И. Карапетян - Справочник по проектированию электрических сетей
ЕЭС России охватывает всю обжитую территорию страны от западных границ до Дальнего Востока и является крупнейшим в мире централизованно управляемым энергообъединением. В составе ЕЭС России действует семь ОЭС — Северо-Запада, Центра, Волги, Урала, Юга, Сибири и Востока. В настоящее время параллельно работает шесть первых ОЭС. Общие сведения о структуре ОЭС России приведены в табл. 1.2. Энергосистема Калининградской области Янтарь-энерго отделена от России территорией государств Балтии.
ОЭС Востока включает Хабаровскэнерго, Амурэнерго и Дальэнерго, а также южный энергорайон Якутии.
На территории России действует ряд изолированных энергосистем и энергорайонов. Электроснабжение потребителей Таймырского автономного округа осуществляется Таймырэнерго и Норильскэнерго. В зоне Дальнего Востока работают Камчатская, Сахалинская, Якутская и Магаданская энергосистемы. В состав последней входит Чукотскэнерго и Колымэнерго; Якутская энергосистема включает Сахаэнерго.
Всего на начало 2010 г. на территории России работают 78 энергосистем и энергорайонов, из них в составе ЕЭС России — 69 энергосистем.
Таблица 1.2
В кризисный период (1990-е гг.) в стране существенно уменьшился объем потребления электроэнергии. На начало века общее положение в отрасли характеризовалось следующим:
процесс обновления мощностей практически остановился;
по технологическим показателям (удельный расход топлива, средний КПД оборудования, рабочая мощность электростанций) российские энергокомпании отставали от своих аналогов в развитых странах;
отсутствовали стимулы к повышению эффективности режимов производства и потребления электроэнергии;
в отдельных регионах имели место частые перебои энергоснабжения;
существовала высокая вероятность крупных аварийных отключений;
отсутствовала платежная дисциплина;
доступ на рынок электроэнергии был закрыт для новых независимых участников.
Отмеченные негативные явления определили необходимость проведения масштабных преобразований в электроэнергетике, которые создали бы стимулы для повышения эффективности работы энергокомпаний и позволили существенно увеличить объем необходимых инвестиций в отрасли. В противном случае при дальнейшем расширении внешнеэкономического сотрудничества российские предприятия проиграли бы экономическое соревнование не только на зарубежных рынках, но и на внутреннем рынке страны. Такие преобразования требуют значительных инвестиций. На развитие отрасли до 2011 г. РАО «ЕЭС России» было запланировано потратить свыше 3 трлн руб. При этом более половины средств должны быть обеспечены новыми отечественными и иностранными инвесторами. Намеченные преобразования в отрасли касаются прежде всего развития генерирующего комплекса страны, на долю которого приходится основная часть необходимых инвестиций.
По плану реформы, проводимой с 2003 г., электростанции были разделены на три группы. В первую группу входят государственные генерирующие компании, объединяющие все атомные (концерн «Росэнергоатом») и гидростанции (ОАО «Гидро ОГК», с 2008 г. — ОАО «РусГидро»). На долю этих компаний приходится около четверти электроэнергии, поступающей на оптовый рынок.
Вторая группа — территориальные генерирующие компании (ТГК), главный продукт электростанций которых — тепловая, а не электрическая энергия. Эти электростанции сгруппированы по территориальному принципу.
Третья часть — генерирующие компании оптового рынка (ОГК) — включают крупные электростанции страны. Эта группа компаний формирует цены на оптовом рынке, где электроэнергию приобретают крупнейшие потребители. Чтобы избежать монополии на производство электроэнергии в отдельных регионах в состав каждой ОГК включены электростанции, расположенные в разных районах страны.
В 2008 г. закончено формирование целевой структуры всех ОГК и ТГК, в основном завершена организация компании «РусГидро».
Магистральные электрические сети (напряжением 220 кВ и выше) перешли под контроль Федеральной сетевой компании (ФСК), распределительные сети интегрированы в межрегиональные сетевые компании (МРСК). Функции и активы региональных диспетчерских управлений переданы общероссийскому системному оператору.
РАО «ЕЭС России» в целом выполнило поставленные задачи по реформированию отрасли и в 2008 г. прекратило свое существование.
АО-энерго сохраняются только в изолированно работающих энергосистемах страны (Сахалинэнерго, Камчатскэнерго и др.).
1.2. Основные сведения о развитии электрических сетей энергосистем
Одним из важнейших показателей уровня электроэнергетики страны является развитие электрических сетей — линий электропередачи и подстанций (ПС). От электростанций мощностью в несколько миллионов киловатт каждая протянулись на тысячу и более километров к промышленным центрам линии электропередачи сверхвысокого напряжения (СВН) — 500–750—1150 кВ.
Общая протяженность воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 110 кВ и выше на начало 2010 г. в одноцепном исчислении составила по стране 461,7 тыс. км, а установленная мощность ПС — 691,4 млн кВА, в том числе на отраслевых ПС, обеспечивающих электроснабжение тяговых ПС электрифицированных участков железных дорог, насосных и компрессорных станций нефте-и газопроводов, металлургических заводов и других потребителей электроэнергии, установлено около 100 млн кВА трансформаторной мощности.
Структура электрической сети и динамика ее роста за последние годы приведена в табл. 1.3. Столь огромное электросетевое хозяйство формировалось и развивалось в соответствии с потребностью народного хозяйства страны в течение многих десятилетий.
Первая ВЛ напряжением 110 кВ в России была построена в 1922 г. для передачи мощности от Каширской ГРЭС в Москву. С вводом в работу этой ВЛ было положено начало развитию электрической сети страны. Для обеспечения передачи мощности от Нижне-Свирской ГЭС в Ленинград в 1933 г. была введена в работу первая ВЛ 220 кВ. В современном понимании электрические сети начали развиваться высокими темпами только со второй половины 1950-х гг., что связано с завершением работ по восстановлению народного хозяйства после Великой Отечественной войны, устойчивым характером роста спроса на электроэнергию, развитием генерирующего комплекса электроэнергетики и формированием энергосистем.
В 1956 г. вошла в эксплуатацию первая ВЛ 400 кВ Куйбышевская ГЭС — Москва. С переводом первых электропередач 400 кВ на 500 кВ (1959 г.) был поставлен вопрос о введении промежуточного напряжения между 500 и 220 кВ. Таким напряжением явилось 330 кВ, а первая электропередача этого класса напряжения Прибалтийская ГРЭС — Рига была введена в работу в 1959 г.
При практической реализации рекомендаций по введению в действующую систему напряжений 110–220—500 кВ промежуточного напряжения — 330 кВ — в электрических сетях нашей страны стали параллельно развиваться две системы напряжений: 110-220-500-1150 кВ и 110-330-750 кВ.
В электрических сетях большинства энергосистем России принята шкала напряжений 110-220-500-1150 кВ. В ОЭС Северо-Запада и частично в ОЭС Центра используется шкала 110-330-750 кВ. В ОЭС Центра сети 330 и 750 кВ, а в ОЭС Северного Кавказа сети напряжением 330 кВ получили определенное распространение и в перспективе намечены к дальнейшему развитию, как правило, в пределах районов их существующего использования.
Граница использования указанных систем напряжений в ЕЭС России в течение последних 15 лет постепенно смещалась в восточном направлении. Указанное является следствием использования напряжений 750 и 330 кВ для выдачи мощности Калининской, Смоленской и Курской АЭС, расположенных в зоне стыка двух систем напряжений. Если на начало 1980 г. восточная граница распространения сетей 750 кВ лежала на линии Ленинград — Калинин — Брянск — Курск, то к концу 2000 г. линия разграничения систем напряжений проходила через Санкт-Петербург — Владимир — Михайлов — Курск, т. е. на 200–250 км восточнее.
Таблица 1.3
Характерной особенностью отмеченного смещения сетей 750 кВ в восточном направлении является использование этого напряжения для выдачи мощности указанных выше АЭС. Как известно, одним из последствий аварии на Чернобыльской АЭС явился отказ от строительства новых АЭС и доведения до проектной мощности Калининской, Смоленской и Курской АЭС. В связи с этим строительство ряда ВЛ от Смоленской АЭС в габаритах 750 кВ, рассчитанных на использование полной пропускной способности с вводом в работу последующих энергоблоков АЭС, было остановлено, а авансированные капиталовложения оказались «замороженными». Поэтому в перспективный период дальнейшее развитие сетей 750 кВ и их возможное смещение в восточном направлении будет связано с продолжением строительства этих АЭС и доведением ряда действующих АЭС до проектной мощности.
