I. Методические указания

Современная энергетика - это сложная система, охватывающая ряд самостоятельных отраслей промышленности. Она включает в себя тепловые, гидравлические и атомные электростанции, электрические и тепловые сети, котельные, нефтедобывающую, нефтеперерабатывающую, газовую, угольную, сланцевую и торфяную промышленности и некоторые другие отрасли.

Все эти отрасли образуют единый, органически связанный между собой топливно-энергетический комплекс. Состав этих отраслей, их количественные соотношения и производственные взаимосвязи характеризуют отраслевую структуру топливно-энергетического комплекса. Она постоянно меняется, отражая уровень развития науки, техники, экономики, особенности энергетической политики страны и другие факторы. Одновременно изменяется и структура производства и потребления теплоэнергоресурсов.

Задача заключается в определении темпов развития производства отдельных энергетических ресурсов и связанных сними структурных сдвигов. При изучении структуры энергетические ресурсы группируются по ряду признаков:

· по источникам получения энергоносители делятся на первичные (уголь, нефть, природный газ, сланцы, торф, дрова, ядерное топливо, гидроэнергия, энергия солнца и др.) и вторичные (энергетические ресурсы, получаемые при переработке или преобразовании первичных энергоресурсов);

· по признаку сохранения запасов энергетические ресурсы подразделяются на возобновляемые (энергия воды рек и морских приливов, энергия солнца и ветра и др.) и невозобновляемые (уголь, нефть, газ и др.);

· по масштабам и давности использования энергетические ресурсы делятся на традиционные или классические (нефть, газ, уголь и др.) и нетрадиционные или новые (энергия солнца и геотермальных вод, биомасса и др.);

· по характеру получения энергии энергоресурсы делятся на топливные, которые выделяют тепло при сжигании (уголь. нефть, газ и др.), и нетопливные (гидроэнергия, энергия ветра, геотермальное тепло и др.)

Для измерения количества топлива, тепла и энергии применяются разнообразные показатели - весовые, объемные, тепловые, условные и др. Так, в количество нефти, угля, сланцев измеряется в тоннах, количество газа - в кубических метрах, количество тепловой энергии - в килокалориях, количество электроэнергии - в киловатт-часах и т.д.

При изучении структурных сдвигов и разработке топливно-энергетических балансов разнохарактерные единицы измерения различных энергоресурсов приводят к единому измерителю, пользуясь коэффициентами тепловой эквивалентности.

В качестве единого, обобщающего измерителя энергоресурсов используется условно-натуральный показатель - тонна условного топлива (т.у.т.), имеющая низшую теплоту сгорания 29, 3 ГДж/т (или 7000 ккал/кг).

Для пересчета натурального топлива в условно-натуральное может быть использована следующая формула:

В_нат. • Q_н

В_усл. = = В_нат. •К_э (1.1)

29, 3

где В_усл. - количество условно-натурального топлива, т.у.т.;

В_нат. - количество натурального топлива, т (для газа -тыс.куб.м, для дров - плотный куб.м);

Q_н. - низшая теплота сгорания данного топлива, ГДж/т (для газа - ГДж/тыс.куб.м);

К_э - коэффициент тепловой эквивалентности.

Коэффициент тепловой эквивалентности показывает, сколько тонн условного топлива содержится в одной тонне натурального топлива. Его величина определяется отношением низшей теплотворной способности одной тонны натурального топлива к теплотворной способности одной тонны условно-натурального топлива, т.е.

К_э = Q_н : 29, 3 (1.2).

Например, одна тонна высококачественного угля Кузбасса, имеющая низшую теплотворную способность Q_н = 27, 33 ГДж/т.эквивалентна 0, 93 т у.т. (27, 33: 29, 3).

Исходная информация для расчета коэффициента тепловой эквивалентности и полученные его значения систематизируются в виде таблицы. 1.1.

Используя рассчитанные по формуле коэффициент тепловой эквивалентности, (см. ф.1.2.) К_э = Q_н : 29, 3 натуральные измерители топливно-энергетических ресурсов пересчитывают в условно-натуральные и сводят в табл. 1.1 Таблица состоитиз трех частей: в первой части показывается производство топливно-энергетических ресурсов в натуральном выражении, во второй части - в условно-натуральном выражении и в третьей части - в процентах к годовому итогу производства всех энергоресурсов, выраженному в условно-натуральных измерителях.

Таблица 1.1 - Производство энергоресурсов в стране по видам

В натуральном выражении

В условно натуральном выражении, млн.т.у.т.

В процентах

По данным второй части табл. 1.1рассчитываются среднегодовые темпы роста и прироста производства энергетических ресурсов за рассматриваемый период в виде коэффициентов или в виде процентов. Дляих исчисления можно использовать следующие формулы (1.3):

t_p =

где t_p – коэффициент среднегодового роста производства энергетических ресурсов за рассматриваемый период;

_∆ t_p - процент среднегодового прироста производства энергетических ресурсов в рассматриваемом периоде;

У₁ и У_n - объем производства энергетических ресурсов в 1-м и n – м году периода;

n – число лет в рассматриваемом периоде.

Третья часть табл. 1.1 показывает структуру производства топливно-энергетических ресурсов. Она характеризуется процентным соотношением отдельных видов энергоресурсов в общем объемеих производства в данном году.

Структура производства топливно-энергетических ресурсов изменяется из года в год, отражая изменения в темпах роста добычи топлива и производства электроэнергии. Необходимо проанализировать эти изменения за рассматриваемый период.

Табл. 1.1 дает представление о производстве топливно-энергегических ресурсов, но не о потреблении. Как известно, не все количество произведенных за год топливно-энергетических ресурсов потребляется внутри страны. Значительная их часть ежегодно экспортируется в другие страны. Имеется также импорт небольшого количества энергоресурсов. Часть энергоресурсов, произведенных за год, остается не использованной на конец года. Следовательно, количество топливно-энергетических ресурсов, потребляемых ежегодно в стране, равно:

В_п = В_пр + В_имп ─ В_эко + (В_он ─ В_ок ), (1.4)

где В_п , В_пр , В_имп , В_эко , В_он , В_ок , - соответственно объем потребления, производства, импорта, экспорта, остатков на начало года и остатков на конец года топливно-энергетических ресурсов.

На практике указанные расчеты выполняются в виде следующего баланса (табл. 1.2). Подобные балансы составляются по каждому энергоресурсу (нефти, газу, углю, электроэнергии) и сводный по всем видам топливно-энергетических ресурсов.

На основе их анализа определяется структура потребления топливно-энергетических ресурсов в условно-натуральных измерителях (т.у.т.) и в процентах. Производится также анализ потребления энергоресурсов по направлениям их использования: выработка электроэнергии, теплоэнергии и сжатого воздуха; производственно – технологические нужды и др.

Таблица 1.2 Топливно – энергетический баланс

I. Ресурсы – всего:

1. производство и прочие поступления

2. импорт

3. остатки на начало года

II. Распределение – всего:

1. Израсходовано – всего:

в том числе:

а) на выработку электроэнергии, теплоэнергии

и сжатого воздуха

б) на производственно-технологические и прочие

нужды (включая потери при хранении и

транспортировке)

2. Экспорт

3. Остатки на конец года

II СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТА

Варианты исходных данных, необходимых для выполнения работы, приведены в приложении. Для выполнения расчета студенту необходимо:

1 ознакомиться с методическими указаниями;

2 получить у преподавателя вариант задания;

3 выписать исходную информацию;

4 рассчитать коэффициенты тепловой эквивалентности;

5 внести исходную информацию в табл.1.1 и рассчитать вторую и третью части этой таблицы;

6 определить среднегодовые темпы роста и прироста отдельных видов топлива и энергии и суммарного их производства за заданный период;

7 проанализировать структуру производства топливно-энергетических ресурсов за рассматриваемый период;

8 составить топливно-энергетический баланс (сводный по всем видам топливно-энергегических ресурсов) в виде табл. 1.2. проанализировать его.

9 нарисовать графические модели:

9.1. динамики объемов добычи нефти, газа, угля, сланцев, торфа, производства дров и электроэнергии в натуральных единицах;

9.2. динамики объемов добычи нефти, газа, угля, сланцев, торфа, производства дров и электроэнергии в условно-натуральных единицах;

9.3. изменения структуры добычи нефти, газа, угля, сланцев, торфа, производства дров и электроэнергии в %;

9.4. структуры добычи (производства) энергоресурсов по каждому году аналитического периода;

9.5. структуры доходной и расходной частей энергобаланса.

Для всех графиков выбрать тренды, вынести их уравнения на рисунок и оценить достоверность аппроксимации.

Порядок выполнения работы иллюстрируется конкретным примером по исходным данным, представленным в табл. 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1

Таблица 2.2 Данные для составления топливно-энергетического баланса за... год

1. По формуле (1.2) вычисляется значения коэффициентов тепловой эквивалентности. Результаты вычислений сводятся в табл.2.3.

Таблица 2.3

*для газа – 1000 куб.м; для дров – пл.куб.м.; для электроэнергии – 1000 кВт.ч.

2. Топливно-энергетические ресурсы, выраженные в натуральных единицах измерения (табл. 2.1), пересчитываются в условное топливо по формуле (1.1). Результаты расчетов сводятся в табл. 2.4, где определяется процентное соотношение отдельных видов топлива и энергии в общем итогеих производства.

Таблица 2.4 Добыча топлива и производство электроэнергии

В натуральном выражении

В условно-натуральном выражении, млн.т.у.т.

В процентах

3.Определяются среднегодовые темпы роста и прироста производства отдельных видов и всех топливно-энергетических ресурсов за 1979-1982 г.г. по формулам (1.3)

- коэффициент среднегодового роста производства всех энергоресурсов

t_p =

- процент среднегодового прироста производства всех энергоресурсов

∆ t_p = 4─ 1 2079, 7 ─ 1 • 100% = 2, 7% 1918, 8

4. Анализируются структурные сдвиги в производстве топливно-энергетических ресурсов за рассматриваемые годы.

Из третьей части табл. 2.4 видно, что за I – IV гг. доля нефти в производстве топливно-энергетических ресурсов уменьшилась с 43, 5 до 42, 1 %, доля угля – с 25, 1 до 23, 1 %, а удельный вес природного газа возрос с 25, 0 до 28, 4 % и электроэнергии (ГЭС и АЭС) - от 3, 9 до 4, 4 %. Доля прочих энергоресурсов (сланцев, торфа и дров) снизилась с 2, 5 до 2, 0 %. В этих цифрах отразилась общая тенденция развития топливно-энергетического комплекса страны, предусмотренная энергетической программой СССР на длительную перспективу.

5. Составляется топливно-энергетический баланс за ••• г. (сводный по всем видам энергоресурсов) по форме, указанной в табл. 1.2. Для его составления используются формула (1.4) и данные табл. 2.2 и 2.4. Результаты расчетов сводятся в табл. 2.5.

Из приведенных в табл. 2.5 данных видно, что 90, 7 % всех топливно-энергетических ресурсов поступает из производства. Импорт составляет немногим более I %. 76, 2 % всех ресурсов расходуется внутри страны. Из них 41, 8% идет на производственно-технологические нужды и 34, 4% - на выработку электроэнергии, теплоэнергии и сжатого воздуха. Около 15% топлива и энергии экспортируется в другие страны.

Таблица 2.5 Топливно-энергетический баланс за..... год.

I. Ресурсы – всего: 2293, 3 100

1. производство и прочие поступления. 2079, 7 90, 7

2 импорт 24, 9 1, 1

3 остатки на начало года 188, 7 8, 2

II. Распределение – всего: 2293 100

4 Израсходовано – всего: 1747, 8 76, 2

в том числе:

а) на выработку электроэнергии, теплоэнергии

и сжатого воздуха 789, 5 34, 4

б) на производственно-технологические и прочие

нужды (включая потери при хранении и

транспортировке) 958, 3 41, 8

10 Экспорт 339, 7 14, 8

11 Остатки на конец года 205, 8 9, 0

III. ОТЧЕТ ПО РАБОТЕ

Отчет по работе должен включать исходные данные, назначение работы, краткую характеристику задачи и метода исследования, расчетные формулы и таблицы с результатами расчетов, выводы и заключение.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Добыча топлива и производство электроэнергии в СССР и России^*

* - Таблица составлена по статистическим данным справочников и экономическим отчетам субъектов ТЭК в разные годы