Обеспечение надежности энергоснабжения в Москве в осенне-зимний период 2007−2008 годов

В. Н. Савинов, директор по оперативной работе ОАО «Мосэнерго»

Для принятия своевременных эффективных мер для обеспечения надежности энергоснабжения Москвы в текущем отопительном периоде был проведен глубокий анализ проб-лем предыдущего осенне-зимнего периода 2006−2007 годов. Напомним, что прохождение максимума нагрузок последнего отопительного периода показал, что энергосистема работала в напряженном режиме уже при температуре наружного воздуха - 20 °С, а надо отметить, что температурный порог снижается. Дефицит потребления составил порядка 4−5 тыс. МВт, хотя прошлый осенне-зимний период характеризовался аномально теплой температурой воздуха, за исключением февраля месяца. Несмотря на теплую погоду, энергосистема не обеспечила достаточного уровня системной надежности. Например, 14 ноября 2006 года возник вечерний (в 17:40) пик максимума нагрузки при температуре наружного воздуха 2 °С. Одновременно была отключена 21 подстанция на 110 кВ: 18 − в Московском регионе и 3 − в калужской системе. Потребляемая мощность при этом составила 14 200 МВт.

Впервые при небольших сальдоперетоках, которые у нас были, в ремонтных схемах для ввода нового оборудования систематически (в октябре, ноябре, декабре) вводились принудительные ограничения потребителей, что свидетельствует о глобальной нехватке пропускной способности основных электрических сетей.

Для покрытия части дефицита мощности московской энергосистемы неоднократно включались газотурбинные установки на ГРЭС-3. В ряде случаев ТЭЦ Мосэнерго для выполнения диспетчерских графиков несли нагрузку выше располагаемой мощности, что означало работу в режиме скрытой мобилизации.

В нормальной схеме оставался максимально загруженным целый ряд линий электропередач системного значения – 110, 220 кВ. На пределе работали системообразующие автотрансформаторы на подстанциях «Луч», «Красногорская», «Ногинск», «Пахра». Имели место перегрузки отдельных линий электропередач 110, 220 кВ, связанные с выпуском мощности с ТЭЦ.

Подчеркнем, что мероприятия по ограничению потребления мощности и включению ГТУ проводились при более теплой погоде по сравнению, например, с осенне-зимним максимумом 2005−2006 годов: регулировочные мероприятия проходили при температурах 10−15 °С ниже нуля, в то время как в предыдущую зиму максимум регулировочные мероприятия вводились при температурах от -20 до -28 °С. То есть температурный порог значительно снизился из-за отставания ввода генерирующих мощностей и объектов сетевого строительства и роста потребления.

Анализ осенне-зимнего максимума нагрузок 2006−2007 годов показал, что действующие регламенты рынка не в полной мере учитывают теплоционный характер московской энергосистемы, что привело к снижению надежности и неэкономичным режимам работы энергетического оборудования. Имели место снижения нагрузок электрических станций в ночные часы ниже утвержденного технического минимума. В утренние и вечерние часы при выполнении диспетчерских графиков допускались превышения электростанциями располагаемой мощности. Имели место включения пиковых водогрейных котлов на ночь и отключения утром для регулирования режима единой системы. Допускались для выполнения диспетчерских графиков отдельные случаи регулирования режима электрической сети за счет режима теплосети.

Рынок электрической энергии формировал графики работы ТЭЦ резкими изменениями нагрузок в течение суток, игнорируя требования работы ТЭЦ в базовом режиме. Электростанции работали в режиме скрытой мобилизации. Максимальное потребление электрической мощности было зафиксировано 8 февраля 2007 года на уровне 15 643 МВт. В том числе 193,1 МВт составило введенное ограничение. В осенне-зимний период 2006−2007 годов абсолютный максимум потребления при температуре -28 °С составил 17 618 МВт при нашем прогнозе 17 600 МВт на ту же температуру.

Прогнозируя максимум потребления на предстоящий отопительный период, рассмотрим следующие данные. Начиная с 2000 года, в Московском регионе рост электропотребления принимает устойчивый характер, не менее 4 % в год. Среднегодовые темпы роста в размере не менее 4 % подтверждаются анализом динамики абсолютного максимума энергопотребления и динамики среднего максимума нагрузок в рабочие дни. Темпы роста абсолютного максимума потребления в среднем за 5 лет составили 4,4 %. Темпы роста потребления электроэнергии за период с 2000 по 2006 годы в среднем составили 4,7 %. Темпы роста средних за рабочие дни максимумов нагрузки не приведенных сопоставимых условий с 2000 по 2006 годы составили 4 %.

Учитывая динамику изменения потребления электрической энергии и мощности, максимум нагрузки потребителей Московского региона на 2007−2008 годы ожидается порядка 18 400 МВт при приведенной температуре -28 °С.

Сделан прогноз баланса мощности на предстоящую зиму 2007−2008 годов при температуре -28 °С: дефицит мощности превысит отметку 5 тыс. МВт при потреблении 18 400 МВт.

Возможности тепловых электростанций региона находятся на уровне 12 973 МВт. В том числе новые вводы Мосэнерго составляют 540 МВт, ввод города − 250 МВт, без учета Загорской гидроаккумулирующей станции, поскольку она в течение суток работает в режиме генерации порядка 4−5 ч. И все равно весь дефицит покрыть невозможно из-за перегрузки линий электропередач 110, 220 и 500 кВ. Сети могут принять в город около 3−3,2 тыс. МВт. В связи с этим зона необеспеченного спроса составляет порядка 2 тыс. МВт, т. е. на эту величину может быть выполнено принудительное ограничение нагрузки потребителя и мобилизация мощности на наших станциях.

Участие электростанций ОАО «Мосэнерго» в покрытии нагрузок в осенне-зимний период составит 10 164 МВт. Резервов как вращающихся, так и холодных не будет. Все ремонты − текущие, средние, капитальные − в этот период Мосэнерго проводить не будет, т. к. уже их закончило. Учтена работа трех ГТУ пиковой нагрузки, что составляет 259 МВт. В опытной промышленной эксплуатации находятся 4-я и 5-я машины, но в период высоких рисков они будут задействованы, и тогда пиковая генерация составит 486 МВт. Учтено участие новых вводов в размере 540 МВт: на ТЭЦ-9 введены дополнительно 20 МВт, на ТЭЦ-22 − 20 МВт, на ТЭЦ-23 − 10 МВт, новый блок на ТЭЦ-27 обеспечит 450 МВт и новая ГТУ на ТЭЦ-28 − 40 МВт. Таким образом, предельная возможность тепловых электростанций ОАО «Мосэнерго» составляет 10 164 МВт.

Главная задача Мосэнерго в наступающий зимний период − это бесперебойное обеспечение мегаполиса электроэнергией и теплом. Тепловая нагрузка города значительно превышает электрическую. Выход из строя любой ТЭЦ при низких температурах может привести к полному или частичному распаду всей энергосистемы. При этом нами предъ-являются высокие требования к надежности и работоспособности не только ТЭЦ Мосэнерго, но и электрическим сетям 110, 220, 500 кВ, которые, по существу, являются схемой выпуска нашей мощности.

Однако имеется целый ряд «слабых мест» в системе надежности и безопасности энергоснабжения Московского региона. В энергосистеме это:

− нарастающий дефицит активной и реактивной мощностей;

− ограниченная пропускная способность сетей 110, 220, 500 кВ;

− транзитный характер энергосистемы;

− межсистемные связи сетей 220, 110 кВ не обеспечивают резервирование потребителей Московского региона при возникновении системных аварий;

− недостаточная величина пикового резерва генерирующих мощностей;

− снижение управляемостью энергосистемой;

− рост дефицита мощности в летний период;

− ферорезонанс на шинах 500, 220 и 110 кВ целого ряда подстанций и электростанций.

В системе Мосэнерго старое изношенное электрооборудование, что значительно увеличивает риск возникновения технологических нарушений. Помимо этого:

− высокие уровни токов короткого замыкания;

− ненадежные схемы выпуска электрической мощности и тепла многих ТЭЦ Мосэнерго;

− ряд ТЭЦ имеет схему выпуска мощности на одном напряжении;

− отсутствует резервирование погашения ТЭЦ, особенно по теплу;

− ненадежные схемы питания собственных нужд отдельных электростанций;

− отсутствуют автономные источники для разворота ТЭЦ с нуля;

− нерегулируемый избыток мощности в ночные часы;

− недостаточный объем противоаварийной автоматики;

− жесткая связь между энергопотреблением и теплопотреблением.

У потребителя − это недостаточная оснащенность автономными источниками систем жизнеобеспечения Московского мегаполиса. Сочетание некоторых из перечисленных проблем могут привести к крупной системной аварии, подобной майской 2005 года.

При проведении комплекса оперативных мероприятий по предотвращению системных аварий в осенне-зимний период 2007−2008 годов сделана разгрузка энергосистемы при внезапных дефицитах мощности энергии и топлива, разработаны графики ограничения суммарной мощностью 3 277 МВт, графики ограничения потребления электрической энергии в десять очередей, графики временного отключения электрической энергии в десять очередей.

Отделение собственных нужд электростанции на несинхронное аварийное снижение частоты в энергосистеме, отделение собственных нужд при аварийном снижении напряжения в энергосистеме пока отсутствует. Разработка эта поручена ВНИИЭ, она уже принята, и ведутся работы.

Самое главное – это правильные и оперативные действия персонала в аварийных ситуациях, что, как правило, имеет решающее значение. Поэтому в преддверии зимы на всех электростанциях проведены выездные совещания с административно-техническим персоналом и оперативным персоналом в рамках работы Комитета по надежности на тему «Выделения на изолированную работу скачания мощности, подъем станции с нуля при потере собственных нужд». Особое внимание при проведении тренировок уделялось организации взаимоотношений электрических, тепловых цехов, взаимодействию станционного электросетевого персонала.

Максимум нагрузок потребления вырастет в этом году примерно на 800 МВт. А генерация увеличится на 790 МВт. Новое сетевое строительство будет проводиться, в основном, в Московской области и поэтому не решит проблему устранения перегрузок оборудования в мегаполисе.

Мосэнерго подготовило в свою очередь свою систему надежной работы не только в нормальных, но и в аварийных условиях. В связи с нарастанием дефицита и отставанием развития электрических сетей возможны перегрузки в основных системообразующих сетях. В Мос-энерго продолжаются начатые в 2006 году работы по подъему ТЭЦ с нуля от автономных источников питания для обеспечения надежности работы ТЭЦ Мосэнерго. Выполнение указанных работ значительно повысит надежность, бесперебойность тепло- и энергоснабжения Московского региона.