В последние годы развитие мировой энергетики характеризуется созданием единых национальных энергосистем, соединением на параллельную работу энергосистем соседних стран, формированием мощных межгосударственных энергообъединений. Современные мощные энергообъединения охватывают огромные территории, имеют большую мощность генерирующих источников и разветвленные сети сложной структуры. Централизация электроснабжения сопровождается концентрацией генерирующих мощностей на крупных электростанциях и увеличением перетоков мощности по линиям электропередачи.
Создание мощных энергообъединений позволяет ускорить энергетическое строительство за счет увеличения единичной мощности агрегатов и электростанций, оптимизировать структуру генерирующих мощностей, уменьшить требуемую суммарную мощность за счет использования эффекта совмещения графиков нагрузки объединенных энергосистем, обеспечить повышение экономичности производства электроэнергии и снижение общесистемного резерва мощности. Объединение энергосистем способствует также повышению надежности электроснабжения потребителей, обеспечивая возможность рационального использования аварийных резервов мощности энергосистем, входящих в энергообъединение.
В настоящее время 90% мощности электростанций мира сосредоточено в сформировавшихся национальных энергосистемах, охватывающих практически всю обжитую территорию СНГ, США, Японии, Канады, европейских стран. Созданы крупнейшие межгосударственные объединения энергосистем: восточных штатов Канады и США, западных штатов Канады и США, стран Западной и Северной Европы и др. Идет активный процесс формирования национальных энергосистем и межгосударственных энергообъединений в других регионах. Условия формирования районных и национальных энергосистем (энергообъединений) и методы управления ими в различных районах мира существенно отличаются друг от друга. Для стран, где энергетическое хозяйство национализировано, характерно стремление к наиболее тесным техническим и организационным связям между объединенными энергопредприятиями (энергосистемами) с созданием единого оперативно-диспетчерского управления по иерархической схеме при доведении централизации диспетчерского управления до государственного уровня.
Для энергетики стран, в которых энергетическое хозяйство находится в частном или смешанном (государственном и частном) владении, характерны другие формы объединения энергопредприятий (энергосистем):
- краткосрочные и долгосрочные соглашения о покупке - продаже (экспорте - импорте) электроэнергии, сезонном или годовом обмене электроэнергией, оказании аварийной и другой взаимопомощи;
- соглашения о совместном сооружении и эксплуатации энергетических объектов;
• координационные и консультативные советы, союзы и группы, определяющие условия ведения текущих режимов и согласовывающие рекомендации по сотрудничеству в развитии энергосистем.
Значительное влияние на развитие энергосистем и энергообъединений в странах рыночной экономики оказал остро проявившийся в 1973 г. топливно-энергетический кризис.
Вызванная им необходимость сокращения расхода жидкого топлива на электростанциях не только повлекла за собой перестройку топливно-энергетического баланса большинства стран, но и повысила требования к возможностям широкомасштабного маневрирования энергоресурсами. Это могло быть обеспечено только при совместной работе электростанций различных типов.
Важнейшей тенденцией в изменении структуры генерирующих мощностей в течении последующих 10 лет явился быстрый рост удельного веса атомных электростанций. К началу 1982 г. более чем в 20 странах Северной Америки, Европы и Азии находилось в эксплуатации АЭС общей мощностью свыше 150 млн. кВт.
Существенное влияние на развитие энергосистем оказывают все возрастающие требования к смягчению неблагоприятных воздействий энергетических объектов на окружающую среду. Повышение экологических требований к электростанциям усложняет их размещение и, как следствие, приводит к удалению электростанций от центров потребления.
Ниже приведены показатели и краткая характеристика некоторых энергообъединений мира.
Энергосистемы Европы. Суммарная мощность электростанций составляет более 700 млн. кВт. Высокий уровень развития здесь промышленности и электроэнергетики при больших плотностях населения и промышленной застройки позволил завершить процесс централизации электроснабжения. Национальные энергосистемы охватывают полностью территорию своих стран. Во всех странах в качестве высшего номинального напряжения электрических сетей используется напряжение 400 кВ. Наиболее мощные национальные энергосистемы (40-100 млн. кВт) созданы в Германии, Великобритании, Франции, Италии, Швеции. Значительная разница в структуре генерирующих мощностей предопределила целесообразность создания развитой сети межгосударственных электрических сетей, а относительно небольшие расстояния позволили реализовать их, не применяя напряжение выше 400 кВ.
Энергосистемы Азии. Суммарная мощность электростанций континента (без СНГ) составляет примерно 300 млн. кВт, из них около половины приходится на энергосистемы Японии, занимающей третье место в мире после США и России. В Японии, несмотря на то, что на пути создания объединения стоял ряд трудностей: наличие зон с разными номинальными частотами (50 и 60 Гц), разные ступени напряжения основной сети, предшествующие напряжению 500 кВ (275, 220, 187 кВ), необходимость пересечения проливов между о. Хонсю и другими островами, 9 крупных энергетических компаний объединены в единую энергосистему страны.
Примерно 30% энергетических мощностей азиатского континента приходится на КНР и Индию, еще около 10% сосредоточено в пяти странах: Южной Корее, КНДР, Иране, Турции, Филиппинах, мощность электростанций в каждой из которых составляет 5-10 млн. кВт.
Развитые сети 500 кВ имеются в Японии. Развиваются сети 500 кВ в КНР и Пакистане. Ряд стран континента применяют в качестве высшего напряжения 400 кВ (Индия, Турция, Ирак, Иран).
Энергосистемы Северной Америки. Энергетическое хозяйство США, крупнейшего в мире производителя электроэнергии, определяющего масштабы энергетики всего североамериканского континента, организовано на базе энергосистем, охватывающих территорию всей страны. Генерирующая мощность электростанций США превышает 600 млн. кВт (при мощности электростанций континента немногим более 700 млн. кВт). Основными системообразующими сетями являются сети напряжением 345, 500 и 765 кВ. На севере энергосистемы США имеются мощные электрические связи с Канадой, включающие несколько линий электропередачи напряжением 765 кВ через восточную часть границы и несколько линий электропередачи 500 кВ через западную часть границы.
Установленная мощность электростанций Канады составляет около 90 млн. кВт и сосредоточена, в основном, в южной части страны, имеющей развитые сети 765 кВ в ее восточной зоне и напряжением 500 кВ - в западной зоне. Развитие сети 765 кВ определяется необходимостью выдачи мощности каскада ГЭС на реке Св. Лаврентия и одной из крупнейших в мире ГЭС - Черчилл-Фоллс на реке Черчилл мощностью 5,2 млн. кВт, а также условиями экспорта электроэнергии в США.
На юге энергосистемы США соединены с энергосистемой Мексики, имеющей несоизмеримо меньшую мощность, порядка, 20 млн. кВт. Основная сеть в Мексике формируется на напряжении 220-400 кВ.
Энергосистемы Южной Америки.
На южноамериканском континенте работают электростанции суммарной мощностью около 70 млн. кВт, из них доля национальной энергосистемы Бразилии составляет примерно 45%, Аргентины - 20%, Венесуэлы - 10%. Наивысшим напряжением электрических сетей в Бразилии является напряжение 800 кВ (для выдачи мощности ГЭС Итайпу - 12,6 млн. кВт), в Аргентине - 500 кВ, в Венесуэле - 400 кВ; широко развиты сети 220 кВ.
Имеется ряд межгосударственных связей, преимущественно на напряжении 220 кВ. Энергосистема Бразилии связана с сетями Аргентины, Парагвая, Уругвая; Колумбии - с Эквадором и Венесуэлой. Объединение национальных энергосистем затрудняется применением разных частот: Бразилия и Колумбия применяют частоту 60 Гц, а Венесуэла и Перу - 50 и 60 Гц. Но это препятствие преодолевается с помощью вставок постоянного тока.
Энергосистемы Африки.
Суммарная мощность электростанций составляет более 40 млн. кВт и почти половина из них сосредоточена в ЮАР, более 10 % - в Египте и около 25% - в 10 национальных энергосистемах других государств.
В энергосистемах Африки относительно широко применяются высокие номинальные напряжения: 500 кВ в Египте, 400 кВ в ЮАР, 330 кВ в Нигерии, Замбии, Зимбабве, при сравнительно небольших размерах энергетических мощностей, но удаленных от центров потребления. Действуют две мощные электропередачи постоянного тока напряжением ±0500 кВ. Несмотря на большие размеры территории континента, быстрое развитие национальных энергосистем и наличие ряда межгосударственных связей на напряжении 220 кВ и выше (АРЕ - Алжир - Ливия - Тунис, Заир - Замбия - Зимбабве - ЮАР - Мозамбик) дают основание ставить вопрос о создании единой энергосистемы Африки.
Таким образом, основная часть мирового производства электроэнергии сосредоточена в крупных энергосистемах, а в регионах с наиболее развитой энергетикой созданы и успешно функционируют объединения энергосистем, охватывающие крупные районы, страну в целом или несколько стран. Наибольшее развитие энергосистемы и их объединения получили в Европе, Северной Америке и частично в Азии. Идет активный процесс формирования, укрупнения и объединения энергосистем в остальных регионах мира.
