Розділ 2. Гідроенергетичні ресурси, їх використання. Принципові схеми, параметри, режими роботи ГЕС і ГАЕС

Єдина енергетична система Росії – основний об'єкт електроенергетики країни – являє собою комплекс електростанцій та електричних мереж, об'єднаних загальним режимом і єдиним централізованим диспетчерським управлінням. Перехід до такої форми організації електроенергетичного господарства забезпечив можливість найбільш раціонального використання енергетичних ресурсів, підвищення економічності й надійності електропостачання об'єктів національної економіки та населення країни. 

Мал. 4.1. Території об’єднаних енергосистем Росії (мовою оригіналу)

На початок ХХ століття в складі ЄЕС Росії паралельно працювали п'ять об'єднаних енергосистем – Центру, Середньої Волги, Уралу, Північного Заходу, Північного Кавказу і локальна енергосистема Янтаренерго. ОЕС Сибіру з 1996 року було переведено на роздільну роботу з ЄЕС Росії через незбалансованість режимів роботи ОЕС Казахстану. Енергосистема Янтаренерго (Калінінградська обл.) відділена від Росії територією держав Балтії. ОЕС Сходу працює ізольовано від ЄЕС. Території об'єднаних енергосистем Росії показані на мал. 4.1, наведеному мовою оригіналу.

Крім об'єднаних енергосистем, на території Росії ізольовано функціонують енергосистеми Якутії, Магадану, Сахаліну, Камчатки, Норильська, Колими та Дагестану. Загалом енергопостачання споживачів Російської Федерації забезпечують 66 енергосистем, які охоплюють всю обжиту територію країни від західних границь до Далекого Сходу.

Паралельно з ЄЕС Росії працюють енергосистеми країн Балтії, Білорусі та ОЕС України. Разом з ЄЕС Росії, через вставку постійного струму, працює енергосистема Фінляндії, що входить в об'єднання енергосистем країн Північної Європи. Від мереж ЄЕС Росії здійснюється прикордонна торгівля електроенергією з Норвегією, Монголією, Китаєм. Взаємні вигоди, які отримують всі ці країни від паралельної роботи енергосистем, очевидні. Підвищилася надійність енергопостачання споживачів (зважаючи на аварії у США та країнах Західної Європи в 2003 році, це має велике значення), знизилася кількість резервних потужностей, необхідних кожній з країн на випадок збоїв в енергетиці, й створені умови для взаємовигідного експорту та імпорту електроенергії.

На кінець ХХ століття встановлена потужність всіх електростанцій Російської Федерації становила 214 ГВт. Більше 90% цієї потужності зосереджено в ЄЕС Росії. Виробництво електроенергії Росії (включаючи ОЕС Сходу) в 2000 році склало 820,8 млрд. кВт·год, у тому числі ГЕС вироблено 149,8 млрд. кВт·год (18,3%), на АЕС – 28,7 млрд. кВт·год (15,7%) і на ТЕС – 542,3 млрд. кВт·год (66%).

В електроенергетиці Росії експлуатуються 2,7 млн. км ліній електропередачі всіх класів номінальних напруг, в тому числі 154 тис. км електричних мереж напругою від 220 до 1150 кВ.

Основна електрична мережа об'єднаних енергосистем ЄЕС Росії сформована з використанням двох систем номінальних напруг: в ОЕС Північного Заходу і частково ОЕС Центру – 330–750 кВ, у центральних та східних енергооб’єднаннях – 220–500 кВ.

Електричні мережі напругою 500 і 750 кВ виконують роль системоутворюючих та міжсистемних зв'язків і мають високу пропускну спроможність. На напрузі 750 кВ здійснюється видача потужності від АЕС: Ленінградської (ОЕС Північного Заходу), Калінінської, Смоленської, Курської (ОЕС Центру). На цій же напрузі формується міжсистемний зв'язок між ОЕС Північного Заходу і ОЕС Центру.

Електричні мережі напругою 500 кВ ЄЕС Росії виконані складнозамкнутими. На цій напрузі організовано видачу потужності від найбільших ТЕС Росії: Конаковської, Костромської, Рязанської, Каширської, Рефтинської, Пермської, Березівської, комплексу сургутських ТЕС; Балаковської АЕС; Чебоксарської, Волзької, Саратовської, Нижнєкамської, Саяно-Шушенської, Красноярської, Братської, Усть-Ілімської ГЕС. Завершене формування міжсистемного транзиту Урал – Середня Волга – Центр на напрузі 500 кВ.

Міжсистемні зв'язки в ОЕС Росії виконані в більшості на напругах 220, 330, 500 і 750 кВ.

На території Росії побудовані три ділянки ліній електропередачі напругою 1150 кВ: Ітат–Барнаул, Барнаул–Екібастуз і Кустанай–Челябінськ, які функціонально є частиною електропередачі 1150 кВ, що зв'язує ОЕС Сибіру з європейською частиною країни через територію Казахстану. Зазначені ділянки електропередачі тимчасово експлуатуються на напрузі 500 кВ. Готується переведення на проектну напругу 1150 кВ ділянки лінії електропередачі Ітат–Барнаул.

ЄЕС Росії з'єднана із зовнішніми енергосистемами: Фінляндії, Норвегії (енергооб’єднання NORDEL), України, Білорусі, Грузії, Азербайджану, Казахстану, Естонії, Латвії, Литви, Монголії та двома прикордонними районами Китаю. Через енергосистему Казахстану паралельно з ЄЕС Росії працюють енергосистеми Центральної Азії – Узбекистану, Киргизії і Таджикистану.

Мал. 4.2. Внутрішні та зовнішні зв'язки ЄЕС Росії в 2005 році

Мал. 4.3. Розвиток електричних мереж Російської Федерації до 2020 року (мовою оригіналу)

Структура внутрішніх та зовнішніх зв'язків ЄЕС Росії та обсяг перетоків електроенергії представлені на мал. 4.2.

Пропускна спроможність існуючих зв'язків ЄЕС Росії з енергосистемами СНД становить приблизно 8000–9000 МВт; з ОЕС Балтії – 1000 МВт; з Фінляндією – 1065 МВт (обмеження по потужності перетворювальної підстанції).

Експорт електричної енергії з Росії становить близько 20 млрд. кВт·год на рік.

У розробленій стратегії розвитку електроенергетики Росії на період до 2010 року розглянуто кілька варіантів, що базуються на різних концепціях розвитку економіки країни на період до 2010 року.

Максимальний варіант попиту на електроенергію (приблизно 1120–1130 млрд.кВт·год в 2010 році) припускає досягнення до 2008 року об’ємів електроспоживання країни на рівні 1990 року (в окремих варіантах з меншим попитом на електроенергію – за межами 2010 року). Розглянуто також варіант максимального демонтажу застарілого обладнання на ТЕС та АЕС (до 60 ГВт потужності на ТЕС і 8,3 ГВт – на АЕС).

Обсяги введення генеруючих потужностей у період до 2010 року оцінюються від 10 ГВт у мінімальному рівні електроспоживання до 32 ГВт у варіанті максимального демонтажу і заміни енергосилового обладнання, що відпрацювало свій ресурс.

Рекомендовано введення нових конденсаційних потужностей на наступних крупних ТЕС: Псковській, Каширській, ДРЕС-4, Шатурській ДРЕС-5, Конаковській ДРЕС (заміна блоків), Щекінській та Іванівській ДРЕС (розширення); нових – Петровської, Нижнєволзької, Мордовської, Краснодарської (на газі), Заїнської, Нижнєвартовської, Пермської, Березівської, Харанорської, Гусиноозерської, Красноярської ДРЕС-2 та Беловської.

На 2010 рік передбачається значне розширення масштабів використання ПГУ та ГТУ до 20 ГВт встановленої потужності.

Основним напрямком розвитку гідроелектроенергетики Росії є завершення розпочатого будівництва ГЕС та технічне переозброєння діючих. До таких ГЕС, що мають значний будівельний заділ, відносяться Ірганайська, Зарамагська, каскад Зеленчукських, Богучанська, Бурейська і Нижнє-Бурейська, Вілюйська та Усть-Середнєканська.

Введення потужностей на АЕС у період до 2010 року в більшості пов'язано із заміною демонтованих енергоблоків та завершенням розпочатого будівництва АЕС. Це Ленінградська, Кольська, Курська, Нововоронізька та Білоярська АЕС (демонтаж блоків); Курська, Тверська АЕС (введення нових блоків), Приморська АЕС на Далекому Сході (перший блок).

Намічено розвиток електричної мережі напругою 750 кВ в європейській частині ЄЕС Росії для підвищення надійності видачі потужності АЕС і ОЕС Північного Заходу і Центру, а також посилення міжсистемних зв'язків Росії з Білоруссю. Електричні мережі напругою 500 кВ будуть використані для приєднання ОЕС Сходу до ЄЕС Росії та посилення основних зв'язків з ОЕС Північного Кавказу, Центру, Середньої Волги, Уралу, Сибіру і Сходу (мал. 4.3, наведений мовою оригіналу). Таким чином, електричні мережі Росії напругою 330 кВ поступово переходять у розряд розподільчих мереж.

У перспективний період до 2015 року планується спорудження наступних основних електромережевих об'єктів:

• створення прямого сильного електричного зв'язку між східною та європейською частинами ЄЕС Росії шляхом спорудження ліній передачі напругою 500 і 1150 кВ, що проходять територією Росії. При цьому спорудження першої ділянки лінії напругою 1150 кВ Сибір–Урал намічено виконати по трасі Алтай – Карасук – Омськ – Курган – Челябінськ;

• спорудження вставки постійного струму для посилення міжсистемного транзиту 500 кВ ОЕС Середньої Волги – ОЕС Центра – ОЕС Північного Кавказу (за рахунок будівництва лінії 500 кВ Балаковська АЕС – Курдюм – Фролово – Шахти);

• посилення системоутворюючих зв'язків 500 кВ між ОЕС Уралу і Середньої Волги (за рахунок будівництва лінії 500 кВ напрямком Північна – Вятка і Газова – Преображенська – Красноармійська);

• спорудження лінії 500 кВ в ОЕС Сибіру напрямком Зоря – Барабинськ – Таврична і Гусиноозерська ДРЕС – Чита;

• спорудження лінії 500 кВ в ОЕС Сходу напрямком Бурейська ГЕС – Хабаровська, Приморська ДРЕС – Далекосхідна – Владивосток;

• спорудження лінії 500 кВ напрямком Чита – Могоча – Зейська ГЕС, що дозволяє істотно збільшити обміни потужністю та Гусиноозерська ТЕС електроенергією між ОЕС Сибіру і Далекого Сходу.

Для забезпечення надійного та стійкого функціонування ЄЕС Росії обсяги введення електромережевих об'єктів напругою 330 кВ і вище у період до 2015 року повинні становити не менш 12–20 тис. км ліній електропередачі та 47,5–80 ГВА потужності підстанцій залежно від реалізованого варіанту стратегії.

На сьогоднішній день у Російській Федерації перебуває в експлуатації ряд ізольованих енергосистем, що забезпечують електропостачання віддалених від об'єднаних енергосистем територіальних районів (Камчатка, Сахалін, Магадан, Якутськ та ін.). З розвитком об'єднаних енергосистем і розширенням охоплення електричними мережами нових районів кількість ізольованих енергосистем, безсумнівно, буде поступово скорочуватися.

Проблеми електропостачання БайкалоАмурської магістралі та освоєння прилягаючих районів країни різко активізують необхідність вирішення завдань приєднання до ЄЕС Росії також ОЕС Сходу. Ця подія повністю завершить територіальне формування ЄЕС Росії.

Єдина енергетична система Росії є найбільшим у світі енергетичним об’єднанням світового класу, що забезпечує виробництво, передачу, розподіл електроенергії та централізоване оперативно-технологічне управління цими процесами. Управління гігантським синхронно працюючим об'єднанням енергосистем на території, що сягає із заходу на схід 7000 км, а з півночі на південь більше 3000 км, являє собою найскладніше інженерне завдання, що не має аналогів у світі. Разом з тим за 40 років функціонування ЄЕС СРСР, а потім ЄЕС Росії накопичений величезний досвід надійного та економічного постачання споживачам якісної електроенергії. Свідченням тому є той факт, що 99,9% календарного часу роботи ЄЕС забезпечено стандартною частотою змінного струму 50 Гц.

Високий ступінь і глибина централізації оперативного керування ЄЕС подібні таким саме параметрам управління, які здійснюються зазвичай в рамках об'єднаних енергосистем, однак в ЄЕС вони представлені на більш масштабному та відповідальному рівні. Значною мірою це пов'язане з тим, що об'єкти ЄЕС Росії, розміщені на території однієї держави, діють в єдиному законодавчому полі та перебувають під істотним контролем держави.