| 21970318 23552 19854 932 1ы ядерной энергетики. Объединение отд. энергоснабжающих систем в единую систему, иногда также называемую межотраслевым топливно-энергетическим комплексом, связано прежде всего с взаимозаменяемостью различных видов энергии и энергоресурсов.
Значение топливно-энергетич. комплекса для х-ва страны заключается гл. обр. в том, что на его основе, в зависимости от его состояния, формируются осн. хоз. пропорции страны; на его развитие передовые в пром. отношении страны затрачивают ок. 30% всех капиталовложений, причём в этом комплексе оказывается занято 15-20% всех трудящихся. Развитие и функционирование Э. тесно связаны с созданием новой экономичной энергетич. техники, с влиянием энергетики на социальные и политич. процессы как внутри страны, так и в междунар. отношениях, на размещение пром-сти и населения по стране, с влиянием энергетики на окружающую среду.
Рассматривая Э. с точки зрения обеспечения х-ва страны всеми видами энергии, иногда вводят весьма близкое к понятию Э. понятие "энергетическое хозяйств о", под к-рым понимают комплекс взаимосвязанных подсистем, содержащих энергетические объекты и объединённых для обеспечения потребителей всеми видами энергии. В некотором смысле термин "энергетическое хозяйство" может считаться адекватным термину "топливно-энергетический комплекс".
В Э. должен существовать энергетический баланс, к-рый является статич. характеристикой непрерывно развивающегося энергетич. х-ва, осн. элементы и связи к-рого составляют Э.
Основная специфика свойств Э. проявляется в следующем:
1) совокупность больших систем энергетики существует как единое материальное целое, причём целостность их обусловлена внутр. связями и взаимозаменяемостью продукции, подсистем и отд. элементов ;
2) универсальность и большая хоз. значимость производимой Э. продукции, особенно электроэнергии и жидкого топлива, и следовательно, многочисленность внеш. связей системы;
3) активное влияние Э. на развитие и размещение производительных сил как на терр. отд. р-на, так и страны в целом;
4) неразрывность во времени большинства процессов произ-ва и потребления энергии, а следовательно, органич. включение потребителей энергии и топлива в структуру системы; особая важность управления режимами систем и оперативным топливоснабжением для обеспечения бесперебойной подачи энергии потребителю;
5) невозможность изолированного выбора производительности и параметров отд. элементов и связей вне их предполагаемого использования в системе; отсюда особая важность перспективного проектирования больших систем энергетики как единого целого;
6) сложность структуры Э., обусловленная тем, что Э. формируются как единые системы страны и даже группы смежных стран.
Характерная особенность Э. заключается в том, что их физико-технич. и экономич. свойства тесно связаны между собой; напр., усовершенствование энер-гетич. оборудования в направлении повышения его кпд или улучшения его эксплуатац. характеристик приводит в конечном счёте к снижению себестоимости вырабатываемой энергии.
Э.- система кибернетич. типа, т. е. она имеет глубокие обратные связи; Э.- также эргатическая система (её составным элементом является человек), т. к. процесс управления её функционированием представляет собой совокупность определённых операций, выполняемых человеком и управляющей машиной.
Развитие энергетики как глобальной системы проявляется прежде всего в плане социальном. Разрыв в культурном и экономич. уровне разных стран в значит, мере обусловлен разницей в обеспечении их энергией, энерговооружённостью труда. Так, напр., на долю населения, проживающего в развивающихся странах, приходится не более 7% мирового потребления всех видов энергии. Такое неравномерное энергетическое, а следовательно, экономич. и культурное развитие отражает противоречия мировой капиталистич. системы и стимулирует экономич. и политич. конфликты, наиболее ярко проявившиеся в энергетическом кризисе 70-х гг. 20 в.
Управление Э. сводится к целенаправленному оптимизируемому воздействию на большую систему энергетики с помощью методов и технич. средств кибернетики. Управление Э. имеет целью достижение в данном промежутке времени таких показателей её работы, к-рые наиболее близко подходили бы к принятым критериям эффективности. В процессе управления достигается состояние Э., при к-ром управляющие воздействия, осуществляемые целенаправленно в определённой зависимости от внеш. условий, обеспечивают достижение поставленной цели. Управление Э. включает: оптимизацию решении, т. е. определение наилучшего плана системы; реализацию этих решений, т. е. осуществление этого плана в конкретных условиях. Первое часто наз. оптимизацией развития, а второе - оптимизацией функционирования. Эффективность управления Э. в основном обеспечивается достижением оптимальных темпов и пропорций в развитии единого топливно-энергетич. комплекса и входящих в него энергетич. подсистем (рис.); применением новой техники, к-рая могла бы обеспечить научно-технический прогресс в энергетике и своевременное развитие энергетич. техники; наиболее рациональным (при сложившихся условиях) использованием всех материальных и трудовых ресурсов страны.
Работа Э. может быть охарактеризована степенью использования запасов энергетнч. ресурсов. Конечным результатом функционирования Э. является полезная энергия, т. е. та, к-рая после переработки, преобразования, транспортирования и хранения ресурсов поступает к потребителям и обеспечивает полезные энергетич. процессы. Осн. видами энергетич. ресурсов являются топливные - уголь, нефть, природный газ, торф, сланцы, древесина и нетопливные - энергия воды (гидроэнергия), ядерная энергия, а также используемая частично энергия ветра, морских приливов и солнечной радиации; ресурсы подразделяются на возобновляемые (гидроэнергия, ветроэнергия, энергия приливов и солнечной радиации) и н евозобновляемые (уголь, нефть, газ, сланцы).
Для соизмерения ресурсов и определения их экономичности пользуются понятием "условное топ л ив о". Геологические (прогнозные) мировые запасы топлива (уголь, газ и т. д.) составляют 11 651 млрд. т, причём 54,5% их находятся в СССР. Мировые запасы топлива, доступные для извлечения, составляют 3112 млрд. т, из них 55% находятся в СССР. Гидроэнергоресурсы в пересчёте на годовую выработку электроэнергии оцениваются в 7500 млрд. квт*ч (в 1,5 раза больше того количества электроэнергии, к-рое было выработано всеми электростанциями мира в 1970). Используемое в Э. топливо разделяется на энергетическое (для выработки электроэнергии и тепла на электростанциях, в районных и пром. котельных) и технологическое (используемое в пром. установках для выполнения рабочих процессов, а также в пром. печах и др.). Уровень использования энергоресурсов может быть оценён коэффициентом извлечения потенциальных ресурсов, к-рый определяется как отношение используемого количества энергетнч. ресурсов к их потенциальным запасам. Применяется также коэффициент полезного использования в энергопотребляющих процессах по отраслям произ-ва и по х-ву страны в целом; этот коэфф. представляет собой произведение кпд отд. процессов- от добычи энергоресурсов до их использования.
Все процессы, связанные с функционированием Э., прогнозированием и планированием её работы, являются предметом изучения общей теории Э. (энергетики). Большие системы энергетики и их теория стали развиваться в основном во 2-й пол. 20 в. Нач. 60-х гг. характеризевалось качественно новым направлением развития сов. энергетики, заключавшимся в концентрации энергетич. мощностей, формированием объединённых электроэнергетич. систем, созданием электро-энергетич. системы "Мир", объединившей Единую электроэнергетич. систему Европ. части Сов. Союза с Э. стран - членов СЭВ. При этом учитывается, что масштабы и темпы произ-ва энергоресурсов в конечном итоге определяют уровень энерговооружённости труда во всех отраслях нар. х-ва, причём электроэнергетич. системы потребляют до 80% всего топлива, добываемого в стране (из них 30% - на выработку электроэнергии, 50% - на выработку тепла); остальное топливо идёт на удовлетворение технологич. нужд произ-ва. Тепловая потребность СССР примерно на 30% обеспечивается теплоэлектроцентралями, оставшиеся 70% дефицита тепла - пром. и коммунальными котельными, а также нагревателями и печами индивидуального пользования. При этом тепло распределяется след, образом: пром-сть и транспорт - 43%, жилищно-коммунальное х-во городов - 33%, с.-х. произ-во и бытовое потребление - 24% .
Большое значение при определении эффективности использования топлива имеют условия его доставки. В СССР себестоимость транспортировки топлива на 1 км составляет: уголь (по железной дороге) - 0,1-0,2 коп. за 1 т; мазут - 0,15-0,30 коп. за 1 т; газ (по газопроводам) - 0,15-0,70 коп. за 1000 м3; нефть (по нефтепроводам) - 0,05-0,15 коп. за 1 т. Сравнит, экономичность топлива определяет затраты по его добыче, перевозке, хранению и приготовлению к использованию.
В управлении Э. СССР заложены принципы и организац. формы, отвечающие единству хоз. и политич. руководства, плановости ведения энергетич. х-ва, системному подходу к управлению Э., сочетанию отраслевого и терр. управления, иерархич. принципу при организации управления энергетикой, а также обязательный учёт влияния энергетики на окружающую среду. Последнее обстоятельство приобретает всё большее значение, оно требует увелич. капиталовложений и повышенного внимания к проблеме загрязнения окружающей среды. Мероприятия, направленные на снижение неблагоприятного влияния работы электростанций на окружающую среду, предусматриваются как органич. часть любого энергетич. сооружения ещё на стадии его проектирования, а не как некие дополнит, установки к уже построенному энергетич. комплексу. Это необходимо прежде всего в связи с ростом установленных мощностей энергетич. объектов, превращающих ежегодно во всём мире не менее 6-7 млрд. т условного топлива в различные виды энергии. Такие масштабы "энергетического воздействия" человека на природу становятся соизмеримы с масштабами естеств. геофизич. и геол. явлений, меняющих климатич. облик Земли. Количество энергии, вырабатываемой на Земле, пока ещё составляет сотые доли % от того количества энергии, к-рое Земля получает от Солнца, но её тепловой эффект уже достаточно заметно сказывается на климате, особенно тех "энергетически напряжённых" районов, где происходит т. н. тепловое загрязнение биосферы. Последнее обусловлено тем, что превращение энергии в энергоустановках происходит с весьма низким кпд (8-10% у подвижных и 25-30% у стационарных установок). В результате огромное количество тепла идёт на подогрев воды, почвы, воздуха. К существенно неприятным последствиям приводят ошибки, допущенные в проектировании водохранилищ ГЭС, ориентированных только на задачи гидроэнергетики. Большой вред биосфере приносят выбросы в атмосферу продуктов сгорания топлива (золы, окислов азота, двуо-окиси серы, сернистого ангидрида и др.). Все эти вредные экологич. влияния могут быть значительно снижены (а в перспективе ликвидированы) при системном подходе к проектированию энергоустановок, когда Э. рассматривается как система, взаимодействующая с др. системами жизнедеятельности человека и биосферой. К экологич. проблемам могут быть также отнесены трудности развития энергетики, обусловленные ростом площадей и объёмов, требующихся под энергетич. сооружения. Однако и здесь интенсивная работа над конструкцией инженерных сооружений и эксплуатац. характеристиками энергетич. оборудования позволяет резко снизить объёмы и площади, занимаемые ими: если, напр., в 1900 на 1 квт мощности электростанций требовался рабочий объём 50 м3, то в 50-х гг. 20 в. этот объём составлял уже ок. 6 м3, а к 1975 в связи с технич. усовершенствованием энергетич. оборудования эта величина снизилась до десятых долей м3.
В СССР благодаря единой технич. политике в области использования достижений научно-технической революции при решении нар.-хоз. задач развитие энергетики тесно увязано с задачами охраны и преобразования природы. Наряду с рациональным использованием природных ресурсов принимаются необходимые меры для того, чтобы научнотехнич. прогресс сочетался с бережным отношением к природным богатствам страны, не служил источником опасного загрязнения воздуха и воды, истощения земли. Развитие энергетики, так же как и др. отраслей пром-сти. требует изменения характера обществ, произ-ва, правильная организация к-poro должна предусматривать технологич. процессы полной переработки сырья в полезные продукты, без отходов или почти без отходов.
Лит.: Электрические системы. Кибернетика электрических систем, М., 1974; Мелент ь е в Л. А., Оптимизация развития и управления больших систем энергетики, М., 197S: Чернухин А. А., Флаксерман Ю. Н., Экономика энергетики СССР, 2 изд., М., 1975; Веников В. А., Энергетика и биосфера, в сб.: Методологические аспекты исследования биосферы, М., 1975.
В. А. Веников.
ЭНЕРГОСИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИЯ, применение в энергосистеме различных устройств, к-рые служат для управления процессом произ-ва, преобразования и распределения электроэнергии и тепла в соответствии с заложенными в этих устройствах программами действия и настройкой. Э. а. обеспечивает нормальное функционирование оборудования электростанций, подстанций и линий электропередачи, экономичную и надёжную работу энергосистемы в целом, требуемое качество электрнч. и тепловой энергии. По осн. назначению и области применения автоматического устройства разделяются на технологические и системные.
Технологические устройства автоматики обеспечивают автоматич. регулирование осн. параметров технологич. процессов на агрегатах тепловых, атомных и гидравлич. электростанций и на оборудовании подстанций в нормальных и аварийных условиях (напр., автоматич. регулирование частоты вращения турбин, возбуждения генераторов, процесса горения в топках котлоагрегатов и т. п.). Применяются также общестанционные устройства автоматики, обеспечивающие управление электростанцией как одним комплексным объектом управления с воздействием на автоматику агрегатов или энергоблоков. Эти устройства, в свою очередь, могут служить исполнит, органами системных устройств автоматики; к ним относятся, напр., устройства экономич. распределения задаваемой электростанции мощности между агрегатами или энергоблоками.
Системные устройства автоматики осуществляют автоматизацию процесса ведения режима в нормальных и аварийных условиях энергосистемы в целом. Устройства управления нормальными режимами предназначены для работы при относительно небольших и медленных изменениях режима, поэтому они являются сравнительно медленнодействующими. К ним относятся средства автоматического регулирования частоты в энергосистеме и автоматического регулирования напряжения в электрич. сети и др. Средства автоматпч. управления аварийными режимами при больших (аварийных) возмущениях осуществляют интенсивное воздействие на объекты управления. В их состав входят локальные устройства релейной защиты, действующие при коротких замыканиях, устройства включения резервного оборудования, обеспечивающие восстановление прекратившегося питания электроэнергией, автоматы повторного включения линий электропередачи, трансформаторов и пр. (после их автоматич. отключения), а также устройства протпвоаварийной автоматики. Последние обеспечивают автоматич. разгрузку линий электропередачи при опасном увеличении мощности, автоматич. деление энергосистемы при нарушении или угрозе нарушения синхронной работы её частей, отключение ряда наименее ответств. потребителей для предотвращения опасного снижения частоты и др. Для единой и объединённых энергосистем СССР характерно наряду с массовым применением местных автоматич. устройств создание централнз. систем противоаварийной автоматики, осуществляющих с помощью средств телемеханики противоаварпйное управление.
Лит. см. при ст. Энергосистема.
Г. А. Черня. Я. Н. Лушнский.
ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ДИСПЕТЧЕРСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ, централизованное оперативное управление режимом энергосистемы, в целом и входящих в неё энергетич. объектов, осуществляемое в процессе пронз-ва, преобразования и распределения электрич. энергии и тепла для обеспечения бесперебойного и надёжного энергоснабжения. В зависимости от масштаба энергосистемы управление может осуществляться с одного диспетчерского пункта либо с нескольких, деятельность к-рых координируется с центр, диспетчерского пункта (см. Диспетчеризация).
В СССР диспетчерские службы в энергетике были созданы в 1926 в Моск. и Ленингр. энергосистемах, а затем в Донбасской, Свердловской и др. Для оперативного управления параллельной работой Днепровской и Донбасской энергосистем в 1940 была организована диспетчерская служба Юга, в 1942 - Объединённое диспетчерское управление (ОДУ) Урала (Свердловская, Челябинская, Пермская энергосистемы), в 1945- ОДУ Центра (Московская, Горьковская, Ивановская, Ярославская энергосистемы). Сооружение в 1956 линии электропередачи (400 кв) Волжская ГЭС им. В. И. Ленина - Москва послужило началом формирования Единой электроэнергетической системы (ЕЭЭС)Европ. части СССР. В 1957 на базе ОДУ Центра было организовано ОДУ ЕЭЭС Европ. части СССР. Создание объединённых энергосистем (ОЭС) Сибири и Ср. Азии, присоединение на параллельную работу к ЕЭЭС объединённых энергосистем Закавказья, Казахстана и Сибири вызвало необходимость в организации центрального диспетчерского управления (ЦДУ) ЕЭЭС СССР (1967).
В 1976 на терр. СССР действовали 93 энергосистемы, из них 85 работали параллельно в составе ОЭС с суммарной мощностью электростанций, составляющей более 90% общей мощности электростанций страны. Диспетчерское управление режимами работы ЕЭЭС СССР, ОЭС, энергосистем, электростанций и сетей осуществляется на соответствующих уровнях с соблюдением подчинения низшего звена высшему: от ЦДУ через объединённые диспетчерские управления до центр, диспетчерских служб энергосистем (ЦДС). Для оперативного управления режимами разрабатываются суточные планы-графики, обеспечивающие экономичное покрытие нагрузок энергосистемы. ЦДУ ЕЭЭС СССР задаёт графики нагрузки для ОЭС, ОДУ - для энергосистем, а ЦДС - для электростанций. На всех уровнях Э. д. у. обеспечивается круглосуточное управление. Дежурные диспетчеры следят за соблюдением режима и соответствием его заданным планам-графикам и осуществляют их оперативную корректировку при изменении условий работы энергосистем. Диспетчеры руководят также работой по восстановлению нормального режима энергосистем при авариях. Диспетчерские пункты оснащены комплексом средств связи, телемеханики, автоматики и вычислит, техники. Схема и режим осн. электрич. сети и энергетич. объектов отображаются на мнемонич. схемах диспетчерского щита и на пультах управления, оснащённых устройствами телеизмерений и телесигнализации.
Развитие энергосистем и усложнение задач управления энергосистемами обусловили разработку и создание автоматизир. систем диспетчерского управления (АСДУ), к-рые обеспечивают сбор, передачу, обработку и отображение оперативной информации о состоянии схемы и текущем режиме энергосистемы (или энергетич. объекта) и выполнение расчётов оптимальных режимов работы. С развитием АСДУ связана полная автоматизация нек-рых важных функций оперативного управления. При этом в режиме автоматич. регулирования частоты и мощности используются ЭВМ, предусматривается применение ЭВМ в системах противоаварийной автоматики и т. д.
Лит.: Электрификация СССР, под ред. П. С. Непорожнего, М., 1970. См. также лит. при ст. Энергосистема.
Г. А. Черня, Я. Н, Лугинский.
ЭНЕРГОСИСТЕМЫ МОЩНОСТЬ, суммарная установленная мощность электростанций, входящих в состав энергосистемы.
ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ, преобразование и передача электрич. энергии электрич. подвижному составу (ЭПС). Э. э. ж. д. осуществляется спец. системой, состоящей из тяговых подстанций (ТП), контактной сети (КС) и соединяющих их линий (см. рис.). В СССР система Э. э. ж. д. тесно связана с общей энергосистемой и используется для электроснабжения районных и нетяговых ж.-д. потребителей. На ТП электрич. энергия поступает по трёхфазным высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП) и после необходимого преобразования передаётся через питающие и отсасывающие линии в КС и далее ЭПС. ТП присоединяются к ЛЭП так, чтобы повреждение их не вызывало отключения более чем одной подстанции. В зависимости от устройства ЭПС электроснабжение осуществляется по системам постоянного тока, однофазного тока пром. частоты (в СССР 50 гц), однофазного тока пониженной частоты (162/3, 25 гц). Существовавшие ранее за рубежом небольшие участки с трёхфазной системой электроснабжения ЭПС не получили развития и переоборудованы на однопроводные. В СССР применяются системы постоянного тока с номинальным напряжением 3 кв и системы переменного тока частотой 50 гц с номинальным напряжением 25 кв. (Дальнейшая электрификация железных дорог, как правило, будет осуществляться по системе переменного тока 25 кв). Э. э. ж. д. переменным током будет производиться также по системе 2X25 кв, при к-рой в КС даётся напряжение 25 кв от автотрансформаторов, расположенных между ТП и получающих энергию от них по линии 50 кв, включающей спец. питающий провод и рельсы.
К особенностям Э. э. ж. д. относятся резкая неравномерность нагрузок устройств, трудность защиты от токов короткого замыкания, несинусоидальность и несимметрия токов (в системах переменного тока), влияние на линии связи, возврат энергии при рекуперативном торможении локомотивов. Для уменьшения колебаний подводимого к ЭПС напряжения и улучшения энергетич. показателей системы используются трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой, компенсирующие и др. устройства. Снижение влияния системы Э. э. ж.д. переменного тока на линии связи достигается путём замены воздушных линий связи кабельными и, в необходимых случаях, установкой т. н. отсасывающих трансформаторов, обеспечивающих протекание всего тока по рельсам (без утечки в землю) или по спец. обратному проводу. При питании КС постоянным током на ТП устанавливаются сглаживающие устройства, уменьшающие пульсацию выпрямленного напряжения. При использовании рекуперативного торможения локомотивов в системе постоянного тока предусматриваются спец. приёмники энергии рекуперации. Электроснабжение районных и нетяговых ж.-д. потребителей осуществляется по ЛЭП с напряжениями 10 и 35 кв, расположенным на спец. опорах или опорах КС. Кроме того, широко используются также спец. линии, состоящие из двух проводов, подвешенных на опорах КС, и рельсов в качестве третьего провода трёхфазной системы.
Бесперебойное движение поездов обеспечивается высокой надёжностью устройств энергоснабжения, стационарными и передвижными резервными агрегатами ТП. Для повышения экономичности на жел. дорогах СССР применяется двустороннее питание КС от двух соседних ТП. Совокупность устройств Э. э. ж. д. СССР - высокоавтоматизир. система. Оперативное управление осуществляется энергодиспетчерами, выполняющими необходимые переключения и контроль за состоянием устройств средствами телемеханики или при помощи обслуживающего персонала. Для обслуживания и совершенствования устройств электроснабжения организуются дорожные электротехнич. лаборатории и вагоны-лаборатории КС. Методы выбора параметров устройств Э. э. ж. д. (мощнос |
