Раздел 2. Гидроэнергетические ресурсы, их использование. Принципиальные схемы, параметры, режимы работы ГЭС и ГАЭС

На території сучасної України в першій половині ХХ століття сформувалися 5 локальних енергосистем. Першою була створена Донбаська енергосистема (1926 р.), потім в 1930 р. були створені районні енергетичні управління (РЕУ) Київенерго, Крименерго та енергосистема м. Харкова. У 1931 р. було утворено РЕУ Дніпроенерго. Першим кроком до створення об'єднаної енергосистеми стало спорудження в 1940 р. лінії електропередачі напругою 220 кВ довжиною 87 км між Донбасенерго та Дніпроенерго. У цьому ж році енергосистеми Донбасенерго, Дніпроенерго і Ростовенерго сформували об'єднану енергосистему, що одержала назву ОЕС Півдня. Центральним оператором ОЕС стала Об'єднана диспетчерська служба (ОДС Півдня), що знаходилась в м. Горлівка. До цього часу виробіток електроенергії на всіх електростанціях України досяг 12,41 млрд. кВт·год.

Велика Вітчизняна війна 1941–1945 рр. завдала величезної шкоди енергетиці України, як і всьому народному господарству. Було підірвано десятки великих та багато дрібних електростанцій загальною встановленою потужністю близько 2 млн. кВт, повністю зруйновано тисячі кілометрів ліній електропередачі.

Після визволення України з окупації і налагодження енергогосподарства в мінімально можливих за часів війни обсягах вироблення електроенергії склало всього 3,15 млрд. кВт·год (1945 р.). Проте робота ОДС Півдня була відновлена вже в 1944 р. У сферу диспетчерського управління паралельної роботи увійшли дві енергосистеми – Донбасенерго і Ростовенерго. Пізніше, в 1948 р., після відновлення міжсистемного зв'язку 220 кВ до ОЕС Півдня знову приєдналася Дніпровська енергосистема.

Період 1946–1950 років

У післявоєнний період 1946–1950 рр. вирішувалося найважче завдання прискореного відновлення енергетики України. До 1950 р. зруйновані Сєверодонецька, Штерівська, Зуївська районні електростанції досягли рівня довоєнної потужності, а Курахівська ГРЕС навіть перевищила його. У цілому загальна потужність районних електростанцій Донбасенерго перевищила довоєнний рівень. У Дніпроенерго в 1950 р. були відновлені Дніпродзержинська і Криворізька районні електростанції. Величезну роботу було проведено по відновленню Дніпрогесу. На думку закордонних фахівців через колосальні руйнування Дніпровську гідроелектростанцію відновити було неможливо. Пропонувалося побудувати її знову на іншому місці. Незважаючи на песимістичні прогнози, Дніпровську ГЕС було відновлено, і останній, 9-й по черзі, гідроагрегат станції був включений в енергосистему Дніпроенерго в першій половині 1950 р.

Відновлення зруйнованої греблі Дніпрогесу

При відновленні Дніпрогесу були збільшені корисний обсяг водосховища та робочий напір, сумарна потужність гідроагрегатів зросла до 650,6 МВт при довоєнній потужності 560,4 Мвт. У цілому до кінця 1950 р. встановлена потужність електростанцій Дніпроенерго зросла проти довоєнного рівня на 13%. У Харківенерго встановлена потужність відновлених електростанцій в 1950 р. перевищила довоєнний рівень на 10%. Були відновлені й отримали подальший розвиток електростанції Київенерго, Крименерго, а також на Миколаївському, Одеському та Львівському енергокомбінатах. Одночасно з будівництвом електростанцій проводилось інтенсивне відновлення і будівництво нових електричних мереж. Кількість великих вузлових трансформаторних підстанцій досягла довоєнної, а довжина ліній електропередачі напругою 35 кВ і вище в цей період перевищила довоєнну на 13% і досягла 4636 км.

До кінця 1950 р. встановлена потужність електростанцій України досягла 3,3 млн. кВт, а річне виробництво електроенергії склало 15 млрд. кВт·год.

Період 1951–1960 років

Десятиліття 1951–1960 років у розвитку національної енергетики характеризувалося збільшенням встановленої потужності електростанцій і підстанцій по всій території України, а не тільки в місцях післявоєнного відновлення енергооб’єктів. При цьому істотно зросла (приблизно в 3 рази) довжина ліній електропередачі всіх напруг до 220 кВ включно. Результатом такого розвитку енергетики по територіях стало формування нових локальних енергосистем у західній, південнозахідній і південній частинах України. Були створені РЕУ Одесаенерго (1951 р.), РЕУ Львівенерго (1956 р.) і РЕУ Вінницяенерго (1960 р.). Одночасно у міру будівництва міжсистемних зв'язків на напрузі 154 і 220 кВ тривав процес збільшення Об'єднаної енергосистеми Півдня.

У 1958 р. був введений в дію міжсистемний зв'язок 220 кВ між Харківською енергосистемою і Слов'янською ДРЕС на Донбасі, що з'єднала Харківенерго з ОЕС Півдня. Крім того, на паралельну роботу з ОЕС Півдня по лінії 154 кВ Каховська ГЕС – Херсон – Миколаїв було підключено східну частину Одеської енергосистеми.

Період 1961–1970 років

З 1961 р. почався якісно новий десятилітній етап розвитку ОЕС Півдня, результатом якого стало поступове приєднання до об'єднаної енергосистеми всіх локальних енергосистем України та енергосистеми Молдавії. За цей період централізованим електропостачанням була охоплена вся територія України.

У 1961 р. внаслідок введення в експлуатацію великих теплових електростанцій проектною потужністю 2400 МВт з новими енергоблоками одиничною потужністю 200 МВт на Луганській і Старобешівській ДРЕС, а трохи пізніше – на Зміївській, Бурштинській та Курахівській ДРЕС, пуску Кременчуцької ГЕС виникла проблема підвищення пропускної спроможності діючих зв'язків між енергосистемами та енергопостачання відповідальних вузлів навантаження. Рішення проблеми було знайдено за рахунок освоєння нового ступеню підвищеної номінальної напруги 330 кВ.

Відзначимо, що затвердження такого рішення для України стало значною перемогою інженерної думки українських учених, проектувальників і творців нового електротехнічного обладнання тому, що в той період вся енергетика Радянського Союзу була зорієнтована на розвиток електричних мереж максимальної напруги 220 кВ із перспективою переходу міжсистемних зв'язків у майбутньому до напруги 500 кВ.

Почався період інтенсивного освоєння і розвитку електричних мереж напругою 330 кВ. У Дніпроенерго були введені в експлуатацію перші лінії електропередачі цієї напруги в напрямку Кременчуцька ГЕС – Черкаси – Київ. Потім були побудовані лінії 330 кВ Зміївська ДРЕС – Полтава – Кременчук, Зміївська ДРЕС – Cуми – Ніжин – Київ, Дніпро–Донбас та інші. Ці лінії з'єднали Харківенерго, Донбасенерго та Дніпроенерго з Київською енергосистемою. Почалося будівництво мереж напругою 330 кВ у південних і західних регіонах України, де до цього часу були сформовані потужні мережі з номінальними напругами 154 і 110 кВ. Роль системоутворюючих зв'язків в ОЕС Півдня перейшла до ліній електропередачі 330 кВ, забезпечуючи до кінця 70-х років ХХ сторіччя пропускну здатність 350–450 МВт на ланцюг.

Довжина нових ліній електропередачі 330 кВ до початку 1969 р. складала близько 5 тис.км. Протягом цього ж періоду здійснені переведення і посилення низки діючих ліній напругою 220 кВ на підвищену напругу 330 кВ. Цей захід дозволив значно збільшити пропускну спроможність діючих міжсистемних ліній електропередачі, в першу чергу в напрямках Дніпро – Донбас, Дніпропетровськ – Кривий Ріг, Слов'янськ – Зміїв. З розвитком мереж напругою 330 кВ стала очевидною необхідність скорочення та обмеження зон поширення мереж напругою 220 кВ. Такими зонами були визначені східна частина Донбаської енергосистеми, а також Львівської та Кримської енергосистем. У двох останніх енергосистемах на мережі напругою 220 кВ у наступні роки наклались мережі 330 кВ.

З 1963 р. почалося впровадження в дію енергоблоків одиничною потужністю 300 МВт на Придніпровській ДРЕС, а потім – на Криворізькій, Зміївській, Трипільській, Ладижинській, Запорізькій, Вуглегірській та Зуївській ДРЕС. Введення в дію в 1966–1969 рр. ліній електропередачі 330 кВ у напрямку Бурштинська ДРЕС – Тернопіль – Хмельницький – Вінниця – Київ дозволило об'єднати в паралельну роботу енергосистеми західної, центральної та східної частин України. У 1967 році разом з введенням в дію лінії 330 кВ Молдавська ДРЕС – Усатово (Одеса) – Трихати до ОЕС Півдня приєдналася вся Одеська енергосистема та система Молдавії.

До кінця 1966 року практично на всій території України споживачі електроенергії були підключені до джерел централізованого електропостачання об'єднаної енергосистеми, що складалась з восьми українських енергосистем (Донбаської, Дніпровської, Харківської, Київської, Вінницької, Одеської, Кримської і Львівської), систем Молдавії та Ростовенерго. Пізніше в 1973 році Ростовенерго було введено до складу ОЕС Північного Кавказу.

Через значне розширення області оперативно-диспетчерського управління ОЕС Півдня останнє в 1966 році було переведено з Горлівки в Київ. У 1967 році Об'єднане диспетчерське управління (ОДУ Півдня) в адміністративному відношенні було підлегле Центральному диспетчерському управлінню ЄЕС СРСР.

У період 1961–1970 рр. інтенсивно розвивалися електричні зв'язки України з іншими ОЕС європейської частини колишнього СРСР, а також із країнами Східної Європи – членами Ради Економічної Взаємодопомоги (РЕВ).

У 1962 році у Львівській енергосистемі споруджено лінії електропередачі напругою 220 кВ Добротвірська ДРЕС – Львів – Мукачеве – Шайосегед (Угорщина). У 1964–1968 рр. введені в експлуатацію лінія 220 кВ Добротвірська ДРЕС – Замосць (виділений район у Польщі), а також лінії напругою 400 кВ Бурштинська ДРЕС – Мукачеве, Мукачеве – Капушани (Чехословаччина), Мукачеве – Рошіорь (Румунія), Мукачеве – Шайосегед (Угорщина). У результаті електричні мережі Угорщини, Словаччини та Румунії з'єдналися з мережами України, що дозволило створити в 1962 році міждержавну об'єднану енергосистему ОЕС «Мир», що включала в себе енергосистеми Угорщини, Польщі, Румунії, Чехословаччини та українську енергосистему Львівенерго. Пізніше, в 1972 році, до ОЕС «Мир» було підключено енергосистему Болгарії (через лінію електропередачі 400 кВ Молдавська ДРЕС – Вулканешти – Добруджа). Керування ОЕС «Мир» здійснювалося Центральним диспетчерським управлінням, розміщеним у Празі.

Одночасно підсилювалась пропускна спроможність електричних зв'язків східної частини ОЕС Півдня з ОЕС Центра та ОЕС Нижнього Поволжя Росії.

Таблиця 3.1. Динаміка зміни довжини повітряних ліній електропередачі в Україні з 1940 по 1969 рр.

Номінальна напруга ліній електропередачі, кВ	Роки
	1940	1955	1960	1963	1965	1968	1969
800 (±400)	–	–	–	247	247	247	247
400	–	–	–	115	115	142	142
330	–	–	126	2010	3243	4786	3608
220	211	732	2231	3204	3538	3782	3771
150	477	836	2194	2906	3479	3830	3920
110	1242	2253	5033	9422	12673	15930	17190
35	2161	3007	8909	15164	19884	25592	27070

Примітка. Зменшення довжини ліній електропередачі з номінальною напругою 150 і 110 кВ
пов'язане з переведенням частини з них на підвищену номінальну напругу.

До 1968 року були введені в експлуатацію міжсистемні лінії 330 кВ Зміївська ДРЕС – Харків – Бєлгород – Курськ і Зміївська ДРЕС – Валуйки. Особливий інтерес становила організація зв'язку мереж Донбаської енергосистеми з Волгоградською ГЕС по електропередачі постійного струму (ЕППС) напругою ± 400 кВ (800 кВ між полюсами).

Як вказувалося раніше, ЕППС мають більші технічні переваги перед електропередачами змінного струму, найважливішими з яких є:

відсутність необхідності виконання вимог до стійкості паралельної роботи енергосистеми; просте та швидке регулювання величини і напрямку потоку електроенергії між з'єднаними енергосистемами; можливість незалежного регулювання частоти в системах. Крім того, ЕППС мають малі втрати активної енергії на коронування та передачу енергії, а також мають цілу низку інших переваг. З недоліків таких передач найголовнішим є їх відносно висока вартість.

Мал. 3.1. Схема основних електричних мереж 220 кВ і вище в Україні станом на 01.01.1969 року (мовою оригіналу)

Введена в дію у 1962 році перша у світі міжсистемна електропередача постійного струму Волгоградська ДРЕС – підстанція Михайлівська (Донбас), довжина якої склала 473 км (у тому числі по Україні 247 км), мала проектну пропускну спроможність 750 МВт. Ця пропускна спроможність дозволила забезпечити ефективний обмін перетоками потужності між ОЕС Півдня та Поволжя. Кінцеві перетворювальні підстанції ЕППС використовували ртутні вентильні перетворювачі, які на тому етапі стану техніки (до появи пристроїв силової електроніки) були єдиним можливим рішенням для перетворення великих струмів. Після 40 років експлуатації ЕППС її передавальна потужність знизилася до 200 МВт через зношеність ртутних вентилів. З цієї причини, а також у сукупності з іншими причинами до 2000 року передача постійного струму втратила своє міжсистемне значення. Однак у свій час (1962–1965 рр.) вона дозволила здійснити паралельну роботу ОЕС Півдня в структурі єдиної енергосистеми європейської частини колишнього СРСР (ЄЄЕС).

Довжина електричних мереж України напругою 35 кВ і вище до 1970 року перевищила 55 тис.км, а встановлена потужність трансформаторних підстанцій досягла 78 млн. кВ·А. Динаміка зміни довжини повітряних ліній різних номінальних напруг з 1940 по 1969 р. наведена в табл. 3.1.

Станом на 01.01.1970 року ОЕС Півдня мала в користуванні встановлену потужність всіх електростанцій 29,9 ГВт, у тому числі ТЕС – 27,2 ГВт і ГЕС – 2,7 ГВт. Виробництво електроенергії в ОЕС Півдня в 1970 році перевищило 150 млрд. кВт·год.

Схему основних електричних мереж 220 кВ і вище в Україні станом на 01.01.1969 року наведено на мал. 3.1 мовою оригіналу.

Період 1971–1980 років

Початок цього періоду відзначено активним продовженням впровадження енергоблоків теплових електростанцій підвищеної одиничної потужності 300 МВт та переходом до освоєння енергоблоків 800 МВт. Після введення в експлуатацію в 1967 році двовального блоку (300 + 500 МВт) на Слов'янській ДРЕС були введені в дію в 1977 році одновальні блоки 800 МВт на Вуглегірській та Запорізькій ТЕС. Котли енергоблоків 800 МВт були розраховані на використання в якості палива мазуту, що був побічним продуктом недостатньо глибокої переробки нафти на НПЗ України в 70-х роках. Однак через 20 років їх роботи, коли були освоєні нові технології глибокої переробки нафти (наприкінці 90-х років), ці передові в технічному відношенні блоки через відсутність мазуту і дешевого газу залишились практично без використання енергосистемою.

Блоки одиничною потужністю 300 МВт встановлювалися на всіх нових ТЕС та на ТЕС, що розширювались, таких як Ладижинська ДРЕС, Зміївська ДРЕС та інші. Протягом наступних років після введення в дію атомних електростанцій України, що працюють за рівним графіком навантаження, ці блоки разом з блоками 200 МВт почали виконувати найважливішу роль регулювання покриття добового графіка електричного навантаження ОЕС у його напівпіковій частині.

У 1975 році завершилося будівництво 8 дніпровських гідроелектростанцій сумарною потужністю 3900 МВт, призначених для покриття навантаження в піковій частині добового графіка ОЕС Півдня.

Якісно новий етап у розвитку електроенергетики України, пов'язаний з початком широкого будівництва на території України потужних АЕС, почався наприкінці 70-х років. Наслідком цього процесу стало освоєння нового підвищеного ступеню номінальної напруги 750 кВ для магістральних ліній електропередачі. У ці роки було розгорнуте будівництво 4 АЕС – Чорнобильської в 1970 р., Рівненської в 1976 р., Південноукраїнської в 1977 р. та Запорізької в 1980 р.

Чорнобильська АЕС споруджувалася на базі використання водографітових реакторів канального типу (РБМК) електричною потужністю 1000 МВт. На І-й черзі Рівненської АЕС встановлювалися реактори корпусного типу під тиском (ВВЕР) електричною потужністю 440 МВт. На Південноукраїнській і Запорізькій АЕС, а також на інших намічених до будівництва атомних електростанціях (Хмельницька АЕС, Кримська АЕС, розширення Рівненської АЕС) планувалося використання реакторів ВВЕР 1000 МВт.

Первістком вітчизняної атомної енергетики в ОЕС Півдня була Чорнобильська АЕС проектною потужністю 4000 МВт. Перший енергоблок з реактором типу РБМК потужністю 1000 МВт було введено в експлуатацію в 1977 році. Другий енергоблок з реактором того ж типу був запущений в експлуатацію в 1978 році, третій енергоблок включився у роботу в 1980 році.

На Рівненській АЕС перший і другий енергоблоки з реакторами типу ВВЕ 440 були введені в експлуатацію в 1980 і 1981 рр.

У 1971 році почалося поетапне спорудження ліній електропередачі нового класу напруги 750 кВ. Головним призначенням ліній електропередачі 750 кВ було посилення основної мережі Єдиної енергетичної системи (ЄЕС) колишнього СРСР для забезпечення надійної та сталої роботи енергосистем у складі ЄЕС, забезпечення видачі потужності найбільших атомних електростанцій України, підвищення пропускної спроможності міжсистемних зв'язків для збільшення обміну потужністю та енергією між системами, а також для збільшення експорту електроенергії до Східної Європи – до ОЕС «Мир».

На першому етапі лінії 750 кВ забезпечували з'єднання низки вузлів розвинутої мережі попереднього ступеню напруги 330 кВ. Пропускна спроможність шунтуючої мережі напругою 750 кВ на цьому етапі приблизно відповідала пропускній спроможності шунтуючих ділянок мережі напругою 330 кВ. На другому етапі до підстанцій електропередачі 750 кВ приєднувалися радіальні лінії для підключення великих вузлів генерації потужностей, в першу чергу атомних електростанцій. На третьому етапі спорудження мережі 750 кВ здійснювалася її трансформація в складнозамкнуту мережу, що має кілька контурів. У результаті такої побудови мереж функції основної системоутворюючої мережі України поступово переходять до електричної мережі напругою 750 кВ.

Мал. 3.2. Схема основних електричних мереж ОЕС Півдня на 01.01. 1979 року (мовою оригіналу)

Перший етап розвитку електричної мережі напругою 750 кВ в Україні був реалізований в 1971–1975 рр. при спорудженні першої лінії електропередачі 750 кВ у напрямку Донбас – Дніпро – Вінниця – Захід довжиною більше 1120 км. Лінія електропередачі вводилася в експлуатацію окремими регіональними ділянками. Першою була побудована в 1971 році ділянка Дніпро – Вінниця, що тимчасово використовувалася для видачі потужності Ладижинскої ДРЕС у Дніпровську енергосистему на напрузі 330 кВ. У 1972 році була побудована ділянка Донбас – Дніпро, а ділянка Дніпро – Вінниця була переведена на номінальну напругу 750 кВ. Ділянка Вінниця – Захід з підстанцією 750 кВ Західноукраїнська у Львівській області була введена в роботу у 1975 році. Для посилення існуючих електричних зв'язків ОЕС Півдня з ОЕС «Мир» у 1978 році було побудовано міждержавну лінію 750 кВ Західноукраїнська – Альбертірша (Угорщина).

Схему основних електричних мереж ОЕС Півдня на 1 січня 1979 року наведено на малюнку 3.2.

На кінець 1980 року встановлена потужність електростанцій України досягла 37,7 ГВт, а виробництво електроенергії ними склало 214,4 млрд. кВт·год.

Період 1981–1990 років

До початку цього періоду завершилося будівництво Дніпровської ГЕС-2, а в 1983 році досягла проектної потужності 702 МВт Дністровська ГЕС. У цей же час завершилося будівництво крупних теплових електростанцій – Київської ТЕЦ-6 і Зуївської ДРЕС-2 (в подальшому в Україні теплові електростанції великої потужності не споруджувалися). Одночасно тривало будівництво атомних електростанцій, яке було розпочато в 70-ті роки.

На Рівненській АЕС в 1986 році був введений в експлуатацію третій енергоблок потужністю 1000 МВт, і станція досягла проектної потужності 1880 МВт.

На Південноукраїнській АЕС в 1982 році був уведений в дію перший енергоблок потужністю 1000 МВт, а останній, третій, блок станції було запущено в 1989 році.

На Хмельницькій АЕС в 1981 році розпочали будівництво першого блоку потужністю 1000 МВт, що був введений в експлуатацію в 1987 році.

На Запорізькій АЕС до 1989 року було введено в експлуатацію 5 енергоблоків потужністю 1000 МВт кожний.

У 1980–1986 рр. електрична мережа 750 кВ вступила в другий етап свого розвитку. Були споруджені лінії 750 кВ напрямком Чорнобильська АЕС – Західноукраїнська (1980 р.), Чорнобильська АЕС – Вінниця (1982 р.), Запорізька АЕС – Дніпро (1983 р.), Запорізька АЕС – підстанція Запорізька (1986 р.). Ці лінії утворили дві петлі напругою 750 кВ, розташовані в західній і центральній частинах України.

У зв'язку з введенням в експлуатацію Хмельницької та Південноукраїнської АЕС електропередачі 750 кВ на ділянках Чорнобильська АЕС – Західноукраїнська і Дніпро – Вінниця було розрізано та перезаведено на ОРУ 750 кВ Хмельницької (1984 р.) та Південноукраїнської (1987 р.) АЕС. У цей період зв'язки ОЕС Півдня з країнами РЕВ послідовно підсилювалися введенням в дію ліній електропередачі напругою 750 кВ Україна – Польща (Хмельницька АЕС – Жешув, 1984 р.) і Україна – Румунія (Південноукраїнська АЕС – Ісакча, 1987 р.). Рівненську АЕС в 1984 р. було під'єднано до підстанції Західноукраїнська електропередачею, побудованою в габаритах 750 кВ. Тимчасово ця електропередача була включена на напругу 330 кВ.

У 1990 році була споруджена електропередача 750 кВ Запорізька АЕС – підстанція Південно-Донбаська, котра стала першою  ділянкою південної магістралі 750 кВ, наміченої для проходження в широтному напрямку по лінії Донбас – Каховка – Одеса. У подальшому ця магістраль була доповнена ділянкою 750 кВ від Південно-Донбаської підстанції до підстанції Донбас.

У квітні 1986 року Україна зазнала однієї з найбільших техногенних катастроф у світі: під час проведення експериментальних досліджень на реакторі РБМК четвертого енергоблоку стався вибух з викидом великої кількості радіоактивних речовин. Ця трагедія отримала величезний резонанс у світі, що, врешті-решт, призвело до повного зупинення Чорнобильської АЕС у грудні 2000 року.

Накладення зв'язків напругою 750 кВ на побудовані раніше мережі зниженої номінальної напруги 330 кВ викликало при експлуатації мережі 750 кВ купу технічних проблем, обумовлених виникненням електричної неоднорідності замкнутої мережі з несприятливим потокорозподілом потужностей гілками неоднорідного замкнутого контуру, що загрожує порушенням статичної стійкості мережі, погіршенням режиму напруги та збільшенням втрат активної потужності. Проблему неоднорідності мережі було вирішено українськими енергетиками та вченими за рахунок включення в замкнуті контури мережі спеціальних вольтдодаткових трансформаторів з поздовжньо-поперечним регулюванням напруги, розміщених у нейтралях автотрансформаторів.

З введенням в експлуатацію цих ліній була створена складнозамкнута системоутворююча мережа напругою 750 кВ, що містить у собі три замкнуті контури. При цьому дві петлі напругою 750 кВ розташовані в центральній і східній частинах України, а одна петля – у західній частині країни. Складнозамкнута схема мережі напругою 750 кВ різко підсилила внутрішні міжсистемні зв'язки з центральною, східною і західною частинами України, забезпечила ефективний обмін потужністю об'єднань Півдня, Північного Заходу та Центру, підсилила зв'язки з енергооб’єднанням «Мир» і дозволила енергетикам ефективно видавати потужності від найбільших АЕС України, розташованих у зоні розміщення ПЛ 750 кВ.

У 1988 році Об'єднане диспетчерське управління Півдня (ОДУ Півдня) було виведено з адміністративного підпорядкування Центральному диспетчерському управлінню ЄЕС СРСР та перепідпорядковано Міненерго України. При цьому Молдавська енергосистема була виведена з адміністративного підпорядкування ОДУ Півдня. З цього часу ОДУ Півдня стало називатися ОДУ України.

У цілому до 1990 року ОЕС Півдня (ОЕС України) займала на енергетичній карті світу місце потужного енергооб’єднання світового рівня, що характеризувалося наступними показниками: встановлена потужність електростанцій – 55,4 ГВт, виробництво електроенергії – 296,3 млрд. кВт·год, електроспоживання – 268,2 млрд. кВт·год, експорт електричної енергії в інші держави – 28,1 млрд. кВт·год.

Енергетична галузь України в 1990 році досягла свого найвищого стану, після якого почався період глибокого спаду, що розтягнувся на два десятиліття.

Період 1991–2009 років

У 1991–1996 рр. у зв'язку з розпадом колишнього СРСР Україна опинилась в умовах економічної кризи, що призвела до різкого зменшення в Україні попиту на електричну енергію. Це спричинило істотне зниження обсягів виробництва електроенергії, зменшення її внутрішнього споживання та експорту. Найбільший спад виробництва електроенергії мав місце на теплових електростанціях України, що було обумовлено скороченням видобутку органічного палива, зниженням якості добутого вугілля, дефіцитом газу і мазуту. При цьому потужності існуючих електростанцій було достатньо для покриття графіка навантаження енергосистеми. Електроспоживання в Україні за 90-ті роки знизилося до 166,9 млрд. кВт·год в 2000 році та до 169,2 млрд. кВт·год в 2001 році, що склало всього 63% рівня електроспоживання 1990 року.

У період з 1993 по 1996 рр. відбулося внутрішнє розділення ОЕС «Мир» на несинхронно працюючі частини, в результаті чого ЦДУ в Празі припинило виконувати оперативні завдання по координації роботи енергосистем країн Східної Європи. У цей період енергетика України функціонувала в умовах важкої кризи, обумовленої дефіцитом енергоресурсів, старінням діючого силового технологічного обладнання, браком маневрених потужностей, в першу чергу гідравлічних і гідроакумулюючих електростанцій. Через неможливість підтримання погоджених міждержавних перетоків при дефіциті палива ОЕС України в 1993 році була відділена від ЄЕС Росії, виділивши на Росію частину системи, що розташовується на сході умовної географічної лінії Суми – Харків – Луганськ. Надалі паралельна робота ОЕС України з ЄЕС Росії періодично відновлювалася, вийшовши на постійний режим в середині 2001 року.

Відзначимо, що в 70-ті роки, коли розпочиналось будівництво ліній електропередачі 750 кВ, їх основним призначенням була передача великих потоків електроенергії в західному напрямку, в тому числі в Східну Європу. Однак у кризові 90-ті роки мережа 750 кВ забезпечила енергетичну безпеку країни в ситуаціях, не передбачених раніше.

Труднощі технологічного характеру посилились через принципову реорганізацію адміністративно-господарського управління об'єктами енергетики, що проходила в 90-ті роки, при їх переході з державної форми власності в корпоративну та приватну форми. Створювався ринок електроенергії з більшою кількістю суб'єктів ринку – генеруючих, електропередавальних та енергопостачальних компаній. Проте, незважаючи на труднощі, що виникли, українським енергетикам вдалося стабілізувати працездатний стан ОЕС України і домогтися після 2000 року її підйому при позитивній динаміці поліпшення техніко-економічних показників.

Величезну роль у процесі поступового виходу енергетики України із кризи зіграли два фактори – атомні електростанції України та її потужна мережа напруги 750 кВ. Атомні електростанції прийняли на себе приблизно 40% електричного навантаження по потужності й до 50% по виробництву електроенергії при тому, що теплові електростанції в цей час зазнавали гострого дефіциту палива і фактично не могли використовувати повністю свою встановлену потужність. Відповідно до прийнятих міжнародних зобов'язань Україна в 2000 році вивела з експлуатації всі блоки Чорнобильської АЕС. Втрату цієї генеруючої потужності було компенсовано введенням в дію в грудні 1995 року 6-го енергоблоку Запорізької АЕС (1000 МВт), а в наступні роки – введенням у роботу таких самих блоків на Хмельницькій (2005 р.) та Рівненській (2006 р.) АЕС. При цьому всі три блоки не були забезпечені відповідним введенням ЛЕП, тобто потужність блоків АЕС була «замкнена».

Високовольтні лінії електропередач 750 кВ

 Мал. 3.3. Будівництво ПЛ 750 кВ Рівненська АЕС – Київська

Союзне орієнтування ОЕС України на забезпечення експорту обумовило розміщення всіх АЕС у західній і центральній її частинах. У той же час основні теплові електростанції зосереджені в східній частині території України. ТЕС тяжіють до районів вуглевидобутку на Донбасі та забезпечують електропостачання найбільших промислових вузлів сходу України по електричних мережах 220 і 330 кВ. Дефіцит органічного палива на ТЕС виявився б для цих вузлів важким енергетичним лихом, якби не існувала широтно орієнтована мережа 750 кВ, яка дозволила перекинути потоки електроенергії із західних територій, надлишкових по електричній потужності, у дефіцитні східні регіони.

Мережа 750 кВ у період 90-х років і пізніше продовжувала розвиватися всередині ОЕС України, водночас зв'язки мережі 750 кВ з країнами Східної Європи втратили своє первісне призначення після ліквідації ОЕС «Мир» і на сьогоднішній день не використовуються. Після введення в дію лінії Запорізька АЕС – Південнодонбаська була введена в експлуатацію лінія Південнодонбаська – Донбас (1998 р.). У 2004 році переведена на проектну напругу лінія 750 кВ Рівненська АЕС – Західноукраїнська.

У 2008 році введено в дію нову підстанцію 750 кВ Київська, включену в розріз лінії 750 кВ Чорнобильська АЕС – Вінниця. У подальшому до підстанції Київська планується приєднати лінії 750 кВ від Рівненської АЕС (у 2010 році розпочалась реалізація проекту будівництва ПЛ 750 кВ Рівненська АЕС – Київська протяжністю 353 км (мал. 3.3)). Проводяться проектні роботи по підстанції 750 кВ Каховська та на лінії Запорізька АЕС – Каховська. Ці об'єкти є продовженням південної магістралі 750 кВ в напрямку Одеси (підстанція Приморська), Дністровської ГЕС та Хмельницької АЕС.

У Луганській області отримала подальший розвиток мережа напругою 500 кВ. На додаток до першої підстанції 500 кВ Перемога (Краснодон), спорудженої в 80-ті роки, в 2004 році була введена в дію друга підстанція 500 кВ Новодонбаська, котра одержала живлення по лінії 500 кВ від підстанції 750 кВ Донбаська.

Магістральні електромережі України напругою 220–750 кВ на 01.01.2009 р. нараховують 22,2 тис. км, а розподільні електромережі напругою 0,4–150 кВ – 996 тис. км.

Крім двох нових генеруючих енергоблоків на Хмельницькій та Рівненській АЕС, потужності України поповнилися введенням в дію генераторів першої черги Ташлицької ГАЕС (2006 р.), а в 2009 році очікувався пробний (експериментальний) пуск агрегату №1 Дністровської ГАЕС. Однак у зв'язку із закриттям Чорнобильської АЕС в 2000 році сумарна встановлена потужність електростанцій України зменшилася в порівнянні з 1990 роком і на 01.01.2009 р. склала 52,6 млн. кВт при річному максимумі електроспоживання близько 28,0 млн. кВт, з них: ТЕС – 64,1%, АЕС – 26,2%, ГЕС і ГАЕС – 9,7%.

Виробництво електроенергії всіма електростанціями України в 2007 році склало 195,1 млрд. кВт·год. Однак в 2008 році у зв'язку з поширенням світової фінансово-економічної кризи і зниженням попиту на електроенергію її виробництво знизилося до 191,8 млрд. кВт·год. До кінця 2008 року до складу ОЕС України входили 8 паралельно працюючих регіональних енергосистем – Західна, Південно-Західна, Центральна, Південна, Північна, Дніпровська, Кримська і Донбаська, які знаходяться в адміністративному підпорядкуванні Національної енергетичної компанії «Укренерго» та входять до її структури.

Поставка електроенергії в ОЕС здійснюється п'ятьма енергогенеруючими компаніями ТЕС, двома гідрогенеруючими компаніями, а також Національною атомною енергогенеруючою компанією. Від регіональних енергосистем одержують електроенергію 27 основних місцевих енергопостачальних компаній (25 обласних компаній, а також компанії міст Києва та Севастополя). Крім того, є кілька невеликих енергопостачальних компаній у промислових районах. Економічні взаємостосунки між компаніями регулюються на базі моделі оптового ринку електроенергії.

Національна енергетична компанія «Укренерго»

Мал. 3.4. Лінії електропередачі між Україною, Молдовою, Словаччиною, Угорщиною, Румунією і Болгарією

ОЕС України із серпня 2001 року безперервно працює паралельно з ЄЕС Росії, здійснюючи транзит російської електроенергії на Північний Кавказ, а іноді й до Республіки Молдова. У 2003 році на постійну паралельну роботу з ОЕС CENTREL виділена частина Західної енергосистеми України з власним навантаженням біля 1000 МВт, з населенням близько 3 млн. осіб (мал. 3.4).

ОЕС України з'єднана із сусідніми країнами електромережами різної напруги:

• з ЄЕС Російської Федерації – 110, 220, 330, 500 і 750 кВ, а також лінією постійного струму напругою 800 кВ;

• з ОЕС Республіки Білорусь – 110 і 330 кВ;

• з ЕС Республіки Молдова – 110 і 330 кВ;

• з енергосистемами UCTE – 220, 400 і 750 кВ. Відповідно до прийнятої Енергетичної стратегії України на період до 2030 року і на подальшу перспективу основу майбутньої енергетики країни складатимуть атомні електростанції. Планується безпечне та економічно доцільне продовження припустимого терміну експлуатації існуючих енергоблоків АЕС приблизно на 15 років, а також передбачається розширення існуючих АЕС. Разом із цим буде проводитися технічне переоснащення існуючих ТЕС, впровадження газотурбінних надбудов, спорудження нових потужностей на базі парогазових установок. У мережній частині ОЕС України намічено завершити побудову північного і південного транзитів у мережі напругою 750 кВ. Північний транзит пройде по напрямках Рівненська АЕС – Київська – Північноукраїнська – Харківська – Донбаська. Південний транзит буде добудований від Запорізької АЕС по напрямках Каховська – Приморська – Дністровська ГАЕС – Хмельницька АЕС.

Передбачається організація паралельної роботи з енергооб’єднанням країн Східної та Західної Європи на змінному струмі. Існуючі електричні зв'язки з енергосистемами цих країн будуть використані для експорту електроенергії та обміну потужністю після проведення заходів щодо дотримання вимог до ведення паралельної роботи. Очікується, що підготовка ОЕС України до паралельної роботи з європейськими енергосистемами (пов'язана в основному з модернізацією систем регулювання частоти та потужності орієнтовно на 35 енергоблоках існуючих ТЕС) триватиме 5–7 років.

Схему основних електростанцій та електромереж України на 2009 рік наведено на мал. 3.5.

Мал. 3.5. Основні електростанції та електромережі ОЕС України