авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Глобальные и региональные аспекты взаимосвязейв системе энергетический комплекс — окружающая среда

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Терешин Алексей Германович

глобальные и региональные аспекты взаимосвязей
в системе «энергетический комплекс окружающая среда»

Специальность 05.14.01 «Энергетические системы и комплексы»

Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук

Москва — 2010

Работа выполнена на кафедре котельных установок и экологии энергетики
и НИЛ Глобальных проблем энергетики
ГОУВПО «Московский энергетический институт
(технический университет)

Научный консультант член-корреспондент РАН,
доктор технических наук, профессор Клименко Владимир Викторович

Официальные оппоненты член-корреспондент РАН
доктор технических наук, профессор
Салыгин Валерий Иванович
доктор технических наук, профессор
Бушуев Виталий Васильевич
доктор экономических наук, профессор
Плакиткин Юрий Анатольевич

Ведущая организация ОАО «Объединение  ВНИПИэнергопром»

Защита состоится 10 июня 2010 г. в 14 час 00 мин в аудитории Б-205 на заседании диссертационного совета Д212.157.14 в Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу:
Москва, Красноказарменная ул., д. 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый совет МЭИ.

Автореферат разослан 7 мая 2010 г.

Ученый секретарь
диссертационного совета Д 212.157.14 Зверьков В. П.

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Энергетика (в данной работе под этим термином подразумеваются все процессы, связанные с производством, распределением и потреблением энергии, содержащейся в органическом и ядерном топливе, а также в возобновляемых источниках) относится к тем отраслям экономики, где особенно сильна взаимосвязь деятельности человека и состояния окружающей среды. Энергетический комплекс, являясь основой экономики, не только влияет на атмосферу, гидросферу и климат, но и сам испытывает значительное воздействие со стороны природно-климатических факторов.

Глубокая озабоченность мирового сообщества ухудшением состояния окружающей среды нашла отклик в целом ряде международных соглашений, наиболее масштабным из которых стали Рамочная Конвенция ООН по изменениям климата (РКИК, 1992 г.) и дополняющий ее Киотский протокол по парниковым газам (1997). Россия подписала и ратифицировала оба этих документа, включившись в международную систему стабилизации климата и взяв на себя определенные обязательства по контролю и ограничению вредного антропогенного воздействия на атмосферу на своей территории.

Тем не менее, как показала состоявшаяся в декабре 2009 г. Конференция участников РКИК в Копенгагене, до сих пор остаются открытыми вопросы, какова роль антропогенного фактора (в том числе энергетики) в наблюдающихся изменениях климата, каков будет их масштаб в будущем и какие меры необходимы для предотвращения их негативных последствий. Решения мирового сообщества по ограничению выбросов парниковых газов могут стать критическими для дальнейшего развития России. С другой стороны, до сих пор остаются неиспользованными экономические механизмы Киотского протокола, которые в период до 2012 г. могут стать дополнительным источником инвестиций в модернизацию отечественной энергетики.



Сфера теплоснабжения — самая энергоемкая и климатозависимая отрасль отечественной экономики. По оценкам специалистов Росгидромета, вклад погодно-климатических факторов в экономическую безопасность отечественной энергетики составляет примерно 20%, из которых половина приходится на гидрометеорологические явления. Огромные возможности снижения негативного влияния энергетики на окружающую среду имеют энергосберегающие и природоохранные технологии. Так, по оценкам, потенциал энергосбережения в России составляет 300–400 млн. т у.т. (тонн условного топлива) ежегодно. Развивающееся глобальное потепление несомненно приведет к уменьшению затрат энергии на теплоснабжение.

Таким образом, для эффективного планирования развития отечественной энергетики с учетом экологических ограничений необходим единый комплекс методов, направленный на исследование взаимодействий в системе «энергетический комплекс–окружающая среда».

Цель работы — создание системы методов и инструментов количественной оценки прямых и обратных связей в системе «энергетика–климат» на глобальном, национальном и региональном уровнях, направленных на решение следующих задач:

  1.  разработка перспективного мирового топливно-энергетического баланса на период до 2100 г.;
  2.  оценка влияния ТЭК на окружающую среду, в первую очередь, расчет объёма выбросов парниковых газов (диоксид углерода, метан, закись азота) и загрязняющих веществ (оксиды серы и азота);
  3.  оценка глобальных объемов эмиссии указанных соединений в различных видах антропогенной деятельности в 1800–2005 гг. и разработка их сценариев на период до 2100 г.;
  4.  оценка инновационного потенциала ТЭК в области энергосбережения и охраны окружающей среды, в том числе, за счет реализации экономических механизмов Киотского протокола;
  5.  прогнозирование изменений состава и теплового радиационного баланса атмосферы, связанных с антропогенной эмиссией исследуемых веществ;
  6.  оценка антропогенного влияния на климат на фоне его естественных изменений;
  7.  прогнозирование климатических характеристик, влияющих на уровень энергопотребления;
  8.  учет ожидаемых изменений природной среды и климата при прогнозировании развития энергетики.

Научная новизна

  1.  Впервые реализован единый подход к учету прямых и обратных связей в системе «энергетический комплекс – окружающая среда»
  2.  Получил дальнейшее развитие историко-эктраполяционный подход к исследованию перспектив развития энергетического комплекса
  3.  С учетом ресурсных, технологических и экологических ограничений разработан перспективный мировой топливно-энергетический баланс, основанный на анализе действующих тенденций в сфере производства и потребления энергии
  4.  С учетом действующих природоохранных тенденций в различных отраслях мировой экономики предложены сценарии эмиссии диоксида углерода, метана, закиси азота, оксидов серы и азота из антропогенных источников на период до 2100 г.
  5.  С помощью комплекса моделей атмосферы и климата рассчитаны будущие изменения химического состава и радиационного баланса атмосферы, а также среднеглобальной температуры, оценен вклад антропогенных выбросов.
  6.  Проведено исследование динамики климатических параметров, влияющих на режимы функционирования энергетических объектов на региональном уровне. Предложены методы фонового прогнозирования продолжительности и средней температуры отопительного периода, а также температур самых холодных суток и пятидневок.
  7.  Разработаны методы прогнозирования теплопотребления в условиях изменения климата, опирающиеся на базы данных по природно-климатическим и технико-экономическим характеристикам энергосистем субъектов федерации, комплекс моделей региональных изменений природной среды и климата и использующие расчетные методики для оценки теплопотребления в различных сферах экономики.

На защиту выносятся:

  1. перспективный мировой топливно-энергетический баланс, основанный на анализе действующих тенденций в сфере производства и потребления энергии
  2. сценарии эмиссии диоксида углерода, метана, закиси азота, оксидов серы и азота из антропогенных источников на период до 2100 г.
  3. оценка антропогенного вклада в наблюдающиеся и ожидаемые глобальные изменения атмосферы и климата и доли в нем мирового энергетического комплекса
  4. оценки выбросов парниковых газов в ТЭК России в 1950-2007 гг. и на период до 2050 г.
  5. методы расчета перспективных объемов потребления тепловой энергии на региональном уровне с учетом ожидаемых климатических изменений
  6. оценки теплопотребления в сфере ЖКХ субъектов федерации для различных сценариев изменения климата и экономического развития на период до 2025 г., а для Российской Федерации в целом – суммарная оценка объема теплопотребления на период до 2050 г.

Исходные данные, методы исследования, достоверность и обоснованность результатов

Для выполнения работы была создана обширная информационная база, включающая в себя обработанные и систематизированные данные из различных источников:

– данные национальной и международной статистики по производству и потреблению различных видов энергии

– данные национальных инвентаризаций антропогенных выбросов парниковых газов и загрязняющих веществ из различных источников

– данные инструментальных наблюдений и реконструкций по климатическим характеристикам и химическому составу атмосферы за период 1700–2008 гг.

Информация содержится в нескольких специализированных базах данных, получивших государственную регистрацию.

Для оценки мировых объемов выбросов вредных веществ развит укрупненный метод расчетов, применяемый в энергетике для определения экологического ущерба. При этом осуществлялся анализ динамики средних удельных показателей эмиссии (на единицу потребляемых или производимых ресурсов или приходящейся на душу населения) и переход к валовым объемам выбросов на основе демографических и экономических сценариев.

Основой для создания базового прогноза мирового топливно-энергетического баланса послужил историко-экстраполяционный метод, позволяющий путем анализа эволюции удельных показателей эмиссии для стран и регионов, находящихся на различных этапах технологического и экономического развития, определить тенденции и дальнейшие пути их изменения.

Изменения состава и теплового радиационного баланса атмосферы рассчитаны с помощью ряда простых моделей физики атмосферы.

Климатические расчеты проведены на регрессионно-аналитической модели климата научно-исследовательской лаборатории глобальных проблем энергетики МЭИ, оптимально сочетающей статистические методы и теоретические модели.

Для оценки влияния изменений природной среды и климата на функционирование энергетических объектов создана экспертная система поддержки принятия решений при прогнозировании развития энергетики, включающая методы расчета энергопотребления в различных отраслях экономики на региональном уровне с учетом климатических изменений.

Для обработки результатов применялись классические методы статистического анализа. Проводилось сопоставление полученных результатов с данными других работ.

Практическая значимость

Использование представленных оценок воздействия мирового ТЭК и других отраслей на атмосферу способно повысить адекватность и точность моделирования и прогнозирования глобальных и региональных климатических изменений.

Оценки выбросов парниковых газов в ТЭК России предназначены для оптимизации работы энергетических отраслей России в период реализации Энергетической стратегии России и действия Киотского протокола, а также на более отдаленную перспективу.

Разработанные методы учета климатических изменений при долгосрочном планировании теплоснабжения позволяют более эффективно использовать топливные ресурсы в масштабах региональных энергосистем.

Предлагаемые методы могут быть использованы в масштабах региональных и объединенных энергосистем, в администрациях субъектов федерации, на федеральном уровне, а также в научно-исследовательских организациях.

Полученные в ходе работы над диссертацией результаты были использованы при выполнении НИР по ряду федеральных и ведомственных научных программ: «Университеты России — фундаментальные исследования» и «Перспективные технологии производства тепловой и электрической энергии» (обе — Минобразования), «Глобальные изменения природной среды и климата» (Миннауки), «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России» и «Исследование природы Мирового океана» (обе – Роснаука), «Развитие научного потенциала высшей школы» (Рособразование), проектов по грантам федеральных, муниципальных и неправительственных организаций.





Внедрение

С использованием разработанных методов выполнен большой объем прикладных разработок для ряда организаций, работающих в сфере энергетики: РАО «ЕЭС России», Росатом, Спецстрой, ОАО «Системный оператор ЕЭС России», региональные энергосистемы (Мосэнерго, Татэнерго, Иркутскэнерго), отраслевые научные учреждения.

Апробация

Материалы диссертации были представлены на научных семинарах кафедр Котельных установок и экологии энергетики, Инженерной экологии и охраны труда и научно-исследовательской лаборатории глобальных проблем энергетики (НИЛ ГПЭ) МЭИ (ТУ), а также на следующих конференциях:

  1. Молодежный форум и глобальный диалог “Взгляд в будущее”. Всемирная выставка EXPO 2000. Ганновер, Германия, 11-13 июля 2000 г.
  2. Международная энергетическая конференция и выставка Energex’2002. Международный энергетический фонд. Краков, Польша, 19-24 мая 2002 г.
  3. II научно-техническая конференция «Научно-инновационное сотрудничество» по межотраслевой программе сотрудничества между Минобразования России и Минатомом России. Москва. МИФИ. 27–30 января 2003 г.
  4. Международная конференция "Взаимодействие общества и окружающей среды в условиях глобальных и региональных изменений". Москва–Барнаул, 18–29 июля 2003 г.
  5. Всемирная конференция по изменению климата. Москва. 29 сентября–3 октября 2003 г.
  6. Международная научная конференция «Электротехника, энергетика, экология» ЭЭЭ-2004. СПб: 12–15 сентября 2004 г.
  7. XIV Международная научная конференция «Человек и природа. Проблемы социоестественной истории». Судак, 20–24 сентября 2004 г.
  8. Международная конференция «Планирование развития энергетики: методология, программное обеспечение, приложения». Москва, 25–27 октября 2004 г.
  9. Тематическая научно-практическая конференция «Городской строительный комплекс и безопасность жизнеобеспечения граждан». Москва, 9–10 ноября 2005 г.
  10. Энергосбережение: состояние и перспективы: VII Всероссийское совещание-выставка по энергосбережению. Екатеринбург, 21–24 марта 2006 г.
  11. Всероссийская конференция «Академическая наука и ее роль в развитии производительных сил в северных регионах России». Архангельск, 19–21 июня 2006 г.
  12. Национальная конференция по теплоэнергетике «НКТЭ-2006». Казань, 5–8 сентября 2006 г.
  13. 9-й Международный Симпозиум молодых ученых, аспирантов и студентов «Инженерные и технологические исследования для устойчивого развития». Москва, МГУИЭ, 21–24 ноября 2007 г.
  14. 42-я ежегодная сессия CIGRE (Международный совет по большим электрическим системам). Париж, 24–29 августа 2008 г.
  15. Международный семинар «Сотрудничество в области энергетических технологий: глобальные вызовы и согласованные действия» Москва, ВВЦ, 30 сентября – 1 октября 2008 г.
  16. Научно-практическая конференция «Глобальные изменения климата и механизмы адаптации к ним». Москва, Роснаука, 10-11 ноября 2009 г.

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 53 печатных работах, из которых 20 статей изданы в журналах, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Объем работы 306 с., 99 илл., 27 табл., 352 ист.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы, делается постановка задачи и дается краткое содержание работы.

Глава 1 представляет методы разработки перспективного мирового топливно-энергетического баланса и прогноза выбросов основных парниковых газов. С использованием авторских подходов к прогнозированию развития мировой энергетики и оценке возможных изменений глобального климата под действием антропогенных и естественных факторов проанализированы долгосрочные последствия реализации целей Киотского протокола в области ограничения эмиссии парниковых газов.

В основе предлагаемых оценок лежит т. н. генетический прогноз мирового энергопотребления, разработанный более 20 лет назад в МЭИ и показавший за истекший период очень хорошее соответствие фактическим данным: отклонение прогнозных оценок от данных мировой энергетической статистики не превышало 2%, что, на наш взгляд, делает возможность построения сверхдолгосрочного энергетического прогноза с точностью, необходимой для климатических расчетов, вполне реальной. Последовательное применение генетического подхода к прогнозированию развития энергетики (поиск, анализ и экстраполяция исторических тенденций в будущее) позволило сформулировать два фундаментальных вывода, определяющих путь развития энергетики мира в ближайшие десятилетия:

1. стабилизация национального удельного энергопотребления на душу населения на уровне, в основном определяемом климатогеографическими факторами (этот процесс уже завершился в большинстве развитых стран мира); благодаря росту энергоэффективности экономики, это не препятствует увеличению ВВП

2. неуклонное и практически линейное снижение со временем углеродной интенсивности мировой энергетики в результате изменений структуры топливно-энергетического баланса, наблюдающееся уже более 100 лет.

В настоящей работе для оценки добычи углеводородного топлива (нефти и природного газа) использована т.н. «методика расходования исчерпаемого ресурса», предполагающая снижение объемов добычи этого ресурса по мере истощения его месторождений. В этом случае кривая его кумулятивного потребления описывается логистической функцией с экспоненциальным начальным участком и асимптотой, определяемой объемом доступных запасов. В качестве последних в настоящей работе принимается сумма разведанных извлекаемых запасов и перспективных дополнительных ресурсов, устанавливающая теоретический предел возможностей использования данного вида топлива с геологической и экономической точек зрения (по терминологии Всемирного энергетического совета WEC (1993)) (рис. 1). Траектория данной кривой определяется исторически сложившейся динамикой спроса на различные виды энергоресурсов.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.