ЭНЕРГОКОД НАДЕЖНОСТИ

Динамика развития энергосистемы Армении и нерешенные задачи

Уровни экономической эффективности всех отраслей хозяйства страны, социального обеспечения населения и их безопасности зависят от уровней экономической эффективности и безопасности функционирования энергетической отрасли, которую во всем мире именуют базовой.

В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ АРМЕНИИ ПЕРИОДЫ ПОДЪЕМА И СПАДА СМЕНЯЛИ ДРУГ ДРУГА. Так, пуск генераторов Ереванской тепловой электростанции (ТЭС) (1963-1966 гг.) позволил сократить попуски воды из озера Севан до ирригационных нужд (300-400 млн кубометров в год). Пуск генераторов РазданТЭС (1967-1973 гг.) и Армянской атомной электростанции (1976-1978 гг.) позволил прекратить импорт электроэнергии и экспортировать ее в объеме до 3 млрд кВт.ч/год. Производство электроэнергии и собственное потребление достигли соответственно 15 млрд кВт.ч/год и 12,3 млрд кВт.ч/год (1987 г.). Надежность и безопасность функционирования энергосистемы достигли тогда небывалого уровня. Для сравнения отметим, что в настоящее время производство и потребление электроэнергии меньше, чем в 1987 г., примерно в 2 раза.

После периода подъема уровней надежности, безопасности и экономической эффективности энергосистемы наступил период глубокого спада. Вследствие остановки ААЭС (после землетрясения 1988 г.), нарушения и последующей блокады топливоснабжения страны (1990-1995 гг.), а также разрыва межгосударственных электрических связей (1992 г.) в нашей стране 4 года свирепствовал тяжелый энергетический кризис, причем в условиях наличия достаточных энергетических мощностей на тепловых электростанциях, а также попусков воды из Севана на энергетические нужды до 1,5-1,7 млрд кубометров в год (1993-1994 гг.). Кризис, нанесший огромный урон хозяйству и населению страны, озеру Севан, а также самой энергетической отрасли, был преодолен только начиная с 1995 года, когда была восстановлена работа АЭС и вслед за этим - топливоснабжение страны.

ПОСЛЕ ПРЕОДОЛЕНИЯ ЭНЕРГОКРИЗИСА В ЦЕЛЯХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО повышения уровней экономической эффективности, надежности и безопасности функционирования энергосистемы был выполнен ряд крупных работ:

*построена межгосударственная ЛЭП напряжением 220 кВ Армения - Иран (1996-1997 гг.) и организована регулярная синхронная работа двух энергосистем (1998 г.), налажен взаимовыгодный сезонный обмен электроэнергией между двумя странами с учетом существенной разницы в сезонном спросе на электроэнергию в Армении и Иране;

*внедрен эффективный учет электроэнергии, в том числе и впервые в Армении двухтарифная система учета и оплаты (день-ночь), что позволило значительно снизить коммерческие потери электроэнергии и несколько выровнять суточный график нагрузки (1994-1998 гг.);

*собственными силами энергосистемы разработаны, произведены в содружестве с предприятием "Марс" и внедрены в энергосистеме 20 новых видов устройств и систем автоматического регулирования, противоаварийной автоматики, релейной защиты, стабилизации режима, измерений и мониторинга быстротечных переходных режимов. Всего в Армении и Карабахе было внедрено около 3000 устройств (1994-2001 гг.). Благодаря организации синхронной работы с энергосистемой Ирана и внедрению отмеченных новых устройств и систем удалось повысить загрузку Армянской АЭС до 360-390 МВт (вместо 200-240 МВт) и, соответственно, разгрузить тепловые электростанции, учитывая соотношение цен ядерного и органического топлива 1:4. Это позволило получить большой экономический эффект и повысить надежность синхронной работы энергосистем Армении и Ирана, а также надежность и безопасность нашей энергосистемы, в том числе и ААЭС;

*разработана и внедрена новая система оперативно-информационного контроля (ОИК) для совершенствования инфраструктуры диспетчерского управления (2000 г.);

*построена и введена в эксплуатацию вторая ЛЭП Армения - Иран (2002 г.). Это позволило не только увеличить объем взаимовыгодного регулярного сезонного обмена электроэнергией, но и повысить уровень надежности и безопасности как энергосистемы в целом, так и ААЭС;

*построен и введен в эксплуатацию газопровод Иран - Армения, который позволил диверсифицировать газоснабжение страны и организовать взаимовыгодный регулярный обмен: газ из Ирана - электроэнергия из Армении (2009 г.);

*начиная с 1995 г. внедрено множество крупных проектов по повышению безопасности ААЭС, Севано-Разданского и Воротанского каскадов ГЭС;

*увеличен объем подземного газохранилища (2010 г.);

*построены и введены в эксплуатацию высокоэффективные новые энергоблоки ЕреванТЭС (2010 г.) и РазданТЭС (2011 г.) мощностью 230 и 420 МВт, более сотни малых ГЭС, одна ветроэлектростанция и две когенерационные малые электростанции. Это позволило значительно повысить взаимовыгодный обмен "газ - электроэнергия";

*модернизированы почти все подстанции с высшим напряжением 220 кВ и часть подстанций 110 кВ, а также часть системы релейной защиты энергосистемы (2002-2014 гг.);

*внедрены новейшие система автоматизированного контроля и учета электроэнергии (2001 г.) и инфраструктура оперативно-диспетчерского управления SCADA (I этап - 2010 г.);

*разработаны новые нормативные показатели надежности и безопасности функционирования электроэнергетической системы, которые в основном гармонизированы с европейскими стандартами и предъявляют повышенные требования к энергосистеме. Часть показателей утверждена правительством РА (2012 г.).

Таким образом, после 1995 г. энергосистема вновь переживала период подъема.

ВЫШЕПРИВЕДЕННЫЕ РАБОТЫ БЫЛИ НАЧАТЫ И ЗАВЕРШЕНЫ благодаря напряженному труду большого коллектива энергетиков по инициированию идей, организации обеспечения финансирования разработок необходимой документации и их внедрения в энергосистеме, а также по непосредственному исполнению работ. Для решения этих задач наши энергетики в некоторых случаях в целях ускорения работ, снижения затрат и повышения эффективности работы энергосистемы выполняли несвойственные им работы по разработке и производству устройств и систем противоаварийного управления, которые обычно покупаются. Но достаточно ли успешным оказалось осуществление отмеченных работ для обеспечения надежного и безопасного функционирования энергосистемы?

Энергосистема объективно является единым сложным техническим комплексом, и ее развитие должно планироваться и осуществляться комплексно с тем, чтобы обеспечить гармоничное и динамичное развитие всех звеньев единого, непрерывно функционирующего комплекса. В частности, ввод в эксплуатацию нового генератора, линии электропередачи или другого элемента вызывает изменение режимов работы и схемы энергосистемы и, следовательно, вызывает необходимость заблаговременной разработки и реализации мероприятий для обеспечения устойчивости энергосистемы и новых принципов и параметров действия всех систем ее автоматического управления - релейной защиты, противоаварийной автоматики, автоматического регулирования и др. - с целью их адаптации к новым режимам энергосистемы. Это необходимо для быстрой автоматической локализации возникших аварийных событий и предотвращения их развития в крупную аварию, учитывая, что подавляющее большинство переходных процессов в энергосистеме длится не более единиц и десятков секунд и, следовательно, в таких случаях диспетчерский персонал не в состоянии предотвратить быстротечное развитие возникшей аварии.

К сожалению, анализ причин нарушения безопасности энергосистемы, имевшего место 2 ноября 2013 г., когда наша энергосистема погасла всего за 37 секунд после аварийного события в соседней энергосистеме, выявил неустойчивость нашей энергосистемы к возмущениям, а также неспособность ее систем автоматического управления предотвратить каскадное развитие аварии. Следовательно, ответ на поставленный выше вопрос является отрицательным.

В целях исключения повторения подобной аварии и нарушения безопасности энергосистемы, очевидно, необходимо безотлагательно разработать и внедрить мероприятия по обеспечению устойчивости энергосистемы и новых принципов и параметров действия системы противоаварийной автоматики.

Следующая новая задача связана с тем, что начато строительство новой сети сверхвысокого напряжения 400 кВ для усиления электрической связи Армении с Ираном, а также между Сюником и центральной частью Армении. Кроме того, стартовало проектирование электрической связи напряжением 400/500 кВ Армения - Грузия. В связи с этим неминуемо ожидается новое сильное изменение режимов и схемы энергосистемы. Следовательно, необходимо подготовить энергосистему к вводу в эксплуатацию новой сети сверхвысокого напряжения. Для этого должны быть разработаны новые, экономически эффективные, надежные и безопасные режимы ее работы, а также адаптированные к ним системы управления энергосистемой. Это касается систем регулирования, противоаварийной автоматики, релейной защиты, коммутации коротких замыканий и др.

Отмеченные две задачи - краткосрочного и малозатратного характера - являются неотложными.

ПРОГРАММОЙ ДОЛГОСРОЧНОГО РАЗВИТИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ДО 2025 г. кроме вышеотмеченной строящейся ЛЭП 400 кВ Армения - Иран и проектируемой ЛЭП 400/500 кВ Армения - Грузия предусмотрено также строительство нового блока Армянской АЭС и продление ресурса ее действующего энергоблока, развитие генерации на новых источниках альтернативной энергетики (гидро-, ветро-, геотермальные и др. станции).

Из оценки прогнозируемых до 2025 г. балансов мощности и энергии следует, что для обеспечения запланированного экспорта, взаимовыгодного обмена "газ - электроэнергия", сезонного и почасового обмена электроэнергией в регионе и оптимизации режимов работы энергосистемы кроме предусмотренных программой развития энергетики страны до 2025 г. требуются дополнительные новые высокоэффективные мощности генерации. Это объясняется тем, что старые (30-50 лет) мощности (1650 МВт) ЕреванТЭС и РазданТЭС убыточны для участия в межгосударственном обмене "газ взамен электроэнергии", их продукция неконкурентоспособна в регионе для непосредственного экспорта, а на внутреннем рынке повлияет отрицательно на тариф.

Ситуация с энергобалансом может осложниться еще больше при запаздывании поиска инвестиций для строительства нового блока АЭС и продления ресурса ее действующего блока, который установлен до конца 2016 г. Если же еще учесть, что ввод в эксплуатацию новых межгосударственных электрических связей сверхвысокого напряжения создаст благоприятные условия для конкуренции между странами региона по расширению и увеличению взаимовыгодного обмена "газ - электроэнергия", экспорту и транзиту электроэнергии, то необходимость новых мощностей генерации становится еще более обоснованной.

Наиболее благоприятным местом для размещения этих мощностей, по моему мнению, является Ереванская ТЭС, так как коллектив этой станции имеет успешный опыт строительства и эксплуатации блока новейшей технологии и увеличение мощности ЕреванТЭС снизит потери энергии на ее транспорт в высоковольтной сети, повысит надежность энергоснабжения Еревана, где сосредоточено наибольшее электропотребление, улучшит рассредоточение генерации в энергосистеме (для строительства и эксплуатации нового блока будет использована имеющаяся инфраструктура выдачи мощности, транспорта, водоснабжения) и др. Необходимо также учесть, что для расширения ЕреванТЭС удельные инвестиции меньше, чем для атомной электростанции, примерно в 5 раз, а сроки строительства - примерно в 3 раза. Для всестороннего обоснования данного предложения необходимо выполнить ТЭО расширения ЕреванТЭС путем строительства нового, 2-го блока.

Тем не менее новый блок ЕреванТЭС не может рассматриваться как альтернатива новому блоку ААЭС по условиям энергетической безопасности страны, так как:

*поставка топлива осуществляется для АЭС 1 раз в год или даже в несколько лет (в зависимости от типа реактора), а для ТЭС - непрерывно;

*существующее соотношение цен на ядерное и органическое топливо 1:4 будет изменяться в пользу первого, учитывая разницу скоростей снижения их запасов на нашей планете.

НАЗРЕЛА ТАКЖЕ НЕОБХОДИМОСТЬ ОПРЕДЕЛИТЬ СУДЬБУ СТАРЫХ мощностей 1650 МВт ЕреванТЭС и РазданТЭС, из которых в настоящее время для обеспечения холодного резерва мощности энергосистемы целесообразно использование только двух старых блоков РазданТЭС (2 x 200 МВт). Судьба же оставшихся старых мощностей 1250 МВт должна быть определена путем поиска новых рынков экспорта, дополнительного взаимовыгодного обмена "газ - электроэнергия", сезонного или почасового обмена электроэнергией, разработки и утверждения оптимальной схемы развития теплоснабжения населения и предприятий страны и последующего определения состава оборудования, подлежащего консервации, и способа ее осуществления.

В частности, учитывая, что старые блоки 4 x 200 МВт РазданТЭС являются имуществом России и передача энергии из Армении в Россию может осуществляться через сети Грузии, может оказаться взаимовыгодным обмен "газ из России в Армению - электроэнергия из Армении в Россию через сети Грузии".

Из анализа программы нового строительства и модернизации высоковольтных электрических сетей Армении, являющихся системообразующей сетью, т.е. основой энергосистемы, следует, что она оптимальна, учитывая, что развитие сети в прошлом было ориентировано на объем передачи, превышающий нынешний примерно вдвое и, кроме того, начатое и запланированное строительство новых для Армении сетей сверхвысокого напряжения ориентировано на усиление как внешних электрических связей, так и внутренних слабых звеньев.

ХОТЕЛОСЬ БЫ ЕЩЕ ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ НА НЕОБХОДИМОСТЬ УСКОРИТЬ разработку недостающих нормативных документов для стандартизации проектирования и эксплуатации энергосистемы Армении, а также организовать разработку и производство ряда устройств противоаварийного автоматического управления и измерения в партнерстве с промышленными предприятиями. Первое необходимо, так как до сих пор для проектирования и эксплуатации энергосистемы частично используются нормативные документы других государств (из-за неполноты собственных), а еще потому, что в армянской энергосистеме эксплуатируется оборудование, изготовленное в соответствии со стандартами различных государств и для энергосистем с различающимися требованиями по условиям надежности и безопасности. Кроме того, копирование в полном объеме стандартов энергосистем других стран, определяющих условия функционирования энергосистемы как единого комплекса, в армянской энергосистеме не представляется возможным или нецелесообразно. Так, например, стандартные требования по допустимым отклонениям частоты и устойчивости энергосистемы в настоящее время в Армении отличаются и должны отличаться от требований, принятых как в России, так и в Европе. Решение же второй задачи выгодно экономически, позволит готовить необходимые кадры высокого интеллекта и осуществимо, учитывая, что это уже было реализовано в 1994-2001 гг.

Необходимо также внедрить II этап новой системы SCADA диспетчерского управления и разработать и внедрить единую систему мониторинга переходных режимов энергосистемы, что позволит поднять на новый, качественный уровень планирование, диспетчерское и автоматическое управление энергосистемы.

Надеюсь, что изложенные мысли окажутся полезными для широкого понимания необходимости непрерывного совершенствования и развития энергосистемы страны, значения атомной энергетики в обеспечении энергетической безопасности Армении и окажутся также полезными для инициирования решения неотложных задач безопасности энергосистемы, уточнения программы ее перспективного развития и совершенствования законодательного поля для повышения привлекательности инвестиций из частного и государственного секторов страны в долгосрочный и устойчивый бизнес в сфере энергетики.

С.Г.АКОПЯН, почетный энергетик СССР