Системный оператор Сибири: «Держим баланс!»

Системный оператор Сибири: «Держим баланс!»

Филиал АО «СО ЕЭС» «Объединенное диспетчерское управление энергосистемы Сибири» (ОДУ Сибири) управляет режимами десяти энергосистем, расположенных в двенадцати регионах Сибири. Директор по развитию технологий диспетчерского управления Александр Работин в интервью sibgenco.online рассказал о целях и задачах, которые стоят перед Системным оператором сегодня, прогнозируемом росте энергопотребления, связанном с расширением Восточного полигона и модернизацией Байкало-Амурской и Транссибирской магистралей, влиянии майнинг-ферм и возобновляемых источников энергии на энергосистему Сибири, цифровизации и многом другом.

— Александр Борисович, есть ли специфика у Объединенной энергосистемы Сибири и в чем она заключается?

— Своеобразие есть у всех энергетических систем, и наша не исключение. В Сибири самая крупная по мощности гидрогенерация. Сибирские ГЭС вырабатывают около 60% электроэнергии всех гидростанций России. Кроме того, нашей особенностью является высокая доля гидрогенерации в структуре установленной мощности ОЭС. На ГЭС приходится более 50% всей генерируемой электроэнергии, а в летний период удельный вес выработки ГЭС превышает 70% суммарной генерации. Чуть менее половины баланса приходится на угольную генерацию, что существенно выше в сравнении с европейской частью страны и Уралом. При этом у нас в балансе практически полностью отсутствуют газовые станции. Это тоже отличительная особенность энергосистемы.

Высокая доля гидрогенерации позволяет оперативно маневрировать объемами выработки в периоды пиковой нагрузки. В то же время этот фактор осложняет планирование объемов выработки электроэнергии и управление электроэнергетическим режимом энергосистемы в связи с естественной сложностью прогнозирования гидрологической обстановки. К тому же выработка гидрогенерации сильно зависит от природных факторов, а именно — водности. Таким образом, сибирские ГЭС — это одновременно и очень эффективные, но и очень крупные объекты, аварийное или ремонтное отключение которых серьезно влияет на энергосистему. Поэтому высокая доля гидрогенерации диктует необходимость постоянно поддерживать в ОЭС Сибири резерв тепловых мощностей.

В Сибири самая крупная по мощности гидрогенерация. Сибирские ГЭС вырабатывают около 60% электроэнергии всех гидростанций России
В Сибири самая крупная по мощности гидрогенерация. Сибирские ГЭС вырабатывают около 60% электроэнергии всех гидростанций России
Скачать


Кроме перечисленного, в Сибири большая протяженность линий электропередачи: с запада на восток — свыше 4 тысяч километров, так как мы работаем в четырех часовых поясах. В широтном отношении таких крупных объединенных энергосистем в ЕЭС России больше нет.

— Кто основные потребители электроэнергии в Сибири?

— Соотношение такое: население потребляет примерно 13%, транспорт — 10%, добыча полезных ископаемых — еще 7%, металлургия — около 40%, прежде всего это алюминиевые заводы, которые расположены в Иркутской области, Красноярском крае, Хакасии и Кузбассе. Остальное, это порядка 30% от общего потребления, приходится на химическую промышленность, мелкомоторное производство, деревообработку, строительство, собственные нужды электростанций и другие источники потребления.

— Сибирская энергосистема относится ко второй ценовой зоне оптового рынка электроэнергии. Оптовые цены на электроэнергию здесь ниже. Почему перетоки между сибирской и европейской частью страны не очень значительны? Другими словами, почему дешевую сибирскую энергию нельзя передавать на запад в большем количестве? Это Системный оператор варьирует пропускную способность?

— Сегодня существующая пропускная способность линий электропередачи используется в полном объеме, но не для непосредственной передачи электроэнергии, а для целей оптимизации производства электроэнергии — распределения выработки. Пропускная способность сети — это только возможность передачи электроэнергии. В какой мере эта возможность будет использована в каждый конкретный час, определяется на рынке на сутки вперед и балансирующем рынке по результатам строго формализованных процедур конкурентных отборов, проводимых для каждой из ценовых зон ЕЭС. Да, в среднем цены на электроэнергию в Сибири ниже, чем в европейской части России, однако это соотношение может существенно изменяться в течение суток. Соответственно, изменяется востребованность выработки сибирских электростанций для покрытия потребления в европейской части ЕЭС, а значит, и меняются значения плановых перетоков.

Важно помнить, что пропускная способность электрических сетей — это физический параметр, определяемый прежде всего количеством находящихся в работе линий электропередачи, соединяющих энергосистемы, а также параметрами их работы. И здесь есть резерв для повышения эффективности. Чем чаще актуализируются исходные данные о параметрах работы линий и энергосистемы, тем более точно можно рассчитать максимально допустимые перетоки. Современные цифровые технологии позволяют получать данные в режиме реального времени. Одна из таких технологий, реализуемая в настоящее время Системным оператором, — система мониторинга запасов устойчивости (СМЗУ), которая служит для расчета максимально допустимых перетоков в режиме реального времени. В отдельные часы она обеспечивает увеличение пропускной способности электропередач до 30%.

Другой технологией, повышающей пропускную способность электрической сети, является применение централизованной системы противоаварийной автоматики (ЦСПА). Эта цифровая система позволяет минимизировать риск развития больших аварий на энергообъектах до аварий общесистемного уровня.

Использование таких систем позволяет более полно использовать пропускную способность сети, и соответственно, снижать загрузку наименее экономически эффективной генерации в одних частях энергосистемы и загружать наиболее эффективные электростанции в других ее частях.

В долгосрочной перспективе совместное применение таких технологий не только повышает надежность функционирования энергосистемы, но и снижает необходимость строительства новой генерации и новых сетевых объектов, что в целом снижает совокупную финансовую нагрузку на потребителей электроэнергии.

— То есть субъективный фактор влияния Системного оператора на перетоки отсутствует?

— Конечно. Хотя часто приходится слышать, что Системный оператор «загружает или не загружает какие-то станции». Да, состав включенного оборудования по каждой электростанции и графики его загрузки формирует непосредственно Системный оператор, но это делается не на основании экспертных оценок, а по результатам конкурентных отборов в рамках формализованных процедур ВСВГО — выбора состава включенного генерирующего оборудования. Таким образом, состав включенного оборудования в течение суток — это результат отбора ценовых заявок, поданных генераторами на конкурентный отбор ВСВГО, а загрузка электростанций — результат конкурентного отбора на балансирующем рынке.

Каждый отбор производится по абсолютно открытой процедуре: алгоритмы отбора, порядок формирования исходных данных однозначно в виде формульных рядов утверждены в составе регламентов ОРЭМ. Это достаточно сложная процедура, поскольку при проведении расчета необходимо учесть все системные факторы, влияющие на возможность выдачи мощности каждой из электростанций, для того чтобы результаты конкурентных отборов ценовых заявок, проведенных на математической модели ЕЭС, могли быть физически реализованы при фактической работе энергосистемы.

В Сибири протяженность линий электропередачи с запада на восток — свыше 4 тысяч километров. В широтном отношении таких крупных объединенных энергосистем в ЕЭС России больше нет
В Сибири протяженность линий электропередачи с запада на восток — свыше 4 тысяч километров. В широтном отношении таких крупных объединенных энергосистем в ЕЭС России больше нет
Скачать


Ну и чтобы не сложилось впечатление, что за диспетчера все делает компьютер, необходимо помнить, что энергосистема — это живой организм, в котором в каждый момент времени что-то происходит: постоянно изменяется потребление и параметры работы генерирующего и сетевого оборудования, происходят переключения в сетях, аварийные отключения. Диспетчер Системного оператора должен постоянно контролировать параметры работы энергосистемы и не допускать их выхода из зоны допустимых значений. Например, если из-за внепланового отключения оборудования перегружается контролируемое сечение, значит, должна быть разгружена электростанция в избыточном энергорайоне и где-то, для поддержания баланса в энергосистеме, загружена другая. Соответственно, диспетчером будут отданы оперативные команды на загрузку или разгрузку, при значительных небалансах — на включение или отключение генерирующего оборудования. Но и в этих случаях приоритетность загрузки/разгрузки будет определятся ценовыми заявками, поданными генерирующими компаниями в отношении соответствующего часа операционных суток по каждой электростанции.

— В целом энергосистема Сибири профицитна. Но есть ли здесь регионы, где собственная генерирующая мощность недостаточна?

— Есть несколько регионов, где совокупная располагаемая мощность местных станций меньше, чем исторические максимумы потребления. Например, в Томской области был зафиксирован максимум потребления на уровне 1300 мегаватт, а региональная энергосистема может выдавать около 1000 мегаватт. Но Единая энергосистема на то и единая, чтобы потребитель имел возможность получить электроэнергию из соседнего региона или даже с Урала. То есть непокрываемого дефицита по большому счету нет.

Электрические связи между энергосистемами позволяют обеспечивать необходимые объемы перетоков электроэнергии и мощности. В определенные часы и периоды Сибирь выступает в роли принимающей стороны, а в какие-то моменты сама выдает мощность на запад.

Система общая, и сказать, кто откуда получает электроэнергию, довольно затруднительно. Даже если вы живете рядом с электростанцией, это не означает, что вы гарантированно именно с нее получаете электроэнергию: необходимо учитывать проведение ремонтных работ на станции, состояние электрической сети, а также режимно-балансовую ситуацию в регионе, экономические факторы. И довольно часто возникают ситуации, когда какая-то крупная станция разгружена, потому что в этот момент выгоднее получить энергию из соседнего региона.

Если резюмировать, серьезных проблем в ОЭС Сибири я сегодня не вижу.

— Первая мысль, которая приходит в голову: если есть избыток мощности, почему бы не открыть майнинг-фермы? Биткоин еще недавно так стремительно рос…

— Сейчас майнинг криптовалют — это, скорее, модная тема. Нельзя сказать, что этим занимаются массово и в значимых для энергосистемы объемах. Через ОДУ Сибири проходило только три заявки на подключение к сети с возможностью заниматься майнингом: по 100 МВт — в Иркутской области и в Бурятии и на 49 МВт — в Забайкалье. Для энергосистемы с максимумом потребления мощности более 30 ГВт в целом это небольшие объемы.

При этом наличие достаточных мощностей генерации в регионе не означает, что можно просто подключиться к электрической сети и начать завтра майнить. Необходимо получить технические условия на технологическое присоединение к электрическим сетям с соответствующим уровнем напряжения. Потенциальному крупному потребителю необходимо выполнить ряд условий: разработать схему внешнего электроснабжения, если потребляемая мощность превышает 50 МВт, заключить договор с сетевой компанией, выполнить мероприятия по сооружению своей подстанции и ЛЭП для подключения к электрическим сетям сетевой организации, а также при необходимости дождаться выполнения сетевой организацией мероприятий по усилению/реконструкции существующей электрической сети, которая может потребоваться для присоединения потребителя. Нельзя просто прийти и сказать: дайте 500 мегаватт, и я начну майнить.

Через ОДУ Сибири проходило лишь три заявки на подключение к сети с возможностью заниматься майнингом: в Иркутской области, Бурятии и Забайкалье
Через ОДУ Сибири проходило лишь три заявки на подключение к сети с возможностью заниматься майнингом: в Иркутской области, Бурятии и Забайкалье
Скачать

— И что, предприниматели выполняли эти требования?

Разумеется, да. Технические требования по присоединению новых крупных потребителей к энергосистеме закреплены в нормативной базе, они обязательны к выполнению. Информацией о том, занимаются ли данные организации в Иркутской области и Забайкалье майнингом, не располагаю. После подключения к сети обязательств потреблять заявленные объемы мощности в законе не заложено. В Бурятии ситуация пока на стадии разработки проектных решений.

— Поговорим о более глобальных вещах. Прогнозируется ли рост потребления электроэнергии в ОЭС Сибири в обозримой перспективе?

— Безусловно. Во-первых, мы видим естественный прирост, который происходит каждый год, за исключением предыдущего — в связи с ограничениями, наложенными для борьбы с пандемией. Во-вторых, в связи с развитием промышленности до 2027 года прогнозируется общий прирост потребления на 3700 МВт (или примерно +12%). Порядка 750 МВт — это алюминиевые заводы, о которых я говорил и которые отстают от графика ввода производственных мощностей. Но самый большой рост будет связан с реализацией планов по расширению магистральной инфраструктуры Восточного железнодорожного полигона, и в частности, модернизации Байкало-Амурской и Транссибирской магистралей. Пропускная способность БАМа и Транссиба к 2024 году увеличится значительно — до 180 млн тонн. На увеличивающийся объем перевозки грузов потребуется дополнительно более 1400 МВт на участке от Новосибирской области до Забайкальского края.

— Потребуется ли в связи с этим строительство новых мощностей или обойдемся имеющимися?

— В целом по ОЭС Сибири имеющихся мощностей достаточно. Установленная мощность Сибирской энергосистемы — 52 тысячи МВт, располагаемая — более 40 тысяч МВт. С учетом планируемого роста потребления располагаемая мощность электростанций ОЭС Сибири обеспечивает нормативные резервы мощности на грядущую семилетку. При этом в энергосистемах запланировано увеличение мощности ряда электростанций: где-то за счет модернизации оборудования, где-то за счет строительства новых блоков. Отдельно необходимо отметить, что в энергорайоне Северобайкальского энергетического кольца существует локальный дефицит электрической мощности, покрытие которого, с учетом планов по увеличению электропотребления существующими потребителями (в первую очередь ОАО «РЖД») и технологическому присоединению новых потребителей, планируется обеспечить за счет сооружения нового объекта генерации на конкурсной основе.

— А как развивается возобновляемая генерация?

— Если под ВИЭ иметь в виду ветрогенерацию и солнечную генерацию, то их доля в ОЭС Сибири незначительна. Ветропарков в Сибирской энергосистеме нет, а суммарная установленная мощность солнечной генерации на 1 января текущего года составила 300 МВт. В ближайшей перспективе 2021–2022 годов предусмотрено увеличение мощности СЭС на 100 МВт при общей установленной мощности ОЭС Сибири сейчас, напоминаю, 52 ГВт.

— Капля в море?

— Да, и в таком виде, как сегодня, на баланс мощности энергосистемы солнечная генерация практически не влияет, обеспечить рост потребления не может.

Это не значит, что Системный оператор не замечает ВИЭ-генерацию. Она довольно сильно может влиять на режим работы отдельных энергорайонов, в которых расположена, поэтому нам необходимо максимально эффективно и безопасно интегрировать ее в энергосистему.

Мы вместе с компанией «Хевел» начали тестировать опытные образцы накопителей электроэнергии на Кош-Агачской СЭС в Горном Алтае. Отрабатываем технологии, отрабатываем возможности регулирования, что предельно важно для энергосистемы. Применение накопителей электрической энергии открывает новые возможности повышения устойчивости электроэнергетических систем и качества управления режимами, а также улучшения экономических показателей функционирования энергосистем и интеграции большего объема ВИЭ-генерации. Весь вопрос в экономической эффективности. Пока эти решения очень дороги.

— Какие нетривиальные задачи, оказывается, решает Системный оператор…

— У Системного оператора широкий спектр задач и планов. Мы должны обеспечивать надежность.

Ключевым направлением технической политики Системного оператора сейчас является внедрение цифровых технологий. Одной из приоритетных задач цифровизации оперативно-диспетчерского управления стала организация дистанционного управления оборудованием сетевых энергообъектов, устройствами релейной защиты и автоматики, распределительными устройствами электростанций из диспетчерских центров Системного оператора. Также Системный оператор серьезное внимание уделяет проектам дистанционного управления активной и реактивной мощностью электростанций.

Проекты внедрения цифровых решений, реализуемые Системным оператором в партнерстве с энергокомпаниями, позволяют получить значительный системный эффект.

В числе реализуемых задач — внедрение технологий, позволяющих увеличить пропускную способность существующих сетей, дальнейшее развитие технологий управления спросом, механизма ценозависимого потребления, развитие систем мониторинга запасов устойчивости.

Также особо значимая задача, о которой я уже упоминал, — обеспечение инфраструктурных возможностей для расширения БАМа и Транссиба. Необходимо гарантированно обеспечить рост железнодорожных грузоперевозок в направлении Кузбасс — Дальний Восток, то есть рост экспорта угля.

Решать поставленные задачи можно, только обладая грамотным и компетентным персоналом. Поэтому Системный оператор большое внимание уделяет подготовке и повышению квалификации специалистов. Совместно с Томским политехническим университетом и другими профильными вузами мы проводим отбор и обучение студентов, будущих работников Системного оператора. Во взаимодействии с «большой» наукой проводятся исследования в области электроэнергетики.

Как видите, мы ставим перед собой много задач, решать их возможно только в тесном сотрудничестве с энергокомпаниями, научно-исследовательскими организациями.

Резюмируя, отмечу, что наша главная задача — обеспечивать надежность энергосистемы с учетом ее экономической эффективности. Без этого энергетика не может быть локомотивом экономики. Все мероприятия и практические действия, реализуемые Системным оператором, в комплексе призваны обеспечивать надежное функционирование и устойчивое, эффективное развитие ЕЭС России и ОЭС Сибири как ее неотъемлемой части.