Venäjän lämpövoimateollisuus on Venäjän energiateollisuuden haara, joka tuottaa energiaa ja lämpöä fossiilisilla polttoaineilla toimivien lämpövoimaloiden (TPP) ja kattilatalojen avulla . 1.1.2020 alkaen Venäjän yhtenäisessä energiajärjestelmässä toimi lämpövoimaloita, joiden kokonaiskapasiteetti oli 164 612 MW , mikä on 66,8 % Venäjän UES:n voimalaitosten kokonaiskapasiteetista. Vuonna 2018 Venäjän lämpövoimalaitokset (mukaan lukien teollisuusyritysten voimalaitokset) tuottivat 692,7 miljardia kWh sähköä , mikä on 63,5 % maan kaikesta sähköntuotannosta [1] .
1.1.2020 alkaen suurin osa lämpövoimaloista toimii Uralin yhtenäisessä energiajärjestelmässä (IPS) - 50 GW. TPP:t, joiden kokonaiskapasiteetti on 37 GW, toimivat keskuksen IPS:ssä, Siperian IPS:ssä - 26,5 GW, Keski-Volgan IPS:ssä - 16,3 GW, Luoteis-IPS:ssä - 15,7 GW, Etelän IPS - 13 GW ja idän IPS - 6 GW [2] . Lämpövoimalaitokset muodostavat perustan Sahalinin alueen , Kamtšatkan alueen ja Tšukotkan autonomisen piirikunnan energiaalueille, jotka on eristetty yhtenäisestä energiajärjestelmästä (lukuun ottamatta Chaun-Bilibino-energiakeskusta), sekä hajautetun energiahuollon vyöhykkeitä.
Venäjän suurimmat lämpövoimalat:
1.1.2019 alkaen 79 % venäläisten lämpövoimaloiden kapasiteetista on höyryturbiinivoimaloilla , 15,5 % - yhdistetyillä laitoksilla , 4,8 % - kaasuturbiinilaitoksilla , 0,7 % - muuntyyppisillä voimalaitoksilla. kasvit ( diesel , kaasumäntä ) [2] . Vastaava polttoaineenkulutus sähköntuotannossa vuonna 2018 on 309,8 grammaa kilowattitunnilta [3]
Sähkön lisäksi lämpövoima toimittaa kuluttajille lämpöä ja kuumaa vettä. Venäjällä, toisin kuin useimmissa maailman maissa, on kehittynyt pääosin keskitetty lämmönjakelujärjestelmä (joka tuottaa noin 80 % maan lämmöntuotannosta), jota tuottavat sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitokset (CHP) ja suuret keskuskattilarakennukset. Vuoden 2016 lopussa lämpöenergian tuotantomäärä oli 1284 miljoonaa Gcal, josta 46,5 % tuotettiin kattilalaitoksissa ja 45,9 % lämpövoimalaitoksissa. Maassa oli käytössä 175,5 tuhatta kilometriä lämpöverkkoja (kaksiputkisena termein), lämpöenergian menetys niiden siirron aikana loppukuluttajalle on noin 10 % [4] .
Venäjän lämpövoimateollisuuden pääpolttoaine on maakaasu. Lämpövoimalaitokset kuluttivat vuoden 2016 lopussa 163,5 miljardia m³ maakaasua (189,9 miljoonaa tonnia vertailupolttoainetta). Hiilen osuus on paljon pienempi - vuonna 2016 lämpövoimalaitokset kuluttivat 109,4 miljoonaa tonnia hiiltä (66,9 miljoonaa tonnia vertailupolttoainetta). Kaikentyyppisten öljypolttoaineiden osuus on merkityksetön - 3,3 miljoonaa tonnia (4,5 miljoonaa tonnia vertailupolttoainetta), lähtö- ja varapolttoaineena käytetään pääasiassa öljypolttoainetta ( uunipolttoöljyä ), dieselpolttoainetta käytetään pienissä voimalaitoksissa alueilla hajautettu energiahuolto. Turvetta polttoaineena käyttää vain kaksi voimalaitosta - Kirovskaya CHPP-4 ja Sharyinskaya CHPP , turpeen ja muiden polttoaineiden osuus on noin 0,1 % [5] .
Ensimmäinen lämpövoimalaitos (ja voimalaitos yleensä) Venäjällä otettiin käyttöön vuonna 1873. Hän työskenteli Sormovskin tehtaalla (Nižni Novgorod) ja sitä käytettiin valaistukseen [6] . Vuonna 1883 Siemens käynnisti Pietarissa Venäjän ensimmäisen julkisen voimalaitoksen, joka maanvuokran säästämiseksi sijoitettiin penkereen ankkuroituun puiseen proomuun. 35 kW:n voimalaitos valaisi Nevski Prospektin [7] . Vuonna 1897 valmistui Moskovan kaupungin voimalaitos nro 1 , joka tuottaa kolmivaiheista vaihtovirtaa . Aluksi SHPP-1:n kapasiteetti oli 3,7 MW, mutta asema laajeni jatkuvasti ja vuoteen 1916 mennessä sen kapasiteetti oli 57 MW. Monien jälleenrakennusten jälkeen SHPP-1 (nykyisin N. G. Smidovichin mukaan nimetty HPP-1) on edelleen toiminnassa tähän päivään asti [8] .
Ensimmäinen alueellinen voimalaitos Venäjällä oli Bogorodskajan voimalaitos (lämpövoimala "Elektroperedacha") Moskovan alueella, otettiin käyttöön vuonna 1913. Aseman teho oli 15 MW, polttoaineena käytettiin turvetta. Voimalaitoksen sähkö toimitettiin Moskovaan yli 70 km:n pituisen voimansiirtojohdon kautta, jonka jännite oli 70 kV, ja asema toimi yhdessä MGES-1:n kanssa muodostaen Venäjän imperiumin suurimman energiajärjestelmän [9] . Venäjän ensimmäinen lämpövoimalaitos rakennettiin Tveriin vuonna 1912 [10] .
Vuonna 1921 lopulta hyväksyttiin GOELRO -suunnitelma , jonka mukaan vuoteen 1932 mennessä rakennettiin 30 alueellista voimalaitosta (20 lämpövoimalaa ja 10 vesivoimalaa), joiden kokonaiskapasiteetti on 1750 MW. Koska suunnitelma laadittiin polttoainekriisin huipulla, suunnitelmassa kiinnitettiin erityistä huomiota paikallisen polttoaineen, ensisijaisesti huonolaatuisen hiilen ja turpeen käyttöön. Ensimmäiset GOELRO-suunnitelman mukaan rakennetut lämpövoimalaitokset olivat Kashirskaya ja Shaturskaya GRES [11] [12] .
Vuonna 1934 Stalinogorskin osavaltion piirivoimalan ensimmäinen turbiiniyksikkö otettiin käyttöön , ja vuonna 1940 asema saavutti 350 MW:n kapasiteetin, ja siitä tuli Neuvostoliiton suurin lämpövoimalaitos. Neuvostoliiton lämpövoimaloiden kokonaiskapasiteetti vuoteen 1940 mennessä oli 9,6 GW 11,2 GW:n kokonaiskapasiteetista [13] .
Vuonna 1953 rakennettiin ensimmäinen lämpövoimalaitos ylikriittisten höyryparametrien (lämpötila 550 ° C, paine 170 atm) varaan - Cherepetskaya GRES , joka saavutti vuoteen 1959 mennessä kapasiteetin 600 MW (4x150 MW). Vuoteen 1957 mennessä Neuvostoliitossa toimi 12 lämpövoimalaa, joiden kapasiteetti oli yli 400 MW, ja yli 1000 MW:n lämpövoimaloiden rakentaminen aloitettiin. Neuvostoliiton lämpövoimaloiden kokonaiskapasiteetti kasvoi vuosina 1945–1960 9,9 GW:sta 51,9 GW:iin eli viisinkertaiseksi [14] .
Lämpövoimalaitosten turbiiniyksiköiden yksikkökapasiteetti on kasvanut merkittävästi 1960-luvun alusta. Vuonna 1961 valmistettiin 300 MW:n höyryturbiini (asennettu Cherepetskaya GRES:iin), vuonna 1964 - kaksiakselinen turbiini, jonka kapasiteetti oli 800 MW ( Slavyanskaya GRES ), vuonna 1970 - yksiakselinen turbiini, jossa teho 800 MW. Vuonna 1977 Kostromskaya GRES:lle valmistettiin 1200 MW:n turbiini, joka säilyi yhtenä kappaleena ja on edelleen suurin Venäjän lämpövoimalaitoksiin asennettu turbiini [15] [16] .
1970-luvulta lähtien maakaasun käyttö on tullut yhä tärkeämmäksi. Vuonna 1985 otettiin käyttöön Surgutskaya GRES-2 , Neuvostoliiton ja sittemmin Venäjän suurin lämpövoimala. Aseman projektiin sisältyi kahdeksan 800 MW:n yksikön rakentaminen, joten aseman oli tarkoitus saavuttaa 6400 MW:n kapasiteetti ja tulla maailman suurimmaksi lämpövoimalaitokseksi. Näitä suunnitelmia ei ollut mahdollista toteuttaa kokonaan, vain kuusi korttelia rakennettiin.
Vuosina 1958-1960 Shatskin voimalaitokseen asennettiin ensimmäiset Neuvostoliiton kaasuturbiinit, joiden kapasiteetti oli kukin 12 MW . Vuonna 1970 käynnistettiin Neuvostoliiton suurin kaasuturbiinivoimala, Jakutskin osavaltion piirivoimala , jonka teho oli vuoteen 1988 mennessä saavuttanut 320 MW. Mutta yleisesti ottaen kaasuturbiinivoimaloita ei käytetty laajalti Neuvostoliitossa valmistettujen kaasuturbiinien alhaisen tehon ja alhaisen hyötysuhteen vuoksi. Tehtiin töitä tehokkaampien kaasuturbiiniyksiköiden luomiseksi. Vuosina 1977-1980 Elektrogorskin osavaltion piirivoimalaitoksella otettiin käyttöön kolme teholtaan 100 MW:n kaasuturbiiniyksikköä, mutta alhaisen hyötysuhteensa ja alikehittyneisyytensä vuoksi ne jäivät prototyypeiksi [17] .
Neuvostoliitossa tehtiin myös kokeita kombivoimaloiden alalla. Ensimmäinen tällainen pienikapasiteettinen koelaitos testattiin keskuslämpövoimalaitoksessa (Leningrad) 1960-luvulla. Sitten koelaitokset otettiin käyttöön Nevinnomysskaya GRES :ssä (200 MW, 1972) ja Moldavskaya GRES:ssä (250 MW, 1980). Kaasuturbiinien epätäydellisyydestä ja alhaisesta hyötysuhteesta johtuen tätä lupaavaa suuntaa ei kehitetty Neuvostoliiton energiasektorilla. Venäjän ensimmäinen moderni kombivoimalaitos, Severo-Zapadnaja CHPP , jonka teho on 450 MW, otettiin käyttöön vuonna 2000 [18] .
Uuden kapasiteetin rakentamisen kannustamiseksi luotiin 2000-luvulla kapasiteetin toimitussopimusten mekanismi (CDA), joka takaa uusien voimalaitosten rakentamisen takaisinmaksun. Alan investointeja kannustavat mekanismit ovat mahdollistaneet uusien voimalaitosten rakentamisen tehostamisen. Yhteensä CSA-ohjelman puitteissa sähkövoimateollisuuden kapasiteetista päivitettiin noin 15 %, suurin osa uudesta kapasiteetista tuli lämpövoimalaitoksista. Suurin osa CSA-ohjelman puitteissa rakennetuista lämpövoimalaitoksista käytti yhdistelmätekniikkaa. Suurimmat rakennetut CCGT-yksiköt olivat 800 MW:n yksiköitä Kirishskayan ja Permskaya GRES :ssä . Hiilen tuotannossa nämä olivat Berezovskaja GRES:n 3. voimalaitos (800 MW) ja Troitskaja GRES :n uusi voimayksikkö (660 MW). Huomionarvoista on myös Novocherkasskaya GRESin 9. tehoyksikkö, jonka teho on 330 MW, johon asennettiin Venäjän ensimmäinen kiertoleijupeti (CFB) kattila, joka mahdollistaa huonolaatuisen kiinteän polttoaineen polton tehokkaasti ja vähiten ympäristövaikutuksia [19] [20] .
| Venäjän teollisuus | |
|---|---|
| Energiateollisuus | |
| Polttoaine |
|
| Metallurgia |
|
| Koneenrakennus ja metallintyöstö |
|
| Kemiallinen |
|
| petrokemian |
|
| Metsäkompleksi |
|
| rakennusmateriaalit _ | sementti |
| Helppo |
|
| ruokaa | |
| Muut teollisuudenalat |
|