Раздел 6. Перспективы развития гидроэнергетики

Прогнозы, основанные на расчетах и моделировании развития общества в ХХI в., сложившаяся социально-экономическая ситуация в различных странах мира и тенденции ее развития показывают неуклонный рост электропотребления, а также водопотребления. Так, по прогнозам мировое потребление электроэнергии по сравнению с 2000 г. возрастет к 2030 г. в 2 раза, а к 2050 г. – в 4 раза. Глобальной проблемой нашей цивилизации является также проблема сохранения безопасного состояния окружающей среды для жизнедеятельности общества.

В этих условиях возрастет роль гидроэнергетики, использующей возобновляемые экологически чистые гидроэнергетические ресурсы. Несмотря на то, что даже освоение всего экономически эффективного гидроэнергетического потенциала может покрыть только часть прогнозируемого роста потребности в электроэнергии, именно гидроэнергетические объекты, заменяя часть тепловых электростанций, позволят значительно уменьшить выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду. Одновременно ГЭС комплексно решают проблемы водоснабжения, орошения, защиты от паводков, рекреации и др.

На уровне 2000 г. в мире освоено около 32% экономически эффективного гидроэнергетического потенциала, что составило 2650 млрд.кВт·ч электроэнергии, выработанной на ГЭС установленной мощностью 670 млн.кВт. (около 19% мирового производства), а к 2008 г. выработка выросла до 3350 млрд.кВт·ч, мощность – до 887 млн.кВт. При этом общий неосвоенный экономически эффективный потенциал, составляющий около 5420 млрд.кВт·ч, распределяется между континентами так: Азия – 3210 млрд.кВт·ч; Южная Америка – 918 млрд.кВт·ч; Африка – 672 млрд.кВт·ч; Северная и Центральная Америка – 335 млрд.кВт·ч; Европа – 237 млрд.кВт·ч; Австралия и Океания – 48 млрд.кВт·ч.

Неосвоенный экономически эффективный гидроэнергетический потенциал находится в основном в слаборазвитых и развивающихся странах, испытывающих острейшую потребность в увеличении производства электроэнергии. В этих странах при планировании развития энергетики в первую очередь предусматривается освоение гидроэнергетических ресурсов.

Учитывая условность определения экономически эффективного гидроэнергетического потенциала, в будущем, исходя из экологических и экономических условий, придется рассматривать эффективность его увеличения за счет технического гидроэнергетического потенциала, который дает более объективную картину имеющихся гидроэнергоресурсов и составляет около 14650 млрд.квт·ч (в 1,7 раза выше экономически эффективного на современном уровне).

С учетом прогнозируемого развития гидроэнергетики ее удельный вес в мировом энергетическом балансе может сохраниться. Дальнейшее ее развитие базируется на комплексном использовании водохранилищ для удовлетворения таких потребностей, как водоснабжение населения, промышленности, сельского хозяйства, орошение (во многих слаборазвитых и развивающихся странах только на основе орошения возможно эффективное земледелие и обеспечение людей продовольствием), защита от паводков, рекреация и др. Во многих случаях ГЭС и их каскады станут ядром крупных водохозяйственных и территориально-производственных комплексов, обеспечивающих подъем экономики и улучшение социальных условий в слаборазвитых регионах.

Первоочередное освоение собственных гидроэнергетических ресурсов в странах, имеющих ограниченные запасы органического топлива и зависящих от импорта энергоносителей, связано также с обеспечением их энергетической безопасности.

В условиях дальнейшего развития объединенных энергосистем в основном за счет ввода крупных базовых ТЭС и АЭС возрастает значение ГЭС и ГАЭС как источников высокоманевренной мощности в регулировании суточных графиков нагрузок с покрытием пиковой части и заполнением ночных провалов, в несении функций аварийного и нагрузочного резервов энергосистем. Из опыта работы объединенных энергосистем с преобладанием мощных ТЭС или АЭС следует, что для их оптимальной работы целесообразно иметь ГАЭС мощностью до 10–12% общей мощности всех электростанций. В случае возникновения тяжелейших системных аварий в таких энергосистемах, приводящих к развалу энергосистемы, именно в первую очередь ГАЭС и ГЭС позволяют их предотвратить или смягчить последствия, быстрее восстановить работу энергосистем.

Таблица 6.1 Освоение гидроэнергетического потенциала (на уровне 2007 г.)

ГЭС и ГАЭС по сравнению с другими объектами электроэнергетики обеспечивают наиболее эффективный процесс получения электроэнергии при самых низких эксплуатационных затратах и самом длительном сроке эксплуатации. Учитывая старение со временем сооружений и оборудования, важное значение приобретает реконструкция существующих ГЭС и ГАЭС, направленная на дальнейшее совершенствование технологического процесса на основе современных технологий, повышение их мощности и выработки, обеспечение современных требований по безопасности гидротехнических сооружений и экологической безопасности, продление срока службы.

Экономическая эффективность строительства гидроэнергетических объектов по сравнению с альтернативными вариантами в будущем будет продолжать расти, несмотря на значительные начальные капвложения, учитывая в первую очередь большие эксплуатационные затраты электростанций на органическом топливе, связанные с неуклонным ростом цен на топливо, и растущие затраты на защитные и природоохранные мероприятия в связи с ужесточением экологических нормативов. При комплексном использовании водохранилищ ГЭС во многих случаях отсутствует альтернатива решения проблем водоснабжения, орошения, защиты от паводков, кроме как путем создания водохранилищ. При этом важнейшей проблемой развития гидроэнергетики является минимизация отрицательных последствий для окружающей среды.

С учетом большого неосвоенного гидроэнергетического потенциала (табл. 6.1) основное гидроэнергетическое строительство с водохранилищами комплексного назначения будет вестись в Азии, Южной Америке и Африке в слаборазвитых и развивающихся странах.

В настоящее время в мире строятся ГЭС суммарной мощностью 170 млн. кВт (что составляет 19% мощности эксплуатируемых ГЭС), из них ГЭС мощностью 136 млн. кВт строятся в Азии, еще ГЭС мощностью порядка 500 млн. кВт планируются к строительству.

В условиях дальнейшего роста пиковых мощностей, необходимости заполнения ночных провалов, достаточно неравномерных суточных графиков нагрузки сохранится тенденция увеличения ввода мощностей ГАЭС в развитых странах, где в значительной мере исчерпаны гидроэнергетические ресурсы, а также в развивающихся странах (Китай, Индия и др.) наряду с ГЭС. Важным преимуществом ГАЭС также является сравнительно ограниченное влияние на окружающую среду. К 2000 г. суммарная мощность ГАЭС достигла 125 млн. кВт. Можно прогнозировать дальнейшее увеличение темпов ввода мощностей на ГАЭС и расширение географии стран, где будут эксплуатироваться ГАЭС. В настоящее время в мире ведется строительство ГАЭС суммарной мощностью 30 млн. кВт.

ГЭС Тери (четыре энергоблока по 250 МВт) – уникальное гидротехническое сооружение, построенное в предгорьях Гималаев на северо-востоке Индии, в живописном месте слияния рек Бхагирати и Бхилангана. Плотина ГЭС Тери (каменно-набросная с глиняным ядром) – третья в мире по высоте (260,5 метра); машинный зал станции – подземного типа. Сооружение спроектировано с учетом максимальной сейсмичности (9 баллов). ГЭС Тери – первая очередь гидроэнергетического комплекса, также включающего в себя ГЭС Котешвар (четыре энергоблока по 100 МВт) и гидроаккумулирующую станцию (четыре энергоблока по 250 МВт), строительство которых планирует завершить в 2009 и 2011 годах соответственно.

ГЭС Тери, Индия

Максимальный рост производства электроэнергии на ГЭС прогнозируется в Китае, где планируется увеличить мощность ГЭС со 171 млн. кВт в 2008 г. до 300 млн. кВт в 2020 г., ведется строительство ГЭС мощностью

80 млн. кВт, мощность ГАЭС составляет 6,4 млн. кВт (2007 г.), строятся ГАЭС мощностью 12,5 млн.кВт.

В Индии при мощности ГЭС 40 млн.кВт (2008 г.) строятся ГЭС мощностью более 15 млн.кВт и на перспективу планируется ввод в действие еще ГЭС мощностью 34 млн. кВт. Мощность ГАЭС составляет 1,5 млн. кВт, строятся ГАЭС мощностью 3,4 млн. кВт.

В Турции при мощности ГЭС 13,7 млн.кВт (2008 г.) планируется освоить к 2025 г. весь экономически эффективный гидроэнергетический потенциал в 35 млн.кВт. Вьетнам также планирует к 2025 г. в основном освоить свой экономически эффективный потенциал, увеличив мощность ГЭС с 5,5 млн. кВт (2008 г.) до 26 млн. кВт (включая ГАЭС).

В России при мощности ГЭС и ГАЭС 49,7 млн.кВт (2008 г.) планируется строительство ГАЭС и ГЭС в европейской части страны, а в Сибири – ГЭС с общим увеличением мощности к 2020 г. более 20 млн.кВт.

В Бразилии при мощности существующих ГЭС 84 млн.кВт (2008 г.) ведется строительство ГЭС мощностью 6 млн. кВт и планируется еще строительство ГЭС мощностью около 33 млн. кВт. Дальнейшее ускоренное освоение гидроэнергоресурсов планируется в Аргентине, Колумбии, Венесуэле.

Гидроэнергетика играет важнейшую роль в экономике многих стран Африки. В Анголе, Камеруне, Конго, Кении, Эфиопии, Мозамбике, Гане, Замбии на ГЭС вырабатывается от 50 до 100% электроэнергии. В этих и ряде других стран дальнейшее развитие основывается на первоочередном использовании гидроэнергетических ресурсов.

В Украине при общей мощности ГЭС 4,6 млн.кВт освоено 60% экономически эффективного потенциала. Мощность ГАЭС (с вводом первых агрегатов на строящихся ГАЭС) составляет 0,85 млн.кВт (2009 г.), ведется строительство двух ГАЭС: крупнейшей в Европе Днестровской мощностью 2,27 млн.кВт и Ташлыкской мощностью 0,9 млн.кВт, составляющей единый энергокомплекс с Южно-Украинской АЭС, проектируется Каневская ГАЭС мощностью 1 млн.кВт.

В ОЭС Украины, где на ГЭС вырабатывается только 6% общего количества электроэнергии, а на АЭС около 50%, имеется острейший дефицит высокоманевренных мощностей, что требует ускорения ввода в эксплуатацию мощностей строящихся ГАЭС для покрытия пиковой части и заполнения ночных провалов в графике нагрузок, обеспечения необходимого быстродействующего аварийного и частотного резервов в ОЭС Украины.

При дальнейшем развитии электроэнергетики на основе гармоничного сочетания атомной и угольной электроэнергетики, гидроэнергетики и других возобновляемых источников гидроэнергетика будет играть важнейшую роль в оптимизации структуры генерирующих мощностей ОЭС Украины, обеспечивать ее необходимую маневренность, гибкость и надежность. Благоприятное геополитическое положение Украины, а также наличие мощных электрических связей позволяют ОЭС Украины стать «энергетическим мостом» между объединенными энергосистемами стран ЕС и ЕЭС России, осуществлять экспорт и транзит электроэнергии с обеспечением качества электроэнергии в соответствии с существующими требованиями в странах ЕС.

В период до 2015 г. предусматривается ввести в эксплуатацию строящиеся Днестровскую и Ташлыкскую ГАЭС, начать строительство Каневской ГАЭС; завершить реконструкцию всех ГЭС Днепровского каскада; ввести ГЭС общей мощностью 0,5 млн.кВт на верхнем Днестре и на р.Тисе с выполнением противопаводковых мероприятий, развернуть строительство малых ГЭС.