CC BY
44
LAZAREV SERGEY ALEKSANDROVICH - candidate of technical sciences, head of Automation Motor Control System Department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.
МИТЮКОВ ПАВЕЛ ВЛАДИМИРОВИЧ - магистр техники и технологии, аспирант кафедры систем автоматического управления электроприводами, Чувашский государственный университет; инженер-программист отдела электропривода, НПП «ЭКРА», Россия, Чебоксары ([email protected]).
MITYUKOV PAVEL VLADIMIROVICH - master’s degree in technique and technology, postgraduate student, Chuvash State University; software engineer in department of motor control systems, «EKRA» SPC Ltd., Russia, Cheboksary.
УДК 620.9:662.6
Н.Л. ЗАХАРОВ
ПЕРВООЧЕРЕДНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
Ключевые слова: энергетическая стратегия, топливно-энергетический баланс, техническое регулирование, техническое состояние.
Важнейшим условием обеспечения энергетической безопасности и сбалансированного развития ТЭК Чувашии является единство целей и методов энергетической политики на республиканском уровне. Республиканские органы исполнительной власти разрабатывают нормативно-правовую базу для функционирования ТЭК, осуществляют координацию, контроль деятельности энергетических систем и управление стратегическими запасами энергетических ресурсов Чувашской Республики. Проанализированы готовность ТЭК и системы энергетики Чувашской Республики к угрозам энергетической безопасности, рассмотрена возможность обеспечения быстрого и эффективного восстановления энергоснабжения потребителей данного комплекса.
N.L. ZAHAROV
PRIORITY MEASURES TO ENSURE ENERGY SECURITY OF THE CHUVASH REPUBLIC Key words: the strategy of energetic, fuel energetic balance, technical regulation, technical condition.
The most important condition for ensuring energy security and the balanced development of the fuel energetic complex of Chuvashia is a unity ofpurpose and methods of energy policy at the national level. Republican executive agencies are developing regulations — a legal framework for the functioning of the fuel energetic complex, coordinate, control of power systems and management of strategic energy resources of the Chuvash Republic. В статье анализируется готовность ТЭК и системы энергетики Чувашской Республики к угрозам энергетической безопасности, а также рассматривает возможности обеспечения быстрого и эффективного восстановления энергоснабжения потребителей данного ком-плекса.Analyzing the willingness of fuel energetic complex and energy system of the Chuvash Republic to the threats of energy security, as well as considering the possibility of rapid and efficient recovery of energy consumers of the complex.
Высокие темпы развития ожидаемого производства и рост нагрузок жилищно-коммунального сектора Чувашской Республики приведут к нарастающему дефициту энергоносителей. Энергетика Чувашской Республики базируется на основе глубокой газификации и электрификации. Полная электрификация республики и создание основных электрогенерирующих мощностей были проведены еще в 70-х годах прошлого века. Газификация в основном завершена в 2005 г. На рис. 1 представлена структура баланса потребления первичных энергоносителей в 2008 г.
Уголь Нефть
23,3%
Рис. 1. Структура баланса потребления первичных энергоносителей в 2008 г.
Спрос на энергоносители и возможности их регулирования зависят от общего подъема экономики республики и множества факторов, которые неоднозначно влияют на показатели энергопотребления. Однако только на базе электрификации и опережающего развития электроэнергетики можно ожидать роста производительности труда, энергоэффективности и повышения материального и культурного благосостояния населения республики.
Утвержденная постановлением Кабинета министров ЧР «Энергетическая стратегия Чувашской Республики на период до 2020 года» (далее - Энергетическая стратегия) в рамках взаимодействия органов исполнительной власти, органов местного самоуправления, предприятий и организаций в сфере энергетики решает ряд основных задач, а именно: устойчивое обеспечение населения и экономики Чувашской Республики энергоносителями в достаточных объемах; повышение эффективности использования топливноэнергетических ресурсов; повышение безопасности энергетического обеспечения объектов экономики и населенных пунктов.
Энергетическая стратегия предусматривает рост производства электрической энергии на территории Чувашской Республики до 6,8-6,9 млрд кВт-ч в год (рис. 2). Душевое потребление электрической энергии к 2020 г. должно составить до 46005400 кВт-ч на человека.
Вопрос об энергетической безопасности следует рассматривать с точки зрения использования первичных ресурсов для выработки электроэнергии. На территории Чувашской Республики ООО «Чуваш-регионгаз» осуществляет поставку и реализацию природного газа для населения. Зависимость энергоснабжения республики от природного газа настолько высока в общем балансе теплоэлектростанций и газораспределительной системе Чувашской Республики, что в будущем создаст потенциально опасную угрозу для нашей экономики. На сегодняшний же день имеется задолженность за потребленный газ в ряде муниципальных районов [5]. Для обеспечения газом новых промышленных, коммунально-бытовых потребителей и строящихся жилых домов, а также для сокращения потерь газа при транспортировке по газораспределительным сетям в г. Чебоксары необходимо внедрять современное газовое оборудование с высоким КПД, энергосберегающие технологии, узлы учета в газораспределительных пунктах и у потребителей.
Чувашский филиал ОАО «ТГК-5» не только является основой устойчивого теплоснабжения потребителей городов, но и обеспечивает снижение потребления природного газа при вводимых технологических и аварийных ограничениях поставок газа в республику посредством поддержания необходимых резер-
Годы
Рис. 2. Прогноз производства электроэнергии в Чувашской Республике до 2020 г.
вов мазута. Вместе с этим, приобретая в год свыше 435 млн м3 природного газа по коммерческим ценам и обеспечивая резервы топливного мазута в установленных объемах, он отпускает тепловую и электрическую энергию.
В последнее время ощущается снижение эффективности тепловых станций, причем установлен ряд основных причин, а именно: несоответствие генерирующих мощностей сложившемуся потреблению тепловой и электрической энергии предприятиями республики; недостаточное потребление пара из отборов турбин Чебоксарской ТЭЦ-2 и Новочебоксарской ТЭЦ-3 и недоиспользование мощностей на тепловых электростанциях; недостаточная производительность вспомогательного оборудования тепловых электростанций (циркуляционные насосы, градирни); старение основных производственных фондов; несоответствие технологических режимов параметрам оборудования; тенденция ухода потребителей тепловой нагрузки от сетей ТЭЦ.
Для преодоления отмеченных негативных тенденций и повышения устойчивости и экономичности энергоснабжения требуются:
1) увеличение потребления тепловой нагрузки и пара с коллекторов станций всех ТЭЦ, развитие магистральных тепловых сетей для обеспечения эффективной теплофикационной тепловой энергией жилищно-коммунального и промышленного комплекса городов;
2) модернизация оборудования водоподготовки и насосных станций, вспомогательного оборудования, коммутационной аппаратуры, систем релейной защиты и автоматики для обеспечения современных требований по безопасности эксплуатации и повышения эффективности работы существующих генерирующих мощностей;
3) замещение выработавших свой ресурс и морально устаревших генерирующих мощностей на энергетические комплексы, работающие в парогазовом цикле.
Чебоксарская ГЭС - основной источник энергии, вырабатывающий одну треть от всей электроэнергии, потребляемой республикой. Среднегодовая выработка электроэнергии составляет 2,31 млрд кВт-ч при максимальном напоре 18,9 м. Согласно данным Энергетической стратегии степень износа ее гидротурбин и гидрогенераторов составляет 35,5%.
Правительство РФ утвердило Генеральную схему размещения объектов электроэнергетики до 2020 г. [1], в соответствии с которой в 2016-2020 гг. Чебоксарская ГЭС должна выйти на проектную мощность 1404 МВт. Такая проектная мощность предполагает подъем уровня воды в Чебоксарском водохранилище до проектной отметки 68 м. Более 25 лет Чебоксарская гидростанция работает при пониженной отметке водохранилища, при этом ее мощность составляет 60% от проектной, а выработка электроэнергии снижена на 1,4 млрд кВт-ч в год. В случае поднятия уровня Чебоксарской ГЭС до 68 м может быть затоплено 1,5% территории Нижегородской области, Марий Эл - 1,9%, Чувашии - 0,7%.
Основная часть проблем, связанных с завершением строительства Чебоксарского гидроузла, носит государственный характер. Проект, оказывая влияние на весь Волго-Камский каскад, затрагивает интересы федеральных органов власти и большого количества субъектов федерации, входящих в со-
став Приволжского и Южного федеральных округов (не только Нижегородскую область и Марий Эл).
Анализ и экспертная оценка технического состояния высоковольтного оборудования, магистральных сетей и подстанций напряжением 220 кВ и распределительных сетей 6-110 кВ ОАО «МРСК Волги» - «Чувашэнерго», выполненные на основе результатов энергоаудитов, проведенных независимыми фирмами (ЗАО «НПО “Промэнерго”», Самарский центр энергосбережения и энергоэффективности, Региональный научно-технический и инновационный центр энергосбережения (РНТИЦЭ) «НП “АСИНЭКС”»), а также экспресс-обследования, протоколы измерений и испытаний службы диагностики ООО «Инженерный центр» показывают, что имеются проблемы, связанные с аппаратной надежностью энергосистемы. Анализ структуры магистральных электросетей 220 кВ и материалов расследования аварий в энергосистеме показывает, что имеются определенные недостатки в проектных решениях. Наиболее уязвимым системным элементом в сети 220 кВ является открытое распределительное устройство - 220 кВ Чебоксарской ГЭС (ОРУ-220 кВ ЧеГЭС), к которому радиально подключены все четыре узловые подстанции и другой независимый источник электроэнергии - ТЭЦ-2 двумя ЛЭП-220 кВ. Шины 220-кВ ТЭЦ-2 не имеют непосредственных автономных связей с узловыми подстанциями магистральных сетей. Подстанция «Абаше-во», обеспечивающая электроснабжение газоперекачивающей станции (потребителя первой категории по надежности электроснабжения), имеет фактически только один независимый источник - шины ОРУ-220 кВ ЧеГЭС. Она запитана отпайками от двух линий электропередачи - 220 кВ (ЛЭП-220 кВ) «ЧеГЭС-Венец» и «ЧеГЭС-Канаш -2». Еще одним недостатком магистральной сети 220 кВ является связь по одной только ЛЭП-220 кВ подстанции «Венец» и транзитной подстанции «Тюрлема». В целях повышения энергобезопасности Чувашской Республики необходимо перевести подстанцию «Катраси» с 110 кВ на 220 кВ со строительством воздушной линии 220 кВ «Катраси -Чебоксарская ТЭЦ-2».
Основными проблемами распределительных сетей 110-10(6) кВ являются: неуклонное старение высоковольтного электрооборудования; снижение качества подвесных и опорных изоляторов, бумажно-масляной изоляции; ухудшение работы аппаратуры систем телемеханики, связи, противоаварий-ной автоматики и релейной защиты. В качестве примера на рис. 3 приведены сведения о техническом состоянии объектов электросетевого хозяйства 6(10)/0,4 кВ ООО «Коммунальные технологии» на 2009 г.
По анализу результатов диагностики к особенно напряженным элементам с наибольшим количеством развивающихся дефектов высоковольтного электрооборудования относятся: высоковольтные вводы с бумажно-масляной изоляцией; регуляторы под нагрузкой силовых трансформаторов; контактные системы высоковольтных выключателей; контуры заземления подстанций (из-за коррозии); железобетонные опоры высоковольтных линий в сетях с изолированной нейтралью (6-35 кВ) и значительными емкостными токами; системы молниезащиты подстанций, средства защиты высоковольтного электрооборудования от рабочих коммутационных и грозовых перенапряжений.
100%
80%
60%
40%
20%
0%
Все перечисленные выше экспертные оценки состояния высоковольтного электрооборудования и основные актуальные проблемы высоковольтных электрических сетей касаются и подстанций генерирующих предприятий Чебоксарской ГЭС, ТЭЦ-1, ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3.
Главными целями дальнейшего развития магистральных и распределительных сетей Чувашской энергосистемы являются: преодоление старения основных фондов электрических сетей и высоковольтного оборудования путем неуклонного увеличения масштабов работ по реконструкции, модернизации и техническому перевооружению; развитие централизованного технологического управления электрическими сетями.
Надежное функционирование системы электроснабжения Чувашской Республики обеспечивается, помимо государственного и финансового регулирования и контроля, техническим регулированием. В состав мер технического регулирования и контроля (надзора) в электроэнергетике входит принятие технических регламентов, а также осуществление органами государственной власти и подведомственными им учреждениями в соответствии с законодательством Российской Федерации о техническом регулировании контроля (надзора) за их соблюдением, в том числе с участием субъектов оперативнодиспетчерского управления в электроэнергетике. Согласно ст. 9 ФЗ «О техническом регулировании» установлено, что технический регламент о безопасности электрических станций и сетей обусловил бы необходимость закрепить на законодательном уровне минимально необходимые требования по безопасности к электрическим станциям и сетям. Введение технических регламентов способствовало бы внедрению на всех уровнях управления энергосистемы нормативнотехнических документов, обеспечивающих функционирование и развитие электросетевого комплекса. Принятие технических регламентов должно быть направлено не только на обеспечение безопасности эксплуатации электрических и тепловых станций и сетей, но и на защиту интересов потребителей от приобретения некачественной электрической и тепловой энергии.
Литература
1. Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2020 г. Утверждена распоряжением Правительства РФ от 22 февраля 2008 г. № 215-р [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.kadis.ru/texts/index.phtml?id=37344&PrintVersion=1.
2. Постановление Кабинета министров Чувашской Республики от 2 февраля 2010 г. N° 27 «О республиканской целевой программе энергосбережения в Чувашской Республике на 2010-2015 г. и на период до 2020 г.» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://gov.cap.ru/list4/law/rec.aspx?gov_id=49&pos=1&id=75874.
68,3%
/'
66,4%
-4ш
71,0%
КЛ-0,4 кВ КЛ-6 кВ ТП 6(10)/0,4 кВ РП 6(10)/0,4 кВ
Рис. 3 Сведения о техническом состоянии объектов электросетевого хозяйства 6(10)/0,4 кВ на 2009 г.
3. Федеральный закон «О техническом регулировании» от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ (ред. от 30 декабря 2009 г.) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.consultant.ru/popular/techreg.
4. Энергетическая стратегия Чувашской Республики на период до 2020 г. Утверждена постановлением Правительства Кабинета министров Чувашской Республики от 30 декабря 2005 г. N° 349 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.pravoteka.ru/docs/chuvashskaya_respublika/344.html.
5. www.gov.cap.ru/main.asp?govid=15 - сайт министерства промышленности и энергетики Чувашской Республики.
ЗАХАРОВ НИКОЛАЙ ЛЕОНИДОВИЧ - ассистент кафедры электроснабжения промышленных предприятий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары ([email protected]).
ZAHAROV NIKOLAY LEONIDOVICH - assistant, department of electric power industry enterprises, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.
УДК 62-50 (075.8)
АН. ИЛЬГАЧЁВ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ МЕТОДА ПЛОЩАДЕЙ ДЛЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ
Ключевые слова: объект управления, параметрическая идентификация, кривая разгона, передаточная функция, метод трапеций, диаграмма Вышнеградского.
Рассмотрены недостатки известной вычислительной схемы метода площадей М.П. Симою , применяемого для параметрической идентификации объектов управления с самовы-равниванием. Предложена вычислительная схема метода, обеспечивающая существенное повышение точности определения параметров передаточной функции объекта.
A.N. ILGACHEV
SQUARE METHOD CALCULATING ASPECTS FOR PARAMETRIC IDENTIFICATION OF CONTROL OBJECTS
Key words: control object, parametric identification, runaway curve, transfer function, trapezium method, Vyshnegradskij diagram.
The article discusses disadvantages of the known calculating scheme of Simoju M.P. method used for parametric identification of control objects with self-regulation. The calculating scheme method is suggested that provides essential improving accuracy of determining the object transfer function parameters.
Параметрическая идентификация является обязательным и важным этапом
идентификации динамических свойств объектов управления, для осуществления
которой разработано и применяется множество методов. К их числу относится, в
частности, метод площадей, предложенный М.П. Симою [4], который позволяет
по нормированной кривой разгона y (t) объекта управления с самовыравнивани-
ем определять коэффициенты передаточной функции его модели вида
— , ч 1 + b.s + b2s2 +... + bmsm , ч
Wм (s) = ---------------------------------------------------1-^, n > m. (1)
1 + a1s + a2s +... + ans
Кривая разгона - это реакция объекта управления на скачкообразное входное воздействие произвольной величины, которая может быть получена как экспериментально, так и расчетным путем.
Сущность метода площадей М.П. Симою состоит в следующем. Рассмотрим функцию, обратную передаточной функции (1):
W-J(s) = 1 = 1 + a1 s + a 2 s 2 + ... + ansn
W м (s) 1 + bj s + b2 s2 +... + bmsm
