Особенности энергетической инфраструктуры России

Особенности энергетической инфраструктуры России

Энергетический  комплекс России играет важнейшую роль в экономике, т. к. без его продукции  невозможно функционирование всех без  исключения отраслей. Энергетическая инфраструктура представляет собой комплекс систем и коммуникаций, предназначенных для передачи и распределения энергии от станции к потребителю, главными звеньями которой являются электросети и теплосети.

Электросети

Электрическая сеть — совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их линий электропередачи, предназначенная для передачи и распределения электрической энергии. Электрическая сеть обеспечивает возможность выдачи мощности электростанций, её передачи на расстояние, преобразование параметров электроэнергии (напряжения, тока) на подстанциях и её распределение по территории вплоть до непосредственных электроприёмников. Электрические сети современных энергосистем являются многоступенчатыми, то есть электроэнергия претерпевает большое количество трансформаций на пути от источников электроэнергии к её потребителям. Также для современных электрических сетей характерна многорежимность, т.е. разнообразие загрузки элементов сети в суточном и годовом разрезе, а также обилие режимов, возникающих при выводе различных элементов сети в плановый ремонт и при их аварийных отключениях. Сеть электроснабжения характерна тем, что связывает территориально удалённые пункты источников и потребителей.

Линии электропередачи (ЛЭП) представляют собой проводник, по которому проходит электрический ток. Конструктивно линии электропередачи делятся на воздушные и кабельные.

Воздушные линии (ВЛ) подвешены над поверхностью земли на безопасной высоте на специальных опорах. Основным достоинством воздушных линий электропередачи является их относительная дешевизна. Также гораздо лучше ремонтопригодность. Однако, в окрестности ВЛ запрещено ставить какие-либо сооружения и сажать деревья; при прохождении линии через лес, деревья по всей ширине полосы отчуждения вырубаются. ВЛ не защищенна от внешнего воздействия, например, падения деревьев на линию и воровства проводов.

Кабельные линии (КЛ) проводятся под землёй. Главным достоинством кабельных линий электропередачи является отсутствие широкой полосы отчуждения. При условии достаточно глубокого заложения, различные сооружения (в том числе жилые) могут строиться непосредственно над проложенным кабелем. К недостаткам кабельных линий электропередачи можно отнести высокую стоимость строительства и последующей эксплуатации. Кабельные линии менее доступны для визуального наблюдения их состояния.

Общая протяженность линий электропередачи  в России более 2,5 млн км, в том числе 447 000 км. – напряжением свыше 110 кВ. Несмотря на это, централизованное электроснабжение покрывает лишь около 20% территории страны. Так что вместо единой национальной электрической сети имеется неплохо объединенные между собой энергообъекты европейской части страны и два огромных эксклава - слабо связанная с центральными регионами энергосистема Сибири и большей частью изолированная энергосистема Дальнего Востока. По сути сейчас масштабные перетоки электроэнергии могут осуществляться только внутри шести электрозон, связи между которыми ограничены. Важнейшие следствия из данной посылки - невозможность создания полноценного рынка электроэнергии на всей территории страны и ослабление хозяйственных связей между ее регионами.

Вторая сложность -  высокий уровень износа основных средств, приводящий к повышенной аварийности и снижению надежности процесса передачи электроэнергии конечному потребителю и невозможности подключения новых потребителей из-за перегрузки центров питания. По данным Федеральной сетевой компании темпы технического перевооружения в ЕНЭС в 1990-х упали примерно в два раза, и в результате сейчас износ сетей составляет около 48%, в том числе подстанционного оборудования - 70%, линий электропередачи - 40%.

Наряду  с физическим износом оборудования и систем происходит и их моральное  старение. Средний технический уровень  установленного подстанционного оборудования в ЕНЭС по многим позициям соответствует  оборудованию, которое эксплуатировалось  в ведущих странах 20-30 лет назад. Причем чем ниже напряжение сетей, тем  в большей степени они изношены. Особенно остра проблема для распределительных сетей - в данный момент их износ составляет 65,7%. Стареющее оборудование является причиной значительных потерь при передаче электроэнергии. В принципе, если говорить о высоковольтных ЛЭП, то здесь наши показатели соответствуют показателям работы магистральных электрических сетей в странах Западной Европы и США.

Гораздо хуже дело обстоит с потерями в  распределительных сетях, доставляющих электроэнергию конечному потребителю. Наиболее значительные потери электроэнергии при передаче  возникают при трансформации ее на низкое напряжение и передаче по низковольтным распредсетям. Чем больше конечных пользователей с низкими нагрузками, тем более разветвленной является сеть, тем более высоки издержки на поддержание ее в рабочем состоянии и выше потери электроэнергии при трансформации напряжения. Нормой потерь в "розничных" сетях в разных странах считается 6-10% от передаваемого объема. В России эта цифра составляет 20% и выше. И это обусловлено не только технологическим отставанием, но и несанкционированными отборами электроэнергии, которые возможны только в сетях низкого напряжения. Причем в связи с ростом тарифов увеличивается мотивация воровства электрической энергии.

В целом названные проблемы российской энергопередающей сети - отсутствие необходимых инвестиций, изношенность и дефицит пропускной способности электросетей - приводят к тому, что экономический рост упирается в нехватку соответствующих энергомощностей, который, в свою очередь, отчасти объясняется и недоразвитостью передающей сети.

Недостаток  инвестиций не позволяет российской энергосистеме стать действительно  единой. Между тем полноценное  подключение Сибири и Дальнего Востока  к единой сети могло бы иметь значительные позитивные последствия для экономики. Например, в Якутии существует план по созданию Южноякутского гидроэнергетического комплекса, в состав которого войдут четыре ГЭС, способные производить до 20 млрд кВтч энергии (сопоставимо с мощностью Красноярской ГЭС). Введение этого узла в строй и одновременное объединение трех ныне изолированных энергорайонов Республики Саха с помощью ЛЭП позволило бы обеспечить Дальний Восток требуемой электроэнергией, ликвидировать там малоэффективные тепловые электростанции и высвободить мощности для экспорта энергии в Китай. Но для этого нужно строить специальную экспортную ЛЭП, а также магистраль, соединяющую новую генерацию с дальневосточным анклавом, что требует немалых вложений.

На  данный момент действует 5-ти летняя инвестиционная программа ФСК. Объем финансирования программы на 2010-2014 годы составляет 952,4 млрд рублей. Наибольший объем средств – 216 млрд рублей – будет направлен на реновацию основных фондов сетевого комплекса. На развитие магистральных сетей, не вошедших в Соглашения с регионами, будет направлено 212 млрд рублей. Всего в результате реализации инвестиционной программы ОАО «ФСК ЕЭС» в период с 2010 по 2014 год планируется ввести в эксплуатацию 89 180 МВА трансформаторной мощности и 21 078 км линий электропередачи.

Строительство новых объектов электросетевого  хозяйства и реновация фондов необходимы также для выдачи мощностей строящихся энергоблоков, ликвидации "запертых мощностей", для усиления межсистемных и межгосударственных связей. Экономия энергоресурсов и грамотное и эффективное распределение электроэнергии - приоритетные направления в коммунальной и производственной сфере. До 2030 года в  электросетевое хозяйство планируется вложить значительные средства - 380-440 млрд. долл., что составляет 37% от общей суммы инвестиций в электроэнергетический сектор. Программа предусматривает, в первую очередь, комплексное развитие генерирующих мощностей, объектов электросетевой и диспетчерской инфраструктуры на основе перспективных энергосберегающих технологий. Это позволит  повысить надежность энергоснабжения потребителей, увеличить пропускные способности сетей, так как эффективное функционирование единой энергосистемы невозможно без надежной связи между ее компонентами.

Теплосети

Теплоснабжение является важным сектором экономики. В общем случае снабжение любого объекта теплом обеспечивается системой, состоящей из источника тепла, например котельной, тепловой сети и теплоприёмника, например батареи водяного отопления.

Тепловая сеть — это система трубопроводов централизованного теплоснабжения, служащая для транспорта тепла с помощью теплоносителя, воды или пара, от источника, ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) или котельной, к потребителям.

Системы теплоснабжения России обеспечивают 485 ТЭЦ, около 6,5 тыс. котельных мощностью более 20 Гкал/час, более 100 тыс. мелких котельных и около 600 тыс. автономных индивидуальных теплогенераторов. По данным Госстроя России, физической износ водопроводных сетей достигает 54,2%, объектов теплоснабжения — 56,7%, а в целом инженерных коммуникаций — 60%. Суммарные потери в тепловых сетях, в том числе из-за износа труб, составляют 30% произведенной тепловой энергии, что эквивалентно 65-68 млн т условного топлива в год.

Тепловые  сети в России — наиболее уязвимые элементы системы теплоснабжения. Основные средства, выделяемые бюджетом на капитальный  и текущий ремонт подземных инженерных систем, поглощаются именно тепловыми  сетями. Практика аварийной замены отдельных узлов или участков тепловых сетей, выполняемой зачастую в неблагоприятных метеоусловиях, в рекордно короткие сроки и с  нарушением технологии, по существу является вынужденной, но весьма неэффективной  статьей расхода и так явно недостаточных финансовых ресурсов, выделяемых на теплоснабжение.

Согласно  данным Минэнерго РФ, в 89 регионах Российской Федерации протяженность тепловых сетей в двухтрубном исполнении около 183300 км. Практически вся теплосеть  РФ создавалась в период массового  жилищного строительства 60—80-х гг. XX в. После 1991 г. массовая застройка  почти не велась, объем гражданского строительства резко сократился, а частные строительные компании почти не прокладывали новые теплосети. Новые жилые дома, построенные  после 1991 г., в основном присоединены к старым теплосетям. Общее состояние  тепловых сетей специалистами оценивается  как неблагоприятное. Сокращение финансирования привело к уменьшению перекладок трубопроводов. Руководство предприятиями теплоснабжения, стремясь не допустить увеличения аварийности, пыталось сохранить объемы реконструкции трубопроводов, снижая требования к качеству и удешевляя строительные работы. Восстановленные сети имели очень низкий ресурс и через 5—7 лет требовали новой перекладки. В итоге количество аварийных сетей к 2000 г. начало расти в геометрической прогрессии, а число аварий стало удваиваться через каждые 2 года.

Говоря  о состоянии тепловых сетей в  Российской Федерации, надо выделить островок благополучия — Москву. Здесь теплосети  относительно более «молодые», чем  в среднем по стране, так как  отпускается гораздо больше средств  на ремонт и реконструкцию изношенных трубопроводов. Однако и в столице уровень надежности и экономичности тепловых сетей не отвечает предъявляемым требованиям.

Для того чтобы прервать процесс старения тепловых сетей в стране и остановить их средний возраст на существующем уровне, необходимо ежегодно перекладывать  около 4% трубопроводов, что составляет 7300 км сетей в двухтрубном исполнении. В среднем износ теплосетей оценивается  в 60—70%. Количество аварий на 100 км инженерных сетей увеличилось с 15—20 в середине 1990-х гг. до 70 на сетях водоснабжения  и канализации и до 200 аварий на сетях теплоснабжения в 2000 г. По экспертной оценке 15 % тепловых сетей требуют безотлагательной замены.  Для приведения системы транспорта теплоносителя в надежное состояние необходимо капитально отремонтировать или построить заново 150 тыс. км теплотрасс в двухтрубном исчислении. 

Реальные  тепловые потери составляют от 20 до 50 % выработки тепла зимой и от 30 до 70 % летом, это подтверждается резким уменьшением необходимой выработки тепла при переходе на индивидуальные источники и замерами тепловых потерь на реальных тепловых сетях. Утечки теплоносителя превышают нормы, принятые в развитых странах, в миллионы раз. Потери в российской системе теплоснабжения некоторыми экспертами оцениваются в 500 млрд рублей ежегодно. Это примерно 1,3% ВВП России.

Основными факторами, снижающими надежность стальных трубопроводов тепловых сетей, являются наружная коррозия труб и отсутствие эффективного способа поиска вероятных  мест повреждения. Коррозийные повреждения  на трубах появляются при неблагоприятных  условиях уже через 12—15 лет, а к  амортизационному сроку (25 лет) трубопроводы становятся аварийными, так что требуется  их полная замена. Ветхость основных фондов вызвана недостаточными объёмами инвестиций в отрасль. В свою очередь, обветшание фондов приводит к повышенной аварийности, и число аварий в отрасли возрастает. Обращает на себя внимание возросшее  число техногенных сбоев на магистральных  тепловых сетях, принадлежащих субъектам  большой энергетики: в Вологде, Омске, Самаре, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге  и других регионах  в 2008 году в  отопительный сезон произошло 32 аварии, а в 2009 году — 58.

Для реализации потенциала энергосбережения необходимо внедрение  целого комплекса мероприятий, среди  которых приоритетное значение имеют  мероприятия, направленные на повышение  надежности функционирования тепловых сетей. Та работа, которая ведется  в тепловых организациях по реконструкции  тепловых сетей, способствует повышению  эффективности систем транспорта и  распределения тепловой энергии. Но в большинстве случаев ожидаемый  эффект не реализуется из-за серьезных  нарушений требований нормативно-технических  документов, которые предъявляются  к эксплуатации, строительству и  капитальному ремонту тепловых сетей.