольтной сети и Единой энергетической системы (ЕЭС) СССР. В 1956 г., когда было принято решение о создании ЕЭС СССР, Г.М. Кржижа-новским и В.И. Вейцем были обоснованы его главные аспекты:

• перспективные режимы ЕЭС и энергетические резервы;

• техническая политика в выборе топливных баз электростанций;

• роль и размещение теплофикационных, конденсационных и атомных электростанций в системе ЕЭС;

• экономика транспортировки электроэнергии и топлива;

• роль гидроэлектростанций в ЕЭС;

• энергетические режимы межсистемных связей;

• электроснабжение промежуточных и периферийных районов;

• экономическая эффективность ЕЭС.

Обоснования строились применительно к уровню производства электроэнергии порядка 1000 млрд кВт·ч — это в 1956 году!

В 1957 г. под руководством Г.М. Кржижановского был разработан перспективный план научных исследований по проблеме создания ЕЭС СССР, включенный в число важнейших комплексных научных проблем АН СССР. В соответствии с этим планом создание и развитие ЕЭС должно было осуществляться на базе качественно новой энергетической техники, включая:

• атомные электростанции различных типов и параметров;

• сверхмощные конденсационные электростанции с агрегатами до 1 млн. кВт со сверхвысокими параметрами пара;

• мощные теплоэлектроцентрали с агрегатами 100 — 200 тыс. кВт;

• газотурбинные электростанции, в том числе работающие в комплексе со станциями подземной газификации углей;

• электростанции с комплексным использованием топлива на энерготехнологической основе;

• сверхмощные гидростанции на сибирских реках с новыми типами гидротехнических сооружений, гидромеханического и электрического оборудования;

• дальние электропередачи сверхвысоких напряжений на постоянном и переменном токах с пропускной способностью в 2 — 3 млн кВт на одну цепь и протяженностью 2 — 2,5 тыс. км;

• комплексную автоматизацию электростанций различных типов и автоматическое управление энергосистемами и ЕЭС.

Дальнейшее развитие ЕЭС СССР во многом реализовало направления этого перспективного плана.