Энергетика в России глазами специалиста
Мы давно не говорили об энергетике, хотя раньше это была одна из самых важных рубрик “Лаборатории”. Наконец, у нас дошли руки поговорить об этой проблеме со специалистом. Одна из наших читательниц, Александра - инженер-энергетик, ответила на наши вопросы на тему.
- Л.Б. Александра, здравствуйте. В чем особенность электроэнергетики как отрасли?
А.А. Здравствуйте.
Процесс производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии – единый технологический процесс, неразрывный во времени. Это означает в частности, что, сколько электроэнергии производится, столько ее потребляется с учетом потерь электроэнергии. Электроэнергию невозможно запасти в промышленных масштабах.
Основой электроэнергетики России является Единая электроэнергетическая система России (ЕЭС России). ЕЭС России представляет собой комплекс электростанций и электрических сетей, объединенных общим режимом и единым централизованным управлением. ЕЭС России включает шесть параллельно работающих объединенных энергосистем (ОЭС) Центра, Северо-Запада, Юга, Средней Волги, Урала, Сибири и изолированно работающую ОЭС Востока. Кроме ЕЭС России в России имеются также изолированно работающие энергосистемы и энергорайоны, не входящие в ЕЭС России.
2. Л.Б. Каков на данный момент уровень потребления электроэнергии в России?
А.А. В таблице 1 приведены данные по фактическому потреблению электроэнергии в ЕЭС России за последние три года, а также для сравнения за некоторые более ранние годы.
Информация приведена по материалам «Схем и программ развития ЕЭС России» (по ссылке на 2021 - 2027 годы).
Из таблицы видно, что в 2021 г был достигнут новый максимум потребления электроэнергии. Об этом в новостях кричали.
С 2006 г по 2021 г рост электропотребления составил порядка 15 %, то есть в среднем чуть меньше 1% в год. При этом следует учесть, что часть роста электропотребления обусловлена присоединением Крыма, объединением на параллельную работу с ОЭС Востока Центрального и Западного энергорайонов Якутии (то есть вхождением в ЕЭС России).
3. Л.Б. Какова структура генерирующих мощностей в ЕЭС России?
А.А. Величина установленной мощности электростанций в ЕЭС России составляла на период 2021 г 246,59 ГВт, в том числе установленная мощность:
- атомных электростанций (АЭС) - 29,54 ГВт (12 % от суммарной установленной мощности),
- тепловых электростанций (ТЭС) - 163,1 ГВт (66,4 %),
- гидроэлектростанций и гидроаккумулирующих электростанций (ГЭС, ГАЭС) - 49.9 ГВт (20,3 %)
- ветровых и солнечных электростанций (ВЭС, СЭС) - 3,996 ГВт (1.6 %).
В соответствии со «Схемой и программой развития ЕЭС России на период 2022 – 2028 годы» установленная мощность электростанций в ЕЭС России на 2028 г должна составить 253,27 ГВт, в том числе установленная мощность:
- АЭС - 26,9 ГВт (10,6) %),
- ТЭС - 167,4 ГВт (66,1 %),
- ГЭС, ГАЭС - 50,7 ГВт (20 %),
- ВЭС, СЭС - 8,26 ГВт (3,2 %).
Таким образом, видно, что основную долю в структуре генерирующих мощностей ЕЭС России занимают и в ближайшей перспективе будут занимать тепловые электростанции. Доля СЭС, ВЭС в структуре генерирующих мощностей в 2022 - 2028 годах – не более 4 %.
Структура генерирующих мощностей по ОЭС неодинакова. Например, в ОЭС Сибири и ОЭС Востока доля ГЭС составляет более 40 %, в ОЭС Центра доля АЭС более 28 %, в ОЭС Юга доля СЭС, ВЭС порядка 7 %.
4. Л.Б. Есть ли в России или в отдельных ее регионах проблема дефицита мощности и электроэнергии? Есть ли регионы импортирующие энергию? Какой объём электрической энергии экспортируется в России?
А.А. Для оценки дефицита мощности и электроэнергии и, соответственно, оценки потребности в сооружении новых электростанций применяется анализ балансов мощности и балансов электроэнергии. Я покажу ситуацию на примере баланса мощности.
В таблице 2 приведен прогнозный баланс мощности для отдельных ОЭС на 2022 г.
Из таблицы 2 видно, что на 2022 г все ОЭС имеют избытки мощности.
В России ежегодно разрабатывается Схема и программа развития ЕЭС России (СиПР ЕЭС России), а также Схемы и программы энергосистем субъектов РФ. СиПР ЕЭС России разрабатывается на семилетнюю перспективу и утверждается Министерством энергетики РФ.
В соответствии с СиПР ЕЭС России на 2022 – 2028 годы максимум мощности ЕЭС в 2022 г предполагается на уровне 163.6 ГВт, к 2028 г прогнозируется на уровне 175.3 ГВт. С учетом роста нагрузки, демонтажа выбывающих генерирующих мощностей и ввода новых генерирующих мощностей в 2023 - 2028 г ожидается снижение избытков мощности во всех ОЭС. При этом в ОЭС Северо-Запада избыток мощности в 2025 году составит 0.09 ГВт. А в ОЭС Востока прогнозируется появление дефицита мощности в размере от 0.62 ГВт в 2023 году до 1.06 ГВт в 2026 году. Снижение избытков мощности - это тревожная тенденция, а прогнозирование дефицита мощности в ОЭС - это просто беспрецедентная ситуация за последние 30 лет. К тому же в ОЭС Востока покрыть дефицит мощности будет неоткуда. Это означает ограничение существующих потребителей, трудности с подключением новых потребителей.
Распределение генерирующих мощностей по территориальным энергосистемам (энергосистемам субъектов РФ) неравномерно. Есть энергосистемы, в которых расположены крупные электростанции и которые являются избыточными (например, энергосистема Воронежской области, энергосистема Костромской области). А есть энергосистемы, в которых отсутствуют крупные электростанции и электроснабжение которых осуществляется из других энергосистем (например, энергосистема Брянской области, энергосистема Курганской области).
Экспорт электроэнергии из России в крупном размере осуществляется в следующие государства (по прогнозу на 2022 год): Финляндию (4.5 млрд. кВт*ч в год), страны Балтии (2.4 млрд. кВт*ч в год), Грузию (1.1 млрд. кВт*ч в год), Китай (4.5 млрд. кВт*ч в год). Также в меньших объемах осуществляется экспорт электроэнергии в Монголию, Казахстан, Норвегию, Азербайджан, Южную Осетию.
5. Л.Б. Что нужно для нормального функционирования электроэнергетики? Какие компании составляют электроэнергетику?
А.А. Электроэнергетика – инфраструктурная отрасль, от которой зависит нормальная деятельность всех отраслей экономики и условия жизни населения.
ЕЭС России – это комплекс электростанций и электрических сетей.
Кроме того, для функционирования такой сложной системы требуется централизованное управление, решение задач краткосрочного и долгосрочного планирования, решение задач развития и проектирования.
Основными субъектами отрасли являются:
- генерирующие компании (наиболее крупные это АО «Концерн Росэнергоатом», ПАО «РусГидро», ПАО «Интер РАО», ООО «Газпром энергохолдинг»),
- сетевые компании (ПАО «Россети», включая ПАО «ФСК ЕЭС», ОАО «ИЭСК», Трансэнерго-филиал ОАО «РЖД» и др.),
- крупные потребители и сбытовые компании,
- системный оператор, осуществляющий централизованное диспетчерское управление ЕЭС России (АО «СО ЕЭС»),
- некоммерческое партнерство «Совет рынка», организующее оптовую и розничную торговлю электроэнергией и мощностью,
- проектные и научно-исследовательские институты.
По данным Минэнерго всего в России насчитывается 846 электростанций мощностью более 5 МВт, в том числе 51 ТЭС и ГЭС с установленной мощностью более 1 ГВт и 10 АЭС. Суммарная протяженность ЛЭП всех классов напряжения 2.6 млн. км.
По данным ПАО «ФСК ЕЭС», которой принадлежат большая часть электрических сетей 220 кВ и выше, суммарная протяженность ЛЭП в 2019 г составляла 148.3 тыс. км, суммарное количество подстанций — 951.
Для электроэнергетики требуется разнообразное оборудование: котлы, турбины, генераторы, высоковольтные аппараты (выключатели, трансформаторы, разъединители и др.), провода и кабели, опоры ЛЭП, средства связи, автоматики, защиты.
Требуется добыча и транспортировка топлива.
Частично оборудование производится в России. Работают некоторые заводы, например: АО «Силовые машины», ОАО «Электрозавод», НПП «Экра», ООО «Серпуховской конденсаторный завод «КВАР».
Однако в России с 90-х годов активную деятельность ведут компания ABB, Siemens, Alstom.
Какую часть рынка занимают эти компании, точно сказать не могу, но по ощущениям достаточно большую. В частности, в выполненных за последнее время работах по схемам выдачи мощности ТЭС (замена отслуживших энергоблоков, ввод новых энергоблоков) используются генераторы и турбины Siemens.
Кроме того, насколько российские компании остались российскими, насколько они сохранили свои производственные мощности – отдельная тема. Не владею вопросом. Так, для примера. По данным Википедии в 2020 год — на базе мощностей "Электрозавода" началось создание международного электротехнического холдинга ERSO Energy Solutions.
6. Л.Б. Что сохранилось со времен СССР?
А.А. Электрические сети, электрические станции в большинстве сохранились. Другое дело, каков их износ (об этом ниже).
7. Л. Б. Что построено при новой власти?
А.А. Нельзя сказать, что ничего не строилось. С 90-х было построено несколько крупных электростанций, мощных ЛЭП, например: блоки №3 и № 4 Калининской АЭС (по 1000 МВт каждый), блоки № 6 и № 7 Нововоронежской АЭС-2 (1180 МВт каждый), Ростовская АЭС, Няганьская ГРЭС, Бурейская ГЭС, Богучанская ГЭС, Прегольская ТЭС и другие ТЭС в Калининградской области, энергомост в Крым, Балаклавская и Таврическая ТЭС в Крыму. И другие. Много.
Однако много и таких объектов, которые не построены, хотя и планировались (например, Центральная ГАЭС), по которым строительство законсервировано или объект не принят в эксплуатацию (например, Балтийская АЭС, вставка постоянного тока на подстанции Могоча, Загорская ГАЭС-2), которые не эксплуатируются на полную мощность или по сути выведены из эксплуатации (электропередача 1150 кВ Итат – Экибастуз – Челябинск эксплуатируется в настоящее время на напряжении 500 кВ, передача постоянного тока Волгоград – Донбасс).
8. Л. Б. Расскажите, пожалуйста, про износ и фактическое состояние энергообъектов.
А.А. Данные отсюда: 29.4 % объекта генерации имеют уровень физического износа неудовлетворительный, 1.63 % - критический. Наибольший износ характерен для гидротурбин и гидрогенераторов.
20 % трансформаторов 220 кВ и выше и 3.6 % трансформаторов 110 кВ имеют уровень физического износа неудовлетворительный.
4.92 % ЛЭП 220 кВ и выше и 17.89 % ЛЭП 110 кВ имеют уровень физического износа неудовлетворительный.
Нужно понимать, что это официальные данные. Здесь все запрятано под ковер. На самом деле ситуация хуже.
Интересно сравнить объем инвестиций в развитие электростевого комплекса, планируемый в разные годы:
Согласно СиПР 2014 – 2020 в период до 2020 г реализация планов по развитию электросетевого комплекса потребует инвестиций в объеме 1048 млрд. руб, по развитию генерирующих объектов – 1275 млрд. руб.
Согласно СиПР 2021 – 2027 в период до 2027 г реализация планов по развитию электросетевого комплекса потребует инвестиций в объеме 587 млрд. руб,, по развитию генерирующих объектов – 1616 млрд. руб.
Согласно СиПР 2022 – 2028 в период до 2028 г реализация планов по развитию электросетевого комплекса потребует инвестиций в объеме 644 млрд. руб,, по развитию генерирующих объектов – 1821 млрд. руб.
9. Л.Б. Какая ситуация с проектными и научно-исследовательскими институтами в отрасли?
А.А. В СССР была выстроена система таких институтов, деятельность которых частично перекрывалась, частично была уникальна. У институтов были региональные филиалы. Все вместе они позволяли держать высокий, передовой уровень проектирования и научных разработок. Сейчас остались жалкие огрызки. Так:
- Всероссийский электротехнический институт (ВЭИ) – с 2015 г входит в Госкорпорацию «Росатом»,
- Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского (ЭНИН) – фактически никого не осталось,
- Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (ВНИИЭ) – с 2006 г входит в ПАО «ФСК ЕЭС», сейчас функционирует под маркой АО «НТЦ Россети ФСК ЕЭС»,
- Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током (НИИПТ) – реорганизован, часть функционирует под маркой АО «НТЦ ЕЭС», принадлежащего АО «СО ЕЭС»,
- Энергосетьпроект (фактически никого не осталось), Гидропроект (входит в состав РусГидро), Атомэнергопроект, Теплопроект.
Катастрофически упал уровень научно-технических советов. Старое поколение энергетиков уходит, на смену некому приходить.
10. Л.Б. Каковы перспективы отрасли в свете всё нарастающих санкций?
А.А. Час Х российской электроэнергетики приближался и без санкций. А в условиях санкций его наступление ускорится.
В чем основная проблема. После развала СССР и падения промышленного производства от СССР остались значительные избытки мощности по всем ОЭС. Эти избытки покрывали потребность в электроэнергии последние 30 лет. Однако настает время, когда во многих регионах будет возникать дефицит мощности и электроэнергии в значительных масштабах. Ситуация усугубляется лавинообразно нарастающим износом электрических сетей и электростанций. Да, что-то заменяется, что-то вводится. Но показанная выше картина относительного благополучия обманчива. Реконструкция электрических сетей в основном производится в тех регионах, где строятся новые добывающие производства (Тюмень, Восточная Сибирь). Энергетическая инфраструктура Центра, Юга, Урала заменяется в очень незначительных объемах.
Компании за копейку удавятся, пойдут на любой бюрократический финт, который позволит не вкладывать. Сделают все, чтобы переложить ответственность или затраты на другие компании или на государство. Там много нюансов.
А сейчас все это еще больше усилится. Как порежутся инвестпрограммы даже предсказать трудно.
Впереди ограничение потребителей и новые большие аварии в энергосистемах.
11. Л. Б. Как проблемы энергетиков отразятся на функционировании экономики в целом?
А.А. Повторюсь: электроэнергетика – инфраструктурная отрасль, от которой зависит нормальная деятельность всех отраслей экономики и условия жизни населения.
При реализации планов по импортозамещению будет возрастать потребление электроэнергии. Чтобы покрыть потребность в электроэнергии потребуется ввод новых генерирующих мощностей и электрических сетей. Это потребует увеличения инвестиций.
Пока же предполагается урезание инвестпрограмм.
12. Л.Б. Как происходящее и грядущее в отрасли отразиться на жизни граждан РФ?
А.А. Рост числа нарушений электроснабжения и крупных аварий. Рост тарифов на электроэнергию.
Л.Б. Александра, спасибо большое за обстоятельный рассказ!