AlSeed

Казалось бы, всё логично – больше продаёшь, больше зарабатываешь. Но не забываем – на улице 1991 год, страны находятся в состоянии временного шока. Либерализация цен, приведшая к кризису и дефолту, значительно отразилась на мировой экономике. Рабочие места сокращались, как следствие – сокращались объемы производимой продукции, и в итоге – потребность населения в электроэнергии. Закрывались заводы, фабрики; уменьшалось и потребление коммунально-бытового сектора – некоторым было просто нечем платить за свет. Принимая во внимание невозможность запасти электроэнергию на долгие годы вперёд, становится очевидным невозможность увеличения заработка этим путём, и более того – причины снижения прибыли.

Этот вариант ещё более логичен, чем предыдущий. Желая оставить прибыль хотя бы на существующем уровне, единственным выходом при невозможности увеличения выручки является как раз-таки сокращение расходов. Как сократить расходы, если топливо всё равно нужно привозить и сжигать, потери – оплачивать, а оборудование – обслуживать? Совершенно верно – покупать топливо более низкого качества и не уделять столько внимания обслуживанию.

Попробуйте заливать хоть в самый лучший на Земле автомобиль бензин, на половину смешанный с водой и соплями, и при этом не возить его на техобслуживание и посмотрите, как быстро он превратится в статичный объект искусства, стоящий с проколотыми колесами и разбитыми окнами в Вашем дворе. Делая скидку на то, что хоть никто и не сжигал вместо газа и угля в котлах станций картонки и бездомных котов, становится понятно, почему станции не стали взрываться на следующий же день после распада Союза. Но общий уровень заметно упал – участились аварийные повреждения и отключения, перестали вкладываться деньги как в новые разработки, так и в строительство новых объектов.

Рынок электроэнергетики был перенасыщен, так что отключение какого-то оборудования с лихвой компенсировалось параллельными связями и генераторами. Если ещё за два года до описываемых событий три одновременно работающих трансформатора на понизительной подстанции буквально гудели и трещали от высокой загрузки, то в новых реалиях не всегда было выгодно держать включенными даже два – оплата потерь холостого хода трансформатора была куда менее желанным событием, нежели повышение надежности. А третью машину начальник группы подстанций уже вообще разобрал и раздал в виде зарплаты работягам – кому маслом, кому медью, кому изоляторами. Электроэнергетический комплекс медленно, но верно угасал.

Отлично продемонстрирует процесс угасания взятый с Вики график изменения годового потребления электроэнергии с 1992 по 1998 годы.

Отвлечемся от технической и переключимся на юридическую составляющую переходного этапа Российской электроэнергетики. Как уже было сказано выше, электроэнергетика перестала быть сугубо государственной вотчиной, что обуславливало необходимость привлечения средств в эту отрасль извне. В процессе приватизации в 1992 году была создана уникальная в масштабах как принадлежащего ей оборудования, так и ненависти в собственный адрес энергетическая компания – Российское Акционерное Общество «ЕЭС России». В её владения были переданы почти все электросетевые компании и генерирующие объекты (за исключением четырех «сильных и независимых» региональных энергосистем и атомных станций. Последние в связи с необходимостью обеспечения государственной безопасности в столь ответственной отрасли были переданы государственному концерну «Росэнергоатом»).

Все задачи по управлению и поддержанию в удовлетворительном состоянии оборудования ложатся на плечи РАО ЕЭС. Начиная с 1993 года топливно-энергетический комплекс России берёт на себя обязательства по добыче, продаже и получению прибыли с полезных ресурсов, вырабатываемых в стране. Несмотря на громкие заявления по необходимости достижений в областях энергоэффективности и энергосбережения в стране, именно с этого времени государство становится по большому счёту плевать на среднюю букву ТЭКа. Продажа электричества за границу не принесёт столько денег, сколько продажа нефти, да и организовать её потруднее.

Под флагами РАО ЕЭС были объединены и реформированы все крупные инженерно-конструкторские, сетевые и генерирующие компании. В числе прочих общество взяло на себя обязательства по оперативно-диспетчерскому управлению, ценообразованию и продаже электроэнергии в другие страны, тем самым став практически полным монополистом во всех вопросах, касающихся электроэнергетики в России, на период с 1992 до 2008 года.

Были созданы дочерние организации, каждая из которых занимала определенную нишу:

- территориальные генерирующие компании (ТГК) взяли себе относительно небольшие тепловые станции городского масштаба, зачастую комбинирующие выработку тепло- и электроэнергии (ТЭЦ);

- оптовые генерирующие компании (ОГК) занялись управлением более крупных региональных и федеральных тепловых станций, мощности которых хватало на электроснабжение сразу нескольких регионов (ГРЭС);

- федеральная гидрогенерирующая компания (РусГидро), как следует из названия, отхватила основную часть гидроэнергетики страны (ГЭС);

- федеральная сетевая компания (ФСК) стала предприятием, обслуживающим и владеющим единой национальной электрической сетью (двумя словами, ЕНЭС – это все линии и оборудование с номинальным классом напряжения выше 220 кВ и межгосударственные линии);

- сбытом занялась главная дочка РАО ЕЭС – Интер РАО, занимавшаяся ценообразованием и куплей-продажей электроэнергии за рубеж.

Территориальные сетевые компании изначально принадлежали напрямую РАО ЕЭС и совмещали функции обслуживания сетей, не отнесенных к ЕНЭС, и подчинения центральному диспетчерскому управлению.

Шло время, ситуация в стране потихоньку налаживалась. Существовавшие на тот момент механизмы контроля и ценообразования не были всегда прозрачны. Изначально предполагалось, что создание акционерного общества должно привлечь массу инвестиций извне, но пустить энергетику в свободное плавание не позволял здравый смысл, так что государственное влияние оставляло определенный отпечаток. Именно поэтому структура РАО ЕЭС претерпевала изменения.

В 2002 году было сформировано ОАО «Системный Оператор ЕЭС» - компания, являющаяся абсолютным монополистом в области оперативно-диспетчерского управления в ЕЭС России с тех пор и поныне.

/////////////Что ещё за управление?//////////////

Несмотря на то, что все (за исключением АЭС) станции в конечном счёте принадлежали РАО ЕЭС и приносили деньги именно им, некоторую часть прибыли получало и руководство ТГК/ОГК. И вполне логично, что для получения наибольшей прибыли, как уже было описано выше, станции должны вырабатывать как можно больше электроэнергии. Как договориться, кто должен заработать больше, если заработать больше хотят все? А если электроэнергия древней ТЭЦ окажется невыгодной, то что – оставлять людей без тепла? А что, если в это уравнение, уже содержащее несколько неизвестных, добавить ФСК и территориальные сетевые компании, которые должны обслуживать свои линии, выводя их в ремонт и отключая, тем самым порой ограничивая мощность выдаваемых станций? А ведь цепочка зачастую ещё более запутанна – отключение линии 500 кВ может значительно ограничить пропускную способность сети 110 кВ, мероприятия по усилению которой затронут станции и потребителей. И как же всем договориться, чьи интересы в приоритете?

Именно для того, чтобы таких вопросов не возникало, и был создан Системный Оператор. Несмотря на то, что тип общества – ОАО (с 2015 года – АО), 100% его акций принадлежит государству. Системному оператору нет дела до того, что в какой-то сети слишком большие потери и начальство лишится премии; равно как и нет дела до распрей между станциями. Основной задачей СО является обеспечение надежного функционирования ЕЭС, во главе угла стоит безаварийное снабжение потребителей электроэнергией надлежащего качества. Сотрудники СО получают деньги, заложенные в тариф, так что нет никакой нужды лоббировать интересы тех или иных компаний (как это было до реорганизации, когда этим управлением занимались территориальные сетевые компании). Многие энергетики, особенно старой закалки, часто говорят, что работали и без СО, и всё было нормально, а сейчас диспетчера, мол, только занимаются ерундой и мешают нормальным людям делать своё дело. Об этом можно спорить бесконечно долго, но, если разобраться в вопросе чуть глубже, необходимость подобного органа станет очевидной.

///////////////////////////////////////

Во время всех этих пертурбаций энергетика развивалась не только в нашей стране, но и по всему миру. За морями и океанами энергетический комплекс успешно целиком перешёл в частные руки, и в России решили перенять столь актуальный тренд. Начиная с 2006 года генерация начала уходить из-под контроля РАО ЕЭС и переходить в частные руки, чтобы люди могли делать бизнес. А делать бизнес в условиях тотальной государственной регуляции – дело мало того, что неблагородное, так ещё и неприбыльное. Шаг влево, шаг вправо – расстрел. Для упразднения этого эффекта был предпринят весьма рискованный шаг по переходу электроэнергетики на рыночную систему экономики. Так появился ОРЭМ – оптовый рынок электроэнергии и мощности.

////////////Как сходить на рынок за мощностью?/////////

Мавры поправят меня, справедливо заметив, что рынок существовал с 2003 года, а в 2006 году был обновлен и создан т.н. НОРЭМ (Н=новый). В своё оправдание замечу, что ОРЭМ в старой его формации был скорее экспериментом.

Представьте полноценный продовольственный рынок, на котором есть только одна палатка с товаром. Ни тебе поторговаться, ни повыбирать с чванливым выражением лица. Да, нет определенных мук, но отсутствие конкуренции зачастую порождает стагнацию. Первая буква из аббревиатуры НОРЭМ вскоре была убрана, так что именно с 2006 года существует тот рынок электроэнергии и мощности, который успешно функционирует сейчас.

Не буду касаться особенностей функционирования рынка в данном посте, при наличии необходимости сделаю это в отдельном – слишком много информации.

////////////////////////////////////

В 2007 году территориальные сетевые компании также выделились из состава РАО ЕЭС, был создан Холдинг Межрегиональных Распределительных Сетевых Компаний (МРСК). За счёт этого была достигнута в первую очередь унификация подходов, используемых в различных регионах. Например, в то время, как где-нибудь в Москве уже завершали переход на более современный класс напряжения 10 кВ, в относительно недалеком Иванове вовсю лепили линии и подстанции 6 кВ. Метод кнута применять было некому (это же своя компания, нас и так всё устраивает), а пряник был недостаточно сладок в сравнении с теми усилиями, которые необходимо было бы приложить. Контрольный пакет акций также стал принадлежать государству.

Все эти события и мероприятия по уменьшению сферы влияния РАО ЕЭС были частями четко спланированной реформы электроэнергетики в России, завершившейся в 2008 году. В её ходе все станции (за исключением уже отданных атомных и присоединившихся к ним гидро-) были буквально отданы в руки бизнесменов и олигархов. От РАО ЕЭС осталось только Интер РАО, забравшая себе одну из ОГК и сохранившая право торговать электроэнергией за рубеж. Функции по тарифообразованию взял на себя рынок. Величина тарифа для населения при этом жестко ограничивается федеральной антимонопольной службой (ФАС).

Основной задачей реформы являлось привлечение инвестиций извне, что было осуществимо как раз за счёт функционирования ОРЭМ. Каждый член рынка брал себе копейку: станции – за генерацию, сети – за передачу, СО – за диспетчеризацию, сбыт – за то, что был достаточно крут, чтобы покупать электроэнергию на опте и перепродавать её недостаточно крутым потребителям. Достаточно крутые же потребители радовались снижению цен. Всё начало налаживаться.

Хоть государство и попыталось отречься от генерирующих компаний, некоторые механизмы стимулирования они таки применили. Был разработан проект договоров о поставке мощности, который, в двух словах, представлял собой безумно выгодный кредит собственникам генерирующих компаний, выдаваемый на строительство новых станций. По завершению строительства и вводу станции в эксплуатацию станции начинали отдавать деньги назад, при этом имея огромный приоритет при участии в рынке. Когда кредит выплачивается, станция остаётся в собственности у её «строителя» и продолжает приносить ему деньги. Не буду рассказывать, сколько было предпринято попыток обмана, и сколько из них были успешны, но в конечном счёте за счёт этого проекта в последние 10 лет было введено более более 20 ГВт установленной мощности, что позволило вывести некоторые устаревшие станции, работавшие на старом топливе и с низким КПД.

К сожалению, ДПМ не решил проблем с сетевым строительством. Подавляющее большинство линий, эксплуатируемых в нынешнее время, были построены ещё в Советском Союзе, равно как и немалая часть оборудования подстанций. Всё это оставляет не самый лучший отпечаток – число отключений из-за неудовлетворительного состояния постоянно растёт. Кроме того, страдает и качество различного рода защит и автоматик. В то время, как за рубежом активно используются стильные современнейшие защиты, позволяющие изменять настроечные параметры парой нажатий на сенсорные экраны, практически не требующие обслуживания и не дающие сбоев, суровые русские монтёры тыкают отвертками в РТ-40. И хоть число в названии не соответствует году выпуска, поверьте, защитам на его основе уже хорошо за 50 лет, как и самим релейным шкафам. Кто-то скажет, что всё это – абсолютно ненужная ерунда, и замена этого оборудования – лишний способ отмыть деньги. В чём-то я соглашусь, но в большинстве случаев назову подобного комментатора ретроградом. У всего есть свой срок службы, к тому же некоторые принципы, заложенные в старое оборудование, просто не соответствуют современным реалиям. Лично я считаю как моральное, так и техническое устаревание комплекса едва ли не самой главной проблемой современной ЕЭС России (если не брать в расчёт некоторые кадровые проблемы, но это ещё бОльшая субъективщина). В защиту современной энергетике скажу, что движение в сторону обновления делаются, хоть и столь любимым у нас извращенным способом.

Из приятного: практически полный отказ от старых огромных масляных (любящих взрываться) и воздушных (для содержания которых необходимо было поддерживать целое воздушное хозяйство) выключателей в пользу современных элегазовых; установка элегазовых распределительных устройств на новых подстанциях, разработка собственной современной микропроцессорной релейной защиты.

Из неприятного: подобные решения применяются настолько выборочно, насколько себе это можно представить. Открывается новая подстанция, приезжает куча уважаемых лиц, все счастливо разрезают ленточку и радуются жизни. Но в десяти километрах от неё стоит разваливающееся нечто с кривой опорной изоляцией, всем своим видом моля о таком коротком замыкании, которое всё же сожжёт всё распредустройство и закончит его муки. Да, введение новых объектов – безумно нужная и важная вещь, но какой толк от возможности колонизировать Юпитер, если мы ещё не долетели до Марса? Наиболее остро в рядах энергетиков в этом году встал вопрос цифровизации. Эффективные менеджеры, увидевшие за рубежом очумительные технологии по дистанционному управлению подстанциями всей области с одного рабочего места, решили незамедлительно имплементировать их в наши реалии. Но реалии оказались таковы, что при коротком замыкании четыре дядечки почтенного возраста едут на буханке по лесам, полям и болотам в поисках того дебила-охотника, который решил пострелять по изоляторам ВЛ. Как можно оцифровать данный процесс? Все понимают, что вылети на улицу дрон, да долети он даже до точки назначения (привет, Почта России), в него от греха подальше выстрелит тот же охотник. Поэтому, не мудрствуя лукаво, было принято создание «Цифровых Электромонтеров». И нет – это не Т-800, настроенные на безукоризненное отыскание места повреждения и способные наращивать изоляторы одним взглядом. Это… те же четыре дядечки в буханке, у которых теперь есть планшет. В общем, как это обычно и происходит, благие намерения приводят к абсолютной формализации всего процесса и повсеместной показухе.

Ещё одной проблемой ЕЭС России является практически полный отказ от применения современных благ цивилизации в виде силовой электроники. В более прогрессивной Америке и Азиатских странах (особенно эта идея популярна в Китае и Индии) повсеместно установлены современные устройства – СТАТКОМы, УПК, передачи постоянного тока и прочие элементы так называемых «Гибких» электропередач.

///////////А, то есть, они гнутся?////////////////////

Название пришло к нам благодаря дословному переводу зарубежного акронима FACTS – flexible alternate current transition systems. На свой переводческий взгляд прилагательное «управляемый» подошло бы куда лучше для их описания.

В гибких системах, как уже было сказано выше, применяются устройства силовой электроники – по сути, те же транзисторы и диоды, что используются в радиоэлектронике, но на гораздо большие напряжения и мощности. В России на данный момент нет компаний, которые бы занимались выпуском подобных штук, а закупать их за рубежом дорого, да и противоречит политике импортозамещения.

Вы можете справедливо заметить – транзисторы работают на постоянном токе, диоды выпрямляют, а ты, автор, в прошлый раз говорил об умершей системе постоянного тока. Всё верно, так оно и есть – генераторы выдают переменку, мы с вами потребляем её же, а переводить всю ЕЭС на другой вид тока – безумная по своей затее задумка. Однако постоянный ток позволяет решить некоторые проблемы высоковольтных передач переменного тока: избавляет от генерируемой зарядной мощности, что позволяет значительно повышать напряжение линии и уменьшать протекающий по ней ток при той же мощности, но что куда более ценно – избавляет от необходимости синхронной работы энергосистем по разным концам линии. Благодаря применению такой технологии могла бы быть решена проблема работы энергосистемы Дальнего Востока изолированно от остальной ЕЭС (сейчас все генераторы там, а точнее – электромагнитные поля на их обмотках вращаются с одинаковой, но отличающейся от остальной России скорости. ОЭС (объединенная энергосистема Востока) считается второй синхронной зоной ЕЭС).

На подстанции, от которой отходит ЛПТ (выпрямительная), установлены преобразователи, выпрямляющие пришедшую переменку и передавая её по линии. С другой стороны линии установлена такая же подстанция, но осуществляющая обратное преобразование (инверторная). Таким образом выполнены ЛПТ в других странах.

В России так же есть опыт взаимодействия с силовой электроникой, но уже со вставками постоянного тока. В таком случае нужна только преобразовательная подстанция, на которой пришедший переменный ток выпрямляется и сразу же инвертируются. Так, например, осуществляется параллельная (не синхронная!) работа России и Финляндии, Дальнего Востока и Китая.

«Какая же классная штука, сколько проблем она позволяет решить!», скажете Вы. «Так почему же не присоединить Восток, не отпереть выдаваемую мощность Саяно-Шушенской ГЭС?». Всё дело в деньгах и экономической целесообразности. Пока она не будет подтверждена, никто не выделит деньги на столь амбициозный проект. А у нас и без СШ ГЭС и Востока проблем хватает, судя по всему.

////////////////////////////////////////////

Самое обидное, что различные молодые (и не очень) ученые являются пионерами во многих областях, связанных с гибкими передачами в плане разработки алгоритмов управления, но при невозможности их апробации все подобные работы пишутся либо в стол, либо уходят из страны.

Ещё одним перспективным направлением развития электроэнергетики в миру, не докатившейся до нас в полном масштабе, является применение возобновляемых источников электроэнергии (за исключением ГЭС) – в частности, ветра и солнца. Особо остро вопрос встал после аварии на АЭС в Японии, после которой некоторые страны стали решительно отказываться от энергии мирного атома. На бумаге всё выглядит как никогда прекрасно – не нужно ничего делать, обслуживать, заливать масло. Поставил себе солнечную панель или ветряк и мать-природа делает своё благое дело. При попытках же копнуть несколько глубже возникает масса проблем – огромные территории, которые должны занимать эти устройства, дороговизна производства (один киловатт*час электроэнергии, получаемой с солнечных станций, на несколько порядков по своей стоимости превышает по стоимости тот же объем энергии с АЭС из-за огромной стоимости этих самых панелей, аккумуляторов и инверторов, необходимых для выдачи мощности в сети), но что самое страшное – периодическая лень той самой матери-природы. Весьма красноречивым является случай как раз в отказавшейся от атомной в пользу ветровой энергетики Германии, где в предыдущем году… просто перестал дуть ветер. Соседней Франции пришлось экстренно разворачивать блоки, чтобы компенсировать недостающую мощность дружественного государства.

В заключение хочется сказать, что ЕЭС России всё ещё является одним из самых больших технических устройств (а единовременность её работы позволяет таки назвать её отдельным устройством) и чуть ли не полноценным чудом света – как с точки зрения «ох, какая же это махина», так и с «почему с таким подходом у нас дома всё ещё горит свет?». Над поддержанием её в работоспособном состоянии трудится не один десяток тысяч человек, постоянно занятых обслуживанием, ремонтами, расчётами, проектированием и диспетчеризацией. Хочется верить, что несмотря на все старания we’ll make ЕЭС great again.

Постскриптум. Если Вы дочитали до сюда – спасибо. В комментариях просили не бояться простыней, но чувствую, что слишком разошёлся. Следующим постом мы разберем более близкие к реалиям обычного человека понятия и явления, особенно коснувшись нескольких мифов относительно электробезопасности в быту. Как обычно, все замечания и пожелания по следующим темам Вы можете оставить в комментариях.

Постпостскриптум. Все моменты, помеченные фразами а-ля «по моему мнению» являются, как ни странно, моим мнением. Вы в праве не соглашаться с ним, и даже попробовать поспорить со мной в комментариях. С удовольствием вступлю в аргументированную полемику.

Не зря я начал этот пост с включения Вами света. Электрическое освещение – первая причина, по которой общество испытывало потребность в электроэнергии. Существовавшие в то время газовые лампы были сложны в обслуживании и к тому же довольно опасны.

В конце 19 века научно-технический прогресс сформировал достаточно предпосылок для того, чтобы Павел Николаевич Яблочков изобрёл свою электрическую свечу, широко применяемую на начальных этапах электроосвещения, а Александр Николаевич Лодыгин – прототип современной лампы накаливания. В 1879 году был создан Особый Электротехнический отдел, задачей которого было развитие электроэнергетики и электротехники. Благодаря работе этого отдела в апреле 1879 года впервые в России было произведено освещение архитектурного сооружения – Литейного моста в Санкт-Петербурге.

Как известно, электроэнергия не берётся из воздуха. Для того, чтобы лампочки могли её потребить, необходимо сначала преобразовать её из какой-то другой энергии.

Первые электрические станции находились в непосредственной близости к потребителям. До первых успехов в атомной энергетике оставалось ещё более полувека. Применение возобновляемых источников было затруднительно - достаточно полноводные реки находились далеко от нагрузочных узлов, а энергия ветра не была постоянной и могла просто отсутствовать. Зато в достатке было паровых машин, и даже активно внедрявшихся в то время двигателей внутреннего сгорания. Именно они и вращали роторы первых генераторов.

/////////////////Кому в рот?////////////////////////////

Здесь и далее подобным образом будет отмечаться некоторая базовая образовательная часть, необходимая для осознания того, о чём идёт речь. Если нет желания разбираться в чём-то даже на простейшем уровне, данные абзацы можно смело пропускать.

В основе работы генератора лежит принцип электромагнитной индукции.

Классическая электрическая машина представляет собой совокупность неподвижной части - статора, в котором находятся обмотки и с которой снимается идущий к потребителям электрический ток; и вращающегося ротора. Первичная прикладываемая энергия тратится именно на то, чтобы вращать ротор. В первых вариациях крутящий момент от первичного двигателя к ротору передавался ременными передачами, в современных же станциях - это единый соосный механизм.

/////////////////////////////////////////////////////////////

По мере увеличения нагрузки, и как следствие - маленьких станций, был сделан вывод о нецелесообразности подобного подхода. Идея о централизованной выработке электроэнергии на бумаге выглядела очень привлекательно, в связи с чем в 1886 году в Москве была построена первая центральная электростанция. Подобный шаг позволил запитать большее количество потребителей, однако не решил главной проблемы постоянного тока - ограниченного радиуса подключения потребителей.

/////////////////А почему это проблема постоянного тока?///////////////////////

Дело в том, что известный многим из вас объект электроэнергетики под названием трансформатор по принципу своего действия не может преобразовывать постоянный ток. Виной тому - всё тот же пресловутый закон электромагнитной индукции.

К сожалению, не могу придумать какую-нибудь нормальную аналогию, полноценно отражающую происходящие в трансформаторах процессы при подаче постоянного тока, поэтому воспользуемся супер-условной.

Представьте, что Вы пытаетесь накачать колесо обычным насосом. Прогресс будет совершаться только при отведении поршня в одну сторону до упора с последующим доведением до конца в другую - назовём один такой цикл "качок". Если Вы сделаете лишь половину "качка", загнав насос в одно из крайних положений, колесо накачиваться не будет, как сильно Вы не будете на него давить. С постоянным и переменным током примерно та же ситуация - смена полярности переменного тока как раз можно представить как полноценный "качок", а работу на постоянном - как попытку давить на доведенный до упора насос. Повторюсь - аналогия мало отражает реальные процессы.

Таким образом, было необходимо вырабатывать, передавать и потреблять электроэнергию на едином классе напряжения, а так как основным потребителем являлись лампочки, то и класс этот был невысок. При передаче одной и той же мощности на более высоком классе напряжения уменьшается ток, что ведёт к уменьшению падения напряжения при передаче. А делать киловольтные лампочки для освещения улиц - как минимум странно (если Вы не хотите устроить массовое ослепление, конечно).

В конце концов было установлено, что передача электроэнергии на постоянном токе на расстояние свыше 1200 метров является попросту нецелесообразной - дешевле построить новую станцию. Предпринимались различные попытки решения проблемы - создание многопроводных (двух-, трёх- и даже пяти!) систем, конструирование аккумуляторных станций. Но уверенное развитие системы переменного тока со всеми её плюсами – трансформаторами, асинхронными двигателями и отсутствием сложного электромеханического узла на генераторе, который частенько любил разогреться, заискриться и даже взорваться успешно вколачивало гвозди в крышку гроба постоянки.

Последние годы 19 века ознаменовались переводом существующих сетей постоянного тока на работу с однофазным переменным и строительством новых станций на переменном токе.

Несмотря на активные попытки внедрения электроэнергии в массы, до Октябрьской революции её применение оставалось уделом крупных городов. Нужен был крупный толчок со стороны государства, которым и явилось подписание разработанного в кратчайшие сроки (меньше, чем за год!) ГОсударственного плана ЭЛектрификации РОссии (ГОЭЛРО) 21 декабря 1921 года, подразумевавшего многократное увеличение суммарной установленной мощности станций и выработки электроэнергии. Спустя 14 лет, к 1935 году, план был перевыполнен.

Примерно в это же время, в 1921 году, было осуществлено первое в России включение электростанций на параллельную работу. Шесть электростанций в Москве образовали первую объединенную энергосистему. Совместная работа нескольких станций значительно повышает экономические показатели функционирования. Дело в том, что наибольший КПД генератора достигается при его работе на максимально возможную мощность. Однако наличие такой вещи, как график нагрузки, не позволяло использовать один генератор на максимум.

Перейдём к конкретному примеру. Предположим, что мы имеем станцию. Её мощность была рассчитана таким образом, чтобы покрыть потребность в электроэнергии всех подключенных потребителей – допустим, это был некий дом и какой-нибудь мост. Понятное дело, что нет никакой нужды в постоянной иллюминации моста, да и в доме редко когда все лампочки будут включены. Поэтому станции в течение суток были вынуждены работать в менее выгодном режиме, чем им хотелось бы.

Объединение нескольких станций позволило отключать часть генераторов тогда, когда потребители просто не нуждались в них и включать при необходимости. Кроме того, стал возможным вывод генераторов в ремонт и замена его мощности мощностью другого включенного в энергосистему генератора.

Ниже приведен суточный график вырабатываемой мощности Московской энергосистемы начала 1930-х годов. На нём отчётливо прослеживаются изменения в мощности станций.

/////////////////А почему бы не заделать энергии впрок?///////////////////////

Один из моих любимых вопросов студентам – в чём отличие продажи картошки от продажи электроэнергии и мощности? Основное отличие заключается как раз в единовременности процесса выработки и потребления производимых продуктов. Если с сохранением картошки нет никаких проблем - уж недельку то она проторчит в тумбочке, а в подвале может и целый год, то лишняя электроэнергия никуда не девается. Точнее, само понятие "лишняя" неприменимо к электроэнергии - вся выработанная электроэнергия в тот же момент потребляется всеми потребителями.

Дело в том, что основным условием существования электрического режима является баланс активной мощности - как генерируемой, так и потребляемой.

Представьте качель-балансир. С одной стороны сидит один большой дяденька - суммарная нагрузка. С другой - ещё один большой дяденька - суммарная генерация. Будь у нас нормальная качель, при возрастании массы одного из дяденек, качель просто выходила бы из равновесного положения и устаканивалась в новом, когда избыток веса скомпенсируется силой притяжения.

Но наша качель не такая, она с подвохой. Если утяжеляется дядя-генерация, то вместе с ним утяжеляется и дядя-нагрузка. При увеличении нагрузки за счёт регуляторов на станции увеличивается и выдаваемая мощность. Если же будет достигнут предел мощности на станции, то баланс всё равно не будет нарушен, однако ось качели при этом сместится относительно уровня земли. Такое поведение называется регулирующим эффектом нагрузки – система сама приходит в равновесное состояние, таким образом соблюдается баланс. Осью же качели в данном случае служит частота – регулирующий эффект нагрузки позволяет увеличить величину нагрузки только при равновесном состоянии в новом значении частоты.

Ровно та же ситуация происходит, если начнёт уменьшаться генерация – благодаря регулирующему эффекту величина нагрузки будет уменьшаться вслед за своим побратимом за счёт снижения частоты.

Работа с повышенной и пониженной частотой допускается в строго определенных диапазонах, о чём будет сказано более подробно позже. При выходе частоты из этих диапазонов могут произойти повреждения генерирующего оборудования, во избежание чего его необходимо отключать. И если при слишком высокой частоте это не так страшно – отключим лишнее и сбалансируемся, то при значительном снижении отключение генерации только усугубляет ситуацию. Но, опять же, это всё тема отдельного разговора. Равно как и различные способы запасения электроэнергии, работа над которыми активно ведётся в настоящее время.

Начиная с этого времени началось значительное разрастание электроэнергетической системы теперь уже Советского Союза. В миру появлялись и потихоньку докатывались до Союза технологии электрического транспорта, станков. Повсеместно электрифицировались колхозы, создавались новые электрифицированные заводы. К 1960-м годам СССР находился на втором месте в мире по выработанной электроэнергии (после США).

Успех советской электроэнергетики заключался не только в колоссальном количестве выработанной электроэнергии, но и в освоении новейших технологий. Так, например, именно Союзом были запущены в промышленную эксплуатацию первые атомные станции в мире. Кроме того, разработка реакторов с наибольшей установленной мощностью также принадлежит ученым из СССР.

Помимо атомной активно развивалась и тепловая электроэнергетика - например, блок рекордной мощностью 1200 МВт; и электросетевое хозяйство. Так, самой высоковольтной линией электропередач в мире до сих пор остаётся ВЛ 1150 кВ Экибастуз – Кокшетау, часть которой успешно функционировала на данном напряжении, но ныне работающая на классе 500 кВ. Кроме того, была спроектирована и начала реализовываться ВЛ постоянного тока 1500 кВ Экибастуз – Центр, которая, к сожалению, так и не была введена в эксплуатацию.

Активная поддержка электросетевого комплекса, монопольное управление станциями и своевременное их развитие позволяли быть ЕЭС СССР самой мощной энергосистемой в мире если не по вырабатываемой электроэнергии, то уж точно по охватываемым территориям – на момент распада от ЕЭС СССР питалось более 90% его населения. Но потом произошёл распад.

Что? Линия постоянного тока? Его же вроде как похоронили? И почему распад СССР должен был повлиять на электроэнергетику? И почему только 90% питались от ЕЭС, куда подевались остальные? Сидели без электричества?

Ответы на эти и вопросы, связанные с дальнейшей судьбой электроэнергетики РФ Вы обнаружите в следующем посте по данной тематике. К тому же призываю Вас писать в комментариях, на какие ещё моменты стоит обратить внимание касаемо общего функционирования прошлой/современной энергетики, ибо в голове всё удержать довольно сложно.

Постскриптум: не люблю давать обещаний, которых не смогу гарантированно выполнить, поэтому скажу, что лишь постараюсь оставлять такие опусы раз в 1-2 дня – опять же, если это будет кому-то интересно. Следующим постом собираюсь закрыть данную тему, рассказав о создании и последующей ликвидации РАО ЕЭС России, любимом всеми энергетиками Московского блэкаута 2005 года и о некоторых современных тенденциях в электроэнергетике. После этого мне предложили разобрать, как именно электричество может навредить человеку, и что всё же убивает – ток, напряжение, мощность или электроэнергия? Понимаю, что попытки объять необъятное в любом случае приводят к недосказанности и огромным простыням, но цель всего этого - подстегнуть Ваш интерес к теме и потратить пару минут свободного времени на то, чтобы загуглить "регулирующий эффект нагрузки" или "закон электромагнитной индукции", и полюбить чудесный мир электроэнергетики, который окружает нас повсюду.

Свои предложения по дальнейшим темам Вы можете оставлять в комментариях, равно как и предложения/замечания к стилю изложения.