СМИ о Системном операторе

В едином ритме с Европой

09.07.2007    00:00

Объединение ЕЭС с энергосистемами Западной Европы означает интеграцию рынков и новые возможности для национальных энергокомпаний

Возможность организации совместной работы энергосистем Востока и Запада Европы обсуждается уже более трех десятилетий. Изначально смелая научно-техническая идея превратилась в потребность, поддерживаемую бизнес-сообществом и политиками. Эта поддержка создает необходимые предпосылки для построения самого большого в мире энергетического объединения, расположенного в 12 часовых поясах, суммарной установленной мощностью более 860 ГВт.

 

ЗАЧЕМ ОБЪЕДИНЯТЬСЯ

Для Европейского союза (ЕС) объединение создает реальные возможности получения необходимой для покрытия растущего спроса дополнительной электроэнергии в условиях ужесточения внутренних ограничений на строительство новых объектов генерации и сетевой инфраструктуры. Одновременно растет конкуренция на энергорынках.

Этой стратегии в полной мере соответствуют поставки электроэнергии из стран СНГ, где, несмотря на наблюдаемый в последние годы рост электропотребления, имеются резервы мощности, которые могут быть использованы для экспорта.

Для России переход на синхронную работу с энергосистемами ЕС означает интеграцию с европейскими рынками и новые возможности для бизнеса национальных энергокомпаний.

Ключевую роль России в процессах энергетического объединения предопределяют богатая ресурсная база, развитая энергетическая инфраструктура и исторически сложившиеся связи с соседними государствами.

Преимущества, которые получат страны - участницы нового энергообъединения от параллельной работы энергосистем, очевидны:

  • оптимизация использования генерирующих мощностей и первичных энергоресурсов за счет сокращения резервов мощности, несовпадения по времени максимумов нагрузки в различных часовых поясах;
  • взаимопомощь в аварийных ситуациях;
  • расширение возможностей торговли электроэнергией;
  • повышение надежности энергоснабжения потребителей. Электроэнергетический совет СНГ.

(ЭЭС СНГ) - координатор работы энергосистем СНГ - неоднократно высказывался в поддержку создания электрических связей со странами Западной Европы. В рамках энергодиалога "Россия - ЕС" технико-экономическому исследованию возможности этого объединения установлен статус "Проект, представляющий взаимный интерес", что отражает политическую поддержку руководством России и ЕС идеи объединения электроэнергетических систем Востока и Запада Европы.

 

ОБЪЕДИНЕНИЯ ЕВРОПЕЙСКИХ ЭНЕРГОСИСТЕМ

Сегодня в Европе функционируют три крупных независимых энергообъединения (см. табл.).

Северная синхронная зона (NORDEL) включает энергосистемы Скандинавии - Норвегию, Швецию, Финляндию и западную часть Дании. В Западную синхронную зону (UCTE) входят энергосистемы 23 стран континентальной Европы (рис. 1). Великобритания и Ирландия связаны между собой и с Западной синхронной зоной подводными линиями постоянного тока.

Все системные операторы Западной синхронной зоны являются членами Союза по координации передачи электроэнергии UCTE, организующего техническое взаимодействие по общим для всех участников нормам и правилам регулирования.

Характерной особенностью Западной синхронной зоны является большая плотность сети, образованной относительно короткими линиями электропередачи, что в сочетании с жесткими требованиями UCTE к качеству электроэнергии, прежде всего по поддержанию частоты и уровней напряжения, позволяет обеспечить высокий уровень надежности энергоснабжения и управляемости системы.

Восточная синхронная зона (ЕЭС/ ОЭС) включает энергосистемы стран СНГ, Балтии и Монголии (рис. 2). Исключением являются энергосистемы Армении и Туркмении, которые работают синхронно с энергосистемой Ирана и не входят в состав ЕЭС/ОЭС.

Это наиболее протяженное в мире энергообъединение, расположенное в 9 часовых поясах. Необходимость энергоснабжения такой огромной территории обусловливает широкое использование длинных линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, соединяющих крупные объединенные энергосистемы.

Параллельная работа энергосистем в Восточной синхронной зоне регулируется специальными международными соглашениями. Техническое взаимодействие энергокомпаний осуществляется в рамках деятельности Комиссии по оперативно-технологической координации совместной работы энергосистем стран СНГ и Балтии (КОТК).

В настоящее время Восточная и Западная синхронные зоны работают раздельно.

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СИНХРОННОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ

Одним из основных параметров режима синхронно работающего энергообъединения является частота электрического тока. Все европейские энергосистемы работают с одинаковой номинальной частотой 50 Гц. Стабильность частоты на заданном стандартами нормативном уровне - показатель качества планирования и управления работой объектов энергосистемы.

В 2003 г. в России введены нормы, соответствующие требованиям UCTE, и сегодня качество регулирования частоты в обоих энергообъединениях не отличается. В Восточной синхронной зоне частоту поддерживает Системный оператор ЕЭС России.

Важным фактором является то, что для объединения не требуется строить новые линии электропередачи, так как еще в 60-х годах прошлого века Венгрия, ГДР, Польша, Чехословакия, Румыния и Болгария соединились с СССР линиями 400 кВ, а в 80-х годах были включены ЛЭП 750 кВ между СССР и Венгрией, Польшей, Румынией и Болгарией. Эти линии сделали возможной работу энергосистемы "Мир", в состав которой входили Единая энергетическая система СССР и энергосистемы социалистических стран Европы. Экспорт электроэнергии из СССР в тот период составлял 35-40 млрд кВт.ч в год.

С 1993 года энергосистемы стран Восточной Европы начали присоединение на параллельную работу с UCTE. Сегодня все они успешно работают в составе Западной синхронной зоны, в том числе с использованием линий электропередачи бывшей энергосистемы "Мир", что наглядно иллюстрирует реальность технологического объединения.

 

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОШЛЫХ ЛЕТ

В конце 90-х годов выполнены три работы по синхронному объединению Восток - Запад, профинансированные по программе TACIS ЕС. Ни одно из исследований не выявило фундаментальных проблем, препятствующих синхронной работе ЕЭС/ОЭС и UCTE. Наиболее полное исследование "Синхронное объединение Восток - Запад. Возможность и целесообразность" выполнено в 1997-1998 гг. консорциумом западных энергокомпаний EDF (Франция), TRACTEBEL (Бельгия), RWE (Германия), CEZ (Чехия) при участии Центрального диспетчерского управления ЕЭС России и институтов "Энергосетьпроект" и ВНИИЭ. На моделях изучены режимы совместной работы, динамические процессы при возмущениях, рассмотрены регулирование частоты и мощности, напряжения и реактивной мощности, организация оперативной работы. Исследование показало, что через основное сечение Восток - Запад можно передавать до 7 тыс. МВт, при этом объединение не приведет к ухудшению динамического поведения обоих энергосистем. Однако ряд вопросов в этой работе был изучен недостаточно подробно.

В 2002 г. на основании направленного ЭЭС СНГ в UCTE официального предложения об объединении энергосистем UCTE и ЕЭС/ОЭС управляющий комитет UCTE принял решение выполнить "Предварительное исследование потоков мощности по отношению к возможному синхронному объединению сетей UCTE и ЕЭС/ОЭС" для нескольких сценариев обмена мощности с ЕЭС/ОЭС на основании статического моделирования. Работа, выполненная в 2003 г., не поставила под сомнение возможность синхронного объединения, но показала, что большая загрузка ряда ключевых сечений внутри сети UCTE может ограничить экспорт электроэнергии из ЕЭС/ОЭС и всю пропускную способность в зоне электрического соединения энергосистем (Интерфейса) использовать не удастся.

В результате ЭЭС СНГ и UCTE договорились о совместном полномасштабном исследовании возможности синхронного объединения ЕЭС/ОЭС и UCTE.

 

ТЭО СИНХРОННОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ

Соглашение о сотрудничестве по разработке технико-экономического обоснования синхронного объединения ЕЭС/ОЭС с энергосистемами UCTE подписано в апреле 2005 г. Участниками соглашения от UCTE стали 11 системных операторов - E.ON Netz, RWE, Vattenfall (Германия); ELIA (Бельгия); MAVIR (Венгрия); NEK (Болгария); PSE (Польша); Red Electrica (Испания); RTE (Франция); SEPS (Словакия) и Transelectrica (Румыния). От стран СНГ и Балтии участниками Соглашения стали 8 энергокомпаний - ОАО "СО – ЦДУ ЕЭС" (Россия), НЭК Укрэнерго (Украина), Белэнерго (Белоруссия), Moldelectrica (Молдова), Latvenergo (Латвия), Lietuvos Energija (Литва), Eesti Energia (Эстония), KEGOC (Казахстан).

Определены лидеры, отвечающие за координацию работ: от Западной синхронной зоны - E.ON Netz, от Восточной - Системный оператор ЕЭС России.

Принципами совместной работы являются паритет представительства в органах управления проектом, консенсус в принятии решений, взаимность предоставления информации и самостоятельное финансирование исследований каждой стороной. Непосредственно выполнением проекта руководит Орган управления проектом (Project Management Board), куда входят менеджеры проекта с обеих сторон, руководители рабочих групп, представители постоянных рабочих групп UCTE и КОТК (рис. 3).

Для общего контроля над выполнением проекта, предоставления заинтересованным сторонам оперативной информации и решения спорных вопросов создан Представительский совет проекта (Project Representative Board), включающий руководителей UCTE и ЭЭС СНГ, представителей Европарламента, Еврокомиссии, отраслевых органов власти стран СНГ и Балтии, руководителей участвующих системных операторов, а также приглашенных наблюдателей из европейских электроэнергетических ассоциаций.

Исследование, рассчитанное на три года, должно ответить на три основных вопроса:

1. Возможно ли полное синхронное объединение ЕЭС/ОЭС и UCTE?

2. Какие меры должны быть приняты обеими сторонами?

3. Каковы связанные с этим затраты? Западная и Восточная синхронные зоны сформировались в различных географических, технических и организационных условиях. ЕЭС/ОЭС - фактически бывшая Единая энергосистема СССР, создавалась как централизованная энергосистема одного государства по единому плану, со строгой технологической и организационной вертикалью подчиненности. Западная синхронная зона сформировалась децентрализованно, путем объединения энергосистем разных стран на основе общих, согласованных принципов и подходов к правилам и условиям управления.

Синхронное объединение подобных энергосистем с различной географической протяженностью, структурой сетей и генерации, нормативами и стандартами, правилами и философией управления - сложнейшая технологическая и организационная задача.

В связи с этим в исследовании принята концепция объединения, предполагающая сохранение в обеих системах действующих норм, стандартов и правил управления и разработку специального набора технических и организационных мер взаимодействия системных операторов в зоне Интерфейса.

Главный принцип при разработке этих мероприятий - сохранение и дальнейшее улучшение уровня надежности энергоснабжения и качества электроэнергии в объединяемых энергосистемах.

Разработка ТЭО ведется рабочими группами, в которые входят более 80 экспертов из 17 стран, по пяти направлениям: исследования установившихся режимов, исследования переходных процессов и низкочастотных колебаний, управление энергосистемой, разработка организационных процедур и форм взаимодействия системных операторов, подготовка юридических форм и базы документов.

Анализ установившихся режимов позволяет для характерных ситуаций, например, при зимнем максимуме нагрузки и при летнем минимуме потребления исследовать распределение потоков мощности, уровни напряжений и запасы реактивной мощности, определить пропускную способность Интерфейса и выявить существующие сетевые ограничения для передачи электроэнергии.

Подробный анализ динамического поведения объединенной энергосистемы после крупных возмущений, например, после отключения энергоблоков или отделения энергосистем, дает возможность установить ограничения передаваемой мощности и определить требования к системам защиты.

Особо исследуются межзональные колебания между отдельными частями энергообъединений. Эти колебания с частотой в диапазоне от 0,1 до 1 Гц, если не обеспечить их демпфирование, могут представлять опасность для оборудования, вызвать отключения энергоблоков или линий и последующие перерывы в энергоснабжении.

Для обеспечения совместной работы разрабатываются процедуры взаимодействия системных операторов, включающие планирование режимов, регулирование перетоков мощности через Интерфейс, управление в аварийных ситуациях, требования к обмену данными и пр.

Формируется юридическая основа для взаимодействия, которую составят проекты соглашений о межзональном сотрудничестве, определяющие применяемые правовые нормы и формы контрактов, устанавливающие права и обязанности системных операторов - участников энергетического объединения.

Оценивается общая стоимость синхронного объединения с разделением издержек на капитальные и эксплуатационные относительно каждой из участвующих сторон.

Работа по технической группе исследований ТЭО ведется методом компьютерного моделирования режимов будущей совместной работы энергообъединений. Модели представляют прогнозируемое состояние энергосистем к 2008 г.

Подготовка качественных моделей - ключевой элемент исследования, и ему уделяется первоочередное внимание. Каждая сторона создает модели своей синхронной зоны. Они должны быть проверены сравнением результатов моделирования сзаписями реальных процессов. Верифицированные таким образом модели передаются затем экспертам другой стороны для окончательной проверки. После взаимного принятия моделей они объединяются в общую модель, на которой проводятся исследования (рис. 4).

Исследования позволят определить требования к объемам и размещению резервов для эффективного поддержания частоты и управления перетоками мощности, выявить условия, которые могут привести к разделению энергосистем, и разработать процедуры их ресинхронизации.

На первом этапе проекта собраны исходные данные для построения и верификации расчетных математических моделей, подготовлены обзоры актуального состояния энергосистем.

Параллельно со сбором данных в ЕЭС/ ОЭС создана аналогичная действующей в UCTE Система мониторинга переходных режимов, данные измерений которой будут использованы для верификации динамической модели. К концу 2006 г. в ЕЭС/ОЭС установлены и функционируют 24 регистратора, с помощью которых собирается информация, необходимая для мониторинга переходных режимов.

Существенным достижением в рамках проекта стало завершение подготовки моделей установившихся режимов для каждой из энергосистем. Результаты этой работы экспертов одобрены на 3-м заседании Органа управления проектом (июль 2006 г., Гамбург) и стали основой для разработки общей математической модели установившихся режимов для объединенной энергосистемы ЕЭС/ОЭС и UCTE.

В ноябре 2006 г. в Москве на заседании Органа управления проектом одобрены результаты работ по подготовке математической модели для изучения установившихся режимов объединенной энергосистемы в четырех различных характерных состояниях и намечены сроки проведения расчетов на этой модели для изучения особенностей совместной синхронной работы энергообъединений.

К концу 2006 г. в исследовании пройден наиболее сложный этап - собрана вся необходимая исходная информация. Завершено создание моделей энергосистем и проведены первые расчеты. Для ознакомления экспертов UCTE с особенностями работы Восточной синхронной зоны подготовлен "Обзор текущего состояния энергообъединения ЕЭС/ОЭС". Создан технический глоссарий Проекта. В декабре опубликован совместный "Обзор текущего состояния проекта", который констатирует, что результаты первых расчетов установившихся режимов не выявили фундаментальных технических преград, препятствующих возможной синхронной работе ЕЭС/ОЭС и UCTE.

В 2007 г. предстоит завершить основной объем технических исследований. Важным этапом станет изучение на общей модели динамического поведения и управляемости объединенной энергосистемы после синхронизации для оценки возможности синхронного объединения. Эта оценка позволит определить специальные стандарты надежности и даст обоснование необходимости их применения.

Выпуск финального отчета с ответами на основные вопросы ТЭО планируется в 2008 г.

Проводимое исследование существенно отличается от предыдущих по масштабам и фундаментальности подходов к решаемым задачам. Большая часть этих задач уникальна и не имеет аналогов по объемам анализируемой информации, профессиональному опыту и уровню компетенции участвующих в работе экспертов, по достоверности и значимости полученных результатов.

Успешная реализация проекта - разработка технико-экономического обоснования синхронного объединения ЕЭС/ОЭС с энергосистемами UCTE - открывает широкие возможности создания технологической инфраструктуры для единого общеевропейского электроэнергетического пространства, обеспечивающего взаимовыгодный обмен мощностью и электроэнергией между странами, входящими в объединение, и повышение надежности энергоснабжения на континенте.

Мировая энергетика | Борис Аюев, Председатель Правления ОАО «СО – ЦДУ ЕЭС» | 01.06.2007

 

***

Графические материалы:

Рис. 1. Энергообъединение UCTE

Рис. 2. Энергообъединение ЕЭС/ОЭС

Рис. 3. Организация проекта

Рис. 4. Моделирование

Объединения европейских энергосистем (по данным на начало 2006 г.)

Материалы доступны в бумажной версии издания.

 

Фото:

Церемония подписания Соглашения о сотрудничестве по разработке ТЭО синхронного объединения. Председатель Правления E.ON Netz Мартин Фукс и Председатель Правления ОАО "СО - ЦДУ ЕЭС" Борис Аюев (19.04.2005 г., Брюссель)

 

Подписка  Подписаться на новости