Электроэнергетика сегодня и проблемы электрообеспечения потребителя

Потребность в электриках, обслуживающих формирующееся электрическое хозяйство, обусловила создание в 1944 г. (одновременно с созданием Московского энергетического института) на промышленных предприятиях с установленной мощностью 1000 кВт и выше отделов главного энергетика, непосредственно подчинённых главному инженеру, причём на предприятиях и в трестах мощностью 3000 кВт и выше главный энергетик становится заместителем главного инженера. Была образована Государственная инспекция по промышленной энергетике и энергонадзору, на которую возложили контроль за рациональным расходованием и техническим состоянием энергоустановок. Для решения поставленной задачи потребовались научная поддержка, а также обобщение опыта монтажа и эксплуатации оборудования предприятий. Государственный Комитет Обороны обязал все наркоматы представлять в Госплан технически обоснованные удельные нормы расхода энергии на основные виды продукции, экономия электроэнергии рассматривается как важнейшая задача военного времени. Директивно указывалось, что «… методология составления удельных норм должна базироваться только на аналитически расчётной и экспериментальной основе при всестороннем учёте всех факторов, влияющих на электропотребление, и решительно должен быть отвергнут как порочный так называемый статистический метод»; экономия энергии неразрешима без потребителя.

 

Рассматривая сегодняшнее состояние электроэнергетики, отметим, что 2015 год – третий год снижения электропотребления в ЕЭС России. По данным СО ЕЭС, за год электропотребление в ЕЭС сократилось на 0,5 %. Свыше половины регионов России – электродефицитны; курс на строительство местных ТЭЦ в областных и некрупных городах – опрометчиво отвергается. Принятые решения о развитии электрических сетей 220 кВ и выше, строительстве ТЭЦ мощностью до 10 млн кВт в единице, сооружении линий электропередачи 1500(1150) кВ чётко свидетельствуют о приоритете курса на централизацию и монополизм. Оговоренные ПУЭ 2–3 ввода не обеспечивают функционирование потребителей, комфорт населения и надёжность производств, не терпящих перерыва на минуты и часы (ряд промышленных производств реагирует на провалы напряжения длительностью 40–60 мс, физически неизбежные при переключениях в сетях 220(330) и 500(750) кВ).

 

Сейчас стало очевидным, что проведённую реформу электроэнергетики можно считать не состоявшейся, так как основные её цели не достигнуты. Принятый в 2003 г. «Закон об электроэнергетике» соответствовал российскому оптимальному плану 1913 г., однако предложенный прогноз на 20 лет по вводу генерирующих мощностей и выработке электроэнергии оказался завышенным в 1,5 раза. Встаёт вопрос о необходимости новой идеологии, о том, что принятая энергетическая стратегия до 2035 года, включая энергосбережение, не будет выполнена. Вновь, как и 100 лет назад, актуализируется вопрос о научной концепции развития электроэнергетики, об устойчивом до конца века обеспечении электроэнергией потребителей.

 

Мировое прогнозирование электропотребления корреляционно связано с численностью населения планеты и рассматривается как масса энергозатрат человечества. Получается обнадёживающий результат, обращённый на десятилетия в прошлое и будущее. Однако подобный наш прогноз по России дал неудовлетворительный результат. Поэтому встал вопрос, что есть электрическое хозяйство потребителя.

 

Общепризнано наличие электротехники как науки и изготовителя электротехнических изделий; электроэнергетики – как науки о генерации, передаче, распределении, сбыте электрической энергии. Электротехнические комплексы и системы, которые располагают неизмеримо бóльшими электрооборудованием и сетями, необходимыми для большей части населения страны, требуют официального признания и разработки Закона о потребителе электротехнической продукции и электрической энергии. Электрика, с одной стороны, это электротехника – электрооборудование производств и цехов, других объектов, с другой – это электроэнергетика промышленности и транспорта, объектов строительства и агропрома, коммунально-бытовых объектов, спортивных, культуры, науки, обороны. Электрика как научное направление и область практического приложения отличается от электротехники и электроэнергетики тем, что она использует лишь готовые электротехнические изделия и произведённую электроэнергию, транспортируемую субъектами электроэнергетики до потребителя (предприятия).

 

Подводя итоги электрификации страны и предлагая пути развития электроэнергетики на обозримое время, следует опираться и на интересы электрики, формируя представление об области производственной деятельности, обеспечивающей проектирование, создание, эксплуатацию, энергосбережение и менеджмент объектов электрического хозяйства предприятий, организаций, учреждений (специальность, преподаваемая на 01.01.2015 г. в 53 вузах Российской Федерации).

 

Своевремен вопрос о путях развития электроэнергетики. Напомним, что в период индустриализации именно электрики промышленности выдавали задания на источники питания и ЛЭП, на границу раздела «предприятие – энергосистема». В начале 60-х произошёл поворот, когда электроэнергетика под обещание довести электроэнергию «до каждого станка, коровника, розетки» стала выдавать технические условия на присоединение, запретила потребителю иметь собственные генерирующие мощности, а технологические условия для потребителя часто стали «неподъёмными» из-за обилия бумаг и требований.

 

Действующая в стране система нормирования и лимитирования основана на ошибочных теоретических положениях, главное из которых – возможность расчётом нормировать удельные расходы электроэнергии «по среднему». Постулаты теоретических основ электротехники имеют ограниченное применение и неприменимы для электроценозов. Необходимо отказаться от строительства крупных электростанций и линий сверхвысокого напряжения. Снижение же энергоёмкости и энергосбережение требуют учёта индивидуальности потребителя, отказа от отраслевых норм и «среднего».

После принятия в 2003 г. Закона «Об электроэнергетике» и решения о разработке долгосрочных программ развития последовательно принимали разработки, среди которых выделялась «Программа модернизации электроэнергетики России до 2030 г.» (май, 2011) с выделением окончательной редакции до 2020 г. В апреле 2013 г. Институт энергетических исследований и Институт энергетической стратегии сформулировали, что основная идея ЭС 2030–ТЭК должна стать локомотивом развития экономики страны, а после перехода, по ЭС–2035, от ресурсно-сырьевого к ресурсно-инновационному развитию ТЭК должна обеспечить модернизацию промышленности России и решить проблему устойчивого электроснабжения потребителей.

 

Фактически цели реформы не стали ближе. Конкуренция не осуществилась, снижения цен не произошло, развитие отрасли скукожилось. Рынки остаются монополизированными, потребители продолжают обслуживаться у энергосбытовых компаний со статусом гарантирующих поставщиков, электросетевая инфраструктура изнашивается. У генерации (профицит мощностей), сбыта (неотключаемые потребители) и сетей (перекрёстное субсидирование и дробление сетей) есть масса проблем, которые не дают развиваться.

 

Пока же, в 2013–2015 гг. не только экономика, но и электроэнергетика находятся впервые в режиме стагнации, а в отдельные месяцы потребление меньше такого же в предыдущий год, и сравнение с развитыми странами не в нашу пользу. Минэкономразвития определяет дефицит бюджета в 2015–2016 гг. в 0,4–1,0 % ВВП, в 2017 г. – 0,8–1,8 %. Мировая экономика будет развиваться в среднем 3,6 % в год. Мировой банк определил совокупные среднегодовые темпы роста CAGR за 2011 год: по РФ – 1,75 %, лидер Китай – 13,1, Индия – 6,8 %. По данным Росстата (январь 2016), основные экономические показатели 2015 к 2014 году: ВВП – 96,3 %; промышленное производство – 96,6 %; розничная торговля – 90,4 %; внешний торговый оборот – 65,8 %; инвестиции в основной капитал – 91,6 %; индекс металлургического производства и производства готовых металлоизделий – 92,1 %.

 

Фактическое годовое электропотребление составило в России (млрд кВтч/год): 2008 – 1022,7; 2009 – 977,1; 2011 – 1041,1; 2013 – 1054,8; 2015 (прогноз) – 1076. Располагаемая мощность по России составила в 2011 г. – 218 ГВт; в 2014 – 228; на 2018 г. по прогнозу – 248 ГВт. Международное энергетическое агентство IEA оценивает потребность ТЭК РФ в инвестициях до 2035 г. в 2,5 трлн долл. Собственные нужды электростанций – 6,5 %; потери в электрических сетях общего пользования – 10,1 %.

 

Для сравнения в 2011 г. годовое электропотребление Китая составило 4664 млрд кВтч; США – 4356; Индии – 1080 млрд кВтч. Затраты в электроэнергетику составили: в Китае – 3,6 трлн долл.; в США – 2 трлн долл.; в РФ – 614 млрд долл. Расходы на энергоэффективность: в США – 1,3 трлн, в Китае – 1,6 трлн, в РФ – 212 млрд долл. К 2050 г. энергоэффективность в мире возрастёт втрое (данные IEA).

 

Наш ценологический прогноз, основанный на структурно-топологической динамике статистики электропотребления по всем регионам России за 1990–2015 годы даёт величину на 2050 год – 1500 ТВТч. Причём это величина – предельная, в США её принимают на уровне 6000 ТВтч (в начале 80-х годов эту цифру на 2000 год для СССР назвал Институт им. Кржижановского). В развитых странах (Америка, Швейцария) ВВП растёт, а электропотребление не увеличивается за счёт энергосбережения и применения энергоменеджмента.

 

Такое отличие нашего подхода от официального объясняется следующим: ранее считалось, что производство электроэнерегии должно опережать рост производительности труда и объём выпуска продукции. Однако очередным Постановлением Правительства РФ «Энергоэффективность и развитие энергетики РФ до 2030 г.», принятым 03.04.2013, потенциал энергосбережения оценивался в 45 %. Минэнерго РФ в ноябре 2013 г. скорректировало эту величину до 22 % (Д. А. Медведев говорил о 40 % снижения энергоёмкости ВВП за период 2007–2020 гг.).

 

Если взять отдельную отрасль, то доля энергозатрат в металлургию составляет 20 %. В целом рентабельность металлургии в 2008–2011 г. сократилась в 2–2,5 раза. Одна из причин – рост цен на электроэнергию. Любые предложения по реформированию должны начинаться с вопроса «Что это даёт потребителю, который должен быть всегда прав?»

 

По существу, наряду с программой развития электроэнергетики, предполагающей развитие генерации до 25 МВт и выше, должна быть и программа электрообеспечения поселений и малого бизнеса, включая всё отдалённое (глубинку). Здесь следует обратить внимание, что на 2030 год структура электропотребления США (промышленность, транспорт, коммерция, население), отличается от России и прогнозируется в следующих пропорциях, ТВтч/%: США – 1380/23,6; 90/1,5; 2350/39,6; 2000/34,3; всего 5800/100. Россия – 900/45,0; 240/12,0 (включая сельхоз); 400/20; 460/23; всего 2000/100.

 

Концепция новых требований к электроэнергетике – доступность, надёжность экономичность, эффективность, органичность взаимодействия с окружающей средой, безопасность, технологическое единство. Необходимо применение РАБ – метода тарифного регулирования в электросетевом комплексе, основанного на принципе доходности вложенного капитала на 20 лет. Кстати, в США цены на электроэнергию уже 20 лет неизменны.

 

Энергоэффективность России определяется 70-ю нормативными правовыми актами. Однако задачу повышения эффективности энергетики до общемирового уровня рынок не решает. Проблема эффективности распределения ресурсов в долгосрочной основе остаётся без правильных ценовых сигналов для развития. Поэтому требуется внедрение системы энергоменеджмента, принятие решения о внедрении которой на предприятии обусловлено потребностью в управлении производством и потреблением энергоресурсов на основе мировой практики. Определение экономического, корпоративного, имиджевого эффекта от внедрения системы возможно, если руководствоваться правилом: нельзя управлять, не измеряя.

 

Преимущества Международного стандарта ISO 50001 «Energy management systems – Requirements with guidance for use» (Системы энергоменеджмента – Требования с руководством по использованию); совместимость со стандартами других систем менеджмента, разработанных ISO и пригодных для сертификации (Система менеджмента качества ISO 14001; Система охраны труда и промышленной безопасности ОНSАS 1800); Стандарт информационной безопасности ИСО 2700.

 

Стратегической целью государственной энергетической политики в сфере повышения экономической (бюджетной) эффективности энергетики является обеспечение эффективности комплексных взаимоотношений государства и энергетического бизнеса в вопросах формирования доходной части бюджета государства, создания экономически благоприятной среды для частных инвестиций в энергетику, прямой поддержки государством реализации энергетических проектов, имеющих стратегическое значение или высокую социальную значимость. Предполагается совершенствование государственного ценового (тарифного) регулирования в сфере естественных монополий, учитывающего объективный рост издержек добычи, производства и транспортировки энергоносителей на внутреннем рынке; стимулирование экономической мотивации деятельности малого и среднего бизнеса в энергетическом сектор, с учётом их отраслевой специфики и венчурного инновационного производства.

 

Однако рынок мощности в 2015 г. значительно преобразовался. И это касается конкурентного отбора мощности, договора на поставку мощности; мощности, поставляемой в вынужденном режиме; мощности, подлежащей обязательной покупке. Появился объект – вынужденная генерация, имеющая особое значение для обеспечения системной надёжности – так называемое условие по электрике. Если генерирующий объект не получил статус ВР и не отобран на КОМ, то он может получить статус ВР по электрике постфактум.

 

Прогноз 2012 года Минэнерго и Совета производителей электроэнергии вводов на АЭС новых генерирующих мощностей в ЕЭС России в период 2012–2018 гг.: 2013 и 2015 г. Нововоронежская АЭС-2, два блока по 1000 МВт; 2014 и 2017 г. Ростовская АЭС, два блока по 1070 МВт; 2014 г. Белоярская АЭС, 880 МВт; 2014 и 2016 Ленинградская АЭС, два блока по 1176 МВт; 2016 г. Балтийская АЭС, 1150 МВт; 2018 г. Северская АЭС (Томск), 1200 МВт.

 

Считая курс на сооружение гигантов энергетики ошибочным, а названные Генсхемой цифры, темпы роста Энергетической стратегии до 2030 года завышенными вдвое, мною предлагается осуществлять стратегию развития России, опираясь на ценологически распределённую генерацию, ориентированную на глубинку и пригороды.

 

Электрификация всей страны не состоялась; 2/3 территории России без света и находятся в зоне децентрализованного и автономного энергоснабжения. Более 50 регионов энергодефицитны, ставя собственную и страны энергобезопасность под угрозу (стоимость 1 кВтч в глубинке до 100 руб. и выше). Сейчас на селó проложено ЛЭП 0,38–110 кВ – 2,3 млн км, в том числе воздушных 6–10 кВ – 1184 тыс. км; 0,38 – 826 тыс. км. Эксплуатируется 500 тыс. ТП 6–35/0,4 кВ. Но нужно по природным ограничениям сечение провода 70 мм², а сечением до 50 мм² ВЛ 6–10 кВ выполнено 25 %; 0,38 – 30 %. При оптимальной длине ЛЭП 6–10 кВ 8–12 км, фактически более 25 км – 13,3 %, более 50 км – 2,2 %. Надёжность электроснабжения в развитых странах – 7–10 часов перерывов в год, у нас 70–100 часов, в Японии – минуты).

 

Электрическая генерация, использующая возобновляемые и вторичные источники энергии и малую, на традиционных видах топлива, завершит электрификацию, будет способствовать энергосбережению, позволит: остановить обезлюживание страны и осуществить подъём глубинки содействием товарному производству; обеспечить надёжное автономное электроснабжение частных домов в пригородах, способствуя появлению «умных домов»; даст работу частному сектору.

 

Уточним понятие ВИЭ: возобновляемые источники энергии – энергия солнца, энергия ветра, энергия вод (в том числе сточных), за исключением гидроаккумулирующих станций, энергия приливов, энергия волн водных объектов, в том числе водоёмов, рек, морей, океанов, геотермальная энергия, низкопотенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с использованием специальных теплоносителей, биомасса, включая специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, биогаз, газ, выделяемый на свалках, газ угольных разработок.

 

Стимулирование использования ВИЭ предполагает формирование тарифной политики и механизмов инвестиционной деятельности, применение эффективных технологий и установок.

 

Таким образом, кратко речь идёт о гарантированном подключении к государственным энергетическим сетям установок с использованием возобновляемых источников энергии, с обязательным приобретением государственными энергоснабжающими организациями электроэнергии, поставляемой производителями энергии из возобновляемых источников энергии в государственные энергетические сети, и её оплата по стимулирующим тарифам, дифференцированным в зависимости от вида используемого возобновляемого источника энергии.

 

В США тысячи муниципальных электрокомпаний обслуживают половину потребителей, вырабатывая единицы процентов электроэнергии. Принципиально: для России необходим поворот, осуществляемый во всех развитых стран и заключающийся в строительстве некрупных электростанций, в обращении к широкому применению возобновляемых источников электроэнергии.

 

Человечество не может выйти на американский уровень потребления. На планете просто нет таких ресурсов. Во всех приоритетных направлениях всегда есть энергоэффективность и энергосбережение, но здесь мало прорывных НИОКР. К 2050 г. в Европе 90 % электроэнергии намечают от получать ВИЭ.

 

Многократно отставание России в использовании ВИЭ. Но если в 1990 г. оно было в разы, то сейчас на 2–3 порядка – от США, Германии, Испании. С 2000 по 2010-й год мировая мощность ветровых электростанций возросла с 18 до 176 ГВт, солнечных – с 1,8 до 23,4 ГВт. Энергосбережение не может быть реализовано без широкого использования возобновляемых, попутных, вторичных энергоресурсов. Президент России в 2011 г. поставил задачу к 2030 г. ввести 170 ГВт новой генерации, не фиксировав перестройку электроэнергетики на основе малой и возобновляемой энергетики. Европа к 2050 г. намерена удовлетворять 90 % потребности в электроэнергии от ВИЭ (в США уже существуют ВЭУ мощностью 35,2 млн кВт, в Германии – 25,8 млн, а в России говорят лишь о 15 тыс. кВт). В 2014 году мощность всех ВИЭ достигла 667 ГВт, в том числе 370 ГВт ветроэнергетика, 181 ГВт солнечная. В 2015 г. ВИЭ достигли 12 % в совокупных установленных мощностях мировой электроэнергетики. В России в энергетических целях технически возможно использовать до 800 млн т древесной биомассы, до 400 млн т органических отходов. В Финляндии, где солнце светит лишь сотню дней в году, компания Ruukki Construction реализовала проект дома нулевого потребления, Zero Conception, когда здание независимо от внешних источников.

 

Для России назрела необходимость интенсифицировать процесс развития малой энергетики. Это утверждение теоретически опирается на фундаментальные законы общей и прикладной ценологии, изучающей целостные объекты, которые устойчивы к воздействию внешних и внутренних возмущений, сохраняя масштабную инвариантность структуры (см. рисунок, где проранжированы все затраты электроэнергии по технологическому и административно-хозяйственному делению металлургического комбината).

 

Очевидно, ценологический анализ дополняет и уточняет подходы к сооружению новых генерирующих мощностей (и другой инфраструктуры), позволяя снизить капитальные затраты и повысить их эффективность в масштабах предприятия, региона, отрасли, государства. Также рейтинги в частности и ценологический подход в целом позволяют выявить важные тенденции и соотношения внутри рассматриваемых множеств субъектов (объектов) по годам, а подтверждение закономерностей на выборках разных по назначению элементов позволяет говорить об универсальности подхода в биологии, технике, социологии, экономике, финансах и других областях знаний.

 

 

 

 

 

 

Опираясь на изложенное и руководствуясь ценологическим законом разнообразия и обязательностью соотношения «крупное-мелкое» для существующей и эволюционирующей технической реальности, подведём общие итоги.

 

1. Электрообеспеченность потребителей Российской Федерации в 17 раз ниже, чем в развитых странах Европы, где она составляет 862 МВтч·год/км². Сейчас 2/3 территории страны без надёжного электроснабжения, а это 20 млн человек, которые не могу повысить свой жизненный уровень без достаточного количества электричества (и дорог). Следует обеспечить строительство некрупных электростанций по РФ для ликвидации энергодефицита в регионах. Одновременно необходимо вывести малую генерацию из подчинения электроэнергетике, передав функции финансирования, управления и инвестиционного строительства этой генерации в регионы (муниципалитеты).

 

2. Отметим, что в 1926 г. население всех 405 тыс. существовавших деревень составляло 76,3 млн человек. В 1989 г. в оставшихся 153 тыс. деревень проживало уже 39,6 млн чел. Сейчас среднегодовое сокращение сельского населения составляет 0,39 %. За межпереписной период 2002–2010 гг. исчезло 8,5 тыс. поселений, а в 11,4 тыс. поселений никто не проживал. Обрекая глубинку на вымирание, власть закрывает малокомплектные школы, фельдшерские пункты, почты, рейсовые автобусы, малые аэродромы, магазинчики и ларьки, малый бизнес вообще.

 

3. Следует, наконец, отказаться от монополизации и централизации электроэнергетики, вернуться к лозунгу «Электрифицировать всю Россию!», включая глубинку и пригороды. При этом следует опираться на малую генерацию и ВИЭ (ветер, солнце, ГЭС, геотерм, биогаз). У нас сейчас 50 тыс. мелких автономных электростанций средней мощностью 340 кВт, в основном на органическом топливе, где стоимость доходит до 100 руб./кВтч, а в 60–70-е годы, напомним, в стране было уничтожено свыше 100 тыс. мелких электростанций.

 

4. Ставя вопрос о модернизации и инновациях, следует обратиться к инвестиционному проектированию. По инвестиционному климату у нас 120-е место в мировом рейтинге. В частности, в сельском хозяйстве 80 % субсидий выделяется крупным хозяйствам, мелким же и средним – 20 % (а это 250 тыс. фермеров и 18 млн частных хозяйств). Обратная пропорция была бы не только торжеством ценологической теории, но и началом подъёма глубинки.

 

5. Проблема электрификации связана с общей переписью поселений и определением затрат на их электроснабжение. Нами подобная работа была выполнена для нескольких регионов, в частности, для Астраханской области, где в каждом из 428 поселений живёт меньше 500 чел., где за три года 20 поселений исчезло, а в 11 – никто не живёт. Из 11,1 трлн руб., выделяемых на энергетику до 2020 г., следует часть перенаправить на ВИЭ глубинки. В развитых странах 70 % населения живёт в собственных домах, у нас – 70 % живёт в многоэтажках. Надо ежегодно строить до 2-х млн индивидуальных деревянных домов, установить безусловное право на частную собственность, включая индивидуальный электрифицированный жилой дом и земельный участок в объёме, необходимом для товарного производства.

 

6. Должно быть чётко осознано, что потребитель имеет границу раздела с субъектами электроэнергетики и использует электротехническую продукцию, выпускаемую на основе ТОЭ. Эта постановка тесно связана с введением системы Smart Grid, реализация которой целесообразна для населения и потребителей городов, но неприменима для крупных предприятий и высокотехнологичных потребителей, которые не могут допустить регулирование нагрузки лицам, не связанным с технологией данного производства.

 

7. Разрешить покупку, установку, включение сертифицированных устройств малой генерации, руководствуясь заявительным, а не разрешительным принципом; предусмотреть государственное финансирование 40–60 % первоначальных затрат на установку ВИЭ с погашением кредита в течение 20 лет (с существенными льготами при рождении детей, с освобождением старшего сына от призыва).

 

8. Обязать электроэнергетику приобретать у потребителя электроэнергию, получаемую им от возобновляемых и вторичных источников энергии, по тарифу, согласованному на период 10–20 лет.

 

9. Разрешить потребителю ВИЭ выбор субъекта электроэнергетики для присоединения и продажи электроэнергии.

 

 

Считать необходимой и неизбежной разработку Государственного плана рыночной электрификации России, который предполагает принятие Федерального Закона о потребителе электротехнической продукции и электрической энергии (отличающегося от Закона "О защите прав потребителей" вообще). Закон должен учитывать уровни системы электроснабжения и классификацию потребителей по величине электропотребления и мощности.