Єдина енергетична система Росії
Основна мета створення та розвитку Єдиної енергетичної системи Росії полягає в забезпеченні надійного і економічного електропостачання споживачів на території Росії з максимально можливою реалізацією переваг паралельної роботи енергосистем.
Єдина енергетична система Росії входить до складу великого енергетичного об'єднання - Єдиної енергосистеми (ЄЕС) колишнього СРСР, що включає також енергосистеми незалежних держав: Азербайджану, Вірменії, Білорусі, Грузії, Казахстану, Латвії, Литви, Молдови, України та Естонії. З ЄЕС продовжують синхронно працювати енергосистеми семи країн східної Європи - Болгарії, Угорщини, Східної частини Німеччини, Польщі, Румунії, Чехії та Словаччини.
У складі Єдиної енергосистеми Росії в даний час працюють паралельно 6 об'єднаних енергетичних систем (ОЕС) Росії: Центру, Середньої Волги, Уралу, Північно-заходу Росії, Північного Кавказу, Сибіру - в які входять 65 енергосистем. ОЕС Сходу працює в даний час ізольовано від ЄЕС.
Електростанціями, що входять до ЄЕС, виробляється більше 90% електроенергії, виробленої в незалежних державах - колишніх республіках СРСР. Об'єднання енергосистем в ЄЕС дозволяє: забезпечити зниження необхідної сумарної встановленої потужності електростанцій за рахунок суміщення максимумів навантаження енергосистем, що мають різницю поясного часу і відмінності в графіках навантаження; скоротити необхідну резервну потужність на електростанціях; здійснити найбільш раціональне використання наявних первинних енергоресурсів з урахуванням мінливих паливної кон'юнктури; здешевити енергетичне будівництво; поліпшити екологічну ситуацію.
Загальний економічний ефект від створення ЄЕС в порівнянні з ізольованою роботою енергосистем оцінювався зниженням капітальних вкладень в електроенергетику на величину понад 2 млрд. руб. в цінах 1984 р. і зменшенням щорічних експлуатаційних витрат на величину порядку 1 млрд. руб. Виграш в зниженні сумарної встановленої потужності електростанцій ЄЕС оцінюється величиною порядку 15 млн. кВт.
В останні роки мав місце ряд негативних. тенденцій у розвитку ЄЕС: невиконання завдань по введенню генеруючих потужностей, практична відсутність будівництва маневрених електростанцій в європейській частині країни, переважне будівництво великих ГЕС і обмежене будівництво ТЕС в Сибіру, недостатній розвиток електричних мереж і засобів регулювання потоками електроенергії в них, освіта потоку електроенергії із заходу на схід - назустріч транспорту палива.
Розпад колишнього СРСР на незалежні держави посилив сформовану в останні роки ситуацію в ЄЕС і в електроенергетиці в цілому. Вперше за багато років у 1991 р. в енергосистемах колишнього СРСР і ЄЕС не зросла, а зменшилася встановлена потужність електростанцій, знизилася вироблення і споживання електроенергії. Знизилися показники, що характеризують якість підтримання частоти, які були поліпшені в останні кілька років. Річний максимум навантаження в ЄЕС у 1991 р. пройдено при частоті 49,63 Гц, осінньо-зимовий - при частоті 49,48 Гц. Тривалість роботи ЄЕС з частотою поза припустимого ГОСТ діапазону в 1991 р. склала майже 500 годин. Погіршилися економічні показники роботи енергосистем - збільшилися втрати електроенергії в електричних мережах, а також питома витрата палива на ТЕС. Збільшилося число обмежень і відключень споживачів, що вводяться за командами диспетчерського персоналу.
Становище ускладнюється тим, що в електроенергетиці різко зростає обсяг морально застарілого устаткування електростанцій, що відпрацювало свій ресурс. Основна частина обладнання електростанцій, що діє в даний час, відпрацює свій ресурс до 2005-2010 рр.. У той же час інвестиційний цикл у будівництві великих електростанцій від моменту прийняття рішення до закінчення самого будівництва, як правило, перевищує 10 років. Дефіцит електроенергії може ще посилитися, якщо буде задоволено вимогу частини громадськості (в тому числі західних країн) про виведення з експлуатації енергоблоків АЕС з реакторами типу РБМК у зв'язку з їх недостатньою надійністю і безпекою.
У цих умовах від правильності прийняття рішень щодо подальшого розвитку електроенергетики багато в чому залежить успіх економічних реформ в незалежних державах, подальше функціонування народного господарства і забезпеченість населення тепловою і електричною енергією, яка не може бути закуплена і доставлена з-за кордону в істотному обсязі. Обмін електроенергією з європейськими країнами, що становив в останні роки не більше 2% від загального обсягу її вироблення, не може істотно позначитися на сумарному балансі електроенергії.
Враховуючи особливу роль електроенергетики в економіці і соціальному розвитку незалежних, держав - колишніх республік СРСР - і усвідомлюючи переваги паралельної. роботи електричних станцій і об'єднаних енергосистем, уряду Республіки Азербайджан, Республіки Вірменія, Республіки Білорусь, Республіки Казахстан, Республіки Киргизстан, Республіки Молдова, Російської Федерації, Республіки Таджикистан, Туркменістану, Республіки Узбекистан і Україна уклали 14 лютого 1992 угоду про створення Електроенергетичної Ради Співдружності Незалежних Держав з метою проведення спільних і скоординованих дій, спрямованих на забезпечення сталого та надійного енергопостачання народного господарства і населення цих держав на основі ефективного функціонування об'єднаних енергетичних систем з робочим органом - Виконавчим комітетом.
В умовах переходу до ринкових відносин, зростаючої політичної, адміністративної та господарської самостійності регіонів всередині держав роль ЄЕС як основи економічно взаємовигідного обміну електроенергією і раціоналізації витрат первинних енергоресурсів, підвищення надійності енергопостачання споживачів у нормальних і аварійних режимах зростає. Однак подальший розвиток ЄЕС та її системи управління має бути адаптований до нових господарським і політичним умовам у незалежних державах.
Управління ЄЕС здійснювалося за допомогою створювалася довгі роки і ефективної в старих умовах ієрархічної системи диспетчерського управління. У територіальному аспекті основні верхні щаблі цієї системи: ОДУ, ОДУ, ЦДС енергосистем; нижче цих щаблів ієрархії знаходяться пункти оперативного управління електростанціями, підприємствами електричних мереж і районами електричних мереж. Основні тимчасові рівні: довгострокове планування, короткострокове планування, оперативне управління, автоматичне управління.
Загальним принципом планування та управління режимами було підпорядкування кожному ступені і тимчасового рівня управління вищого ступеня і рівню з широким використанням принципу оптимальності. Згідно з цим принципом, що виробляються на кожному ступені і рівні управління рішення визначаються вимогами оптимізації режиму з використанням еквівалентних характеристик частин ЄЕС, відповідних нижчим східцях і рівнями управління; отримані завдання відпрацьовуються оптимальним чином на кожній з нижчих щаблів і кожному рівні з уточненням і деталізацією на основі використання більш повних моделей керованих на цих рівнях частин ЄЕС. При цьому на нижніх щаблях і рівнях управління повинні готуватися еквівалентні характеристики частин ЄЕС для вищих ступенів управління.
Для реалізації цілей управління ЄЕС була створена автоматизована система управління на базі застосування цифрової обчислювальної техніки і сучасних засобів зв'язку.
ЄЕС і її система управління розвивалися як державна загальносоюзна централізована структура, хоча оперативно-диспетчерська функція і була безпосередньо відділена від господарської. Координація цих функцій здійснювалася колишнім Міненерго СРСР.
З розпадом СРСР на незалежні держави і поділом між ними власності електроенергетичної галузі колишнього СРСР розвиток ЄЕС та її системи управління зазнають зміни, які багато в чому будуть визначатися розвитком політичних і соціальних процесів в нових державах, формою власності в електроенергетиці цих держав у майбутньому.
Для Єдиної енергосистеми Росії та її системи управління істотне значення матимуть прийняті Державними органами рішення щодо перетворення форм власності в електроенергетиці Росії, а саме: створення на федеральному рівні Російського Акціонерного товариства (РАО) енергетики і електрифікації "ЄЕС Росії" на базі великих електростанцій (ДРЕС потужністю 1000 МВт і вище, гідроелектростанцій потужністю понад 300 МВт) і магістральних, міжсистемних і міждержавних ліній електропередач, що формують Єдину енергосистему Росії, а також регіональних акціонерних товариств на базі районних енергосистем.
Основна проблема подальшого розвитку ЄЕС та її системи управління полягає в найбільш раціональному синтезі принципів планування та управління ЄЕС як повністю централізованої системи і принципів планування та управління, існуючих в зарубіжних енергооб'єднання, що охоплюють країни з різною формою власності в електроенергетиці.
Відповідно до цих принципів об'єднані енергосистеми, що входять до ЄЕС, повинні: - домовитися про загальну мету спільної роботи енергосистем (наприклад, мінімізувати витрати на виробництво і транспорт електроенергії при забезпеченні необхідного рівня надійності електропостачання споживачів); - забезпечити обмін інформацією, необхідної для досягнення загальної мети; - домовитися про загальні критерії надійності; - розділити вигоди від спільної роботи справедливим чином.
Координація спільної роботи енергосистем повинна зачіпати різні рівні управління: оптимізацію капітальних вкладень у розвиток генеруючих потужностей і електричних мереж, планування ремонтів, оптимальний вибір складу агрегатів, економічне розподіл навантаження, регулювання частоти.
Координація планування розвитку генеруючих потужностей повинна передбачати: - планування всіх генеруючих потужностей, включаючи кількість, розміри, типи та розташування генеруючих джерел; - координацію планів, що розробляються кожної енергосистемою, для забезпечення надійності ЄЕС.
Координація планування електричних мереж повинна ставитися до розвитку як внутрішніх, так і міжсистемних зв'язків.
Координація оперативної роботи повинна передбачати: - економічне розподіл потужностей між електростанціями; - оптимальний введення агрегатів; - оптимальне планування ремонтів; - встановлення загальних критеріїв надійності; - автоматичний контроль частоти; - допомога в генерації, в тому числі в обертовому резерві.
Повинні бути також визначені правила розподілу вигод, отриманих від спільної роботи енергосистем у складі ЄЕС, в результаті зменшення вартості електроенергії та підвищення надійності.
Найбільш раціональні принципи координації і конкуренції різних власників енергетичних об'єктів, що забезпечують зниження вартості електроенергії та підвищення надійності електропостачання споживачів, повинні бути розроблені і введені в дію як на міждержавному, так і федеральному і регіональних рівнях.
В даний час взаємини Єдиної енергосистеми Росії і енергосистем незалежних держав будуються відповідно до двосторонніми та багатосторонніми договорами, які укладаються на основі угоди про єдині принципи паралельної роботи енергосистем незалежних держав, підписаної представниками СНД.
Основними з цих принципів є: - паралельна робота енергосистем СНД здійснюється на основі державного суверенітету і суверенних прав на енергетичні об'єкти та ресурси, рівноправності, взаємної довіри, вигоди, взаємодопомоги і невтручання в питання внутрішнього управління енергосистемами; - кожна енергосистема входить до складу об'єднаних енергосистем СНД на добровільній основі і несе повну відповідальність за електропостачання своїх споживачів. Вона повинна покривати навантаження своїх споживачів власними коштами з урахуванням укладених договорів на постачання потужності та електроенергії; - жодна енергосистема не повинна своїми діями завдавати шкоди електросистема інших держав; - всі енергосистеми повинні забезпечувати транзит електричної енергії через свої мережі; - енергосистеми зобов'язані всіма наявними в їх розпорядженні засобами сприяти швидкому виходу з аварійних ситуацій і післяаварійних режимів; - планування режимів паралельної роботи здійснюється на основі укладених двосторонніх і багатосторонніх контрактів та угод на постачання і транзит електроенергії та потужності; - підтримка рівня частоти в допустимому діапазоні здійснюється регулюванням кожної енергосистемою свого узгодженого сальдо перетікання потужності з корекцією за частотою; - кожна енергосистема повинна мати узгоджену величину резерву потужності, що використовується для аварійної взаємодопомоги і підтримки частоти.
Подальший розвиток принципів і правил спільної роботи енергосистем у складі ЄЕС повинно бути спрямоване на підвищення ефективності електропостачання споживачів, що полягає у зменшенні вартості електроенергії та підвищення надійності їх електропостачання.
Основними первинними енергоресурсами для подальшого розвитку генеруючих потужностей в енергосистемі Єдиної Росії є ресурси Західно-Сибірського нафтогазового комплексу, вугілля східних басейнів - Кансько-Ачинського і Кузнецького, Тимано-Печорського родовища, гідроресурси Сибіру, ядерне пальне, а також місцеві види палива.
Основу розвитку електроенергетики на перспективу повинні складати екологічно "чисті" теплові електростанції, гідроелектростанції, що споруджуються з мінімальними зонами затоплення, і після створення реакторів гарантованої безпеки - атомні електростанції. Широке застосування можуть знайти в майбутньому електростанції на базі ГТУ і ЛДУ, а також ГЕС невеликої потужності. Структура генеруючих потужностей повинна забезпечити необхідну маневреність, необхідні рівні надійності і можливість здійснення економічно вигідних міжрегіональних обмінів електроенергією.
Ключовою проблемою, яка визначає розміщення і розвиток електростанцій і головних системоутворюючих зв'язків Єдиної енергосистеми Росії на перспективу, є вибір оптимального співвідношення між обсягами первинних енергоресурсів та електроенергії, що транспортуються зі східних районів у західні. Вирішення цієї проблеми має здійснюватися з урахуванням забезпечення необхідного рівня надійності енергопостачання та живучості Єдиної енергосистеми Росії і повинно визначити ступінь та схеми розвитку транспортних електропередач високої і надвисокої напруги, розвиток для потреб електроенергетики залізничного та трубопровідного транспорту.
При вирішенні питання про вибір способу транспорту енергоносіїв зі східних районів необхідно враховувати такі основні техніко-економічні фактори: транспорт електроенергії по лініях електропередачі надвисокої напруги та перевезення вугілля по. залізниці з цих районів в європейську частину Російської Федерації та на Урал приблизно равноекономічни; використання одночасно електронного та залізничного транспорту зі спорудженням електростанцій у місцях споживання енергії підвищить надійність енергопостачання західних районів, збалансованість дефіцитних по паливу енергосистем, надійність і живучість Єдиної енергосистеми Росії в цілому; розосередження теплових електростанцій на вугіллі східних родовищ по території Російської Федерації дозволить істотно пом'якшити екологічну напруженість в регіонах КАТЕК.
Одночасно слід мати на увазі, що перевезення канскоачінскіх вугілля на Далекий Схід є найбільш реальним вирішенням проблеми паливозабезпечення електростанцій цього регіону і дозволить підвищити ефективність використання Байкало-Амурської залізничної магістралі.
З точки зору стійкості і живучості та нових соціальних і політичних умов. Єдину енергосистему Росії доцільно розвивати на принципі самобалансування окремих регіонів по енергії і потужності, допускаючи відхід від цього принципу при глибокому техніко-економічному обгрунтуванні, що враховує, зокрема, нерівномірне розміщення по території Росії первинних енергоресурсів та основних споживачів енергії, наявні можливості транспортування палива, заборони на будівництво великих енергетичних об'єктів, в першу чергу АЕС, наявність сильного забруднення навколишнього середовища в окремих регіонах і т.п.
Основна роль ЄЕС і Єдиної енергосистеми Росії полягатиме у взаємному резервування енергосистем і енергооб'єднань в нормальних і аварійних режимах, здійсненні вигідного обміну електроенергією і раціонального регулювання витрати первинних енергоресурсів з урахуванням складної кон'юнктури паливної, компенсації відхилень дійсних навантажень і генерації від прогнозованих. Енергокомпанії незалежних держав, а також енергокомпанії окремих регіонів у державах повинні нести відповідальність за енергопостачання споживачів, брати участь у фінансуванні будівництва енергетичних об'єктів, вирішувати питання задоволення своїх потреб в базовій і пікової потужності, забезпечувати необхідний резерв генеруючої потужності та його раціональне розміщення, а також розміщення джерел реактивної потужності і регулювання напруги, розробляти програми і схеми розвитку електроенергетики, технічного переозброєння та реконструкції електростанцій та мереж, вирішувати питання вибору нових майданчиків для будівництва електростанцій та їх паливопостачання, брати участь у виборі системоутворюючих зв'язків, погоджувати рішення зазначених питань з енергокомпаніями інших держав і регіонів всередині держав, місцевими органами влади, міністерствами енергетики, Виконавчим комітетом Електроенергетичної Ради Співдружності Незалежних Держав та іншими зацікавленими організаціями. Місцеві органи влади повинні розділяти відповідальність за електро-і теплопостачання споживачів при вирішенні питань розміщення об'єктів електроенергетики на своїй території.
Основним критерієм, що визначає розвиток електричних зв'язків в енергооб'єднання, міждержавних та міжрегіональних електропередач, повинно бути зниження капітальних вкладень та щорічних експлуатаційних витрат для всіх держав і регіонів всередині держав від інтеграції їх енергосистем в ЄЕС при забезпеченні необхідного рівня надійності енергопостачання споживачів. Критерієм надійності в перспективі має стати вимога недопущення порушення електропостачання споживачів при відмові будь-якого елементу ЄЕС, а в ряді відповідальних випадків - і при відмові двох і більше елементів.
Повинні розвиватися багаторазово замкнуті електричні мережі, що забезпечують надійність схем видачі потужності електростанцій та електропостачання великих вузлів навантаження і міст. Схеми видачі потужності атомних і великих теплових електростанцій повинні допускати можливість відключення будь з відведених ліній електропередач без необхідності зниження потужності електростанцій.
Окремі держави і регіони повинні зв'язуватися лініями електропередач таким чином, щоб відключення однієї з ліній, як правило, не приводив до порушення стійкості ЄЕС і дії протиаварійної автоматики, що відключає споживачів електроенергії. Ця ж вимога стосується й до ліній електропередачі усередині регіону.
Схема електричної мережі Єдиної енергосистеми Росії та ЄЕС повинна володіти достатньою гнучкістю, що дозволяє здійснювати її поетапний розвиток і досить просто пристосовуватися до зміни умов зростання навантажень і розвитку електростанцій, а також до зміни напрямків потоків потужності.
Лінії електропередачі між енергосистемами і енергооб'єднаннями незалежних держав за доцільне зробити в майбутньому спільною власністю енергокомпаній держав, територією яких вони проходять, з рівною (або пропорційної протяжності) часткою відповідальності у забезпеченні функціонування цих ліній і такою ж часткою у розподілі вигоди від їх експлуатації.
Першочерговими завданнями розвитку системоутворюючої мережі вищих класів напруги в Єдиній енергосистемі Росії є: - посилення транзиту Схід-Захід шляхом будівництва на першому етапі низки ліній напругою 500 кВ, а в подальшому - ліній електропередачі напругою 1150 кВ в Сибіру, на Уралі і в Європейській частині; - посилення системоутворюючих зв'язків між ОЕС Північного Кавказу, Центру та Середньої Волги шляхом спорудження ліній електропередачі напругою 500 кВ.
Необхідно спільне рішення Росією і Казахстаном питання про подальше використання незавершеної будівництвом ППТ 1500 кВ Екібастуз-Тамбов і введенні в експлуатацію на номінальну напругу усіх ділянок лінії електропередачі 1150 кВ Сибір-Казахстан-Урал.
Доцільно в майбутньому розглянути питання подальшого розвитку системоутворюючих зв'язків ОЕС Казахстану та Єдиної енергосистеми Росії, з урахуванням можливого приєднання ОЕС Середньої Азії до ЄЕС, а також споруди міжсистемних зв'язків ОЕС Сходу з Єдиною енергосистемою Росії.
Застосування ліній електропередач і вставок постійного струму може в перспективі розглядатися для використання на міжсистемних зв'язках Єдиної енергосистеми Росії з закордонними (в першу чергу, європейськими) країнами, а також всередині Єдиної енергосистеми Росії для транспорту по цих лініях великих потоків електроенергії на далекі відстані і для створення керованих елементів в кільцевих мережах змінного струму.
До 2010 р. вищим класом напруги в Єдиній енергосистемі Росії залишиться 1150 кВ для мереж змінного струму і 1500 кВ для передач постійного струму, якщо вони будуть споруджені до цього терміну.
Загальний резерв потужності для забезпечення нормальної роботи ЄЕС і надійного електропостачання споживачів повинен бути збільшений, по крайней мере, до 15-17% при його раціональному розміщенні в ЄЕС. У перспективі доцільно при виборі резерву потужності виходити з умови ймовірності втрати навантаження, що дорівнює 1 дню в 5-10 років.
Резкопеременной характер добового і тижневого графіка навантаження ЄЕС, особливо в європейській частині (де нічне зниження навантаження в окремих регіонах сягає 35-40%), пред'являє високі вимоги до маневреності устаткування електростанцій, що працюють в ЄЕС.
Основні вимоги до роботи обладнання полягають у наступному. Енергоблоки газомазутних КЕС повинні забезпечувати розвантаження в залежності від типу котлоагрегатів і виду палива на 45-60%; енергоблоки вугільних ТЕС повинні розвантажуватися в середньому на 20-30%. Діючі теплофікаційні агрегати ТЕЦ повинні дозволяти проводити щодобову розвантаження на 15% в зимовий робочий день (що на 2-4% більше меж, досягнутих в експлуатації в даний час). Для нових проектованих ТЕЦ вимоги до маневреності повинні бути підвищені, особливо для газо-мазутних і з парогазовим циклом. ГЕС в розрахунковий маловодний рік в зимові робоча доба повинні розвантажуватися на 90-95%; ГАЕС повинні брати участь у регулюванні графіка навантаження енергосистеми повною потужністю як в турбінному, так і в насосному режимах.
Необхідно розвиток методів і засобів оперативно-диспетчерського управління ЄЕС, відповідних складності об'єкта управління та нових умов роботи ЄЕС. Управління ЄЕС повинно будуватися на основі нової обчислювальної та інформаційної техніки. Потрібен розвиток каналів зв'язку і створення єдиної інформаційно-обчислювальної мережі, забезпечення комплексної автоматизації всього процесу виробництва і розподілу електроенергії з урахуванням останніх науково-технічних досягнень і зарубіжного досвіду.
Повинні бути розроблені автоматизовані системи регулювання споживання електроенергії в поєднанні з автоматизованою системою диспетчерського управління режимами, системи локалізації важких аварій та якнайшвидшого відновлення нормального режиму функціонування ЄЕС. Обсяг протиаварійного управління, що призводить до відключення споживачів в енергосистемах, повинен бути гранично обмежений і економічно обгрунтований.
Необхідно взаємопов'язане розвиток ЄЕС і системи управління її режимами в якості двох частин єдиного цілого.
Для успішної роботи ЄЕС як єдиного енергокомплексу потрібно вдосконалення управління її розвитком і функціонуванням з урахуванням нових соціальних і політичних умов розвитку незалежних держав. Планування розвитку ЄЕС повинно враховувати як інтереси окремих держав, регіональні інтереси, так і інтереси розвитку ЄЕС в цілому. Доцільно збереження системи довгострокових, середньострокових і короткострокових прогнозів розвитку електроенергетики незалежних держав і ЄЕС. Основним завданням складання прогнозів розвитку ЄЕС є оптимальна ув'язка програм розвитку електроенергетики, що розробляються незалежними державами і регіонами. Проведення робіт по перспективі розвитку Єдиної енергосистеми Росії та ЄЕС в нових умовах потребує врахування великої обсягу додаткової інформації, вдосконалення методів її обробки і розробки нової методології прогнозування на близьку й далеку перспективу.
В цілому, потрібно велика комплексна робота представників держав, енергосистеми і енергооб'єднання яких функціонують у складі ЄЕС, по розробці принципів планування її розвитку і принципів паралельної роботи об'єднаних енергосистем в нових соціальних і політичних умовах для забезпечення зниження вартості електроенергії та підвищення надійності електропостачання споживачів.
Ця робота повинна вестися паралельно з розробкою зазначених принципів для енергосистем, що функціонують у складі Єдиної енергосистеми Росії, за участю представників регіональних акціонерних товариств, ОЕС і РАО "ЄЕС Росії".