Научная статья на тему 'Электроэнергетика требует "умного" управления'

Электроэнергетика требует "умного" управления Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
158
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА / ОБЪЕДИНЕННЫЕ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ / INTEGRATED ELECTRICITY SYSTEMS / SMART GRID / НАДЕЖНОСТЬ / RELIABILITY / РOWER INDUSTRY

Аннотация научной статьи по экономике и бизнесу, автор научной работы — Бушуев В. В.

В статье анализируются необходимые изменения в управлении электроэнергетикой. Электроэнергетика это, прежде всего, социально ориентированная инфраструктура жизнеобеспечения коммунально-бытового и производственного сектора.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экономике и бизнесу , автор научной работы — Бушуев В. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The paper analyses what changes must be undertaken in the management of the power industry as it is an industry which ensures normal operation of the social infrastructure, first of all, the public utilities and production sector.

Текст научной работы на тему «Электроэнергетика требует "умного" управления»

ЭКО. - 2011. - №4

В статье анализируются необходимые изменения в управлении электроэнергетикой. Электроэнергетика - это, прежде всего, социально ориентированная инфраструктура жизнеобеспечения коммунально-бытового и производственного сектора.

Ключевые слова: электроэнергетика, объединенные энергосистемы, Smart Grid, надежность

Электроэнергетика требует «умного» управления

В.В. БУШУЕВ, доктор технических наук, генеральный директор Института энергетической стратеггии, Москва. E-mail: [email protected]

В плановом хозяйстве отрасль была объектом целевого директивного управления: централизованно определялись спрос, необходимые для развития энергомощностей капиталовложения и тарифы, по которым потребители оплачивали все понесенные энергетиками затраты, санкционированные государством. В условиях частно-государственного партнерства электроэнергетика становится субъектным полем хозяйственно-договорных отношений бизнес-единиц производителей и потребителей ее услуг.

При этом зачастую хозяйствующие субъекты относятся к этой сфере деятельности как к обычному товарному производству, заключая договоры на присоединение мощности потребителя к сети Объединенной энергетической системы (ОЭС) и поставку электроэнергии. При этом игнорируется специфика электроэнергетической системы как сферы услуг, когда ОЭС (или конкретный генерирующий источник), подключая потребителя, предоставляет ему потенциальную возможность произвести полезную работу, а само действие (работа, энергия) осуществляется совместно в общей сети: генератор - нагрузка. При этом происходит процесс преобразования энергетического потенциала, содержащегося в природном ресурсе (топливе, гидроэнергии), в новый ресурс (тепло и электрическая энергия), с помощью которого потребитель и производит полезную работу (освещение и отопление, обработку материалов, механическое движение и т.д. и т.п.).

Объединяющие «энергомосты»

По сути электрическая система есть структурный эрго-преобразователь (эрг - работа) одного вида скрытой энергии в энергетический процесс прямого или косвенного участия. У хозяйствующих субъектов, действующих в электроэнергетической сфере, должен возникать вопрос: кто, кому, за что и сколько должен платить? Является ли электроэнергия товаром? - Нет, ибо это - совместный рабочий процесс. Ее принципиально нельзя обособить, складировать и выдавать в оговоренном договором объеме. Можно ли ограничить мощность присоединенного потребителя, на чем настаивают поставщики - владельцы генерирующих источников? - Такое происходит (прямой отказ в подключении либо

требование предварительной оплаты подключения заявленной мощности), хотя и не соответствует сути партнерских отношений субъектов рынка.

В США, например, энергокомпании законодательно обязаны обеспечить подключение любого потребителя. А если не хватает свободных генерирующих мощностей, они либо заблаговременно вкладывают средства в их строительство, либо кооперируются с другими поставщиками, используя и в нормальных, и в аварийных условиях располагаемый резерв. Иногда выгоднее помочь потребителю изыскать эти резервы у себя за счет энергосбережения. Иногда потребитель обзаводится собственными энергоисточниками, дабы не зависеть от энергокомпаний-монополистов.

Поэтому реальная конкуренция в электроэнергетике происходит не между энергокомпаниями - поставщиками услуг, а между собственным и внешним энергоснабжением либо между энергосбережением и потреблением (соответствующим производством электроэнергии и развитием необходимых для этих целей мощностей).

К сожалению, эти элементарные истины не учитываются при реформировании электроэнергетики. Вместо совместных усилий по обеспечению потребностей общества в жизненно важных услугах (энергоснабжение населения и производственного сектора), хозяйствующие субъекты (при попустительстве государства) противостоят друг другу.

Субъектность электроэнергетики заключается и в том, что не государство, а конкретный потребитель (в частности, население) платит за все услуги (реальные и надуманные). Он же с помощью электроэнергии производит конечный набор услуг и товаров для общественного блага. И, наконец, в управлении единым процессом производства и потребления электроэнергии роль человеческого фактора в новых условиях чрезвычайно возрастает в силу интеллектуализации этого процесса.

Сложность управления такими организационно-технологическими системами, как электроэнергетика или отдельные ее подсистемы, предполагает наличие структурной иерархии. Эта многоуровневая иерархическая система представляет собой Единую электроэнергетическую систему России, интегрированную с соседними странами. Единая национальная электрическая сеть обеспечивает общую инфраструктурную основу

государства, вовлекая в оборот различные географически разнесенные природные ресурсы страны - газ Ямало-Ненецкого АО, уголь Канско-Ачинского ТЭК, ГЭС Ангарского и Енисейского каскадов. Поэтому данная единая сеть - объект стратегический, является достоянием всей России и ее интегрирующим фактором.

Следующий уровень иерархии - объединенные энергосистемы (не путать с ОГК и ТГК, объединяющими только генерацию). Они, как правило, должны действовать на условиях самобаланса (по базовым и пиковым мощностям и по энергии, с учетом различных графиков нагрузки) и взаимопомощи в нормальных (при неравномерном наступлении максимума нагрузки) и послеаварийных режимах (за счет эффективного использования резерва).

При этом особое значение и как межсистемные связи, и как системообразующие «энергомосты» имеют электропередачи сверхвысокого напряжения (1150 кВ) Сибирь - Урал -европейская часть России. Сегодня просматриваются как минимум две такие электропередачи: Итат - Барнаул - Омск -Челябинск и Туруханская ГЭС - Ново-Уренгойская ГРЭС на низконапорном газе - Приполярный Урал - угольная Ворку-тинская ГРЭС - Север Поволжья.

В перспективе следует вернуться к рассмотрению таких передач СВН в направлении Сибирь - Дальний Восток -Китай; Сибирь - Казахстан - Средняя Азия с возможным продлением в Пакистан и Индию. Эти электрические «мосты» позволят эффективно использовать богатые угольные и водные ресурсы Сибири.

Что даст «умная» энергетика?

Организация единой национальной электрической сети требует нового подхода к вопросам надежности. Надежность и живучесть энергообъединения, а также участие потребителей и независимых (децентрализованных) автономных генерирующих источников обеспечивают новые интеллектуальные электрические системы с активно-адаптивной сетью.

Создание «умной» электроэнергетики и «умное» управление ею призвано решить три взаимосвязанные задачи:

- обеспечить участие потребителей, сетевиков и владельцев генерирующих мощностей в совместном управлении функционированием и развитием клиентоориентированных энергоснабжающих систем;

- наладить надежность параллельной работы энергосистем;

- осуществить поэтапную модернизацию силовых энергетических установок и формирование инновационной энергетики будущего (на основе методологии системного Форсайта - целевого видения).

Технологии Smart Grid - это не только аппаратное объединение систем общего управления генерацией, транспортом и нагрузкой. Это - прежде всего создание единой энергоинформационной системы, осуществляющей диагностику и оценку состояния всех звеньев общего процесса производства и использования электрической энергии. Smart Grid подразумевает полный отказ от монополизированного рынка мощности за счет активного использования резерва генерации и управления спросом (для балансирования мощности и нагрузки, а также при работе в аварийных и послеаварийных режимах).

Потребитель сам решит: инвестировать ему в энергосбережение, в строительство собственных генерирующих мощностей или в развитие генерации энергокомпаний. В последнем случае инвестиционная составляющая напрямую включается в тариф на поставку электроэнергии либо инвестиции поступают в распоряжение ТГК, но не безвозмездно, а в обмен на акции этих компаний при дополнительной эмиссии на цели развития. Тем самым потребитель становится совладельцем генерирующих компаний, а не просто за счет своих средств увеличивает их капитализацию. Потребителю проще привлечь заемные средства под выпуск энергоемкой продукции, пользующейся спросом на рынке (например, металлургам, горно-обогатительным предприятиям и др.), чем энергетическим компаниям - под проекты нового энергетического строительства с длительным сроком и неясными условиями окупаемости.

«Клиентоориентированная энергетика» является наиболее привлекательным объектом для применения идеологии Smart Grid - «умная система», ориентированная на конечный эффект надежного и эффективного энергоснабжения, позволяет обеспечить новую концепцию инновационного развития электроэнергетики. Принципиальная особенность этой идеологии - возможность комплексного управления всей системой энергоснабжения, включая технологическую интеграцию

физических и информационных сетей, а также организационно-финансовое обеспечение инвестиционного и инновационного развития.

При этом можно мотивировать «разумное» и активное поведение конечного потребителя - формирование обоснованного спроса на энергоносители, согласованного противоаварий-ного управления. «Умная энергосистема» ориентирована на конечный результат - обеспечение комфорта и надежности в сфере жилищно-бытового энергоснабжения, качество энергии, высокую производительность и эффективность в сфере промышленной энергетики. А также системно балансирует традиционные и новые энергоисточники (возобновляемые источники, вторичные ресурсы, топливные элементы и др.).

«Клиентоориентированность» здесь означает право потребителя выбирать тот источник энергоснабжения и тот вид энергии, которые соответствуют характеру нагрузки. Так, энергоемкому металлургическому производству с постоянным графиком нагрузки в качестве основного генерирующего источника целесообразно выбрать АЭС или крупную угольную КЭС: никакие «ветряки» и «солнечные батареи» задачу энергоснабжения не решат. Если же потребитель - машиностроительное предприятие с переменным графиком нагрузки, то и генерация должна быть соответствующая, с возможностью внутрисуточного регулирования, в частности, подойдет ТЭЦ с газотурбинной надстройкой. Но если потребитель - небольшое поселение, сельскохозяйственная ферма, рекреационная зона, то альтернативой подключению к крупным удаленным централизованным источникам может быть использование, например, местных и возобновляемых источников.

Разумеется, речь не о диктате потребителя, а о согласованности структуры и режима системы «генерация - сеть -потребитель» и о единстве управления ею.

Без диктата

По сути дела, идеология Smart Grid должна восприниматься как необходимость формирования единой энергоинформационной системы, где диспетчерское управление - не надстройка над силовым потоком энергии, а органический элемент

«умной» человекомашинной (эргатической) системы. И создаваться она должна сразу как самоорганизующаяся и самоуправляемая, ориентированная не только на величину мощной нагрузки и генерации и объем совместно вырабатываемой и потребляемой энергии, но и на конечный результат - объем произведенной продукции (или услуг) у потребителя за счет эффективно организованной системы энергоснабжения.

«Умная система» оптимизирует (по конечному результату) не только количество используемой энергии, но и качество, в том числе организованность ее потока. Повышение ценности поставляемой энергии (ее качества и стоимости) должно с лихвой перекрываться дополнительным содержательным и финансовым результатом, полученным потребителем.

Организационной формой реализации «умной» «клиенто-ориентированной системы» должно стать системное объединение генерации, сети и потребителя, а также информационно-сервисного и диспетчерского управления, путем либо работы «на общую акцию», либо формирования самостоятельной компании, управляющей как активами всех хозяйствующих субъектов, занятых энергообеспечением конечного производства товаров и услуг, так и инвестиционным и инновационным развитием систем энергоснабжения.

На этом уровне иерархии реальная конкуренция может быть только между энергосбережением у потребителя: либо за счет сокращения потерь и использования менее энергоемких технологий производства конечного продукта, либо за счет увеличения объема и качества электропотребления, позволяющего расширить номенклатуру выпускаемых товаров.

В первом случае эффективность системы энергообеспечения, оцениваемая по схеме «результат - затраты», будет связана преимущественно со снижением энергетических затрат, а во втором - с увеличением масштаба и ценности конечного результата, получаемого с помощью используемой энергии.

Возможна конкуренция между автономной системой производства энергии у потребителя и внешним источником генерации, в том числе централизованной системой энергопроизводства. При этом подключение потребителя к этой системе не должно сопровождаться предварительными условиями (например, наличием свободных мощностей либо ограничением

пропускной способности питающей сети), что необходимо закрепить в нормативно-правовых актах. Также должна гарантироваться и свобода подключения к сетям централизованной системы независимых (от ее владельцев) генерирующих источников, имеющих свободные мощности и ресурсы.

Более высокий уровень иерархической системы электроэнергетики соответствует прежним РЭС (региональным энергетическим системам), в которых совокупность генерирующих, распределительных и сбытовых организаций нацелена на надежность и эффективность гарантированных поставок электроэнергии (и тепла) энергоснабжающими предприятиями потребителям при сохранении хозяйственной самостоятельности тех и других.

На этом уровне (в пределах определенной территории с достаточно жесткими электрическими связями между всеми объектами) производство тепла и электроэнергии централизуется. Это позволяет использовать более мощные тепловые электрические станции с лучшими экономическими показателями за счет укрупнения их мощности и реализации эффекта коге-нерации в интересах не одного потребителя - владельца автономной системы, а всего региона, включая промышленную и коммунально-бытовую нагрузки.

Доля централизованных систем в индустриальных районах по правилу «золотого сечения» должна составлять 2/3 (62%) всего производства электроэнергии и тепла, остальное придется на автономные (децентрализованные) системы.

Для сельскохозяйственных регионов, где главное требование - безопасность энергоснабжения, соотношение централизованных и децентрализованных систем - обратное (0,38: 0,62). Такой принцип позволит формировать систему энергоснабжения в интересах потребителя - безопасные поставки, как правило, от собственных источников, без ценового и административного диктата энергопроизводителей. Этому принципу должно быть подчинено и сервисное (проектное, ремонтное, информационное, кадровое) обеспечение деятельности энер-госнабжающих компаний.

На уровне РЭС должны действовать и региональные энергетические комиссии, занимающиеся тарификацией энергосервисных услуг (анализом себестоимости производства,

аудитом энергопотребления, учетом социальной обстановки в регионе), а также прогнозом потребительского спроса, инвестиционных потребностей, экологической безопасности и эффективности электроэнергетики.

При формировании регулируемых государством тарифов либо контроле за маржинальными (предельными) значениями рыночных цен должны учитываться не только инвестиционные потребности, но и финансовые возможности потребителей. Цены не должны превышать социально установленные нормативы, в частности, долю затрат на энергоснабжение в семейном бюджете (для населения) и в себестоимости промышленного производства. Конкретная величина этой доли (но не абсолютного размера цен и тарифов) будет устанавливаться для каждого субъекта РФ местной администрацией с учетом условий региона.

Структура энергетических компаний регионального уровня должна быть преимущественно публично-акционерной, с большим числом различных физических и юридических лиц. Это поставит электроэнергетику под контроль акционеров, заинтересованных не в сиюминутных финансовых целях компаний, а в их долгосрочном развитии.

Верхний уровень иерархической электрической системы видится как совокупность энергетических пулов (по примеру США) либо объединенных (в региональном разрезе) электроэнергетических систем (как в СССР). Данные объединения формируются и развиваются на основе сбалансированности спроса и производства электроэнергии, с учетом потребности в базисной и регулируемой мощности для покрытия пикового и полупикового графика нагрузки. В новых условиях особое внимание следует уделить формированию требуемого баланса мощностей и электроэнергии крупного региона. Гипертрофированное развитие ГЭС в Сибири при отсутствии в регионе АЭС и отставании ввода крупных ГРЭС (в КАТЭК) приводит к опасной зависимости возможной выработки электроэнергии от неравномерной сезонной и многолетней водности рек.

Межрегиональный обмен потоками энергии и мощности производится по межсистемным связям, пропускная способность которых должна быть не менее 10% располагаемой

мощности меньшей из объединяемых систем по соображениям живучести энергообъединения при потере одного из крупных энергоисточников. Перетоки мощности должны обеспечивать не только более рациональное размещение резерва в объединенных системах, но и «широтный эффект» (разницу во времени наступления максимума нагрузки по часовым поясам, а также естественную неравномерность размещения ГЭС и угольных ТЭС вблизи мест добычи труднотранспор-тируемого твердого топлива).

Эффективное управление межсистемными перетоками и РЭС может быть организовано на принципах активно-адаптивной сети (российский аналог Smart Grid) для верхних уровней иерархии. При этом ключевое значение будут иметь не только новые информационные и технологические системы управления и автоматики, но и новые технологии «развязки» энергетических потоков с помощью фазорегулирую-щих устройств, вставок постоянного тока, накопителей различного типа, в том числе и сверхпроводящих.

Наличие различного рода ФСК, МРСК, «РусГидро» и других государственных организаций без участия в их деятельности АО-энерго свидетельствует об отсутствии частно-государственного партнерства при реализации долгосрочной энергетической политики.

После ликвидации РАО «ЕЭС России», которое как-то выполняло роль координации функционирования и развития энергосистем, требуется заново выстроить политику и организацию всего энергетического хозяйства страны. Задачи Минэнерго не сводятся к присутствию в советах директоров различных энергопредприятий и систем, утверждению технического задания на разработку Генеральной схемы развития отрасли и согласованию нормативных документов. Прежде всего это выработка стратегии и организация всей системы функционирования и развития электроэнергетики.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.