Гидроэнергетические ресурсы России их оценка и особенности размещения

Санкт-Петербургский Государственный  Технологический Университет Растительных Полимеров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заочное отделение

Факультет Экономики и менеджмента

Специальность Экономика и управление на предприятии ЦБП

Реферат по дисциплине: «Экономическая география»

На тему «Гидроэнергетические ресурсы России их оценка и особенности размещения»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работу выполнила студентка 2 курса шифр

2012г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1. Введение

2. Водные ресурсы

3. Гидроэлектростанции

4.Российские гидроэлектростанции

5. Перспективы гидроэнергетики.

6. Экологические проблемы гидроэнергетики.

7. Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Человек еще в глубокой древности обратил внимание на реки как на доступный источник энергии. Для использования этой энергии  люди научились строить водяные  колеса, которые вращала вода; этими  колесами приводились в движение мельничные постава и другие установки. Водяная мельница является ярким примером древнейшей гидроэнергетической установки, сохранившейся во многих странах до нашего времени почти в первозданном виде. До изобретения паровой машины водная энергия была основной двигательной силой на производстве. По мере совершенствования водяных колес увеличивалась мощность гидравлических установок, приводящих в движение станки и т.д. В 1-й половине XIX века была изобретена гидротурбина, открывшая новые возможности по использованию гидроэнергоресурсов. С изобретением электрической машины и способа передачи электроэнергии на значительные расстояния началось освоение водной энергии путем преобразования ее в электрическую энергию на гидроэлектростанциях (ГЭС).

 

Водные ресурсы.

 

К водным ресурсам относят  все пригодные для использования поверхностные и подземные воды Земли. Вода необходима для поддержания органической жизни на Земле, существования человека, его хозяйственной деятельности. Водный фактор оказывает большое влияние на размещение общественного производства. К водоемким отраслям с ориентацией на крупные источники водоснабжения относятся многие отрасли промышленности (электроэнергетика, черная и цветная металлургия, целлюлозно-бумажная, химическая промышленность и др.), земледелие (рисосеяние, хлопководство и др.). Водные ресурсы — исключительно важный фактор не только для явно водоемких производств, но и для развития городов, удовлетворения бытовых потребностей населения.

Особенно велика потребностей людей в пресной воде, запасы которой  на Земле ограничены. Общие запасы воды на Земле, образующие ее гидросферу (океаны и моря, реки, озера, болота и  водохранилища, подземные воды, ледники  и снега, почвенная влага и  пары атмосферы), оцениваются в 1 386 млн куб. км. Из них 96,5% водных ресурсов приходится на соленые воды Мирового океана и 1% — на соленые подземные воды. Остальные 2,5% объема гидросферы и составляют ресурсы пресной воды на земном шаре.

Однако реально их количество значительно меньше (всего 0,3% объема гидросферы), так как полярные льды как источник получения пресной  воды практически пока еще не используются.

Таким образом, несмотря на наличие огромных ресурсов воды на Земле, их количество, пригодное для непосредственного практического использования (пресные воды) весьма ограничено.

Среди немногочисленных источников пресной воды главными являются реки. Водные ресурсы рек являются возобновляемыми, неисчерпаемыми в отличие от подземных пресных вод, запасы которых исчерпаемы. Количество ежегодно возобновляемых водных ресурсов оценивается размером речного стока, зависящим от соотношения между осадками (выпадающими в виде дождя и снега на поверхность речного бассейна) и испарением выпавшей влаги. Водные ресурсы рек (ресурсы речного стока) оцениваются в 47 тыс. куб. км в год, а среднемировой показатель обеспеченности речным стоком (сток на душу населения) составляет около 8 тыс. куб. м/год. Суммарный объем ее речного стока оценивается в 4 270 куб. км/год, что составляет около 10% суммарного стока всех рек мира. По этому показателю, вслед за Бразилией, Россия превосходит все страны мира. Водообеспеченность России в расчете на душу населения (28,5 тыс. куб. м/год) более чем в три раза выше среднемировой. Водные ресурсы внутри страны распределены крайне неравномерно — около 70% ее суммарного поверхностного стока приходится на слабозаселенные, хозяйственно слабоосвоенные области Сибири и Дальнего Востока и лишь 30% — на густонаселенные и наиболее нуждающиеся в воде районы европейской части и Урала. Хуже всех обеспечены водой центральные (Липецкая, Белгородская, Курская и Воронежская области) и южные (Ростовская, Астраханская области, Республика Калмыкия и др.) районы европейской части. В России около 120 тыс. рек (длиной свыше 10 км), большинство из них относятся к бассейнам Северного Ледовитого (Северная Двина, Печора, Обь с Иртышом, Енисей, Лена, Индигирка, Колыма и др.), Тихого (Амур, Анадырь, Пенжина и др.) и Атлантического (Дон, Кубань, Нева) океанов. Одна из самых крупных и многоводных рек России — Волга принадлежит к бассейну внутреннего стока и впадает в Каспийское море. Значительный объем пресных вод заключен в водохранилищах (из них - Братское, Красноярское, Зейское, Усть-Илимское, Самарское входят в числе крупнейших в мире) и озерах (Байкал — самое глубокое озеро в мире, Ладожское, Онежское, Таймыр и др.)- Богата Россия и ресурсами пресных подземных вод, эксплуатационные запасы разведанных месторождений которых составляют 27,3 куб. км/год, из них 80% расположены в европейской части.

В целом в мире потребление  воды непрерывно растет и в 2000 г. составило 4780 куб. км, т. е. примерно 10% от общего объема ресурсов пресной воды (общего годового объема стока) планеты. Главные потребители воды в мире — сельское хозяйство (69%), промышленность (21%), коммунальное хозяйство (6%) и водохранилища. При этом доля воды, используемой в сельском и коммунальном хозяйстве, постоянно увеличивается.¹

 

Гидроэлектростанции.

 

По количеству вырабатываемой энергии на втором месте посте  теплоэлектростанций находятся гидроэлектростанции  (ГЭС). Электроэнергия ГЭС наиболее дешева среди других видов, но строительство гидроэлектростанции дорого.  Современные ГЭС позволяют производить до 7 млн. кВт энергии, что вдвое превышает показатели действующих в настоящее время ТЭС и, пока, АЭС, однако размещение ГЭС в Европе затруднено по причине дороговизны земли и невозможности затопления больших территорий в данных регионах. В России этой проблемы нет. Важным недостатком ГЭС является сезонность работы, столь неудобная для промышленности. Запасы гидроресурсов и эффективность использования водной энергии в районах России различны. Большая часть гидроэнергоресурсов страны (более 2/3 запасов) сосредоточена в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. В этих же районах исключительно благоприятны природные условия для строительства и функционирования ГЭС — многоводность, естественная зарегулированность рек (например, реки Ангары озером Байкал), позволяющие вырабатывать электроэнергию на мощных ГЭС равномерно, без сезонных колебаний, наличие скальных оснований для возведения высоких плотин и др.

Эти и другие особенности  обусловливают здесь более высокую  экономическую эффективность строительства  ГЭС (удельные капиталовложения в 2-3 раза ниже, а стоимость электроэнергии в 4-5 раз дешевле), чем в районах  европейской части страны. Поэтому  самые крупные в стране ГЭС построены на реках Восточной Сибири (Ангара, Енисей). На Ангаре, Енисее и других реках России строительство ГЭС ведется, как правило, каскадами, которые представляют собой группу электростанций, расположенных ступенями по течению водного потока, для последовательного использования его энергии. Крупнейший в мире Ангаро-Енисейский гидроэнергетический каскад имеет общую мощность около 22 млн кВт. В его состав входят гидроэлектростанции: Саяно-Шушенская (мощность 6,4 млн кВт) и Красноярская (6,0) на Енисее; Иркутская (0,7), Братская (4,5%), Усть-Илимская (4,3) на Ангаре. Сооружается Богучанская ГЭС (4 млн кВт). Каскад из мощных электростанций создан также в европейской части страны на Волге и Каме (Волжско-Камский каскад): Волжская (вблизи Самары) имеет мощность 2,5 млн кВт, Волжская (вблизи Волгограда) - 2,3 млн кВт, Саратовская - 1,4 млн кВт, Чебоксарская - 1,4 млн кВт, Боткинская - 1 млн кВт и др. Всего Волжско-Камский каскад состоит из 13 гидроузлов общей мощностью 11,5 млн кВт.

Менее мощные ГЭС созданы  на Дальнем Востоке, в Западной Сибири, на Северном Кавказе и в других районах России. В европейской части страны, испытывающей острый дефицит в электроэнергии, весьма перспективно строительство особого вида гидроэлектростанций - гидроаккумулиругощих (ГАЭС). Одна из таких электростанций уже построена — Загорская ГАЭС (1,2 млн. кВт) в Московской области. Строится Центральная ГАЭС (3,6 млн кВт).

Энергосистемы обеспечивают возможность полного и бесперебойного удовлетворения потребителей в электроэнергии. Энергосистемы позволяют с нивелировать недостатки, присущие режиму работы электростанций разных типов (ТЭС и ГЭС), и в полной мере реализовать их достоинства. Чем крупнее энергосистема по мощности и охвату территории, тем больше проявляются ее технико-экономические преимущества. Особенно это относится к энергосистемам, распространяющим свое влияние на районы с разным поясным временем, а также с неодинаковой продолжительностью светового дня. В этом случае достигается возможность переброски электроэнергии из одного района в другой в зависимости от пика ее потребления в том или ином районе.

ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных  равнинных реках и ГЭС на горных реках. В России большая часть  ГЭС сооружалась на равнинных  реках. Сооружение ГЭС на равнинных  реках менее рентабельно, чем  на горных, но иногда это необходимо, например, для создания нормального  судоходства и орошения. Во всех странах мира стараются отказаться от использования ГЭС на равнинных  реках, переходя на быстрые горные реки или АЭС.

Гидроэлектростанции используют для выработки электроэнергии гидроэнергетические ресурсы, то есть силу падающей воды. Существует три основных вида ГЭС.

Гидроэлектрические  станции. Технологическая схема их работы довольна проста. Естественные водные ресурсы реки преобразуются в гидроэнергетические ресурсы с помощью строительства гидротехнических сооружений. Гидроэнергетические ресурсы используются в турбине и превращаются в механическую энергию, механическая энергия используется в генераторе и превращается в электрическую энергию.

В данном случае принцип работы наиболее прост и понятен –  вода непосредственно падает на лопасти  гидротурбины. Благодаря отсутствию «посредников» между исходным сырьём и генератором потери энергии  невелики, и КПД гидроэлектростанций  высок. Кроме того, вода в данном случае практически бесплатное сырьё  – не надо платить ни за него, ни за транспортные расходы.

 

 

Приливные станции. Природа сама создает условия для получения напора, под которым может быть использована вода морей. В результате приливов и отливов уровень воды меняется на северных морях – Охотском, Беринговом, волна достигает 13 метров. Между уровнем бассейна и моря создается разница и таким образом создается напор. Так как приливная волна периодически изменяется, то в соответствии с ней меняется напор и мощность станций. Пока еще использование приливной энергии ведется в скромных масштабах. Главным недостатком таких станций является вынужденный режим. Приливные станции (ПЭС) дают свою мощность не тогда, когда этого требует потребитель, а в зависимости от приливов и отливов воды. Велика также стоимость сооружений таких станций.

Гидроаккумулирующие электростанции. Их действие основано на цикличном перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами: верхним и нижним. В ночные часы, когда потребность электроэнергии мала, вода перекачивается из нижнего водохранилища в верхний бассейн, потребляя при этом излишки энергии, производимой электростанциями ночью. Днем, когда резко возрастает потребление электричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз через турбины, вырабатывая при этом энергию. Это выгодно, так как остановки ТЭС в ночное время невозможны. Таким образом, ГАЭС позволяет решать проблемы пиковых нагрузок. В России, особенно в европейской части, остро стоит проблема создания маневренных электростанций, в том числе ГАЭС.²

 

 

 

Российские гидроэлектростанции.

 

Новосибирская ГЭС, построена на р. Оби, вблизи г. Новосибирска (ныне - в черте города). Проектная мощность станции 400 МВт, среднегодовая выработка электроэнергии 1687 млн. кВт/ч. В состав гидроузла входят водосливная бетонная плотина высотой 33 м, длиной по гребню 198,5 м, земляная намывная плотина длиной 4382 м, здание ГЭС длиной 283,6 м, в котором установлено 7 гидроагрегатов мощностью по 57,2 МВт, и трёхкамерный однониточный шлюз. Плотина образует Новосибирское водохранилище. Строительство станции начато в 1950, 1-й агрегат пущен в 1957, в 1959 введена в эксплуатацию на полную мощность. Энергия, вырабатываемая ГЭС, поступает в объединённую энергосистему Сибири.

Верхнесвирская  ГЭС, на р. Свирь в Ленинградской области. Сооружение ГЭС начато в 1935, в 1941 (в связи с войной) строительство прервано, возобновлено в 1947, пущена в 1952. Установленная мощность 160 Мвт (160 тыс. кВт). Среднегодовая выработка электроэнергии 620 млн. кВт/ч. В состав гидроузла входят: трёхпролётная бетонная водосливная плотина (длина 111 м), совмещенная ГЭС (длина 117,8 м), земляная намывная плотина (длина 312,8 м, наибольшая высота 31 м) и однокамерный судоходный шлюз. Общая длина напорного фронта 620 м. В машинном зале установлены 4 гидротурбины поворотно-лопастного типа. Электроэнергия по высоковольтным линиям электропередачи напряжением 220 кв передаётся в Объединённую энергосистему Северо-Запада.

Красноярская  ГЭС, крупнейшая ГЭС мира (1972). Расположена на р. Енисей, выше г. Красноярска, в месте пересечения Енисеем отрогов Восточного Саяна у г. Дивногорска. Установленная мощность 6000 Мвт (6 млн. квт), среднемноголетняя выработка электроэнергии - 20,4 млрд. кВт/ч в год. В состав сооружений входят: русловая бетонная плотина высота 124 м, здание ГЭС длина 430 м, судоподъёмник, открытые распределительные устройства напряжением 220 и 500 кв. Длина напорного фронта гидроузла 1175 м, максимальный напор 101 м, расход воды через плотину 12000 м3/сек. Плотина образует Красноярское водохранилище. В станционной части плотины размещены 24 водозаборных отверстия, а в водосбросной 7 водосливных пролётов шириной по 25 м. В здании ГЭС установлены 12 гидроагрегатов с турбинами радиально-осевого типа мощностью по 508 Мвт. Управление, регулирование и контроль работы электромеханического оборудования ГЭС осуществляются автоматически, с использованием средств телемеханики ближнего действия. Судоподъёмник продольно-наклонного типа с поворотным устройством расположен на левом берегу. Перемещение судов из одного бьефа в другой производится в самоходной судовозной камере.