Особенности процедур антикризисного управления на предприятиях тепловых и электрических сетей муниципального уровня

 

 

 

 

Курс “АНТИКРИЗИСНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ”

 

“Особенности процедур антикризисного управления на предприятиях  тепловых  и электрических сетей  муниципального уровня ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 

 

 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 

Население Российской Федерации (РФ) живет в условиях постоянного воздействия чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного, техногенного и социального характера, а также угрозы ЧС террористического характера. Если учитывать жертвы природных, техногенных, биолого-социальных ЧС, террористических актов, военных конфликтов, пожаров и дорожно-транспортных происшествий , то в среднем РФ ежегодно теряет свыше 50 тыс. человеческих жизней, более 250 тыс. чел. получают увечья.

Анализ динамики потерь от аварий, катастроф и стихийных бедствий, достигающих, по оценкам некоторых экспертов, 5-7 % валового внутреннего продукта (ВВП), приводит к выводу, что они значимо влияют на социально-политическое и экономическое положение страны, становясь одной из предпосылок социально-экономического и экологического кризисов. Средний материальный ущерб, причиненный только техногенными ЧС, без учета менее масштабных, но более частых техногенных происшествий, а также социальных ЧС и ЧС военного характера, в 1997-2004 гг. составил более 12 млрд. руб./год, т.е. около 0,5 % ВВП.

Необходимо учитывать также социальные факторы - крайне негативное восприятие ЧС обществом, особенно ЧС с тяжелыми последствиями. Количество ежегодно происходящих ЧС техногенного и социального характера остается стабильно высоким (порядка 1 тыс.). Их последствия становятся все более масштабными и опасными для населения, устойчивого функционирования экономики, окружающей природной среды. Особое значение приобрела проблема международного, внутреннего, а также технологического терроризма.

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является важнейшим фактором развития экономики. Кризисные процессы последнего десятилетия, реформирование экономики и энергетики России привели к резкой смене условий функционирования топливно-энергетического комплекса и его управляющих структур, к существенному снижению уровней экономической и энергетической безопасности. Это сопровождалось снижением надежности топливо- и энергоснабжения территорий. За последнее время расширился перечень причин нарушения бесперебойности энергоснабжения. Он, кроме технических, включает в себя социальные, политические, экономические и другие причины. В новых условиях социально-экономического развития общества проявилась существенная ограниченность системных исследований в ТЭК, которые были главным образом ориентированы на централизованное управление отраслями народного хозяйства и на стабильное или, в значительной мере, предсказуемое развитие экономики. С ростом экономической самостоятельности территорий (субъектов РФ - областей, краев, республик) и формированием рыночных отношений в значительной мере расширяется круг субъектов РФ, включенных в систему управления ТЭК и энергетикой.

Такие изменения делают актуальным обращение к проблеме развития ТЭК и управления его ресурсами в кризисных ситуациях, в частности, к таким разделам, как оценка текущего технико-экономического состояния, анализ направлений энергосбережения, принятие управленческих решений по нейтрализации кризисных явлений, развитие методов анализа и оценки состояния энергетической безопасности территорий.

В данном реферате рассматриваются различные кризисные ситуации в системах энергетических сетей и различные методы их разрешения с помощью научно-практических основ антикризисного управления.

 

 

 

 

 

КРИЗИСНЫЕ СИТУАЦИИ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СЕТЯХ И МЕТОДЫ ИХ РЕШЕНИЯ

 

Передача электрической энергии от генераторов к потребителям является сложным физическим процессом многократного преобразования энергии и требует наличия в процессе этого преобразования различных форм поддержания электрических и магнитных полей.

Полная мощность, вырабатываемая электрогенератором, складывается из двух составляющих: активной и реактивной, и это объективная реальность. Но их соотношение в сетях переменного тока зависит от огромного числа факторов и их влияние на работу энергосистемы определяется чрезвычайно сложными процессами.

Не вдаваясь в тонкости теоретических основ электротехники, скажу просто, что потребитель платит за полную мощность, а реальную работу «выполняет» только ее активная составляющая. Условно можно также сказать, что активная мощность «отвечает» за частоту, а реактивная - за напряжение. 
Чем меньше реактивная составляющая, тем меньше требуется величина подводимой к электроприемнику полной мощности.

Повышение потребления реактивной мощности электроприемниками приводит к увеличению потерь активной мощности и перерасходу электроэнергии.

С другой стороны, возникновение дефицита реактивной мощности в узлах нагрузки приводит к снижению напряжения в сети и снижению запаса статической устойчивости нагрузки по напряжению.

Выработка реактивной мощности не требует непосредственного расхода энергии, но для ее передачи по сети требуются дополнительные затраты на производство энергии, необходимой для покрытия потерь. Кроме того, передача реактивной мощности от генераторов к потребителям вызывает дополнительную загрузку элементов электрической сети, приводящую к снижению их пропускной способности. В связи с этим, увеличение выдачи реактивной мощности генераторами с целью доставки ее потребителю нецелесообразно.

Большая протяженность электроэнергетических сетей России, их переменные графики нагрузки обуславливают значительные возрастания напряжения относительно номинального значения в режиме минимальных нагрузок - из-за избытка реактивной мощности, генерируемой линиями электропередачи. В связи с этим имеют место значительные потери мощности, вынужденные коммутации оборудования и старение его изоляции.

Уменьшение потерь активной электроэнергии, обусловленных перетоками реактивных мощностей, является реальной эксплуатационной технологией энергосбережения в электрических сетях и технологией повышения эффективности использования электроэнергии (мощности) у потребителей.

Для повышения эффективности работы электрических сетей необходимо решить проблему компенсации реактивной мощности. Выбор и размещение устройств компенсации реактивной мощности в электрических сетях производятся исходя из необходимости обеспечения требуемой пропускной способности сети в нормальных и послеаварийных режимах при поддержании необходимых уровней напряжения и запасов устойчивости нагрузки потребителей.

Недостаточная степень компенсации реактивной мощности приводит к возрастанию величины реактивной составляющей в перетоках мощности, и, как следствие, к снижению напряжения и устойчивости энергосистем. Это подтвердил анализ крупных аварий, имевших место в последнее время и который показал, что главной причиной их возникновения является низкая обеспеченность энергосистем устройствами компенсации реактивной мощности. Если бы реактивная мощность у потребителей Московской энергосистемы была скомпенсирована, известной майской аварии 2005 года (авария в Чагино) могло бы и не быть.

В связи с этим вопрос компенсации реактивной мощности в электрических сетях перешел в разряд ключевых аспектов обеспечения надежности функционирования энергосистем.

Таким образом, решение проблемы компенсации реактивной мощности позволяет решать проблемы нормализации и стабилизация напряжения в электрических сетях, что, в свою очередь, является одной из основных задач, стоящих сегодня перед российской электроэнергетикой. Нестабильность напряжения сети – это не только ограничение пропускной способности, повышенные потери, ускоренный износ коммутирующего оборудования. Это прямая и явная угроза развития системных аварий и «блэк-аутов» от частичных аварийных случаев.

Без ее решения бессмысленно говорить, например, о широком использовании систем энергосберегающего освещения, весьма чувствительных к колебаниям напряжения, создания «умных» домов и т.п.

Вопросам стабилизации напряжения электрической сети высокого напряжения в России путем компенсации реактивной мощности было посвящено специальное совместное заседание Президиума Научно-технической коллегии НП «НТС ЕЭС» и Научного совета РАН по проблемам надежности и безопасности больших систем энергетики, которое проходило в Москве 25 ноября 2010 года.

Действительно, как показал анализ, значительная часть подстанций высоковольтной сети России 110-500кВ работают с разбросом текущих значений напряжений в нормальных режимах, достигающим ± 15%UH.

По данным, взятым из «Концепции системы регулирования напряжения», утверждённой приказом ОАО "ФСК ЕЭС" № 62 от 14.03.2008, подобное превышение отклонений напряжения против нормативных требований имеет место на более чем 40 % всех подстанций 110-220 кВ (стр. 21), что вызывает соответствующие нарушения требований ГОСТа 13109-97 на шинах потребителя (± 5% UH).

Исследования ряда авторитетных организаций (МЭИ, НИИПТ, ООО «ЭСКО»), проведённые более чем на 400 подстанциях 110-500 кВ электрических сетей РФ и СНГ, показали, что зачастую разброс напряжений в ± 15% имеет место в пределах одного класса напряжения в одно и то же время. В часы максимума напряжения завышены сверх нормы на подстанциях, выполняющих функцию центров питания, и занижены на подстанциях с функцией узлов нагрузок. В часы минимальных нагрузок напряжения на многих подстанциях сетей высоких и сверхвысоких напряжений приближаются к предельно допустимым значениям (или превышают их). Причём за более чем пятилетний период проводимых исследований выявлена устойчивая тенденция к ухудшению ситуации.

Эффективным и хорошо известным способом решения проблемы нормализации и стабилизации напряжения являются управляемые индуктивно-ёмкостные устройства различных типов (устройства FACTS) с широкой номенклатурой, освоенной мировой и отечественной промышленностью.

В мире налажено производство следующих типов этих устройств: 
• нерегулируемые индуктивные (реакторы) и ёмкостные (батареи статических конденсаторов); 
• дискретно регулируемые индуктивно-ёмкостные (группы реакторов и (или) батарей конденсаторов); 
• плавно регулируемые индуктивно-ёмкостные (электромашинные, полупроводнико¬вые, магнитно-полупроводниковые и прочее).

Доказано и подтверждено на практике, что устройства управления индуктивно - ёмкостными параметрами сети позволяют решить проблему стабильности напряжения любой современной сети 110-500 кВ и ликвидировать предпосылки развития системных аварий по условиям статической устойчивости. Более того, оснащение сети подобными устройствами в пределах технически целесообразного уровня позволяют автоматически стабилизировать напряжения в пределах 1-2% от заданной уставки не только в нормальных, но и ремонтных, пусковых и послеава-рийных режимах.

Однако практически во всех высоковольтных сетях 110-500 кВ наблюдается дефицит этих устройств. И этот дефицит из года в год нарастает. В итоге диапазон регулирования напряжения высоковольтной сети в предельно допустимых режимах (± 15%UH) ИЗ технологического ресурса вырождается в технологический допуск, позволяющий эксплуатировать электрическую сеть в неэффективных и не надёжных режимах.

Во всех нашумевших системных авариях последних десятилетий в РФ и за рубежом дефицит управляемых устройств индуктивно-ёмкостного типа в явном виде способствовал увеличению их объёма и осложнению послеаварийных режимов. Кроме того, уже сейчас в ряде важнейших регионов России, Казахстана и других стран СНГ наступил дефицит электроэнергии не из-за недостатка генерирующих мощностей, а из-за проблемы ее транзита от генерации к потребителю.

Таким образом, следует признать, что существующая концепция регулирования напряжения высоковольтной сети себя исчерпала и не отвечает современным условиям, как в РФ, так и за рубежом. Необходимо либо менять ГОСТ, либо совершенствовать концепцию.

Одним из возможных путей выхода из сложившейся ситуации является изменение приоритетов существующих средств и методов регулирования напряжения с кардинальным усилением роли управляемых индуктивно-ёмкостных устройств.

Только экономических методов для реализации подобной концепции явно не достаточно. Потребуется усиление роли государства через пересмотр технических регламентов, в том числе, гарантирующих обеспечение нормативных показателей за счёт дооснащения сети устройствами индуктивно-ёмкостного типа до технически целесообразного уровня.

Усиление роли и приоритета управляемых индуктивно-ёмкостных устройств в схемах регулирования напряжения потребует дополнительных капиталовложений. Однако, достигаемые результаты того стоят. 
Технико-экономические анализы показывают, что наиболее эффективным способом компенсации реактивной мощности, поддержания необходимого уровня напряжения и снижения потерь является применение управляемых шунтирующих реакторов (УШР), а также УШР в комплексе с конденсаторными батареями, позволяющих создавать гибкие передачи переменного тока большой протяженности с улучшенными экономическими характеристиками и повышенной пропускной способностью.

Установка в сетях этих сравнительно простых и достаточно недорогих электроэнергетических устройств приводит, прежде всего, к уменьшению в распределительных сетях балластных потоков реактивной мощности за счет ее компенсации у потребителя или на конечных подстанциях электросетевых компаний.

В итоге, их установка: 
1) приведет к снижению в электрических сетях потерь активной мощности, вызванных потоками реактивной мощности;  
2) позволит, при наличии в энергоузлах тех же объемов активной мощности и той же пропускной способности сетей, снабжать дополнительных потребителей. А это фактически обеспечивает в определенной степени прирост потребления активной мощности без увеличения ее выработки в узле (регионе) или без увеличения ее перетока из других энергосистем; 
3) это позволит самому потребителю прирастить свои производственные мощности без увеличения потребления из сети; 
4) улучшит технико-экономическую эффективность систем электроснабжения как электросетевых компаний, так и самих потребителей; 
5) повысит устойчивость электроэнергетических систем, систем электроснабжения и нагрузки потребителей при снижении и провалах напряжения в сети.

Уже сегодня отечественные управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы введены в эксплуатацию более чем в 10 межрегиональных сетях России, несколько реакторов в Литве, Казахстане и Белоруссии.