Руководство по энергетической статистике (МАЭ) - часть 4

Электрическая и тепловая энергия

Что такое электрическая и тепловая энергия?

Общие сведения

Электричество - это носитель энергии с очень широким спектром применения. Электроэнергия используется практически во всех областях человеческой деятельности, начиная с промышленного производства, в домашних хозяйствах, сельском хозяйстве и торговле и заканчивая двигателями и устройствами освещения и отопления.

Первые попытки изучения явления электричества были предприняты в начале 17-го столетия и продолжаются до сих пор. Началом промышленного применения электричества можно назвать 1879 год, когда Томас Альва Эдисон изобрел и публично представил электрическую лампочку. С тех пор области применения электричества стали расширяться, играя все возрастающую роль в повседневной жизни.

Электричество производится в виде как первичной, так и вторичной энергии. Первичное электричество получают из природных источников, за счет преобразования энергии падающей воды, ветра, солнечных лучей, а также энергии волн и приливов. Вторичное электричество производят с помощью тепла, образующегося при распаде ядерного топлива, геотермального тепла и солнечной тепловой энергии, а также за счет сжигания первичных горючих видов топлива, таких как уголь, природный газ, нефть и возобновляемые источники энергии и отходы. Произведенная электроэнергия распределяется между конечными потребителями через национальные или международные передающие и распределительные сети.

Тепло, как и электричество, также является энергоносителем, используемым в основном для отопления помещений и в производственных процессах. История использования тепла почти такая же долгая, как история человечества, и началась она с открытия огня.

Тепло также производится как в виде первичной, так и вторичной энергии. Первичное тепло получают из природных источников, таких как геотермальная энергия и солнечная тепловая энергия. Вторичное тепло производят с помощью тепла, образующегося при распаде ядерного топлива, и за счет сжигания первичных горючих видов топлива, таких как уголь, природный газ, нефть и возобновляемые источники энергии и отходы. Тепло также получается путем преобразования электричества в электрических водонагревательных котлах или тепловых насосах. Тепло может быть произведено и использовано на месте или доставлено по системе трубопроводов к удаленным от места выработки структурам.

Как уже упоминалось, электричество используется практически во всех областях человеческой деятельности. Оно используется в жилых домах для обогрева, освещения и обеспечения работы бытовой техники. Оно используется на рабочих местах для снабжения энергией станков на фабриках, компьютеров в офисах, оборудования в больницах. Оно используется на транспорте, в сельском хозяйстве и других секторах экономики.

Чрезвычайно широкое применение электричества нашло, конечно же, свое отражение и в статистике. Доля электричества в мировом конечном потреблении энергии возросла с 9,6% в 1973 году до 15,6% в 2001 году - это наибольший прирост среди всех видов энергоносителей.

В последние годы сектор электроэнергетики постигли значительные изменения. Рынок электроэнергии либерализуется, в то же время количество должно быть уменьшено, поэтому возрастающая роль электроэнергии только усиливает необходимость получения точных и надежных данных о производстве, генерирующих мощностях, а также и о потреблении электричества, с тем, чтобы воздействовать на будущее развитие и гарантировать безопасность поставок наиболее эффективным образом.

Недавние значительные нарушения снабжения электроэнергией, произошедшие в различных частях света (Латинская и Северная Америка, Европа и т.д.) подчеркивают потребность в надежных, подробных и своевременных данных по электроэнергии.

Специальная информация, относящаяся к Объединенному вопроснику

Вопросник разработан с целью сбора данных обо всех источниках производства электроэнергии, продажи тепловой энергии, произведенной для общественных и собственных нужд, объемах потребления тепловой и электрической энергии и о количествах топлива, использованных для их производства. Вопросник также предусматривает отчетность по электрогенерирующим мощностям и максимальной годовой электрической нагрузке.

При заполнении таблиц вопросника важно понять, что процесс формирования отчета о производстве электроэнергии и тепла включает в себя несколько аспектов. В вопроснике необходимо отразить источники энергии, функциональное назначение производителя и тип энергетической станции.

Источник энергии показывает, энергия какого вида: кинетическая (например: ветра, падающей воды], тепловая (например: атомная, геотермальная) или горючих веществ используется для получения электрической или тепловой энергии.

Различают два типа производителей энергии по функциональному назначению:

1) Производитель электрической или тепловой энергии для общественных нужд - это предприятие, для которого поставка электроэнергии или тепла является основным видом деятельности. Производитель может быть государственным или частным предприятием.

2) Производитель электрической или тепловой энергии для собственных нужд - это предприятие, которое производит электроэнергию и тепло для обеспечения своей основной деятельности, но производство этих энергоносителей не является его основной деятельностью. Производитель энергии для собственных нужд может продавать часть выработанной энергии для общественного потребления.

Важно отметить, что часто возникает путаница вокруг термина "Производитель энергии для общественных нужд". Такой производитель может принадлежать частной компании и наоборот, государственной компании может принадлежать предприятие, производящее энергию для собственных нужд. Другими словами, "Производитель энергии для общественных нужд" относится не к типу собственности, а к функциональному назначению.

Что касается типа энергетической станции, то вопросник относит станции производителей электрической и тепловой энергии к трем типам:

■ Электростанции, которые производят только электричество.

■ Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые производят тепло и электроэнергию одновременно.

■ Теплоцентрали, которые производят только тепло.

ТЭЦ - это станция, на которой есть комбинированная энергоустановка (производящая совместно тепловую и электрическую энергию]. Если же на станции, в дополнение к этому, имеется электрогенерирующая установка, либо теплогенерирующая установка, то станцию следует рассматривать как ТЭЦ до тех пор, пока не начнут представляться статистические данные о потреблении топлива и выработке энергии по каждой установке отдельно. В последнем случае предпочтительнее представлять в отчете отдельные установки, а не всю станцию в целом.

Для электростанций также требуется указать данные о генерирующей мощности и максимальной нагрузке за отчетный год.

* Важно

Отчет о производстве электрической и тепловой энергии включает в себя различные аспекты, отображающие источник энергии, функциональное назначение производителя и тип энергетической станции.

В каких единицах измерения выражаются электрическая и тепловая энергия?

Общие сведения

Производимая, потребляемая и продаваемая электроэнергия измеряется в единицах, кратных Ватт-часам. Выбор порядка кратности (мега, гига, тера, и т.д.) зависит от объемов производства и потребления энергии.

Количество теплоты должно выражаться в единицах энергии, обычно кратных джоулям, калориям или Британским тепловым единицам (БТЕ).

Количество горючих веществ, потребленных для производства электрической и тепловой энергии, выражается в единицах измерения физических величин, таких как метрическая тонна, кубический метр, литр и т.д., в зависимости от типа топлива. Объем горючих веществ следует также представлять в единицах энергии для того, чтобы можно было определить эффективность использования данного типа топлива.

Электрогенерирующая мощность для различных типов генерирующих станций измеряется и выражается в единицах, кратных киловаттам. Максимальная годовая нагрузка и генерирующая мощность при пиковой нагрузке также измеряются в киловаттах или их десятичных кратных единицах.

Специальная информация, относящаяся к Объединенному вопроснику

Количество горючих веществ, потребленных для производства электрической и тепловой энергии выражается, в некоторых случаях, в единицах измерения физических величин в зависимости от типа топлива; и во всех случаях - в единицах энергии.

■ Твердые виды ископаемого топлива (уголь, торф, и т.д.) выражаются в тысячах тонн.

■ Синтез-газы выражаются в тераджоулях (ТДж).

■ Жидкие виды ископаемого топлива (нефть, нефтезаводской газ) выражаются в тысячах тонн.

■ Природный газ и заводской газ выражаются в тераджоулях (ТДж).

■ Возобновляемые источники энергии и отходы выражаются в тераджоулях (ТДж]

Данные о генерирующих мощностях отображаются как полезные (чистые) генерирующие мощности. Полезная генерирующая мощность равна валовой (или паспортной) генерирующей мощности за вычетом мощности, которая потребляется вспомогательным оборудованием и трансформаторами, установленными на конкретном предприятии.
Важно

Электроэнергия отображается в отчете в гигаватт-часах (ГВт.ч.)

Теплота отображается в отчете в тераджоулях (ТДж).

Электрическая генерирующая мощность отображается в отчете в мегаваттах (МВт).

Как пересчитать объем и массу в энергию?

Общие сведения

Обычно объем производимой электростанциями энергии измеряют в единицах энергии, наиболее часто в кратных единицах киловатт-часов. Однако, объемы поставок топлива для станции (уголь, нефть, и т.д.) обычно отображают в единицах физической величины, соответственно в тоннах для угля и в тоннах или в литрах для нефтепродуктов.

При этом крайне важно, чтобы данные об объемах поставок топлива были также представлены и в единицах энергии, так как они используются для определения эффективности работы станции в процессе проверки данных.

Правила пересчета массы или объема в энергию описаны в главах, посвященных нефти, природному газу, твердому ископаемому топливу и возобновляемым ресурсам, а также в Приложении 3.

Специальная информация, относящаяся к Объединенному вопроснику

В Табл. 6 Вопросника все горючие виды топлива также представляются в тераджоулях (ТДж).

Для пересчета из единиц физической величины в тераджоули (ТДж) теплотворная способность на единицу измерения (объема или массы) умножается на количество топлива в этих единицах, и далее, при необходимости, пересчитывается в тераджоули. Более подробные сведения о правилах пересчета приведены в Главе 1, Общие положения -Раздел 5, Как измерять количество и теплотворную способность? и в Приложении 3 -Единицы измерения и коэффициенты пересчета.

Содержание энергии в твердых и жидких видах ископаемого топлива и в возобновляемых источниках энергии и отходах выражается в единицах низшей теплотворной способности (НТС). Содержание энергии в природном газе и синтез-газах выражается в единицах высшей теплотворной способности (ВТС). При переходе от единиц физической величины к единицам энергии для любого типа потребляемого топлива особое внимание должно уделяться правильному выбору коэффициента пересчета.

* Важно

Твердые виды топлива и возобновляемые источники энергии и отходы следует указывать в единицах низшей теплотворной способности.

Газы, за исключением биогаза, следует указывать в единицах высшей л теплотворной способности.

Потоки электрической и тепловой энергии

Общие сведения

Схема потоков электроэнергии от производства до потребления показана на Рис. 2.1. Эта схема потоков намеренно упрощена с тем, чтобы дать общее представление о цепочке поставок.

Производство, продажа и потребление - это основные элементы, необходимые для того, чтобы иметь полную картину потоков электроэнергии в какой-либо стране. Деталировка отчета зависит от цели использования информации.

Электроэнергия вырабатывается как первичный или вторичный продукт на электростанциях; общее количество произведенного электричества называется валовым производством электроэнергии. Электростанции потребляют часть электроэнергии для собственных нужд. Чистое производство электроэнергии получают путем вычитания энергии, потребленной для собственных нужд, из валового производства электроэнергии. Эта чистая продукция подается по национальным передающим линиям и распределительным сетям к конечным потребителям, или преобразуется в тепло в электрических водонагревательных котлах или тепловых насосах, или запасается путем гидроаккумулирования энергии (ГАЭС). Она может быть экспортирована через международные объединенные энергосистемы в другую страну при наличии избытка электричества или импортирована при недостатке. В процессе передачи и распределения происходят некоторые потери, вызванные физическими характеристиками сети и электрогенерирующей системы.

Потоки тепловой энергии очень похожи на потоки электроэнергии, но с двумя исключениями: тепловую энергию практически нельзя накапливать и тепловая энергия преобразовывается в электроэнергию (см. Рис. 2.2.).

Специальная информация, относящаяся к Объединенному вопроснику

Объединенный вопросник по электрической и тепловой энергии состоит из девяти таблиц, первые четыре из которых представляют собой баланс в стандартном формате. Содержание каждой таблицы следующее:

Табл. 1: Валовое производство электрической и тепловой энергии.

Табл. 2: Чистое производство электрической и тепловой энергии.

Табл. 3: Поставки и потребление электрической и тепловой энергии.

Табл. 4: Потребление электрической и тепловой энергии в секторах промышленности

и энергетики.

Табл. 5: Чистое производство электрической и тепловой энергии производителями

энергии для собственных нужд.

Табл. 6: Валовое производство электрической и тепловой энергии из горючего топлива.

Табл. 7a: Чистая максимальная электрогенерирующая мощность и пиковая нагрузка.

Табл. 7b: Чистая максимальная электрогенерирующая мощность станции, использующей

горючее топливо.

Табл. 8: Импорт по происхождению и экспорт по назначению электрической и
тепловой энергии.

Табл. 9: Топливо, потребленное для производства электрической и тепловой энергии

производителями энергии для собственных нужд.

Эти таблицы будут представлены в следующих параграфах. Однако есть несколько контрольных показателей, между которыми в таблицах вопросника должно соблюдаться тождество. Связь между такими показателями приведена на Рис. 2.3. и 2.4.

Следующие итоговые цифры в различных таблицах должны быть равны:

■ Объем электроэнергии, произведенной из горючего топлива, включенный в Табл. 1, должен равняться сумме объемов электроэнергии, произведенной из горючего топлива, указанной в Табл. 6.

■ Объем чистого производства электрической и тепловой энергии энергоустановками предприятий, производящих энергию для собственных нужд, указанный в Табл. 2, должен равняться соответствующим суммарным значениям в двух частях Табл. 5 Чистое производство электрической и тепловой энергии.

■ Указанные в Табл. 3 значения объемов импорта и экспорта энергии должны равняться соответствующим итоговым показателям по импорту и экспорту энергии, указанным в Табл. 8.

■ Указанное в Табл. 5 общее чистое производство должно равняться итоговому показателю, указанному в Табл. 2.

Рис. 2 3. • Схема внутренних связей таблиц Вопросника по электрической и тепловой энергии

Важно

Необходимо помнить о взаимосвязях между таблицами в вопроснике. Ключевые суммы должны быть согласованы.

содержание .. 2 3 4 5 ..