Установленная мощность ГЭС

Машинный зал крупнейшей ГЭС России - Саяно-Шушенской ГЭС им. П.С.Непорожнего - Источник снимка Wikipedia

ИНФОРМАТИВНО:

На конец 2024 года установленная электрическая мощность гидроэлектростанций всех типов (179 стран)* - 1414,22  млн кВт, в том числе: 

• включаемые в возобновляемые источники энергии (ВИЭ) - 1264,15 млн кВт (89,39%), что составляет 28,57% от суммарной мощности ВИЭ, в том числе:  1208,40  млн кВт или   95,59% -  конвенциональные ГЭС, 55,75 млн кВт или  4.41 % - смешанные ГЭС;

• 150,07 млн кВт или  10,61% - гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС);

• 1412,52  млн кВт  или  99,88%  (в том числе ГАЭС - 100%) подключены к национальным электрическим сетям, 1,70 млн кВт или 0,12% работают изолированно. 

• На декабрь 2024 года доля ГЭС (без ГАЭС)  в суммарной установленной мощности -  13,21%,  доля ГАЭС -  1,57%.

*IRENA  "Renewable energy statistics 2025" (Июль 2025 года) в соответствии с принятой методологией районирования (см. разделы "Энергетическая статистика" и "Установленная мощность электростанций"). Эти данные могут  не совпадать с данными UNSD. 

Обновляется

В структуре установленной мощности электростанций регионов мира за 2023  год на долю ГЭС (включая ГАЭС) приходится от 3,5 % на Ближнем Востоке до 42,8 % в Центральной и Южной Америке. Диапазон изменения этой доли в структуре установленной мощности крупных стран: Бразилия -  доля ГЭС составляет 48,6 %, а, например,  в Саудовской Аравии ГЭС отсутствуют.  В числе стран, где удельный вес ГЭС составляет  свыше  98% находится, например,  Парагвай, где установленная мощность-нетто всех электростанций  на конец 2023 года - 8875 МВт, в том числе ГЭС - 8760 МВт  или в Бутане доля ГЭС - 99,5%.

Специалистам-энергетикам старшего поколения хорошо известно имя Александра Алексеевича Белякова - одного из выдающихся инженеров-гидротехников.- учителя и консультанта многих крупных руководителей гидроэнергетических организаций В числе его учеников был и крупнейший организатор, ученый-энергетик, член –корреспондент АН СССР, длительное время возглавлявший Министерство энергетики и электрификации СССР, Петр Степанович Непорожний. 

 В 1985 году началась разработка нового хозяйственного механизма в электроэнергетике и для решения задач надежности и устойчивости ЕЭС СССР нужно было разработать и согласовать предложения в Госплане СССР, Минфине СССР и в последующем в Совете Министров СССР о неприемлемости прибыли в энергетике, как основного фондообразующего и оценочного показателя на примере факторов, влияющих на нее. Для ГЭС таким фактором являются маловодные годы. Нет достаточных запасов воды в водохранилищах – нет и планируемой (прогнозной) выработки электрической энергии на ГЭС.  Весьма важным при этом является необходимость резервирования выпадающей выработки ГЭС в маловодные годы на ТЭС.

 Именно в тот период Беляковым А.А. были даны пояснения, что основное назначение ГЭС – это регулирование водного баланса страны. Накапливая воду в водохранилищах при ее избытке (и, между прочим, защищая тем самым от наводнений), они могут отдавать ее при недостатке.   

Уникальность ГЭС заключается и в том, что она является важнейшей подсистемой транспортной системы страны. Следовательно, производство электроэнергии на ГЭС является попутной (не основной продукцией), равно, как и производство электроэнергии на ТЭЦ. Основное назначение последних производство и отпуск тепловой энергии.

Заметим, наряду с тем, что ГЭС вырабатывает «дешевую» электроэнергию, покрывая наиболее дорогие зоны графика электрической нагрузки: полупиковую и пиковую, она является объектом длительного инвестиционного цикла (так, строительство Красноярского гидроузла началось в 1956 году  и закончилось  в 1972 году) и сопровождается значительными капиталовложениями в плотину (см. раздел "Гидроэнергетика России"), и в этой связи является малопривлекательным объектом для так называемых частных инвесторов из-за высокого срока окупаемости капитальных затрат.     

Обратим внимание и на то, что основная часть добавленной стоимости от использования ГЭС аккумулируется у потребителя. Также, как и добавленная стоимость тепловой энергии является предметом государственного регулирования в силу ее высокой социальной значимости, связанной с условиями жизни населения страны.

 Выводы:

1. ГЭС и ТЭЦ не могут являться субъектами рынков электрической и тепловой энергии.

 2. Необходимо пересмотреть вопросы ценообразования на ГЭС в силу ее уникального характера и универсального назначения, низкого числа часов использования установленной мощности (по сравнению, например, с КЭС).

 3.  Прибыль как результат оценки деятельности компаний, на балансе которых находятся ГЭС и ТЭЦ не может являться основным (главным) оценочным показателем, поскольку зависит от климатических условий. Если рентабельность ТЭЦ определяется во многом погодными условиями (холод, тепло), то рентабельность ГЭС определяется многоводностью или маловодностью, что не связано с результатами управления или производительностью труда обслуживающего персонала. И в том, и в другом случае, стоимость основных фондов должна быть разнесена в соответствии с их целями и задачами.

• Основные понятия, классификация ГЭС

1. Существуют два типа гидроэлектростанций (ГЭС): 

a) русловые электростанции для использования полноводья; 

б) накопительные электростанции (электростанции с водохранилищем), где приток можно регулировать с помощью водохранилища.  

2. С точки зрения энергетической статистики (стандартная  международная классификация энергетических продуктов [SIEC]*),    гидроэлектростанции с кодом   [RA100]**  группируются  по следующим типам: чистые ГЭС [RA110], в литературе можно встретить их как конвенциональные ГЭС;   смешанные ГЭС [RA120] и гидроаккумулирующие ГЭС [RA130].  Европейская энергетическая статистика выделяет в числе чистых ГЭС – русловые ГЭС [RA110ROR]

*SIEC  - The Standard International Energy Product Classification

**См.  Eurostat: Database. Electricity production capacities for renewables and wastes 

3. The International Hydropower Association (IHA) классифицирует гидроэнергетические системы на четыре основных типа . При этом эти технологии часто могут пересекаться. Например, проекты по хранению часто могут включать элемент перекачки для пополнения воды, которая естественным образом поступает в водохранилище, а проекты с руслами рек могут обеспечивать некоторую возможность хранения.

Русловая гидроэлектростанция: объект, который направляет текущую воду из реки через канал или шлюз для вращения турбины. Обычно русловой проект имеет небольшое или не имеет хранилища. Русловая гидроэлектростанция обеспечивает непрерывную подачу электроэнергии (базовая нагрузка) с некоторой гибкостью работы для ежедневных колебаний спроса за счет потока воды, который регулируется объектом.

Гидроэлектростанция с накопителем: обычно большая система, которая использует плотину для хранения воды в водохранилище. Электричество вырабатывается путем выпуска воды из водохранилища через турбину, которая активирует генератор. Гидроэлектростанция с накопителем обеспечивает базовую нагрузку, а также возможность отключения и запуска в короткие сроки в соответствии с требованиями системы (пиковая нагрузка). Она может предложить достаточную мощность для работы независимо от гидрологического притока в течение многих недель или даже месяцев.

Гидроаккумулирующая гидроэнергетика: обеспечивает пиковую нагрузку, используя воду, которая циркулирует между нижним и верхним резервуарами с помощью насосов, которые используют избыточную энергию из системы в периоды низкого спроса. Когда спрос на электроэнергию высок, вода сбрасывается обратно в нижний резервуар через турбины для производства электроэнергии.  

При этом различают ГАЭС открытого и замкнутого контура (см. рисунки 1 и 2: источник - Министерство энергетики США)*. Последние называются, (например в Швейцарии),  также ГАЭС чистого типа, когда в верхнем резервуаре отсутствует естественный приток 

Морская гидроэнергетика: менее известная, но растущая группа технологий, использующих приливные течения или энергию волн для выработки электроэнергии из морской воды.

Основные тенденции и анализ, 1992-2023 годы

Весь мир   

Мировая энергетика. 

Страны мира с техническим гидроэнергопотенциалом свыше 160 ТВт∙ч/год в порядке убывания  (на конец 2008 года) 

Страны мира. Установленная мощность-нетто ГЭС на конец 2023 года, МВт

Ранжирование за  2023 год стран, входящих в TOP-10 по установленной мощности-нетто ГЭС  (без ГАЭС),  МВт  

Развитие гидроэнергетики  в период с 1992  по 2023 годы в странах с установленной мощностью ГЭС  (свыше 50 ГВт) в 2023 году, ГВт

Крупнейшие действующие ГЭС в мире  (10000 МВт и выше)

Гидроаккумулирующие электростанции - ГАЭС 

 В соответствии с пунктом 33 ГОСТ 19431-2023: гидроаккумулирующая электростанция; ГАЭС: Гидроэлектростанция, обеспечивающая накопление (аккумулирование) энергии посредством преобразования электрической энергии, получаемой от других электростанций, в потенциальную энергию воды и преобразование потенциальной энергии запасенной воды в электрическую энергию. 

Примечания: 

1. СО 34.21.308-2005. "Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения" приводит следующее определение ГАЭС.

"Под гидроаккумулирующей станцией (ГАЭС) понимается  комплекс сооружений и оборудования, выполняющий функции аккумулирования и выработки электрической энергии путем накачки воды из нижнего бассейна в верхний (насосный режим) и последующего преобразования потенциальной энергии воды в электрическую энергию (турбинный режим)". 

2. Глоссарий EIA дает, с нашей точки зрения, более точное определение ГАЭС (Pumped-storage hydroelectric plant), имея в виду роль и место этого типа электростанции в режимах энергосистем и, частности, покрытии графика электрических нагрузок. 

В соответствии с  этим определением  "к ГАЭС относят электростанции, использующие предварительно закаченную воду в верхний бассейн из нижнего в период провала графика нагрузок и вырабатывающие электрическую энергию в период максимума нагрузок". 

3. Различают ГАЭС с открытым и замкнутым контуром гидроаккумулирования  

Динамика установленной мощность-нетто ГАЭС (PSPP),  в Китае, США и Японии, 1992-2023, МВт

Крупнейшие  ГАЭС мира  на конец 2025 года

Справочно: 

Крупнейшая ГАЭС Евразии - Загорская ГАЭС, Россия

Ссылки: 

Japan - International Geothermal Association

Water Power & Dam Construction

ESA (The Energy Storage Association)

EWEA (The European Wind Energy Association)

EASA (The European Association for Storage of Energy)

VERBUND AG

HydroWorld.com

Japanese Dam Finder

Dams in Japan

Guangdong Hydropower Planning & Design Institute (GPDI)

Sundia National  Laboratories