КОЛЕДЖ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ І ТЕХНОЛОГІЙ

ДВНЗ КНЕУ ім. Вадима Гетьмана

Логозінський О. К.

Реферат на тему:

Передавання енергії на відстань. Проблеми енергозбереження в Україні.

КИЇВ 2012

Зміст:

1. Загальні відомості.

2. Проблеми енергозбереження в Україні.

3. Джерела.

Передача електроенергії від електростанції до споживачів — одне з найважливіших завдань енергетики. Електроенергія передається переважно по повітрю лініям електропередачі (ЛЕП) змінного струму, хоча спостерігається тенденція до усе більш широкого вживання кабельних ліній і ліній постійного струму. Необхідність П. е. на відстань обумовлена тим, що електроенергія виробляється крупними електростанціями з потужними агрегатами, а споживається порівняно малопотужними електроприймачами, розподіленими на значній території. Тенденція до концентрації потужностей пояснюється тим, що з їх зростанням знижуються відносні витрати на спорудження електростанцій і зменшується вартість електроенергії, що виробляється. Розміщення потужних електростанцій виробляється з врахуванням цілого ряду чинників, таких, наприклад, як наявність енергоресурсів, їх вигляд, запаси і можливості транспортування, природні умови, можливість роботи у складі єдиної енергосистеми і т.п. Часто такі електростанції виявляються істотно віддаленими від основних центрів вжитку електроенергії. Від ефективності П. е. на відстань залежить робота єдиних електроенергетичних систем, що охоплюють обширні території.

Передавання енергії на відстань. Загальні відомості.

Споживачі електроенергії існують всюди. Виробляється ж вона в порівняно деяких місцях, близьких до джерел паливних і гідроресурсів. Тому виникає необхідність передачі електроенергії на відстані, що досягають іноді сотень кілометрів.

Але передача електроенергії на великі відстані зв'язана з помітними втратами. Справа в тому, що, проходячи по лініях електропередачі, струм нагріває їх. Відповідно до закону Джоуля — Ленца, енергія, що витрачається на нагрівання проводів лінії, визначається формулою

Q=I2Rt; де R — опір лінії.

При великій довжині лінії передача енергії може стати взагалі економічно невигідною.

Для зменшення втрат можна, звичайно, йти по шляху зменшення опору R лінії за допомогою збільшення площі поперечного перерізу проводів. Але для зменшення R, приміром, у 100 разів потрібно збільшити масу проводу також у 100 разів. Зрозуміло, що не можна допустити такої великої витрати дорогого кольорового металу, не говорячи вже про труднощів закріплення важких проводів на високих щоглах і т.п.

Тому втрати енергії в лінії знижують іншим шляхом: зменшенням струму в лінії. Наприклад, зменшення струму в 10 разів зменшує кількість тепла, що виділився в провідниках, у 100 разів, тобто досягається той же ефект, що і від сторазового обваження проводу.

Тому що потужність струму пропорційна добутку сили струму на напругу, то для збереження переданої потужності потрібно підвищити напруга в лінії передачі. Причому, чим довша лінія передачі, тим вигідніше використовувати більш високу напругу. Так, наприклад, у високовольтній лінії передачі Волзька ГЕС — Москва використовують напругу в 500 кв. Тим часом генератори перемінного струму будують на напруги, що не перевищують 16—20 кв., тому що більш висока напруга зажадала би прийняття більш складних спеціальних мір для ізоляції обмоток і інших частин генераторів.

Тому на великих електростанціях ставлять підвищувальні трансформатори. Трансформатор збільшує напругу в лінії в стільки ж раз, у скільки зменшує силу струму. Втрати потужності при цьому невеликі.

Для безпосереднього використання електроенергії в двигунах електропривода верстатів, в освітлювальній мережі і для інших цілей напруга на кінцях лінії потрібно понизити. Це досягається за допомогою понижуючих трансформаторів. Причому звичайне зниження напруги і відповідно збільшення сили струму відбувається в кілька етапів. На кожнім етапі напруга стає усе менше, а територія, охоплювана електричною мережею, - усе ширше.

Електричні станції ряду областей країни з'єднані високовольтними лініями передач, утворити загальну електромережу, до якої приєднані споживачі. Таке об'єднання називається енергосистемою. Енергосистема забезпечує безперебійність подачі енергії споживачам не залежно від їхнього місця розташування.

Електроенергетика впливає не тільки на розвиток господарства, а й на територіальну організацію продуктивних сил. Будівництво потужних ліній електропередач дає змогу освоювати паливні ресурси незалежно від віддаленості районів споживання Розвиток електронного транспорту розширює територіальні межі цієї галузі промисловості. Достатня кількість електроенергії притягує до собі виробництво електросталі. алюмінію та інших кольорових металів, у яких частка паливно-енергетичних витрат у собівартості готової продукції значно більша порівняно з традиційними галузями промисловості. У ряді районів України (Донбас, Придніпров'я) електроенергетика визначає виробничу спеціалізацію їх, є основою формування територіально-виробничих комплексів.

У розвитку й розміщенні електроенергетики в Україні визначальними є принципи: концентрації виробництва електроенергії шляхом будівництва великих районних електростанцій, які використовують дешеве паливо й гідроенергоресурси; комбінування виробництва електроенергії і тепла з метою теплопостачання міст та індустріальних центрів; широкого освоєння гідроенергоресурсів з урахуванням комплексного розв'язання завдань електроенергетики, транспорту, водопостачання, іригації та рибництва; випереджального розвитку атомної енергетики, особливо в районах з напруженим паливно-енергетичним балансом.

Розміщення електроенергетики залежить переважливо від наявності паливно-енергетичних ресурсів і споживачів електроенергії. Нині майже третина електроенергії виробляється в районах споживання і понад 2/3 -у районах її виробництва. Поки що місце для будівництва ДРЕС вибирають, враховуючи зручність транспортування палива й електроенергії та екологічну обстановку. Якщо вчені розробляють високоефективні методи транспортування електроенергії на великі відстані, те ДРЕС будуватимуться переважливо в східних районах України.

Одній з основних характеристик електропередачі є її пропускна спроможність, тобто та найбільша потужність, яку можна передати по ЛЕП з врахуванням обмежуючих чинників: граничній потужності за умовами стійкості, втрат на корону, нагріву провідників і т.д. Потужність, передавана по ЛЕП змінного струму, пов'язана з її протяжністю і напругою залежністю

  В електропередачах постійного струму відсутні багато чинників, властивих електропередачам змінного струму і що обмежують їх пропускну спроможність. Гранична потужність, передавана по ЛЕП постійного струму, має великі значення, чим в аналогічних ЛЕП змінного струму.

Якість електроенергії визначається надійною і стійкою роботою електропередачі, що забезпечується, зокрема, вживанням компенсуючих пристроїв і систем автоматичного регулювання і управління.

Перша в світі електропередача, розрахована на тривалу експлуатацію, була побудована в Петербурзі в 1876 П. Н. Яблочковим для електричного освітлення вулиць. Д. А. Лачинов і М. Депре в 1880 теоретично обгрунтували можливість підвищення напруги для збільшення потужності і дальності передачі. Проте широке використання електричної енергії в промисловості, найтіснішим чином зв'язане с П. е. на відстань, почалося лише після винаходу М. О. Доліво-Добровольським економічного і відносно простого способу передачі електричній енергії трифазним змінним струмом. З часу створення перших електропередач трифазного струму їх напруга зростала в 1,5—2 рази приблизно кожні 10—15 років. Підвищення напруги давало можливість збільшувати відстані і передавані потужності. У 20-х рр. 20 ст електроенергія передавалася максимально на відстані порядка 100 км., до 30-м-коду рр. протяжність ЛЕП збільшилася до 400 км., а до 70-м-коду рр. довжина ЛЕП досягла 1000—1200 км. Поряд з розвитком електропередач змінного струму удосконалювалася техніка П. е. постійним струмом. У 1950 в СРСР вперше в світі була введена в дію дослідна кабельна лінія постійного струму Каширськая ГРЕС(державна районна електростанція) — Москва напругою 200 кв з пропускною спроможністю 30 Мвт. Накопичений досвід дозволив в 1962—65 ввести в експлуатацію міжсистемну електропередачу постійного струму (з повітрям ЛЕП напругою 800 кв ) Волгоград — Донбас пропускною спроможністю 750 Мвт. До 1974 в різних країнах працювало вже більше 20 електропередач постійного струму. У СРСР в 1975—85 намічається будівництво ЛЕП постійного струму напругою ±750 кв протяжністю 2500—3000 км. і надалі — електропередачі ± 1200 кв.

  З 60-х рр. велика увага приділяється розробці якісно нових електропередач. Такі, наприклад «закриті» електропередачі, що виконуються у вигляді замкнутих конструкцій, заповнених електроізолюючим газом (наприклад, Sf ₆ ), усередині яких розташовуються дроти високої напруги. Перспективні також криогенні (надалі, можливо, надпровідні) ЛЕП. «Закриті» і криогенні електропередачі особливо зручні для енергопостачання споживачів в густонаселених районах, наприклад на територіях крупних міст. Крім того, вивчається можливість передачі енергії електромагнітними хвилями високої частоти по хвилеводах.

  В енергопостачанні споживачів альтернативою П. е. на відстань є перевезення палива. Порівняльний аналіз показує, що не завжди П. е. — найкращий спосіб енергопостачання: наприклад, при високій калорійності вугілля (більше 17—19 Мдж/кг ) доцільніше перевозити його по залізниці (за умови, що залізниця вже побудована); у ряді випадків виявляється переважно споруджувати трубопроводи для подачі природного газу або нафти. Аналіз енергосистем низки країн дозволяє виділити дві основні тенденції їх розвитку: наближення електростанцій до центрів вжитку в тих випадках, коли на території, охоплюваною об'єднаною енергосистемою, немає дешевих джерел енергії або коли ресурси цих джерел вже вичерпані; спорудження електростанцій поблизу дешевих джерел енергії і П. е. на відстань, до центрів її вжитки. Системи електро-, нафто- і газопостачання повинні споруджуватися і експлуатуватися в певній координації між собою і утворювати єдину енергетичну систему країни.

Проблеми енергозбереження в Україні.

Висока енергоємність ВВП в Україні є наслідком суттєвого технологічного відставання більшості галузей економіки від рівня розвинутих країн, незадовільної галузевої структури національної економіки, негативного впливу „тіньового” сектора, зокрема, імпортно-експортних операцій, що об’єктивно обмежує конкурентоспроможність національного виробництва і лягає важким тягарем на економіку – особливо за умов її зовнішньої енергетичної залежності. На відміну від промислово розвинутих країн, де енергозбереження є елементом економічної та екологічної доцільності, для України - це питання виживання в ринкових умовах та входження в європейські та світові ринки. Для цього підлягає розв’язанню проблема збалансованого платоспроможного попиту як на внутрішньому так і зовнішньому ринках, а також диверсифікації імпорту паливно-енергетичних ресурсів. Низька енергоефективність стала одним з основних чинників кризових явищ в українській економіці. В першій половині 90-х років у структурі витрат на виробництво промислової продукції майже втричі зросла вартісна складова енергоресурсів, сягнувши 42% загальних матеріальних витрат на виробництво продукції. Лише з 1997-1999 року в результаті прийнятих на державному рівні заходів та зупинення падіння промислового виробництва, певної стабілізації економіки і послідуючого, починаючи з 2000 року зростання ВВП розпочалось реальне поліпшення енергоефективності економіки. Якщо енергоємність ВВП протягом 1990-1996 рр. зросла на 38,6%, то з 2000 року спостерігалося її істотне зменшення, причому вперше в історії України зростання ВВП було досягнуто за одночасного скорочення споживання первинних паливно-енергетичних ресурсів.

Проте, слід зазначити, що, починаючи з 2002 року, темпи зниження енергоємності ВВП уповільнилися в зв’язку з тим, що в найбільш енергоємних галузях економіки, - металургійній, машинобудівній, хімічній та нафтохімічній, а також у житлово-комунальній сфері динаміка зниження енергоємності валової доданої вартості зазнала негативних змін, обумовлених недопустимо високим ступенем фізичного зносу основних фондів (65-70%), та відповідним підвищенням питомих витрат паливно-енергетичних ресурсів на ряд важливих видів продукції.

Фактор енергозбереження є одним із визначальних для енергетичної стратегії України. Від його рівня залежить ефективне функціонування національної економіки. Технічний фактор відображає вплив технічного (технологічного) стану та рівня устаткування і обладнання на обсяги споживання енергоресурсів при виробництві продукції (послуг). Структурний фактор відображає вплив структурних змін у галузевій або міжгалузевій діяльності на обсяги споживання палива та енергії. На даний час основним фактором зниження енергоємності продукції (послуг) в усіх галузях економіки є формування ефективно діючої системи державного управління сферою енергозбереження. Це дозволить, в першу чергу, удосконалити структуру кінцевого споживання енергоресурсів, зокрема, за рахунок подальшого розширення та поглиблення електрифікації в усіх сферах економіки шляхом заміщення дефіцитних видів палива з одночасним підвищенням ефективності виробництва.  Технічна (технологічна) складова потенціалу енергозбереження: підвищення ефективності виробництва (видобутку), перетворення, транспортування та споживання енергоресурсів і відповідно зниження енергоємності продукції та надання послуг за рахунок впровадження новітніх енергоефективних технологій та енергозберігаючих заходів.

Структурна складова потенціалу енергозбереження:

• зміна макроекономічних пропорцій в економіці з метою зниження рівнів енергоспоживання;

• зменшення питомої ваги енергоємних галузей і виробництв промисловості та транспорту за рахунок розвитку наукомістких галузей і виробництв з низькою енергоємністю та матеріаломісткістю.