- •Введение в специальность. Основы экономики топливно-энергетического комплекса
- •Часть I
- •Москва Издательский дом мэи 2009
- •Введение
- •Глава 1. Роль топливно-энергетического комплекса в развитии национальной экономики
- •1.1. Основные характеристики энергетического хозяйства национальной экономики
- •Организационно-технологические особенности отраслей тэк
- •Экономические особенности отраслей тэк
- •1.2. Топливно-энергетические ресурсы. Количественная оценка запасов. Характеристики качества энергетических ресурсов мира
- •Прогнозируемая количественная оценка потенциальных мировых запасов энергетических ресурсов по данным съезда Мирового энергетического конгресса (мирэк)
- •Качественная оценка энергоресурсов
- •Низшая теплотворная способность топлива
- •Температура воспламенения тэр
- •1.3. Перспективный спрос и эволюция рынков энергетических ресурсов. Современное состояние и прогнозы развития мирового энергетического хозяйства
- •Мировое производство энергоресурсов
- •Вопросы для повторения
- •Глава 2. Технологические основы производства и распределения топливно-энергетических ресурсов
- •2.1. Основные элементы энергосистемы. Классификация энергогенерирующих установок
- •2.2. Физические основы преобразования энергии
- •2.3. Принципиальные схемы работы электростанций различных типов
- •Принципиальная схема газотурбинной установки
- •Рис 2.6. Принципиальная схема гту
- •Принципиальная схема парогазовых установок
- •Рис 2.7. Принципиальная схема пгу с впг
- •Рис 2.8. Принципиальная схема пгу (сбросная схема)
- •Принципиальная схема атомных электростанций
- •1―Активная зона; 2―тепловыделяющие элементы (твэлы); 3―отражатель; 4―защита; 5―теплоноситель; 6―теплообменник; 7―паровая турбина; 8―конденсатор; 9―электрический генератор
- •Электрооборудование тэс и принципиальная схема энергосистемы
- •2.4. Технологическая цепочка нефтегазовой промышленности. Разведка нефтегазовых месторождений
- •Поиск и разведка месторождений
- •2.5. Технологический цикл нефтяной отрасли Добыча нефти
- •Методы нефтедобычи
- •Нефтепроводы
- •Насосные станции
- •Система хранения нефти
- •Переработка нефти
- •Технологическая схема газовой отрасли
- •Технологическая цепочка угольной отрасли
- •Вопросы для повторения
- •Глава 3. История создания российских отраслей тэк
- •3.1. История электроэнергетической отрасли
- •3.2. Об истории российской нефти
- •3.3. История газовой отрасли
- •3.4. История угольной отрасли
- •Годовая добыча угля в ссср, млн т
- •3.5. Закономерности технологического развития
- •Характеристики технологических укладов
- •Вопросы для повторения
- •Глава 4. Энергетика XXI века
- •4.1. Системно-технологические основы энергетики будущего
- •4.2. Проблемы и перспективы развития энергосбережения
- •4.3. Водородная энергетика. Современное положение и перспективы развития
- •Сравнительная характеристика теплоты сгорания различных видов топлива
- •4.4. Использование высоких технологий в газовой отрасли
- •4.5. Инновационные технологии в угольной промышленности
- •4.6.Перспективы развития атомной энергетики
- •4.7. Экономические аспекты развития нетрадиционной энергетики
- •Состояние и перспективы использования возобновляемых
- •Годовая выработка электроэнергии на 1 кВт установленной мощности по видам нвиэ (источник мэа)
- •Вопросы для повторения
- •Библиографический список
- •Приложения
- •Этапы развития атомной энергетики России
- •Этапы развития гидроэнергетики России
- •Этапы развития теплоэнергетики России
- •Содержание
- •Часть I
Характеристики технологических укладов
Характе-ристика |
Технологический уклад | ||||
1-й |
2-й |
3-й |
4-й |
5-й | |
Период доминирования |
1770―1830 гг. |
1830―-1880 гг. |
1880―1930 гг. |
1930―1980 гг. |
от 1980―1990 гг. до 2030―2040 гг. |
Технологические лидеры |
Великобритания, Франция, Бельгия |
Великобритания, Франция, Бельгия, Германия, США |
Германия, США, Великобрита- ния, Франция, Бельгия, Швейцария, Нидерланды |
США, страны Западной Европы, СССР, Канада, Австралия, Япония, Швеция, Швейцария |
Япония, США, ЕС, Швеция |
Развитые страны |
Германские государства, Нидерланды |
Италия, Нидерланды, Швейцария, Австро-Венгрия, Россия |
Россия (СССР), Италия, Дания, Австро-Венгрия, Канада, Япония, Испания, Швеция |
СССР, Бразилия, Мексика, Китай, Тайвань, Индия |
Бразилия, Мексика, Аргентина, Венесуэла, Китай, Индия, Индонезия, Турция, Восточная Европа, Канада, Австралия, Тайвань, Корея, Россия и СНГ |
Ядро технологического уклада |
Текстильная промышленность, текстильное машиностроение, выплавка чугуна, обработка железа, строительство каналов, водяной двигатель |
Паровой двигатель, железнодорожное строительство, транспорт, машиностроение, пароходостроение, угольная промышленность, станкоинструментальная промышленность, черная металлургия |
Электротехническое, тяжелое машиностроение, производство и прокат стали, линии электропередач, неорганическая химия |
Автомобилестроение, тракторостроение, цветная металлургия, производство товаров длительного пользования, синтетические материалы, органическая химия, производство и переработка нефти |
Электронная промышленность, вычислительная, оптико-волоконная техника, программное обеспечение, телекоммуникации, роботостроение, производство и переработка газа, информационные услуги |
Ключевой фактор |
Водяные колеса |
Паровой двигатель |
ТЭС, ГЭС |
ТЭС, ГЭС, ветроэнергоустановки, солнечные батареи |
Когенерационные станции, геоТЭС, ветроустановки, солнечные батареи |
Энергоисточники |
Древесный уголь |
Каменный уголь |
Каменный уголь, нефть |
Нефть, уголь, газ, энергия солнца и ветра, атомная энергия |
Гидротермальные источники, энергия солнца и ветра, биоресурсы |
Неравномерность технико-экономического развития определяется процессами взаимодействия и замещения технологических совокупностей, составляющих ТУ.
В мировом технико-экономическом развитии, начиная с промышленной революции в Англии и до наших дней, можно выделить периоды доминирования пяти сменявшихся технологических укладов. Каждому технологическому укладу свойственен определенный набор материалов, применение энергоресурса, использование определенной технологии сжигания топлива для обогрева и освещения жилищ.
С формированием первого ТУ началась эпоха экономического роста, ключевым фактором которого явилась механизация текстильной промышленности. Базисными инновациями этого уклада были прядильные машины и ткацкие станки.
В Европе в это время в качестве основного энергоресурса для обогрева жилищ использовали дрова, и только в Англии каменный уголь в качестве топлива для обогрева жилищ применяли еще со времен нормандского завоевания. Уже в 1800 г. в Англии было добыто 15 млн т угля, в то время как во всей континентальной Европе добыча угля не превысила 3 млн т. Теплотворная способность угля в два раза выше, чем у сухих дров, а его запасы оказались намного больше лесных ресурсов. Поэтому с этого времени в промышленности начинается процесс замещения дров каменным углем, который достигает своего апогея во втором технологическом укладе.
Развитие науки и техники в этот период позволило построить первые машины, т.е. механизмы, преобразующие энергию в полезную работу. В 1784 г. ученый механик Джеймс Уатт сконструировал паровую машину. Это было изобретение мирового значения, позволившее через несколько десятилетий обеспечить паровыми двигателями фабрики и железные дороги. Механизация текстильной промышленности стимулировала производство конструкционных материалов, которое послужило толчком для развития металлургии. В 30-х гг. XVIII в. Дерби открыл способ выплавки чугуна на каменном угле. Но массовое производство конструкционных материалов из чугуна стало возможным только с формированием второго технологического уклада и с увеличением спроса на черные металлы.
Использование парового двигателя революционизировало промышленное производство и стало основой его развития. Успехи в добыче угля и производстве чугуна к концу XVIII в. привели к промышленной революции.
Каменный уголь в этот период становится основным энергоносителем не только в Англии, но и во всей Европе. В 80-х гг. английским металлургом Кортом был изобретен способ переплавки чугуна на железо на каменном угле (пудлингование). Поскольку каменного угля в Англии было достаточно, английская металлургия быстро вышла на первое место в мире.
Промышленная революция проходила как цепная реакция. Изобретения влекли за собой другие изобретения. Переворот начался с легкой промышленности, но в ходе него создавался рынок для тяжелой. Так, для изготовления массы машин для легкой промышленности, требовалось много металла; спрос на машины нельзя было удовлетворить, изготовляя их в кустарных мастерских с ручным трудом. Это вызвало переворот в машиностроении: началась индустриализация ― создание крупного машинного производства. Рост производства, развитие рыночных отношений потребовали кардинального решения транспортных проблем, поскольку уже невозможно было перевозить массу товаров на лошадях и парусных судах. Ускоренными темпами стал развиваться железнодорожный транспорт.
Широкая механизация труда и концентрация производства сопровождались ростом тяжелого машиностроения и горнодобывающей промышленности, развитием металлургии и станкостроения, что, в свою очередь, создало предпосылки для становления базисных производств третьего ТУ.
Главной отличительной чертой третьего технологического уклада стало широкое использование электродвигателей и развитие электротехники. Строительство ЛЭП обеспечило внедрение адекватной технологии энергопотребления в городах и усиливало процесс урбанизации. Эдисон организовал массовое производство электроламп, добившись рекордно низкой себестоимости. Электроэнергия стала широко применяться в быту.
В это же время получила развитие нефтяная отрасль. В США началась нефтяная лихорадка ― в 1869 г. в Пенсильвании была пробурена первая нефтяная скважина, затем в Техасе и Калифорнии. Началась переработка нефти в промышленных масштабах. К 1900 г. нефтяные промыслы открылись в Баку и Румынии. Перед началом первой мировой войны добыча нефти развернулась в Мексике, Венесуэле и Иране.
В это же время, положено начало использования электрической энергии в быту. Начался процесс монополизации во многих отраслях, выражающийся в увеличении масштабов производства и создании предприятий с иерархическими системами управления современного типа. Например, компания «Дженерал Электрик», которой принадлежал патент на изобретение лампочек накаливания с вольфрамовой нитью, господствовала на рынке вплоть до 1930 г.
Рост машиностроительного производства стимулировал прогресс в черной металлургии, которая стала главным поставщиком конструкционных материалов в промышленность. В ходе жизненного цикла третьего ТУ произошел переход к новым способам получения металлов ― внедрены доменная и мартеновская технологии, технология проката стали, обеспечившие производство дешевой стали. Другое направление научно-технологического прогресса в рамках третьего ТУ ― развитие химической промышленности. В этот период в промышленных масштабах начали производить минеральные удобрения, взрывчатые вещества, освоено коксохимическое и нефтехимическое производства и др. Эти технологии создали предпосылки для развития четвертого ТУ.
Среди важнейших предпосылок четвертого ТУ, сформировавшихся в период доминирования третьего, следует также указать на развитие автодорожной транспортной инфраструктуры, сетей телефонной связи, создание инфраструктуры нефтедобычи. В этот период был внедрен двигатель внутреннего сгорания и произошло становление автомобильной отрасли. Технологические совокупности третьего ТУ продолжали воспроизводиться в развитых странах вплоть до 60-х гг., но уже в послевоенные годы четвертый ТУ занял доминирующее положение.
В числе отраслей, входивших в ядро этого уклада, были химическая промышленность органического синтеза и связанные с ней производства смол и синтетических пластмасс, автомобиле- и тракторостроение, производство моторизованных вооружений. Для этого уклада характерно развитие комплексной механизации и автоматизации производства, повышение уровня специализации. В последние 10―15 лет доминирования этого уклада в развитых странах произошло насыщение рынка потребительских товаров. Для дальнейшего экономического роста необходимо было обеспечить рост конкурентоспособности продукции. Это инициировало бурное инновационное развитие во многих отраслях, замещение базовых технологий. В период доминирования четвертого ТУ сформировалась теоретическая и технологическая база электроники, обеспечившая развитие информационных технологий, развитие высоких технологий, в том числе космических.
В течение четвертого периода произошел количественный и качественный скачок в развитии энергетики. В 1954 г. в СССР была введена в эксплуатацию первая в мире атомная электростанция мощностью всего 5000 кВт, но уже к 70-м гг., когда в развитых странах практически завершился ЖЦ четвертого ТУ, мощность АЭС в мире составила МВт и вырабатывалось ими % мировой выработки. В электроэнергетике на протяжении двух десятилетий уровень напряжения при дальнем транспорте электроэнергии превысил 1000 кВ, что обеспечило возможность передачи электрической мощности на тысячи километров. Повышение начальных параметров пара в теплоэнергетике обеспечило повышение КПД на %. Развитие энергетики явилось толчком для создания специализированных жаропрочных и устойчивых к облучению материалов. Кроме того, в этот период началось производство так называемых композитных материалов, позволивших успешно решить многие инженерные задачи.
Пятый ТУ можно назвать укладом информационных, коммуникационных технологий и биотехнологий. В связи с ухудшением состояния окружающей среды, неблагоприятных прогнозов относительно запасов нефти, газа на первый план выходит проблема энергосбережения.
Начало этого уклада связывают с развитием средств коммуникации, цифровых и компьютерных сетей и генной инженерии. Пятый ТУ активно генерирует создание и непрерывное совершенствование как новых машин и оборудования (компьютеров, ЧПУ, роботов, обрабатывающих центров), так и информационных систем (баз данных, локальных и интегральных вычислительных систем, информационных языков и программных средств переработки информации). Важное значение среди несущих производств пятого ТУ в обрабатывающей промышленности имеют гибкие автоматизированные производства (ГАП). Гибкая автоматизация промышленности существенно расширяет разнообразие выпускаемой промышленности. Другой характерной чертой пятого уклада является процесс дезурбанизации. Свободный доступ к глобальным системам массовой информации, автономные источники энергопитания, развитие автотранспорта меняет представлении о времени и пространстве.
Нефтяной кризис 70-х гг. заставил развитые западные страны ужесточить нормы по энергосбережению, оказал большое влияние на развитие малой энергетики на базе альтернативных источников энергии. В этот период большое внимание стали уделять созданию энергоэкономичного жилья.
В связи с резким удорожанием углеводородов усилилось внимание к развитию ядерных технологий. Чернобыльская авария заставила больше внимания уделять развитию газовых технологий в сфере тепловой генерации.
В течение ЖЦ пятого ТУ формируются элементы шестого технологического уклада. Ядро шестого ТУ составляют нанотехнологии, CALS-технологии, биотехнологии ― биоинформатика, протеомика, геномика, фотоника и микромеханика.
Нанотехнологии ― это технологии, оперирующие величинами порядка нанометра. Это ничтожно малая величина, сопоставимая с размерами атома. Их использование позволяет принципиально по-новому решать многие проблемы, создавать устройства на макроуровне. Они применимы практически во всех сферах деятельности: в научных исследованиях, информатике, медицине и промышленности. По оценке экспертов через 10―15 лет развитие этих технологий позволит создать новую отрасль экономики с оборотом примерно в 10―15 млрд долл.
CALS-технологии ― это единая стратегия правительства и бизнеса по формированию бизнес-процессной высокоавтоматизированной и интегрированной системы управления ЖЦ продукта. Для решения этой проблемы необходимо создание единого информационного пространства, использование принципов стандартизации и унификации в информационной сфере; применение информационных моделей, являющихся единым источником информации и стандартизированных методов доступа к данным множества пользователей ― участников деятельности по производству и использованию продукта на всех этапах его ЖЦ.
Развитие биотехнологий связано, в первую очередь, с успехами в сфере генетики: на базе изучения закономерностей физических, химических и информационных процессов в живых организмах разрабатываются методы изменения свойств и возможностей живого организма, создаются новые организмы, обладающие запрограммированными свойствами.
В течение ЖЦ шестого ТУ формируются элементы седьмого технологического уклада. В сфере энергетики на первое место ожидается выход водородной энергетики, которая может решить проблему обеспечения человечества энергоресурсами на прогнозируемую перспективу развития цивилизации. Она начала формироваться в рамках четвертого технологического уклада, когда широко стали применяться промышленные установки производства водорода. В настоящее время в промышленных масштабах начинается освоение водородного топлива для автотранспорта; через 10―15 лет ожидается ввод в эксплуатацию электростанций на водородном топливе.
Концепция технико-экономического развития в виде последовательной смены ТУ базируется на эволюционной теории экономического роста и анализе длинных волн экономической конъюнктуры, выявленных русским экономистом Н.Д. Кондратьевым.
Эмпирические исследования процессов технико-экономического развития многих экономистов подтверждают выявленные закономерности. Большой вклад в становление теории ТУ внес российский ученый С.Ю. Глазьев. Разработанная им методология имитационного моделирования на базе этой теории позволяет решать следующие задачи технико-экономического развития:
- прогнозирования траектории технико-экономического развития на макроуровне;
- выявления взаимосвязей и пределов развития по условию конкурентоспособности отдельных технологических совокупностей;
- определения экономически обоснованной стратегии технологического развития отдельных производств и отраслей.