SONEL - удобно, точно, надежно!
Главная // Наша библиотека // Статьи // Состояние, проблемы и задачи энергокомпаний в области обеспечения надежности и безопасности в условиях реформирования электроэнергетики

Состояние, проблемы и задачи энергокомпаний в области обеспечения надежности и безопасности в условиях реформирования электроэнергетики

Часть 1. Реактивная мощность — состояние, проблемы, задачи

Д.т.н. В. К. Паули (ОАО РАО «ЕЭС России»)

В данном номере журнала помещена первая из запланированной серии статей В. К. Паули по указанной в заглавии теме.

В статье отмечено, что рынок в энергетике — неизбежная необходимость и реальность, но его развитие запаздывает по сравнению с рынками ресурсов, технологий, товаров, услуг и пр. в силу технических особенностей электроэнергии. Запаздывание рынка услуг по системной надежности и розничного рынка электроэнергии значительно усложняет обеспечение устойчивости работы энергосистем из-за отсутствия механизма привлечения субъектов рынка, в том числе и потребителей, к поддержанию напряжения в узлах и на шинах нагрузок и компенсации реактивной мощности. Это привело к росту потребности в доставке реактивной мощности к шинам нагрузки и излишней неоправданной загрузке линий электропередачи реактивной мощностью.

Приведены фрагменты отчета Рабочей группы Государственной Думы Федерального собрания Российской Федерации по расследованию причин системной аварии, произошедшей 25 мая 2005 г. в энергосистемах Москвы, Московской, Тульской и Калужской областей, в котором, в частности, сделан вывод о том, что вследствие отмены Правил пользования электрической и тепловой энергией в январе 2000 г. одной из главных предпосылок перехода локального инцидента на ПС «Чагино» в обширную системную аварию явился дефицит источников реактивной мощности в электрической сети Москвы и Подмосковья. Их отсутствие создает угрозу повторений системных аварий, поэтому необходимо взять под особый контроль разработку и выполнение специальной программы по компенсации реактивной мощности в электрической сети Москвы и Подмосковья в срок не более двух-трех лет.

Указано, что до отмены Правил пользования электрической и тепловой энергией баланс реактивной мощности в распределительных сетях поддерживали потребители, преследуя собственную экономическую выгоду. Приведена информация о мерах, которые предпринимает руководство ОАО РАО «ЕЭС России» для устранения причин снижения надежности электроснабжения, в частности о разработанном институтом «Энергосеть-проект» Техническом задании на проектирование комплексной системы противоаварийного управления.

Детально рассмотрено влияние реактивной нагрузки на работу электрической сети, в результате проведенного анализа сделан вывод, что экономические интересы как сетевых предприятий, так и предприятий-потребителей в настоящее время требуют особого внимания к компенсации реактивной мощности посредством компенсирующих устройств. От этого зависят и надежность электроснабжения потребителей, и надежность электрических сетей и энергосистем. Компенсация реактивной мощности на промышленных предприятиях, в сетях перепродавцов, крупных инфраструктурных потребителей, электрифицированного транспорта и в сельском хозяйстве с помощью компенсирующих установок является задачей необходимой и экономически оправданной. Для предотвращения дальнейшего ухудшения качества электроэнергии должна быть осуществлена обязательная сертификация по качеству электрической энергии в сетях общего назначения. Эта задача поставлена перед электросетевыми компаниями приказом ОАО РАО «ЕЭС России» от 25.10.05 № 703 «О лицензировании деятельности по продаже электрической энергии и обязательной сертификации электрической энергии в сетях общего назначения».

В заключение высказаны предложения по содержанию проходящих официальное согласование «Правил функционирования розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики» в части регулирования соотношения потребления активной и реактивной мощности, а также в отношении пилотных проектов участия крупных потребителей электроэнергии в компенсации реактивной мощности.

Часть 2. Обеспечение надежного электроснабжения потребителей — в аспектах задачи удовлетворения спроса на активную мощность

В статье отмечено, что Совет директоров ОАО РАО «ЕЭС России» на своем заседании 24.06.05 одобрил «Основные направления программы действий по повышению надежности ЕЭС России», представленные Правлением ОАО РАО «ЕЭС России», и поручил Правлению ОАО РАО «ЕЭС России» разработать «Программу действий по повышению надежности ЕЭС России». Такая программа была разработана с учетом уроков, извлеченных при анализе аварии в Московской энергосистеме 25 мая 2005 г., и введена в действие приказом ОАО РАО «ЕЭС России» от 29.09.05 № 652. Впервые за последние годы энергокомпании Холдинга ОАО РАО «ЕЭС России» разрабатывают пятилетние инвестиционные программы, предусматривающие реальное широкомасштабное строительство новых энергетических объектов и технического перевооружения действующих. В статье приводится анализ процессов, стимулирующих привлечение инвестиций в генерирующие компании за счет рыночных факторов.

Подчеркнуто, что хотя в целом по стране еще имеется запас по активной мощности, но региональные проблемы, связанные с ее дефицитом, уже проявились. Во время существенного прироста потребления электроэнергии, вызванного резким похолоданием в январе-феврале 2006 г., реально вводились в вечерние максимумы нагрузок графики временного ограничения потребления в Москве и Московской области до 639 МВт, в Санкт-Петербурге — до 250 МВт. Если не успеть построить новые электростанции, то общий спрос на электроэнергию может превысить возможности ее производства так же, как может стать реальностью «дефицитная пауза», которую журналисты, комментирующие выступления Председателя Правления  А. Б. Чубайса, назвали «Проблема-2009». Чтобы этого избежать, необходимо принять все меры, обеспечивающие прирост активной мощности.

Проанализирована системная взаимосвязь мер по увеличению мощности ТЭС и подходы к выбору решений. Отмечено, что в соответствии с «Программой действий по повышению надежности ЕЭС России» Штаб по надежности ЕЭС России с привлечением ОАО «ВНИИЭ», ОАО «Фирма ОРГРЭС», ОАО «ВТИ» и ОАО «Энергосетьпроект» организовал выполнение договорных исследовательских работ, в результате которых должны быть выявлены мероприятия, позволяющие получить дополнительную мощность от существующего оборудования при минимальных затратах средств и времени на модернизацию.

В статье в качестве примера представлена информация о реальном проекте по одному из направлений, прошедшем апробацию на электростанциях, - модернизации действующих турбоустановок, позволяющей на 10 % увеличить установленную мощность энергоблока. Опыт такой модернизации энергоблоков 300 МВт имеется на Ставропольской ГРЭС и Лукомльской ГРЭС (Белоруссия). Он подтверждает, что ряд электростанций может обеспечить выработку дополнительной мощности за счет внедрения мероприятий по повышению мощности турбоустановок и энергоблоков с минимальными капитальными затратами. Приведен подробный анализ состояния оборудования на Ставропольской ГРЭС перед модернизацией и описаны всесторонние его испытания после модернизации.

В заключение подчеркнута актуальность задачи распространения опыта Ставропольской ГРЭС и Лукомльской ГРЭС по повышению мощности энергоблоков за счет внедрения малозатратных реконструктивных и режимных мероприятий.

Часть 3. Обеспечение эффективности, надежности и безопасности производственной деятельности энергокомпаний — в аспектах задач технического контроллинга

Автор исходит из того, что в изменившихся условиях хозяйствования нужен новый механизм управления, основанный на новых подходах. Один из них - контроллинг, который находится на стыке теории принятия решений, математического моделирования, теории систем, информационного и организационного моделирования. Выработка такого механизма была предусмотрена в «Программе действий по повышению эффективности работы и дальнейшим преобразованиям в электроэнергетике Российской Федерации», представленной Председателем Правления ОАО РАО «ЕЭС России» на Всероссийском совещании энергетиков в 1999 г.

В статье рассматриваются организационные и методологические вопросы реализации данной Программы в направлении создания системы контроллинга. Указаны руководящие документы Общества, на основе которых созданы подразделения внутреннего аудита в энергокомпаниях. Показано, что для выполнения задач управления в целом служит всеобъемлющий контроллинг, а подсистемой управления, выполняющей контрольно-корректирующие функции, служит позиционный контроллинг. Приведены алгоритмы всеобъемлющего и позиционного контроллинга, показаны достоинства и преимущества такой методологии.

Далее обсуждаются методологическая основа и идеология технического контроллинга; область связи его с производством; факторы, влияющие на его эффективность. Определены основные цели системы технического контроллинга в Холдинге ОАО РАО «ЕЭС России» и в энергокомпаниях. Показано, что достижение целей технического контроллинга основывается на мониторинге технического состояния энергетических объектов и технологических процессов. Рассмотрены функции, входящие в технический мониторинг, — экспертно-аналитическая, сервисная, управляющая, консалтинговая, контрольная. Описаны принципы, методы и инструментарий осуществления технического контроллинга в энергокомпаниях и их филиалах. Применяемый в техническом контроллинге инструментарий классифицирован по двум критериям: область применения и период действия.

Далее рассмотрено место технического аудита в системе технического контроллинга. Особое внимание уделено содержанию внутреннего технического аудита и способам его реализации в Холдинге ОАО РАО «ЕЭС России». Определены задачи внутреннего технического аудита в энергокомпании и ее филиалах; отмечено, что эффективным средством решения этих задач является «самоаудит» — внутренний технический контроль в системе технического контроллинга, т.е. деятельность, осуществляемая людьми, непосредственно или косвенно зависящими от проверяемого процесса. Сформулированы общие принципы рациональной организации внутреннего технического контроля и указаны его основные составные части.

Часть 4. Контроллинг — в аспектах показателей и оценки результатов производственной деятельности энергокомпаний и их филиалов

В статье дано определение целевой задачи контроллинга, в том числе включаемого в современные программные средства информационной поддержки систем управления в энергокомпаниях. Указаны основные блоки контроллинга, принципиальное отличие его от менеджмента. Отмечена важность использования при контроллинге нефинансовых критериев оценки деятельности как инструмента стратегического контроля; сформулированы основные требования, которым должны отвечать эти критерии, чтобы позволять прогнозировать результаты будущей работы предприятия, планировать и осуществлять ее постоянное улучшение. «Постоянное улучшение» — это мероприятия, предпринимаемые повсюду в организации с целью повышения эффективности и результативности деятельности и процессов для получения выгоды как для организации, так и для ее потребителей и других заинтересованных сторон. Предложен алгоритм, по которому должны устанавливаться и контролироваться показатели, используемые для оценки качества производственной деятельности энергопредприятий энергокомпании, т.е. оценки эффективности и результативности. Приведена классификация показателей качества производственной деятельности по характеризуемым свойствам оборудования, энергообъекта в целом и осуществляемых деловых и технологических процессов по принятой в отрасли номенклатуре технико-экономических показателей. Подчеркнуто, что в данной статье приведены только показатели назначения, надежности и безопасности.

Общие положения, изложенные в статье, конкретизированы на примере использования метода экспертных систем, которые в 5-ти вариантах уже в течение ряда лет успешно используется на электростанциях Холдинга РАО «ЕЭС России» для контроля, оценки состояния и условий эксплуатации энергетического оборудования. Рассмотрены механизм функционирования экспертной системы, принципы разработки используемых в ней матриц-вопросников, приведен пример такой матрицы для «Экспертной системы контроля и оценки состояния и условий эксплуатации котлоагрегатов ТЭС», разработанной и внедренной автором в Холдинге РАО «ЕЭС России» в 1996 г. В завершение приведены результаты внедрения этой Экспертной системы на 250-ти ТЭС и показано, что существует закономерная корреляционная связь между оценкой условий эксплуатации и фактическим состоянием котлов ТЭС, проявляющимся через показатели их надежности (аварийности).
Библиография — 2 наименования.

Часть 5. Технический контроллинг — показатели назначения и надежности в системе сбалансированных показателей теплогенерирующих энергокомпаний

В статье рассмотрена сбалансированная система показателей, использование которых позволяет конкретизировать разработанную в ходе стратегического планирования систему целей и сделать разработанные цели измеримыми. При этом показано, что хотя обычный подход к внедрению сбалансированной системы показателей характеризуется принципом «сверху вниз», предварительно должна быть выстроена система производственных показателей по принципу «снизу вверх».

Проанализированы используемые показатели назначения тепловых электростанций и систем централизованного теплоснабжения. Приведен порядок определения установленной и располагаемой мощности электростанций — показатели эффективности производственной деятельности электростанций, играющие наиболее существенную роль. Отмечено, что специальным комплексным критерием для контроля и учета основного показателя назначения электростанций, а также для оценки эффективности использования установленной мощности каждой электростанцией со стороны генерирующей компании может служить рабочая мощность как критерий отражения уровня использования основного показателя назначения электростанции — мощности. Приведены формулы для расчета установленной и эквивалентной установленной электрической мощности для ГРЭС, блочных ТЭЦ, очереди ТЭЦ с поперечными связями и котельной. Даны методики расчетов планируемой рабочей мощности и средней за год фактической рабочей мощности электростанции.

В качестве одного из показателей проанализирована разность между планируемой рабочей мощностью и фактической рабочей мощностью электростанции. К числу критериев, которые могут применяться в сбалансированной системе показателей энергокомпании, отнесены коэффициент сохранения технической эффективности и коэффициент уровня использования установленной мощности, показан порядок их расчета.

Далее рассмотрены показатели назначения систем централизованного теплоснабжения, включая тепловые сети. Приведены алгоритм и формулы для расчета таких показателей назначения систем централизованного теплоснабжения, как балансовая мощность источников тепловой энергии систем централизованного теплоснабжения и балансовая мощность источников тепловой энергии в части производительности системы водоподготовки для открытых и закрытых систем централизованного теплоснабжения при расчетной температуре наружного воздуха с учетом максимальной нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения (для открытых систем централизованного теплоснабжения), а также с учетом утечки (потерь).

Завершающая часть статьи посвящена показателям надежности элементов (энергообъектов и их энергоустановок) энергосистем, позволяющим проводить сравнительные расчеты и оценку надежности энергосистем, электрических станций, электрических сетей, систем электроснабжения потребителей и узлов нагрузки; сравнительную оценку уровня надежности электроустановок и линий электропередачи в различных схемах и условиях эксплуатации; определение целесообразности и эффективности мероприятий и средств повышения надежности и совершенствование системы планово-предупредительных ремонтов; нормирование резервов оборудования, материалов, запасных частей. Рассмотрена структура показателей надежности, приведена методика расчета единичных показателей надежности отдельных агрегатов/энергоблоков электростанций — коэффициентов готовности их к работе и комплексных показателей надежности - коэффициента использования мощности, коэффициента аварийности электростанции.

В качестве критериев надежности систем централизованного теплоснабжения рассмотрены средняя наработка на отказ, вероятность безотказной работы, интенсивность потока отказов тепловых сетей. Приведены формулы для расчетов этих показателей.

Часть 6. Технический контроллинг — в аспектах показателей надежности электроэнергетических систем

В статье отмечено, что в связи с завершением структурной фазы реформирования энергокомпаний Холдинга РАО «ЕЭС России» и появлением на месте вертикально интегрированных компаний новых, параллельно работающих субъектов, которые осуществляют диспетчеризацию, генерацию, передачу, распределение и сбыт электрической энергии, задача обеспечения надежности электроэнергетических систем требует новых решений. Следует исходить из того, что отказ в электроэнергетической системе может произойти как при нарушении критериев надежности отдельных элементов системы, так и при нарушении системных критериев надежности — балансовой надежности по активной составляющей мощности, балансовой надежности по реактивной составляющей мощности, статической и динамической устойчивости. Роль этих критериев показана путем анализа результатов расследования энергоаварии в Московской и соседних с ней энергосистемах в мае 2005 года. Сформулированы требования к работе электроэнергетических систем, которые вытекают из их технологических особенностей.

Подчеркнуто, что в настоящее время среди электроэнергетиков нет единого мнения о том, каков должен быть набор показателей при оценке надежности сложной электроэнергетической системы. Приведен перечень используемых в российской и зарубежной электроэнергетике показателей надежности применительно к электроэнергетическим системам. Подробно рассмотрены балансовая надежность и устойчивость электроэнергетических систем. Приведены требования к планированию и ведению режимов электроэнергетических систем с точки зрения надежности, предъявляемые Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации (ПТЭ). Отмечено, что в ПТЭ отсутствуют четкие требования к балансу реактивной мощности.

Подробно рассмотрена балансовая надежность по активной составляющей мощности электроэнергетических систем. Отмечено, что по мере либерализации оптового рынка электроэнергии и мощности происходит переход от методов административного принуждения, при которых все команды диспетчера энергосистемы неукоснительно исполнялись, к рыночным методам, при которых те или иные реакции на изменения баланса активной мощности в энергосистеме все больше приобретают форму оплачиваемых рынком услуг. Приведена методика оценки балансовой надежности электроэнергетических систем по активной составляющей мощности через оценку математического ожидания случайной величины непокрытия пиковой нагрузки с использованием коэффициента ожидаемой потери нагрузки. Указаны показатели, используемые для учета случаев нарушения балансовой надежности по активной составляющей мощности и для выявления увеличения риска нарушения балансовой надежности.

Так же подробно рассмотрена балансовая надежность электроэнергетических систем по реактивной мощности. Проанализирована методика расчета баланса реактивной мощности в энергосистемах. Показано, что сопоставление требуемой и располагаемой реактивных мощностей позволяет выявить минимально необходимую по условиям баланса потребность в дополнительных источниках реактивной мощности и осуществить их расстановку в узлах системы, прежде всего, исходя из технических соображений. Экономически целесообразная мощность компенсирующих устройств, как правило, превышает их мощность, необходимую по техническим ограничениям.

Заключительная часть статьи посвящена статической и динамической устойчивости электроэнергетических систем. Рассмотрен такой показатель, как запас устойчивости. Показана роль диспетчерских служб в обеспечении статической устойчивости нагрузки.

Приведены показатели надежности энергосистемы, которые должны учитываться в системах статистического контроля надежности электросетевых компаний (ССКН ЭСК) и региональных диспетчерских управлений (ССКН РДУ) для последующей разработки и реализации соответствующих схемных, режимных или перспективных мероприятий. Подчеркнуто, что методология технического контроллинга энергокомпаний и Системного оператора ЕЭС России должна быть направлена прежде всего на предупреждение нарушений в работе электроэнергетических систем, их подсистем и элементов на основе эффективного мониторинга состояния критериев и показателей надежности и должна преследовать цель принятия именно предупреждающих мер, снижающих вероятность и саму возможность проявления нарушений в работе систем.

Д.т.н. В. К. Паули ОАО РАО «ЕЭС России»

Статья входит в серию статей В. К. Паули, начатую в № 1 журнала за 2006 г.