Теплоэнергетика — отрасль энергетики и теплотехники, занимающаяся преобразованием теплоты в другие виды энергии, главным образом в механическую и через неё в электрическую, то есть производством тепловой и электрической энергии занимается именно теплоэнергетика.
Основа всей энергетической системы мира составляет теплоэнергетика. 2/3 электростанций в мире работают на тепловых циклах, преимущественно Цикл Ренкина (Rankin cycle) на водяном паре и Цикл Брайтона в газовой турбине.
Теоретическую основу теплоэнергетики составляет термодинамикаЧухин И.М.Техническая термодинамика . Иваново, 2006., тепломассообмен и механика жидкости и газа.
Главной задачей теплоэнергетики является проблема рационального использования тепловой энергии в промышленности и коммунальном хозяйстве. Предметом изучения теплоэнергетики являются термодинамические циклы и схемы энергоустановок, степень их совершенства, вопросы горения топлива, теплообмена, теплофизические свойства рабочих тел и теплоносителей и дрОсновные понятия в теплоэнергетике // Развитие теплоэнергетики и гидроэнергетики.
Преобразование тепловой энергии осуществляется в различных машинах, аппаратах и устройствах, которые делятся на: генерирующие: Теплогенератор, печь аккумулирующие: Солнечный коллектор преобразующие: паровая турбина транспортирующие: Теплотрасса, Теплообменник потребляющие: Отопительный прибор
Техническую основу современной теплоэнергетики составляют теплосиловые установки тепловых электростанций (ТЭС), которые состоят из котлоагрегатов и паровых турбин.
Теплоэнергетика как составная часть энергетики Теплоэнергетика в мировом масштабе преобладает среди традиционных видов, на базе угля вырабатывается 46 % всей электроэнергии мира, на базе газа — 18 %, еще около 3 % — за счет сжигания биомасс, нефть используется для 0,2 %. Суммарно тепловые станции обеспечивают около 80 % от общей выработки всех электростанций мираДанные за 2011 год..
На 2013 год, средний КПД тепловых электростанций был равен 34 %, при этом наиболее эффективные угольные электростанции имели КПД в 46 %, а наиболее эффективные газовые электростанции — 61 %.
В России на 2009 год 47 % электричества было выработано за счет сжигания газа, 18 % — угля. Гидроэнергетика и атомные станции выработали по 17 и 16 % соответственно.
В Казахстане на долю тепловых электростанций приходится 88 % вырабатываемой электрической и тепловой энергии. Остальные 9 % - это гидроэлектростанции и 3% - это возобновляемые источники энергии (ветро и солнечные станции). Угольные электростанции Казахстана имеют долю в 74 %, Электростанции на природном газе - 11 % и на жидком топливе (мазут, дизельное топливо) - 4%. Суммарно по Казахстану действует 69 тепловых электростанций: 8 национальных и 61 частная.
Энергетика таких стран мира, как Польша и ЮАР практически полностью основана на использовании угля, а Нидерландов — газа. Очень велика доля теплоэнергетики в Китае, Австралии, Мексике.
По прогнозу Европейской ассоциации по производству электроэнергии и тепла (VGB Power Tech. E.V.) производство энергии до 2030 года будет ежегодно расти на 1,3 % для ЕС и 2,5 % для остальных стран, потребность в электроэнергии в странах ЕС увеличится с 3,0 ТВт в 2002 г. до 4,4 ТВт в 2020 г.
Автоматизация и автоматизированное управление в теплоэнергетике Важнейшим признаком энергетической системы, отличающей ее от других крупных промышленных и производственных объединений, является одновременность процессов производства, распределения и потребления электрической энергии, обусловленная невозможностью складирования готовой продукции и недопустимостью небаланса между суммарными мощностями, генерируемыми электростанциями и потребляемыми в энергетической системе. Изменение количества генерируемой мощности неизбежно ведет к изменению ее потребления. Этот процесс, как правило, сопровождается изменением параметров режима работы энергетической системы: напряжений, токов, частоты сети и др.
Энергетическая система в целом относится к так называемым большим системам, поскольку она состоит из взаимодействующих друг с другом подсистем.Плетнев Г. П. Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций: Учеб. пособие. — М.: Энергоиздат, 1981 . — с. 14-15
Быстрое развитие автоматизации в теплоэнергетики выявило ряд проблем управления. Таковыми являются:
Большая инерционность динамических характеристик тепловых и материальных процессов. Большая степень неопределённости характеристик объекта управления. Непостоянство во времени характеристик объекта управления, что требует дополнительного времени на подстройку системы управления во время работы.А. В. Андрюшин, В. Р. Сабанин, Н. И. Смирнов.Управление и инноватика в теплоэнергетике. — М: МЭИ, 2011. — С. 15. — 392 с. — ISBN 978-5-38300539-2. Теплоэнергетика как наука В современном российском образовании существует такое направление подготовки бакалавров как 13.03.01: "Теплоэнергетика и теплотехника", которой обучаются будущие инженеры-теплоэнергетики для работы в котельных, на ТЭС, ТЭЦ и других аналогичных объектах, где есть теплооборудование.
В 1944 году была организована кафедра теплотехники и теплоэнергетики в Северо-западном государственном техническом институте
В 1946 году в Московском энергетическом институте в результате переименования Теплотехнического факультета появился Теплоэнергетический факультет (ТЭФ).
В 1941 году выходит первый номер журнала Теплоэнергетика, английский аналог которого звучит как Thermal Engineering.
В 1941 году в Куйбышевском индустриальном институте появляется Теплоэнергетический факультет (ТЭФ). В том же году и с тем же названием учреждается факультет в Томском политехническом институте.
В 1945 году в Уральском политехническом институте организован Теплоэнергетический факультетЗа индустриальные кадры , 31.12.1981
В 1943 году в Казанском филиале МЭУ появился Теплоэнергетический факультет, в том же году в Иркутском технологическом университете из кафедры теплотехники выделилась кафедра теплоэнергетики.
Примечания
Литература Промышленная теплоэнергетика и теплотехника (Сборник). Энергоатомиздат, 1991. ISBN 5-283-00087-7 Теплоэнергетика и теплоснабжение (собрание научных трудов). 2002. ISBN 5-89146-306-7 Петрущенков В.А. Очерки по истории теплоэнергетики. Часть 1. 2019. ISBN 978-5-907127-36-4