Энергетические системы

Перспективы развития ЕЭС

Развитие ЕЭС в обозримой перспективе описывается в Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2020 года.

В настоящее время Системный оператор завершил работу над технико-экономическим обоснованием (ТЭО) объединения ЕЭС/ОЭС с UCTE. Такое объединение означало бы создание самого большого в мире энергетического объединения, расположенного в 12 часовых поясах, суммарной установленной мощностью более 860 ГВт. 2 апреля 2009 года в Москве состоялась Международная отчётная конференция «Перспективы объединения энергосистем Восток-Запад (Результаты ТЭО синхронного объединения ЕЭС/ОЭС с UCTE)». ТЭО показало, что «синхронное объединение энергосистем UCTE и ЕЭС/ОЭС возможно при условии проведения ряда технических, эксплуатационных и организационных мероприятий и создания необходимых правовых рамок, определённых исследованием. Поскольку выполнение этих условий, вероятно, потребует длительного времени, синхронное объединение должно рассматриваться как долгосрочная перспектива. Для построения совместной, крупнейшей в мире рыночной платформы для торговли электроэнергией между синхронными зонами UCTE и ЕЭС/ОЭС также может быть рассмотрено создание несинхронных связей, что, однако, требует проведения отдельных исследований заинтересованными сторонами».

Мировое производство электроэнергии

Динамика мирового производства электроэнергии (Год — млрд. кВт*ч):

• 1890 — 9
• 1900 — 15
• 1914 — 37,5
• 1950—950
• 1960—2300
• 1970 — 5000
• 1980 — 8250
• 1990 — 11800
• 2000 — 14500
• 2005 — 18138,3
• 2007 — 19894,8
• 2013 — 23127
• 2014 — 23536,5
• 2015 — 24255
• 2016 — 24816

Крупнейшими в мире странами-производителями электроэнергии являются Китай и США, вырабатывающие соответственно 25 % и 18 % от мирового производства, а также уступающие им в примерно 4 раза каждая — Индия, Россия, Япония.

Виртуальные электростанции

Мелкие производители электроэнергии не имеют возможности строить отдельные сети для доставки электричества потребителям, так что они поставляют излишки электричества в энергосистему своей страны или своего региона. С другой стороны, большинство потребителей также подключены к этой энергосистеме, имеющей естественным образом монопольное положение на рынке.

Обеспечить конкуренцию и возможность выбора для потребителя позволяет виртуальная электростанция. Она представляет собой компьютерную систему, управляющую генерацией и потреблением у подключенных к ней субъектов рынка электроэнергетики, обеспечивая внутри сообщества баланс мощности. Эта концепция активно продвигается сейчас на рынок компанией Siemens, разработавшей систему DEMS, на базе которой можно создавать виртуальные электростанции.

Следующим шагом на пути к цифровизации энергетики стало создание облачного сервиса DEMS. Подключиться к нему не намного сложнее, чем зарегистрироваться в социальной сети.

На бытовом уровне мы воспринимаем электростанцию как некоторое предприятие, вырабатывающее электричество. Но, с точки зрения электроэнергетики, электростанция — это всего лишь средство, с помощью которого обеспечивается баланс мощности в энергосистеме. Наиболее распространенный случай поддержания такого баланса — генерация с управляемыми параметрами, что и делает обычная электростанция. Но баланс может быть достигнут и путём управления потреблением электроэнергии. Цифровая энергетика сделала возможным создание виртуальных электростанций, не производящих электроэнергию, а только управляющих энергопотреблением.

Такая электростанция, например, действует в Финляндии. Компания Fortum Corporation объединила в нее 70 частных домохозяйств, в которых горячая вода и тепло обеспечиваются электрическими котлами. Когда в энергосистеме наблюдается дефицит мощности, температура воды в котлах немного уменьшается, но при этом не падает ниже установленных в стране норм.

Расчеты потерь энергии

В состав программного комплекса EnergyCS включен модуль расчета потерь электрической энергии (EnergyCS Potery), позволяющий определять технологический расход электроэнергии на ее транспорт (технические потери) как за заданный отчетный период времени, так и на предстоящий период (так называемый норматив потерь). Этот модуль может использоваться (как отдельно, так и совместно с другими модулями программного комплекса) эксплуатирующими организациями, такими как предприятия магистральных электрических сетей, распределительные сетевые компании и их отдельные структурные подразделения, муниципальные предприятия электрических сетей или энергетические подразделения крупных и средних промышленных предприятий.

Программа EnergyCS Potery использует ту же самую расчетную схему электрической сети, что и другие программы комплекса EnergyCS, обеспечивая описание в общей модели как системообразующих, так и распределительных сетей. Это позволяет выполнять расчеты потерь электроэнергии в сетях разного уровня разными методами с соблюдением единства режима. Выбор метода расчета потерь энергии осуществляется на основе анализа топологии сети. В зависимости от возможностей получения данных об изменении нагрузок узлов за расчетный период для сложнозамкнутой сети могут применяться или метод, использующий статистическое моделирование графиков нагрузок по обучающим выборкам графиков, или метод прямого почасового интегрирования по графикам электрических нагрузок. Для разомкнутых участков сети применяются методы средних нагрузок и коэффициента формы с учетом отпуска электроэнергии за рассматриваемый интервал времени и характерных суточных графиков нагрузок на головных участках. Отчеты о результатах расчета потерь энергии соответствуют регламентированным нормативным документам.

Программа предусматривает ввод графиков потребляемой или отпускаемой энергии как вручную (включая копирование через системный буфер обмена), так и через специальный файл обмена (в формате CSV или XML) непосредственно из системы телеизмерений или АСКУЭ. Это позволяет оперативно и с минимальными трудозатратами получать отчеты по потерям электрической энергии.

Как предотвратить разрушение

Для того чтобы избежать катастрофических последствий, которые произойдут, если система рухнет, была изобретена программа автоматической частотной нагрузки, которая используется на подстанциях. Работает она полностью автономно. Ее включение происходит в тот момент, когда в линии возникает нехватка мощности. Также для этих целей используется еще одна структура, которая называется автоматической ликвидацией асинхронного режима.

Если говорить о работе АЧР, то тут все довольно просто. Принцип работы этой программы довольно прост и заключается в том, что она автоматически отключает часть нагрузки на энергосистему. То есть отключает от нее часть потребителей, чем снижает потребляемую мощность, а значит, восстанавливает баланс в общей системе.

АЛАР же — это более сложная система, задача которой заключает в том, чтобы находить места асинхронных режимов работы электрической сети и ликвидировать их. Если в общей энергосистеме страны возникает дефицит мощности, то АЧР и АЛАР на подстанциях включаются в работу одновременно.

Общая информация

Энергосистема — это также совокупность всех электростанций, а также электрических и тепловых сетей, которые связаны между собой, кроме этого у них имеются соединенные общие режимы работы, относящиеся к непрерывному движению производства. Кроме производства сюда относят и процессы преобразования, передачи, а также распределения имеющейся электрической и тепловой энергии, подчиняющиеся одному режиму работы.

Энергосистема — это еще и общая система, которая включает в себя все энергетические ресурсы любого вида. Сюда же относят и все использующиеся методы получения, преобразования и распределения, а также все технологические средства и организационные предприятия, которые занимаются обеспечением населения страны всеми видами этого ресурса.

Таким образом, энергосистема — это общая сумма всех электрических станций и тепловых сетей, которые объединены между собой, а также имеют общий график, установленный в процессе непрерывного производства, подачи и распределения электрической и тепловой энергии, учитывая, что они имеют общее централизованное управление таким режимом работы.

Общие сведения о работе системы

Принцип работы станций, входящих в систему, в общем-то, довольно прост. Каждый объект предназначен для того, чтобы вырабатывать определенное количество электрической или тепловой энергии (для ТЭЦ)

Однако тут важно добавить, что после того как этот тип ресурса был выработан, он не сразу поставляется потребителю, а проходит через такие объекты, которые называются повышающими подстанциями. Из названия строения понятно, что на данном участке происходит повышение напряжения до нужного уровня

Только после этого ресурс уже начинает распространяться по потребительским точкам. Осуществлять управление энергосистемой необходимо с большой точностью, а также четко регулировать подачу энергии. После прохождения повышающей станции электричество должно передаваться в магистральные линии.

Безопасность

Инструкция в энергосистеме по ее безопасности — это то, что должен знать каждый сотрудник любой электростанции.

Для начала стоит понять, что считается аварийной ситуацией. Под такое описание подходят случаи, когда происходят изменения в стабильной работе оборудования, влекущие за собой угрозу аварии. Признаки этого происшествия определяются для каждой отрасли согласно ее нормативно-техническим документам.

Если же аварийная ситуация все же возникла, то эксплуатационный персонал обязан принять меры по локализации и дальнейшей ликвидации создавшегося положения

При этом важно выполнить две следующие задачи: обеспечить безопасность людей и, по возможности, сохранить все оборудование в целостности и сохранности

Структура группы

Инженерно-проектный комплекс

В результате реформы энергетики страны (реформирования организаций научно-проектного комплекса ОАО РАО «ЕЭС России») весь инжиниринговый (проектно-изыскательский, научно-исследовательский и пусконаладочный) электроэнергетический бизнес, находящийся в государственной собственности Российской Федерации (федеральной собственности) был преобразован по территориальному признаку в ряд крупных специализированных компаний:

• ОАО «Инженерный центр ЕЭС» (ОАО «ИЦ ЕЭС»), Москва;
• ОАО «Инженерный центр энергетики Поволжья», Самара;
• ОАО «Инженерный центр энергетики Урала», Екатеринбург;
• ОАО «НТЦ электроэнергетики», Москва;
• ОАО «Северо-западный энергетический инжиниринговый центр» (ОАО «СевЗап НТЦ»), Санкт-Петербург;
• ОАО «Сибирский энергетический научно-технический центр» (ОАО «Сибирский ЭНТЦ»), Новосибирск;
• ОАО «Южный инженерный центр энергетики» (ОАО «Южный ИЦЭ»), Краснодар.

ОАО «ФСК ЕЭС»

Основная статья: ФСК ЕЭС

Сетевая компания, оператор единой национальной электросети России. Дочерняя компания РАО «ЕЭС России», которая в настоящее время владеет 87,56 % акций ФСК ЕЭС, остальные акции — 12,44 % принадлежат Российской Федерации в лице ФАУФИ. В результате реформы планируется увеличение доли Российской Федерации до 75 % + 1 акция.

Гидрогенерация

Основная статья: РусГидро

«Федеральная гидрогенерирующая компания» объединяет ключевую часть гидроэнергетики страны. После завершения реформы контрольный пакет планируется сохранить в федеральной собственности.

Тепловые ОГК

Основная статья: Генерирующие компании оптового рынка электроэнергии

Генерирующие компании оптового рынка электроэнергии (ОГК), созданные в 2004—2006 годах, включают в себя крупнейшие тепловые ГРЭС страны. С целью минимизации возможности монопольных злоупотреблений, каждая ОГК объединяет станции, находящиеся в разных регионах страны. Тепловые ОГК подлежат приватизации в ходе реформы.

Системный оператор

Основная статья: СО ЕЭС

ОАО «СО ЕЭС» («Системный Оператор») оказывает услуги по оперативно-диспетчерскому управлению в электроэнергетике.

Территориальные генерирующие компании

Основная статья: Территориальная генерирующая компания

Территориальные генерирующие компании объединяют электростанции нескольких соседних регионов (за исключением электростанций федерального значения, вошедших в ОГК). В основном это теплоэлектроцентрали, ориентированные на выработку не только электричества, но и тепла. Компании будут продавать электроэнергию, а также снабжать теплом потребителей своих регионов. ТГК подлежат приватизации в ходе реформы.

Администратор торговой системы

Основная статья: Администратор торговой системы

Некоммерческое партнерство «Администратор торговой системы» (в настоящее время — «Совет рынка») организует торги и расчеты на оптовом рынке электроэнергии.