Используемых энергоресурсов

Энергетические системы, как било отмечено в § 11.lj являются кибернетическими системами открытого типа, т. е. они имеют внешние связи, вид и содержание которых заранее предвидеть не представляется возможным и которые существенно влияют на их функционирование. Поэтому оптимизация режимов, а в конечном счете и оптимальное управление режимами ГЭС, осуществляется в условиях известной неопределенности (с точки зрения неполноты и точности исходной информации). Это положение обусловлено прежде всего наличием элементов случайности в формировании естественного режима стока, графика нагрузки системы, в значениях располагаемых мощностей (равно как и состава оборудования) электростанций и используемых энергетических ресурсов. Таким образом, задачи оптимизации режимов ГЭС лри длительном регулировании должны быть отнесены к области стохастического программирования. Однако это не исключает возможности при известных условиях и целях управления ставить решение задачи в детерминированной формулировке. Лри этом главным условием такой постановки является наличие достоверной исходной информации (по крайней мере в основной своей части).

Следует обратить также внимание и на то, что определенную специфику будет иметь оптимизация режима каскада ГЭС, тем более если отдельные гидроэлектростанции, связанные по воде, работают в различных энергетических системах, отличающихся между собой по характеру используемых энергетических ресурсов и условиям топливо-энергетического баланса.

Энергетику можно рассматривать как реальную, большую3, человеко-машинную, целенаправленную, открытую систему. В числе основных свойств энергетики как системы, определяющих ее «индивидуальность», следует, очевидно, прежде всего назвать сложную иерархичность ее структуры, материальность основных связей в системе (электрических, трубопроводных); широкую взаимозаменяемость различных видов энергии, энергетических установок и используемых энергетических ресурсов. При этом важно отметить, что особенности иерархической структуры энергетики связаны не только с решением традиционной задачи обеспечения лучшей управляемости системой, но и обус^ ловлены действием таких объективных тенденций, как рост взаимозаменяемости в энергетике, концентрация производства и транспорта и централизация распределения энергетических ресурсов и преобразованных видов энергии.

Оценка количества производимой электроэнергии, приходящейся на 1 т у. т. израсходованных энергетических ресурсов, позволяет определить как бы степень электрификации энергетического баланса. Результаты такого сопоставления (табл. 1-2) показывают, что во всех рассматриваемых странах четко прослеживается тенденция повышения доли электроэнергии в общем расходе энергетических ресурсов, причем особенно активно она проявляется в Великобритании и ФРГ. Обращает на себя внимание различие в динамике данного соотношения для отдельных групп потребителей и соответственно разный вклад этих групп в повышение общего уровня расхода электроэнергии на единицу используемых энергетических ресурсов. Во всех рассматриваемых странах хотя и увеличилась доля электрифицированных процессов в промышленности, основной рост расхода электроэнергии произошел благодаря существенному повышению уровня электрификации жилищного и коммунально-бытового секторов. В США и Великобритании этот процесс происходил наиболее активно в 1965—1970 гг., а во Франции и ФРГ —в 1970—1975 гг.

б) повышение к. п. и. первичной энергии, т. е. потенциальной энергии используемых энергетических ресурсов, достигаемое совершенствованием всех звеньев трансформации и передачи энергии. Величина к. п. и. первичной энергии в СССР (нетто, т. е. за вычетом всех видов энергии, затрачиваемой на собственные

Однако на достаточно длительном отрезке времени доля ядерного горючего в общем расходе энергетических ресурсов будет расти относительно медленно и вряд ли превысит 25—30% к концу первой четверти XXI в.2 Определяется это, в частности, тем, что темпы развития атомной энергетики, особенно в развитых капиталистических странах, существенно сдерживаются противодействием общественности (за период 1977—1980 гг. прогнозируемый МАГАТЭ и МИРЭК на 2000 г. уровень развития атомной энергетики в мире снизился в 3—3,5 раза). Необходимо также учитывать, что объективно роль ядерного горючего в мировом энергетическом балансе в значительной мере зависит от уровня его использования для централизованного теплоснабжения и получения тепла высокого потенциала. Это происходит потому, что на производство электроэнергии и в промышленно развитых странах расходуется лишь около 1/3 используемых энергетических ресурсов. Так что если атомные электростанции будут производить даже 3/4 всей электроэнергии, то и тогда доля ядерного горючего в общем энергетическом балансе не превысит 1/4 (углубление уровня электрификации может несколько повысить эту величину). Существенное развитие централизованное теплоснабжение и теплофикация в настоящее время получили лишь в СССР и частично европейских странах — членах СЭВ.

Основные составляющие возможной экономии энергетических ресурсов (сокращения прироста потребности в них), на основе данных проф. А. А. Макарова, представлены в табл. 6-1. Оценивая цифры таблицы, надо иметь в виду, что в перспективе будет нарастать значение мероприятий по экономии расхода конечной энергии. Следует также учитывать, что итоговая экономия энергии в используемых энергетических ресурсах всегда больше соответствующей экономии конечной энергии. Например, при к. п. и. равным 0,33 экономия единицы конечной энергии дает экономию уже трех единиц в используемых энергетических ресурсах.

4 В данном случае, в соответствии с методикой ООН, под термином «расход энергии» понимается потенциальное количество энергии в используемых энергетических ресурсах, расходуемых на тепловые нужды народного хозяйства, плюс потенциальная энергия, заключенная в подведенной электроэнергии.

3. Проводить активную энергосберегающую политику в целях резкого повышения полезного использования энергии во всех трех разрезах энергетического баланса — в используемых энергетических ресурсах; в энергии, подведенной к потребителям, и в конечной (полезно используемой) энергии. Главные резервы экономии энергии французские энергетики видят в коммунально-бытовом секторе, на транспорте и частично в промышленности, а также в сокращении расхода органического топлива на электростанциях на основе замены его ядерным горючим и частично лучшего использования гидроресурсов. Так, в настоящее время во Франции лишь около 50% семей имеют в квартирах водяное отопление; предполагается путем развития централизованного теплоснабжения и теплофикации, а также повыше-

Энергетические системы различаются по виду используемых энергетических ресурсов и по взаимному географическому расположению источников энергетических ресурсов, электрических станций и потребителей энергии.

По виду используемых энергетических ресурсов и, следовательно, по типу электростанций в настоящее время различаются энергетические системы:

Технический прогресс и развитие цивилизации с далеких исторических времен непосредственно связаны с количеством используемых энергоресурсов. Но если на первых этапах развития человек располагал только своей мускульной энергией и мускульной силой животных, то затем большую часть труда он стал возлагать на машины.

В начале XX в. уголь занимал, наибольшую долю от всех используемых энергоресурсов. По мере увеличения потребности в нефти, газе доля угля в выработке электроэнергии уменьшалась. На 1.7,6 показана динамика потребления различных энергоресурсов в США, а на 1.7, в — в СССР. Использование энергетических ресурсов для различных технических и технологических нужд в СССР иллюстрируется 1.7, г.

Энергетические системы, несмотря на однотипность большого числа характерных черт, в ряде случаев существенно отличаются друг от друга. В связи с этим их обычно классифицируют по следующим основным признакам: по виду используемых энергоресурсов и по географическому распределению электростанцией и потребителей энергии.

По виду используемых энергоресурсов энергетические системы делятся на системы, имеющие: тепловые электростанции, использующие энергию того или иного вида топлива (включая атомное); гидроэлектростанции, использующие энергоресурсы водотоков и смешанного типа, состоящие из тепловых (включая атомные, газотурбинные и дизельные) и гидравлических электростанций.

Вместе с тем, какой бы характер ни носил критерий оптимальности, соответствующий режим должен не только удовлетворять ему, но и обеспечивать сохранение на заданном уровне ряда других показателей, определяющих как качество электроэнергии (напряжение и частоту), так и необходимый уровень надежности ее производства, т. е. гарантировать выполнение требуемого режима электропотребления, включая соответствующий расход используемых энергоресурсов.

Технический прогресс и развитие цивилизации с далеких исторических времен непосредственно были связаны с количеством и качеством используемых энергоресурсов. Но если на первых этапах развития человек располагал только своей мускульной энергией и мускульной силой животных, то затем большую часть труда он стал возлагать на машины.

сти составляют меньше 2%. Среди используемых видов топлива уголь занимал наибольшую долю (порядка 70%) от всех используемых энергоресурсов в начале XX в. По мере увеличения потребления нефти, газа и электроэнергии доля угля уменьшалась, хотя общее количество добываемого угля существенно возрастало. Уровень 1972 г. характеризуется выравниванием потребления таких энергоресурсов, как уголь, нефть и газ, а в некоторых странах даже уменьшением (в абсолютных цифрах) добычи угля.

Для того чтобы яснее представить себе складывающуюся в мировой энергетике ситуацию, рассмотрим исторически эволюцию энергетики в зависимости от видов используемых энергоресурсов.

Поскольку пока 80—90% используемых энергоресурсов составляют химические топлива и 20—10% — гидроэнергия крупных рек,/расположенных вдали от промышленных центров, особое

ным новым позволяет сэкономить до 80% используемых энергоресурсов. Однако и новые технологии далеко не исчерпывают потенциальных резервов экономии. Последние существенно зависят от вида технологии, что позволяет выделить для дальнейшей разработки технологии с наибольшими резервами энергосбережения. Как видно из табл. 3.1, расход энергоресурсов даже в новых технологиях теоретически можно уменьшить еще в 2—4 раза.

Важным направлением в энергосберегающих технологиях служит также создание комплексных установок, подобранных по потенциалу используемых энергоресурсов таким образом, что отходящее тепло начальных технологических процессов достаточно для осуществления последующих процессов. В принципе комбинирование установок позволяет достигать 100-процентного использования энергоресурсов, хотя практически такой эффект можно получить лишь в отдельных редких случаях. Тем не менее, например, в схемах углубления переработки нефти (на что будет расходоваться все большее количество энергии) комбинирование процессов вакуумной перегонки мазута с разными сопутствующими процессами более чем на треть снижает потребность в энергии.