CC BY
18
ЭКОНОМИКА ТЭК
ECONOMY OF FUEL AND ENERGY COMPLEX
УДК 338.45:621.31
ББК 65.305.142
К 60
Д.Г. Колесников,
кандидат экономических наук, доцент кафедры электроснабжения СевероКавказской государственной гуманитарно-технологической академии, г.
Черкесск. Тел.: + 7 (928) 395-35-70, e-mail: salokol@mail.ru
ЕДИНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛЬЮ - УСЛОВИЕ УСТОЙЧИВОЙ РАБОТЫ ЭНЕРГОСИСТЕМ И НАДЕЖНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
(Рецензирована)
Аннотация. В статье рассмотрена роль электроэнергетической отрасли в хозяйственной жизни страны, а также факторов, влияющих на надежность электроснабжения потребителей. Проведено сравнение характера системных аварий в энергетических системах СССР и зарубежных стран. Сформулированы выводы о положительном влиянии единого управления и технологического регулирования на устойчивость работы электроэнергетических систем.
Ключевые слова: электроэнергетическая отрасль, надежность электроснабжения потребителей, системные аварии в энергосистемах.
D.G. Kolesnikov,
Candidate of Economic Sciences, Associate Professor of the Department of
Power Supply, North-Caucasian State Academy of Humanities and Technology,
Cherkessk. Ph.: +7 (928) 395-35-70, e-mail: salokol@mail.ru
UNIFIED MANAGEMENT OF ELECTRIC POWER INDUSTRY - CONDITION OF SUSTAINABLE
OPERATION OF POWER SYSTEMS AND RELIABLE ELECTRICAL SUPPLY OF CONSUMERS
Abstract. The article discusses the role of the electricity industry in the economic life of the country, as well as factors affecting the reliability of electricity supply to consumers. A comparison was made of the nature of system accidents in the energy systems of the USSR and foreign countries. The conclusions are formulated about the positive impact of the unified management and technological regulation on the stability of the operation of electric power systems.
Keywords: electric power industry, reliability of power supply to consumers, system accidents in power systems.
Электроэнергетика - отрасль промышленности, объединяющая объекты по производству, преобразованию, передаче и распределению электрической энергии.
Известным обстоятельством является наличие зависимости между величиной валового национального продукта, жизненным уровнем населения и объемом потребления энергоресурсов [1]. Именно поэтому для обеспечения возрастающего спроса потребителей на электрическую энергию и мощность, а также в целях формирования резервов электрической мощности, развитие отрасли должно идти опережающими темпами.
Современная электроэнергетика страны представляет собой централизованную систему, состоящую из объединенных территориальных электроэнергетических систем, функционирующих в едином непрерывном производственном процессе. В ее состав входят более 90% всех основных производственных фондов отрасли. Она непосредственно связана с остальными отраслями топливно-энергетического комплекса и транспортной инфраструктурой.
Исключительной особенностью электроэнергетической отрасли является уникальность электрической энергии как товара, имеющего и признаки услуги. Отличительной чертой этого товара также является возможность пользователя изменять количественные и качественные характеристики электрической энергии, имеющейся в энергосистеме и отпускаемой другим потребителям. Если виновник возмущения - крупный потребитель, то это может привести к нарушению баланса в энергосистеме и утрате ее устойчивого состояния. Это обстоятельство предъявляет особые требования к контролю и синхронизации процессов производства и потребления электроэнергии, поскольку на современном этапе технологического развития общества до сих пор не достигнута возможность ее хранения
даже в небольшом объеме (1% от количества вырабатываемой энергии). При этом для устойчивого функционирования минимальным считается пятипроцентный резерв. Из-за отсутствия возможностей складирования существует жесткая зависимость объемов производства энергии исключительно от потребителей. То есть электроэнергетическая система работает исключительно по спросу.
Важность электроэнергетической отрасли для всего народнохозяйственного комплекса России определяется не столько долей в ВВП Российской Федерации, которая составляет менее 4-5% от общего ВВП [2], сколько присутствием электрической энергии в технологических процессах во всех отраслях экономики и в быту. В зависимости от специализации и уровня экономического развития региона влияние топливно-энергетического комплекса на экономическое развитие региона может быть весьма существенным и может достигать по ряду показателей следующих значений, так доля:
- ТЭК в валовом региональном продукте - до 50%;
- в производстве промышленной продукции - до 90%,
- численности занятых в экономике региона - до 15%;
- в доходах консолидированного бюджета - до 60%, в расходах - до 20% [3].
И, пожалуй, самое главное: от надежного и бесперебойного функционирования отрасли напрямую зависит такой важный показатель независимости страны, как энергобезопасность. Целая категория потребителей, таких как оборонные объекты, ядерная электроэнергетика, отдельные подотрасли промышленности и социальной сферы, предъявляют особые требования к надежности электроснабжения, поскольку даже кратковременные перерывы могут привести к катастрофическим последствиям для экономики, экологическому ущербу, а также человеческим жертвам.
В то же время надежность электроснабжения потребителей находится в жесткой прямой зависимости от бесперебойной и безаварийной работы энергосистемы. Это требует от энергетической системы решения целого ряда комплексных мер по обеспечению технологического цикла по перемещению произведенной электрической энергии к потребителю в необходимом объеме и с соответствующими параметрами качества. С учетом того, что электроэнергетическая система России представляет собой сложную автоматизированную систему, управление ее гораздо проще организовать, если в отрасли существуют единое административно-хозяйственное и, особенно, технологическое управление. Наличие огромного количества горизонтальных связей также усложняет управление этой вертикально-интегрированной системой.
Одно из ключевых звеньев в архитектуре технологического управления представлено центральным диспетчерским управлением, исполняющим функции по оперативно-диспетчерскому управлению с целью:
- обеспечения баланса между спросом и предложением на рынке электрической энергии и мощности;
- удовлетворения потребностей потребителей в любой момент времени (в том числе в рамках утвержденных горизонтов планирования);
- поддержания устойчивости электроэнергетической системы при возникновении «возмущений» и способностью восстанавливать «нормальный режим» после возникших нарушений.
Кроме этого, надежность (бесперебойность электроснабжения потребителей) функционирования электроэнергетической системы зависит от:
- состояния основных производственных фондов (доля устаревших в общем балансе, коэффициент износа; коэффициент обновления, коэффициент выбытия и т.п.);
- способности систем релейной защиты и противоаварийной автоматики своевременно и адекватно реагировать на нарушение «режима» в энергосистеме;
- финансовых возможностей по обеспечению должного уровня (своевременного и качественного) проведения работ ремонтно-эксплуатаци-онного характера;
- квалификации персонала (административно-технический, ремонтный, оперативный, оперативно-ремонтный, электротехнологический персонал производственных подразделений), необходимой для грамотного и своевременного принятия решений по оперативно-диспетчерскому управлению электроэнергетической системой и проведения всевозможных работ ремонтно-экс-плуатационного характера.
Анализ функционирования энергосистем выявил, что предпосылками аварий, как правило, являются:
- природно-климатические условия, в которых функционируют электроэнергетические системы;
- отсталость технологического развития и неудовлетворительные техническое состояние и эксплуатация энергосистем.
Плановая экономика способствовала привлечению инвестиций в электроэнергетическую отрасль. Доля электроэнергетики в те годы в общем объеме инвестиций, направляемых в промышленность, составляла около 10% [4].
Но высоким темпам строительства объектов энергетики способствовали не только благоприятные организационно-экономические, но и социально-психологические факторы. Руководство страны продолжало использовать положительный опыт, полученный еще во время реализации плана «ГОЭЛ-РО» по привлечению комсомольцев к строительству энергетических объектов. Эти трудовые ресурсы активно использовались и в период с семидесятых по девяностые
годы для ключевых объектов территориально-промышленных комплексов и народно-хозяйственного комплекса в целом. Массовое применение механизации вакже способствовало р осту проирводи-терьноето труда,кооопая выросла о свроитулвство та рмслвворвный т1бовод (195Т) до 19°)0 ос., Золее коп в 0 раз |М].
Все это соособствооало обэрпе-чению высочит темпов введения
в эксплуатацию энергетических мощностей, обеспечивающих все возравтающие бности народ-
но-хозяйственного комплекса стра-иыСрио. 1).
Для обеспечения межсистемных овяоей о ощанзита тлекороческой эосесзпссис], происведонно1 нуо^пных омектроттанциях Сибири шло ас тивзое строивееьстоо выроповолао-чых линий поредая напряжехиом 500 кВ и выше (рис. 2).
£ ffl
1000 900 800 700
Н 600
500 400 300 200 100 0
962
805
640
165
196
I
i960 1970 1975
1980 1985
■ Мощность электростанций, ГВт I Произведено электроэнергии, млрд. кВтч
Рис. 1. Темпы ввода электрических мощностей и производитва электриче-скойэнорчиму РСФСР в б970сб9Ч0го]ЗттlкaрлeнеaтmopтмрстзmlчпткббУ])
500 кВ** 1150 кВ
Линейная (750 кВ)
1750 кВ
Линейная (500 кВ**) Линейная (1150 кВ)
Рис. 2. Динамика строительства высоковольтных линий электропередач асоставлено авторомпоисточнику [5])
Благодаря этому, а также массовому внедрению автоматизации, в оперативно-диспетчерском управлении к середине восьмидесятых было завершено создание Единой электроэнергетической системы СССР -крупнейшей энергосистемы в мире.
Единая энергетическая система СССР (ЕЭС СССР) имела достаточно высокие технические и экономические показатели благодаря синхронной работе всех электростанций страны, что позволяло обеспечить резервы электрических мощностей при одновременном снижении капитальных затрат и издержек по эксплуатации.
Такой технико-экономический показатель, как потери электрической энергии и мощности, в ЕЭС СССР был на уровне энергосистем США и Западной Европы. А по единичной мощности энергоблоков, применяемых на отечественных электростанциях, не было равных в мире.
Электроэнергетика Российской Советской Федеративной Социалистической Республики с момента создания первых энергетических систем (1926 год) несмотря на всю сложность управления этой вертикально-интегрированной автоматизированной системой и наличие огромного количества горизонтальных связей отличалась высокой надежностью, вплоть до начала ее реформирования, а крупные системные аварии носили единичный характер [6-7] (табл. 1).
Данные табл. 1 наглядно показывают, что отечественная энергетика имела более высокие запасы надежности и живучести (всего в мировой энергетике за указанный период произошло более двадцати масштабных аварий, из них половина - в США). Безаварийная работа обеспечивалась хорошим техническим состоянием оборудования отрасли, чему способствовал регулярный ввод новых и реконструкция уже имеющихся на балансе основных средств.
Функционирующие в структуре Министерства энергетики и электрификации (и других отраслевых министерств) научно-исследовательских, проектных институтов и проектных бюро совместно с Центральным диспетчерским управлением сформулировали теоретические основы обеспечения потребностей народно-хозяйственного комплекса страны при соблюдении устойчивости и живучести энергетической системы. Суть этих принципов заключалась в приоритете технологического регулирования отрасли. На практике это означало обязательное соблюдение баланса электрической энергии, мощности в узлах энергосистемы в киловатт-часах и киловаттах, а не баланса в денежном эквиваленте. Поддержание баланса мощности в энергетической системе обеспечивалось значительным резервом энергетических мощностей со значительным удельным весом маневренных мощностей (гидроэлектростанций), достигших к началу 1990 года около 20%, а также наличием межсистемных связей высокой пропускной способности, что позволяло обеспечить транзит электрической энергии и мощности. И самое главное: вертикальная интеграция отрасли, руководимой Министерством энергетики и электрификации, позволяла привлекать к задачам по ликвидации аварий все субъекты Единой энергетической системы СССР.
По оценке ученых и аналитиков отрасли, в большей части системных аварий предпосылками были неблагоприятные климатические условия, однако в странах с рыночной экономикой тяжесть и время ликвидации аварий увеличивались из-за особенности, присущей этой форме хозяйствования экономических отношений между субъектами электроэнергетической отрасли.
Так, по оценке известного французского ученого Рене Пелесье (в рамках указанного выше периода), для энергосистем «западных стран» были присущи [7]:
Таблица 1
Отдельные сведения об авариях в электроэнергетических системах мира
Дата Место и объект аварии Последствия
18.12.1948 Московская энергосистема (г. Москва, Московская область) Без электроснабжения остались практически все потребители Московского региона (за исключением потребителей, имеющих собственный резерв). Нагрузка энергосистемы составляла всего около 6% (90 МВт, включая и расходы на собственные нужды электростанций отключенных от системы)
06.06.1950 Энергосистема Северо-Западного побережья США Были обесточены потребители Северо-Запада США. В той или иной степени был нанесен ущерб электростанциям практически на всей территории страны
28.01.1965 Энергосистема Среднего Запада США Без электроснабжения остались около 2,5 млн чел. На территории Айова и энергосистемах еще пяти штатов Среднего Запада США. Восстановление электроснабжения было восстановлено примерно через 2^2 часа
09.12.1965 Энергосистема Северо-Востока США и Канады Авария затронула территорию общей площадью 200 000 км2 с числом проживающих около 30 млн чел. Ликвидация аварии заняла 14 часов
13.07.1977 Энергосистема Нью-Йорка США Более чем на сутки Нью-Йорк и прилежащие территории (число проживающих - более 9 млн чел.) были обесточены. Темное время суток спровоцировало население бедных кварталов к массовым грабежам. Общий ущерб от этой аварии был оценен в сумму более 1 млрд долларов США
31.05.1979 ЕЭС СССР В результате аварии нагрузка всей энергосистемы упала на величину около 6 ГВт. Ограничение нагрузки и отключения в той или иной степени затронуло большое число потребителей всей энергосистемы. Последствия могли быть еще более серьезными, если бы не короткое время ее ликвидации - менее четверти часа
19.12.1978 Энергосистема Франции В результате аварии были отключено более % нагрузки всей энергосистемы (около 30 ГВт). На ликвидацию аварии ушло около суток
20.06.1985 ЕЭС СССР Ограничение нагрузки - около 3 ГВт. Время ликвидации аварии составило менее 20 минут
Отсутствие центрального диспетчерского управления.
Несогласованность смежных энергосистем при работе в аварийных режимах из-за приоритета исполнения договорных обязательств по электроснабжению потребителей.
Технологическое и техническое отставание в автоматизированных
комплексах управления и регулирования режимов электроэнергетических систем, включая средства про-тивоаварийной автоматики.
Относительно слабое развитие межсистемных связей, поскольку ни одна из энергосистем не хотела не только инвестировать деньги в их строительство, но и брать на себя обязательства по их содержанию.
Устойчивость работы электроэнергетической отрасли, являющейся сложной иерархической автоматизированной системой с большим количеством горизонтальных связей, зависит от огромного количества факторов, имеющих как внешнюю, так и внутреннюю природу. Однако количественное и
качественное сравнение системной аварийности отечественной электроэнергетической отрасли советского периода с энергосистемами «западных стран» наглядно доказывает преимущество централизованных энергосистем под единым хозяйственным и технологическим управлением.
Примечания:
1. Колесников Д.Г. Стратегия и механизм развития регионального энергетического комплекса: Диссертация на соискание ученой степени кандидата экономических наук. Ростов-на-Дону, 2009. 215 с.
2. Российский статистический ежегодник. 2016: Стат. сб. М.: Росстат, 2016. С. 725.
3. Корнеев А.Г, Бобков К.А. Анализ бюджетных связей топливно-энергетического комплекса Иркутской области // Проблемы прогнозирования. 2007. № 1. С. 151-159.
4. Российский статистический ежегодник. 2003: Стат. сб. М.: Госкомстат России, 2003. 705 с.
5. Народное хозяйство РСФСР за 70 лет. Стат. ежегодник. М., 1987. С. 255.
6. Ефимов Д.Н. Примеры анализа каскадных аварий в ЕЭС СССР и России // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: Материалы Международного научного семинара имени Ю.Н. Руденко. Сыктывкар, 2016. С. 256-266.
7. Пелисье Р. Энергетические системы: научное издание / Пер. с фр. В.М. Балу-зина, под ред. В.А. Веникова. М.: Высшая школа, 1982. 568 с.
References:
1. Kolesnikov D.G. Strategy and development mechanism of the regional energy complex: Dissertation for the degree of Candidate of Economic Sciences. Rostov-on-Don, 2009. 215 p.
2. Russian statistical yearbook. 2016: Statistical compendium. M.: Rosstat, 2016. P. 725.
3. Korneev A.G., Bobkov K.A. Analysis of budgetary ties of the fuel and energy complex of the Irkutsk region // Problems of forecasting. 2007. No. 1. Pp. 151-159.
4. Russian statistical yearbook. 2003: Statistical compendium. M.: Goskomstat of Russia, 2003. 705 p.
5. National economy of the RSFSR for 70 years. Stat. yearbook. M., 1987. P. 255.
6. Efimov D.N. Examples of the analysis of cascade accidents in the UES of the USSR and Russia // Methodical questions of research of reliability of big systems of power: Materials of the Yu.N. Rudenko International scientific seminar. Syktyvkar, 2016. Pp. 256-266.
7. Pelisie R. Energy systems: scientific publication / Translated from French V.M. Baluzin, ed. V.A. Venikova. M.: Higher School, 1982. 568 p.
