Введение к работе
Актуальность темы исследования. Электроэнергетика – одна из ключевых отраслей страны, которой принадлежит определяющая роль в энергоснабжении всего народного хозяйства и населения. Наряду с решающей ролью электроэнергетики в экономическом и социальном развитии общества, отрасль обусловливает серьезные экологические проблемы в результате серьезного влияния электроэнергетического производства на окружающую среду посредством выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу, сбросов ЗВ в водные бассейны и почву, загрязнения и нарушения геологической среды, негативного воздействия на флору и фауну и других факторов.
Потребление электроэнергии в России после спада ее производства в 90-е годы в последнее десятилетие растет. При этом, пиковая нагрузка в единой энергетической системе России уже зимой 2006 г. превысила показатели 1993 г. и составила 153.1 ГВт. При недостаточно интенсивном строительстве новых электростанций и высоком уровне износа энергетического оборудования и исчерпания его ресурса имеющиеся генерирующие мощности не могут в полной мере обеспечить потребности экономики во время пиков энергопотребления. Так, в 2005 г. выработало свой парковый ресурс оборудование мощностью 74 млн кВт, а в 2010 г. – 104 млн кВт.
С целью обеспечения в энергосистеме оперативного резерва электрической мощности и покрытия пиковых нагрузок в 2006-2007 гг. в России было начато строительство мобильных пиковых газотурбинных электростанций (МПГТЭС), показавших свою эффективность более чем в 40 странах, и в первую очередь, в промышленно развитых.
МПГТЭС не являются альтернативой выработки электроэнергии на традиционных тепловых электростанциях (ТЭС). Их основное назначение заключается в резервном обеспечении потребителей электроэнергией в экстремальных ситуациях. Поэтому идеальный режим эксплуатации МПГТЭС – ее нахождение в состоянии ожидания при полной готовности подключения к энергосистеме.
Подключение МПГТЭС к электросетям осуществляется в пиковые часы энергопотребления и лишь в аварийных ситуациях или при угрозе их возникновения. При этом суммарная продолжительность работы станции ограничивается 8 часами в сутки и 150 часами в год. Сеть МПГТЭС России (на начало 2011 г.), принадлежащих и эксплуатируемых ОАО «Мобильные ГТЭС», представлена на рис. 1, 2.
Рис. 1. Сеть МПГТЭС на территории России
Рис. 2. Сеть МПГТЭС в Московском регионе
За несколько лет эксплуатации МПГТЭС в России их ввод в действие, особенно в «критических» узлах региональных энергосистем, показал свою целесообразность.
Несмотря на свою сравнительно небольшую мощность (несколько десятков МВт), а также незначительную нормативную продолжительность работы, МПГТЭС, также как и традиционные ТЭС, вносят свой вклад в загрязнение окружающей среды. Это обстоятельство вынуждает проводить детальную оценку негативного многофакторного воздействия МПГТЭС на природную среду в процессе их строительства и эксплуатации с учетом соответствующих природных и техногенных условий территорий размещения МПГТЭС:
при обосновании предпроектной документации и подготовке материалов по оценке воздействия объекта на окружающую среду (ОВОС);
при получении исходных данных для выполнения проектных работ, и в частности, разработки перечня мероприятий по охране окружающей среды (ПМООС);
при разработке предложений по организации соответствующих природоохранных мероприятий.
Таким образом, всестороннее исследование геоэкологических аспектов строительства МПГТЭС непосредственно касается строительной отрасли, а их эксплуатация – жилищно-коммунального хозяйства.
В связи с тем обстоятельством, что МПГТЭС начали внедряться в России всего лишь несколько лет назад, экологические аспекты их строительства и эксплуатации практически не исследовались. Можно лишь отметить наличие соответствующих предпроектных и проектных материалов по 10 объектам (на начало 2012 г.) и приблизительно 15 научных публикаций, большей частью подготовленных автором. Вопросы экологичности МПГТЭС мало исследованы и в зарубежной литературе. Кроме того, результаты зарубежных исследований ограниченно применимы в нашей стране из-за несоответствия экологических стандартов и их увязки с нормами проектирования.
Объект исследования – геоэкологическое состояние площадок размещения МПГТЭС и прилегающих к ним территорий.
Предмет исследования – комплексная геоэкологическая характеристика компонентов природной среды территорий размещения МПГТЭС в различных регионах России.
Цель работы состоит в комплексном исследовании воздействий МПГТЭС на компоненты природной среды на основных этапах их жизненного цикла (строительства, эксплуатации, вывода из эксплуатации) и разработке предложений по организации природоохранных мероприятий и средств инженерной защиты окружающей среды от негативного воздействия МПГТЭС.
Методика исследования построена на анализе фондовых и литературных данных, материалов инженерных изысканий с учетом технологических характеристик МПГТЭС.
Основные положения, выносимые на защиту:
комплексная геоэкологическая характеристика территорий размещения МПГТЭС (г. Пушкино, Московская обл.; пос. Рублево, г. Москва; г. Кызыл, Республика Тыва; г. Саяногорск, Республика Хакасия; г. Кодинск, Красноярский край);
интерпретация среднегодовых концентраций выбросов ЗВ в атмосферу от нестационарного источника как критериев его воздействия на человека и окружающую природную среду;
типовая структура предпроектных и проектных материалов ОВОС и ПМООС, учитывающая технологические особенности работы МПГТЭС;
обоснование экологичности проектов строительства МПГТЭС в различных районах России.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются использованием современных теоретических и прикладных разработок в области строительной геоэкологии, проведением масштабных расчетов, основанных на нормативных методиках, сопоставлением результатов с данными по объектам-аналогам.
Научная новизна. Работа содержит ряд новых научных результатов. Наиболее значительные из них заключаются в том, что:
получены результаты по оценке геоэкологического состояния территорий размещения МПГТЭС в различных регионах России;
обоснована экологическая допустимость размещения и эксплуатации МПГТЭС с учетом действующего Российского экологического законодательства и требований нормативно-технических документов;
дана интерпретация среднегодовых концентраций выбросов ЗВ в атмосферу от нестационарного источника как критериев его воздействия на человека и окружающую природную среду;
установлена система приоритетов по учету факторов воздействий МПГЭС на человека и окружающую природную среду;
предложена типовая структура предпроектных и проектных материалов ОВОС и ПМООС, относящихся к МПГТЭС;
показана перспективность использования SWOT-анализа для обоснования намечаемого строительства МПГТЭС и достижения экологической и энергетической безопасности территорий с учетом природно-социо-культурных условий территорий размещения МПГТЭС и технологических характеристик МПГТЭС;
разработан комплекс рекомендаций и предложений по инженерной защите окружающей среды и организации природоохранных мероприятий.
Практическое значение и внедрение результатов исследования. Результаты работы использованы в разработке проектов строительства 5 МПГТЭС.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международной конференции «Проблемы экологии в срвременном мире в свете учения В.И. Вернадского» (г. Тамбов, 2010 г.), IV Всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг природных экосистем» (г. Пенза, 2010 г.), Международной научно-технической конференции «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» (г. Москва, 2010 г.), V Денисовских чтениях (г. Москва, 2010 г.), Всероссийской научно-технической интернет-конференция «Экология и безопасность в техносфере» (г. Орел, 2010 г.), VII Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы экологии» (г. Тула, 2010 г.).
По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе, монография [9], 5 статей – в рекомендованных ВАК научных журналах [2, 5, 6, 10, 11] и 4 статьи – в материалах конференций [3, 4, 7, 8], 1 – в других изданиях [1]. Общий объем опубликованных работ составляет 5.5 печатных листа.
Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах [1, 2, 9-11] заключался:
в участии в анализе фондовых данных и материалов инженерных изысканий, обобщении результатов исследований геоэкологического состояния площадок размещения МПГТЭС;
в интерпретации среднегодовых концентраций загрязняющих агентов в атмосфере как критериев нагрузки на атмосферу, создаваемой МПГТЭС;
в разработке основы структуры материалов ОВОС и ПМООС, относящихся к МПГТЭС;
в разработке комплекса предложений по организации природоохранных мероприятий и средств инженерной защиты окружающей среды.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы, включающего 108 наименования. Диссертация изложена на 138 страницах и содержит 4 рисунка, 34 таблицы.
