Файл: «Реформа электроэнергетики в России».pdf

1.2. Технологические и организационные проблемы и перспективы инновационного развития электроэнергетики

Если принципиально новым направлением технологического и организационного развития электроэнергетики в рамках «нового электрического мира» является интеграция производителей и потребителей энергетических услуг в виде единого энергокомплекса, где отсутствует развитая сетевая компонента, то интеграция этих территориально-производственных комплексов и крупных городских агломераций потребует развития сетевых структур. Эти структуры будут представлять собой не просто набор межсистемных (и отдельных транспортных) электропередач, а составят инфраструктурную систему, главной задачей которой является обеспечение резервирования и взаимопомощи объединяемых частей, эффективность и живучесть функционирования и развития всего объединения.

Резервирование означает не только распределение свободных активных и реактивных мощностей в различных генерирующих узлах объединения, но и использование возможностей самих потребителей и совокупных центров энергопотребления для совместного регулирования графиков нагрузки, предотвращения неконтролируемой лавины частоты и напряжения и ее проникновения в незащищенные части системы.

Эффективность объединения предполагает более полное использование перетоков электроэнергии от генерирующих источников с различными системами топливообеспечения и видами используемых энергоресурсов (угольные и газовые ТЭС, АЭС, ГЭС, в том числе ПЭС, а в будущем, возможно, и центры ВИЭ). Кроме того, традиционно энергообъединение будет решать и задачи использования неравномерности наступления пиковых нагрузок в зонах различных часовых поясов. Однако радикальное решение этой задачи сводится к широкому внедрению системных накопителей энергии, среди которых, в связи с общим направлением развития электрификации, преимущественно будут развиваться электромагнитные устройства, в том числе СПИНы, а также новые конденсаторные батареи^[13].

Помимо накопителей межсистемные связи будут активно использовать различны технические устройства управления потоками мощности: фазоповоротные устройства для перераспределения потоков по параллельным связям, вставки постоянного тока для объединения несинхронно работающих систем или принудительного разделения систем с целью предотвращения каскадного распространения аварий, регулируемые СТАТКОМы и др.^[14].

Особого внимания заслуживает проблема освоения гибких управляемых линий электропередач. По-видимому, в связи с отсутствием условий в будущем для масштабного обмена перетоками мощности по межсистемным связям, будет достаточно использования ВЛ СВН 500-750 кВ, не прибегая к освоению ВЛ 1150 кВ переменного тока и 2000 кВ постоянного тока. Кстати говоря, в сложных многоподстанционных системах ППТ с точки зрения их общей управляемости, требующей сбора информации обо всем энергообъединении, и ненадежности такой информационно-управляющей системы, вряд ли станут эффективным средством обеспечения живучести межгосударственного и межконтинентального электроэнергетического комплекса.

Энергетическое кольцо, особенно в Евразии, – это не совокупность передач мощности из одной части региона в другую, удаленную на расстояние 1500-2500 км, а система «сборных шин», к которым могут подсоединяться как различные генерирующие источники, так и центры энергопотребления. Нынешняя установка, что подобное кольцо призвано для передачи электроэнергии сибирских ГЭС в АТР, как и обратно – для передачи энергии от китайских ВИЭ в Европу, вряд ли будет реализована.

Скорее всего, как мощности ГЭС, так и ВИЭ, а также ПЭС и будущих АЭС будут полноправными источниками для всего объединения, к шинам которого будут подключаться и центры энергопотребления в виде различных региональных и межгосударственных ТПК. В будущем, по мере развития азиатского и европейского энергетических колец, возможно, возникнет возможность и целесообразность их объединения в общее евразийское кольцо – суперобъединение.

Поскольку оно будет предназначено не для передачи мощности из одного конца континента в другой, а для того, чтобы это энергетическое кольцо решало задачу инфраструктурного развития по всей межконтинентальной протяженности, подобная система передач должна формироваться не как сугубо транспортная связь, а как межсистемный радиус большого кольца, то его реализация возможна с помощью настроенных на полуволновую длину (3000 км) линий, постепенно перерастающих в межсистемную транспортно-энергетическую инфраструктуру. На более близкую перспективу целесообразно уделить большее внимание распределительным сетям более низкого напряжения.

Помимо ВЛ с управляемыми источниками реактивной мощности (FACTS) это могут быть и одноцепные компактные линии с резервной фазой, что повышает их ремонтопригодность и надежность передачи при наиболее вероятных однофазных коротких замыканиях^[15].

Использование в линейном строительстве более легких, но не менее прочных полимерных изоляционных подвесок и самих опор позволяет существенно расширить арсенал возможных видов линейных и подстанционных конструкций, что повышает их удобство для монтажа и ремонта, обеспечения компактности и необходимого дизайна, требований экологии и безопасности. Использование новых устройств для управления режимами межсистемных электропередач позволяет успешно решать и задачи межгосударственного объединения систем с сохранением собственного управления внутри каждой из частей и обеспечения их согласованного взаимодействия в общем объединении.

Новые схемнорежимные решения в области ВЛ СВН и межсистемных электропередач, а также их оснащение цифровыми устройствами, позволяющими придать системам свойства «интеллектуальности», позволят формировать энергообъединение по типу управляемых энергоинформационных систем ЕЭС-2.0, где связи систем осуществляются не только посредством физических коммуникаций (гибких ВЛ, цифровых подстанций, накопителей), но и информационных потоков энергетического, экономического и нейросетевого вида. А поскольку и финансовые, и инвестиционные, и информационные потоки есть разновидности слаботочных электрических сигналов, то всю совокупность связей между системами можно считать набором электрических коммуникаций. Такая энергетическая интеграция потоков между отдельными объектами системы предполагает, что и субъекты энергетического рынка также должны составлять некое интегрированное пространство.

Наиболее перспективно в этом направлении ожидать реструктуризацию этих субъектов, вписывающихся в общую энергоинформационную инфраструктуру. Если на уровне ТПК, как уже было сказано, эти субъекты формируют общий кластер предприятий с ориентацией на конечный производственный результат и их капитал составляет единую базу (объединение и взаимообмен акциями), то сетевые инфраструктурные объекты должны развиваться организационно как распределенные, но взаимопроникающие сети ячеистого типа.

Для них наиболее подходящим является организационный вариант интеграции МРСК, охватывающих деятельность межрегиональных сетевых структур, и ФСК, управляющих федеральными системами, включающими в себя межсистемные электропередачи ВН и СВН, в единый холдинг типа ПАО «Россети», находящийся в руках государства. Однако функции и холдинга, и входящих в него структур, подвергнутся существенной трансформации.

Все сетевые структуры перестанут быть ответственными энергоснабжающими организациями. Эти функции отойдут либо энергетическим подразделениям ТПК, либо региональным структурам, охватывающим как централизованные, так и децентрализованные системы энергоснабжения. Являясь не просто физическими посредниками между потребителями и всеми видами генерирующих компаний и сетевых поставщиков энергии, но и финансовыми регуляторами этих поставок, они несут ответственность за бесперебойное и надежное обеспечение регионального энергоснабжения всех потребителей. Именно их деятельность станет предметом регулирования тарифов со стороны региональных энергетических компаний (РЭК).

Региональные энергосистемы (РЭС) будут включать в себя как региональные энергоснабжающие организации, так и подразделения МРСК, непосредственно ориентированные на внешние поставки энергии в эти регионы, величина которых должна определяться текущими и среднесрочными балансами электроэнергии и мощности, определяемыми

РЭК. МРСК (в будущем) не должны отказывать потребителям РЭС в подключении необходимых мощностей, объемы которых будут согласовываться с РЭК. Возможно, именно баланс мощностей (а не объемов поставок электроэнергии) станет основным предметом долгосрочного регулирования в энергетике, а реализация этого баланса станет долевым участием самих РЭС и децентрализованных систем, а также внешних поставок через МРСК и ФСК, работающими с самостоятельными генерирующими компаниями.

Не исключено, что сетевые структуры, не удовлетворенные условиями поставок от генерирующих компаний, на конкурентной основе будут вместе с РЭС развивать собственную генерацию – как маневренную, так и базовую для выполнения заказов со стороны развивающихся потребителей. Такая ответственность РЭС за надежное энергообеспечение всех заявок потребителей, согласованных с РЭК, будет стимулировать их участие в работах по энергосбережению в потребительском секторе, как это установлено уже сейчас законодательно и реализуется на практике в энергосистемах США. Регулирование же переменного графика нагрузки, в том числе за счет применения системных накопителей, приведет к увеличению КИУМ действующих станций и снизит неоправданные вложения в создание дополнительного резерва мощностей.

Именно плата за мощность, а не тариф за поставки электроэнергии, станет основным финансовым и инвестиционным предметом регулирования отношений между потребителями и поставщиками энергетических услуг в электроэнергетике. Функции же нынешнего ПАО «Россети» должны трансформироваться от решения задач текущего хозяйственного управления деятельностью энергоснабжающих организаций к общему контролю за рисками их деятельности в сфере надежности и обеспечения живучести всего энергообъединения ЕЭС-2.0.

Прежде всего, это касается проблем формирования структуры энергообъединения, где физические межсистемные электропередачи составят единую систему с техническими средствами управления потоками по этим линиям – накопителями и регулирующими устройствами, информационными связями, рыночными потоками и функциональными коммуникациями эргатических (человеко-машинных) систем. Использование комплекса всех этих физических и метафизических связей позволит по-новому строить надежную систему из недостаточно надежных отдельных элементов. За счет этой структурной организации может быть обеспечена живучесть объединения, не прибегая к неоправданно высоким резервам мощностей, что приведет снижению инвестиционных затрат и повышению маневренности и гибкости работы всего объединения.

При этом сети станут не просто мостиком между хозяйственными субъектами в энергетике, а будут выполнять функции долгосрочного развития энергетики через развивающиеся РЭС. Это развитие, направленное на решение стратегической задачи – глубокой электрификации страны и ее регионов, будет сопровождаться одновременным инновационным (организационным и технологическим) становлением энергетики как локомотива социально-экономического развития страны.

По итогам первой главы можно сделать вывод, что Электроэнергетика относится к базовым отраслям и имеет важнейшее межотраслевое значение, поскольку уровень и качество энергоснабжения определяют условия производственной деятельности и бытового обслуживания населения.

Новым направлением технологического и организационного развития электроэнергетики в рамках «нового электрического мира» является интеграция производителей и потребителей энергетических услуг в виде единого энергокомплекса, где отсутствует развитая сетевая компонента, то интеграция этих территориально-производственных комплексов и крупных городских агломераций потребует развития сетевых структур. Эти структуры будут представлять собой не просто набор межсистемных (и отдельных транспортных) электропередач, а составят инфраструктурную систему, главной задачей которой является обеспечение резервирования и взаимопомощи объединяемых частей, эффективность и живучесть функционирования и развития всего объединения.

Развитие, направленное на решение стратегической задачи – глубокой электрификации страны и ее регионов, будет сопровождаться одновременным инновационным (организационным и технологическим) становлением энергетики как локомотива социально-экономического развития страны.