К вопросу о надежности электроснабжения в условиях реформирования электроэнергетики Юрий Кучеров, д.т.н., советник председателя Правления ОАО «ФСК ЕЭС», г. Москва

Понятие надежности системы является комплексным и относится к Единой энергетической системе (ЕНЭС) как к особому объекту со свойствами, не сводимыми к свойствам отдельных образующих ее объектов и подсистем: генерация, передача и распределение, потребление.
Надежность электросетевого комплекса и электроэнергетической системы в целом закладывается как на этапах планирования развития и проектирования (системные и схемные решения, уровни резервирования, технические требования к оборудованию, система управления, адекватная уровню сложности объекта и др.), так и при эксплуатации (в части оперативно-диспетчерского управления, ликвидации аварий, ремонтного обслуживания, профессиональной подготовки персонала и т.п.).
Основными способами обеспечения надежности электрической сети при планировании развития являются (рис. 1):

• резервирование механической и электрической прочности элементов сети по отношению к расчетным нагрузкам; резервирование структуры и пропускной способности сети, включая схемы подстанций;
• повсеместное применение средств грозозащиты и защиты от внутренних перенапряжений, а также устройств релейной защиты и автоматики, локализующих повреждения и восстанавливающих питание.

Об организационном аспекте
Задача обеспечения надежного функционирования объектов энергетики, энергосистем, ЕЭС и электроснабжения в целом всегда рассматривалась как важнейшая задача электроэнергетической отрасли и государственной политики в аспекте энергетической безопасности.
Однако целевые установки нынешней реформы электроэнергетики кардинально меняют сущность такого подхода.
Раньше применялся жесткий административный подход, перерас-пределение финансовых ресурсов для решения наиболее острых задач, централизованное планирование развития, диспетчерское и противоаварийное управление (ПАУ), отраслевое регламентирование, выработанное на основе многолетнего опыта проектирования и эксплуатации ЕЭС, а также строгий государственный контроль (согласование инвестиционных программ, госэкспертиза проектов, энергонадзор и др.).
Сегодня же главным фактором, инициирующим все существенные изменения в подходе к обеспечению надежности, является реальное установление в электроэнергетике экономических отношений. Эти отношения предусматривают прежде всего появление самостоятельно хозяйствующих субъектов, которые сами принимают все решения и должны нести всю полноту ответственности за свои решения.
Правовым актом, окончательно закрепляющим экономические отношения, является принятый Федеральный закон «Об электроэнергетике» (ст. 1). В плане надежности Закон требует установления между всеми субъектами электроэнергетического рынка экономически сбалансированных отношений на основе платы за надежность и полного восстановления убытков из-за ненадежного электроснабжения (ст. 6, 9, 18, 20, 38 и 39).
Данные условия требуют коренного изменения организационного аспекта надежности. Надежность требует затрат, поэтому категории эффективности, надежности и качества являются жестко взаимосвязанными. В рыночных условиях необходимо вырабатывать решения и механизмы управления надежностью, соответствующие запросам и возможностям субъектов рынка и общества. Постепенно надежность станет рыночной услугой с соответствующей ценой и предметом договорных отношений между субъектами энергетического рынка.

О разделении ответственности за надежность
Закон «Об электроэнергетике» устанавливает два вида ответственности. Ответственность за системную надежность несет Системный Оператор (СО). Ответственность за надежность электроснабжения потребителя несет энергосбытовая компания.
При этом энергосбытовая компания, по сути являясь торговым оператором, сама не производит и не распределяет электроэнергию. Следовательно, у нее должны быть аналогичные договорные отношения с электросетевыми предприятиями и с генерирующей компанией. Каждая из них должна экономически отвечать за надежность выполнения своих функций: генерирующая компания – за надежность генерации электроэнергии, системообразующая электрическая сеть – за функцию передачи электроэнергии от генерирующей компании к соответствующей распределительной электрической сети, распределительная электрическая сеть – за функцию передачи электроэнергии от узла системообразующей сети к потребителю (рис. 2).

• либо с СО – за доставку энергии в определенный узел энергосистемы и с сетевой (сетевыми) компанией (компаниями) – за доставку электроэнергии далее к потребителю;
• либо только с последним сетевым предприятием, непосредственно доставляющим энергию потребителям, которое в свою очередь устанавливает отношения по надежности с СО (и при необходимости – с другими сетевыми предприятиями).

О надежности электроснабжения потребителей
Потребители сами должны определять необходимый им уровень надежности и иметь возможность выбора ее цены из тарифного меню. Это обстоятельство позволит избежать перекрестного субсидирования потребителей по фактору надежности.
Положения ПУЭ не учитывают в полной мере влияние на надежность электроснабжения потребителей кратковременных (секунды и доли секунды) перерывов питания, в том числе частичных, и соответственно не содержат требований к независимости источников питания на таких коротких интервалах времени. Поэтому к потребителям должны быть дополнительно предъявлены требования обеспечения собственного функ-ционирования, соответствующие их классу (или запросу) надежности, при кратковременных нарушениях питания. Данные задачи предполагают проектирование схем внешнего и особенно внутреннего электроснабжения, а также местной сетевой и технологической автоматики для учета возможного влияния аварийных режимов энергосистемы, сопровождающихся работой штатных устройств РЗиА. Должно быть предусмотрено:

• выделение технологической и аварийной брони с автономным резервным источником;
• обеспечение быстрого автоматического восстановления технологии в случае кратковременных перерывов питания, в том числе самозапуска двигателей (при необходимости – каскадного), автоматического повторного пуска с учетом допустимого порядка восстановления технологии;
• а также, если это возможно и целесообразно, технологическое резервирование.

О системных авариях
Либерализация дает много новых возможностей, но создает и ряд новых технологических и коммерческих рисков. К последним относятся неконтролируемые ценовые скачки, потеря поставщика (или поставщиков), падение рынка, банкротство и др. Если бы не крупные системные аварии последнего времени (США/Канада, Италия, Швеция и др.), то ценовые скачки остались бы легким шелестом листвы по сравнению с ураганом. Аварии вызваны несоответствием действующей системы поддержания надежности в крупных энергообьединениях новым рыночным условиям.
На Западе впрямую говорят о необходимости обеспечить единство технических правил, обязательный характер правил (в отличие от нынешних рекомендаций) для всех субъектов рынка, повышение юридического статуса органа, координирующего надежность, и др. Для управления рисками необходимы новые идеи, модели и подходы, которые предопределяют разные стратегии поведения. Остановимся на этом подробнее, так как ряд западных системных аналитиков трактуют неизбежность крупных системных аварий каскадного типа как возникающую внезапно креативную силу, присущую электрическим системам в новых условиях.
Конечно, идея неизбежности системных аварий отвергается руководителями энергосистем и инженерами-электроэнергетиками, которые говорят о необходимости усиливать сеть, совершенствовать систему технологического управления в реальном времени, предоставлять дополнительные права операторам.
В ответ политики и потребители требуют достижения надежности электроснабжения любыми способами, соглашаясь инвестировать в сети для повышения возможности их работы в критических условиях. Однако стремление сэкономить эксплуатационные затраты и максимизировать возврат инвестиций в оборудование подталкивает системных операторов поднимать уровни мощности в системах при возможно низких ценах на электроэнергию, повышая риски аварий.
Другими словами, повышая системную надежность, рыночные силы опять инициируют другой виток повышения нагрузки.
Если аварии так же сложно предсказать и предотвратить, как цунами и землетрясения, то на первый план выходит подготовка к этим авариям, т. е. вопрос не в том, как их предотвратить, а в том, как преодолеть последствия.
Америка, видимо, смирилась с системными авариями, хотя Специальная Комиссия по расследованию аварии 14 августа 2003 г. дала руководителям своих стран ряд рекомендаций (подписанных возглавлявшими комиссию министром энергетики США и министром природных ресурсов Канады):

• провести экспертизу нормативных актов в электроэнергетике с позиции надежности;
• провести независимое исследование с позиции надежности, эффективности реформирования отрасли;
• обеспечить независимое финансирование органов координации надежности и многое другое.

Об оперативной политике
Что важнее – защита оборудования или сохранение системы? Собственник выберет первое, так как статус энергосистемы с разделением по видам деятельности размывается. Именно так построено оперативное управление в США, что объясняет неуправляемость североамериканских аварий. Сейчас российская энергетика обладает централизованными системами оперативно-диспетчерского управления и ПАУ, не имеющей зарубежных аналогов. Но с появлением независимых субъектов рынка и развитием правовой базы она начинает искать новые решения и компромиссы.
Кибернетика учит нас: чем более высокоорганизована система, тем большей централизации управления или координации она требует. Кто в целом должен управлять надежностью в электроэнергетике и отвечать за нее? Поставщик? Это несерьезно, так как он быстро переадресует свои обязанности по договорной цепочке или исчезнет. СО? Но им не обеспечиваются гарантии надежности. Рынок? Неконструктивно. Регулятор? Об этом нигде не сказано. Решение на поставленный вопрос должно быть найдено в переходный период.
Существующая централизованная иерархическая система оперативно-диспетчерского управления является одним из существенных факторов обеспечения надежности и должна быть сохранена в новых условиях. Она поддерживает единство процесса в уникальной по сложности и протяженности технологической схеме, компенсируя вносимое рынком разделение участников процесса. Однако методы диспетчерского управления до сих пор основаны на административном подходе и административной ответственности. Этого уже недостаточно.
Главный риск в краткосрочном аспекте – ослабление технологической управляемости ЕНЭС с дезорганизацией в первую очередь противоаварийного управления. Обусловлено это невозможностью в полной мере привлечь административным методом потребителей и электростанции с увеличивающимся весом частного сектора к обеспечению системной надежности, а также усложнением процессов управления, связанного с неизбежным формированием параллельных систем диспетчирования образующихся субъектов (распаковка АО-энерго, сетевые и генерирующие компании, потребительские компании др.).
В этих условиях важно не только сохранить, но и развить систему ПАУ с помощью механизмов, основанных на сочетании нормативного и рыночного подходов и гарантирующих размещение, эксплуатацию и модернизацию устройств автоматического регулирования частоты и мощности и противоаварийной автоматики на объектах разных хозяйствующих субъектов.
Должен быть обеспечен приоритет противоаварийного технологического управления перед коммерческим в случае выявления предаварийных условий (например, при выходе частоты за пределы, предусмотренные условиями качества электроэнергии, при недопустимом снижении напряжения и др.).
В России на данный момент нарастает давление спроса. Достижение максимума нагрузки приближается значительно быстрее, чем можно подумать, глядя на абсолютный разрыв между установленной мощностью и максимальной зимней нагрузкой ЕНЭС.
Наши межсистемные сети относятся к разряду слабых, так как способны передавать не более нескольких процентов от мощности соединяемых объединенных энергосистем. Существует разрыв в установленной и располагаемой электрической мощности ТЭЦ, а также значительные региональные особенности энергоснабжения. В результате длительного экономического кризиса промышленное централизованное теплопотребление резко снизилось и продолжает снижаться. Прежняя промышленность так и не оправилась, в результате электростанции комбинированного производства имеют ограниченные возможности выработки электроэнергии.
Требуется провести реальную оценку работы отрасли в условиях существующих темпов обновления основных фондов, когда рост спроса значительно опережает ввод новых мощностей. Вследствие инерционности отрасли быстро вводить новые мощности невозможно, поэтому одним из самых серьезных рисков становится необеспеченность перспективного спроса. Существующий ввод новых мощностей (около 1 млн кВт.ч в год) не увеличивает объем располагаемых мощностей в стране. Необходимо моделировать сценарии значительных дефицитов, детально рассматривать условия электроснабжения различных регионов. Так, одним из наиболее критических становится Московский регион, где уровень электропотребления уже на 15% превысил исторический максимум 1990–1991 гг при отсутствии вводов новых мощностей уже более десяти лет.

О задачах государства Принципы опережающего и сбалансированного развития электроэнергетики, рациональной структуры генерирующих мощностей, межсистемных связей и топливного баланса, энергосберегающей политики и политики управления спросом (электропотреблением), инновационной политики – важнейшие задачи государственной политики в сфере электроэнергетики.
Для обеспечения адекватного запросам общества развития электроэнергетики на государственном уровне необходимо:

• определить порядок планирования развития и мониторинга надежности на перспективу, включая мониторинг баланса спроса и предложения;
• организовать систему разработки программ развития электроэнергетики страны, контроля и стимулирования выполнения этих программ как в монопольном, так и в конкурентном секторах электроэнергетики;
• сформировать и проводить целенаправленную энергосберегающую политику;
• объединить усилия бизнес-сообщества в применении новых, в т.ч. прорывных, технологий в сфере производства, передачи и потребления электрической и тепловой энергии.