Нурали ЮСИФБЕЙЛИ, Валех НАСИБОВ, Рена АЛИЗАДЕ


Нурали Юсифбейли, доктор технических наук, директор Азербайджанского научно-исследовательского и проектно-изыскательского института энергетики (Баку, Азербайджан).

Валех Насибов, кандидат технических наук, заведующий лабораторией энергетической безопасности Азербайджанского научно-исследовательского и проектно-изыскательского института энергетики (Баку, Азербайджан).

Рена Ализаде, ведущий инженер, аспирант лаборатории "Энергетическая безопасность" Азербайджанского научно-исследовательского и проектно-изыскательского института энергетики (Баку, Азербайджан).


ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА МАСШТАБЫ И СТРУКТУРУ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МОЩНОСТЕЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

РЕЗЮМЕ

В статье исследуются факторы, влияющие на развитие и применение современных энергетических технологий. Предпринята попытка анализа взаимовлияния развития современных энергетических мощностей и обеспечения энергетической безопасности Азербайджанской Республики.

Введение

Из всех задач, решаемых в рамках системных исследований развития электроэнергетики, самая сложная и в то же время определяющая — это прогнозирование развития энергетических мощностей1. Ведь объекты генерации — наиболее капиталоемкие и инерционные, решение по их строительству нужно принимать задолго до появления потребности в их продукции.

Нехватка энергетических мощностей может привести к серьезным угрозам для энергетической безопасности — таким, как преждевременный износ энергетического оборудования, недопустимая перегрузка электросетевого оборудования, недопоставка электроэнергии потребителям в большом объеме, социальная напряженность и т.д.2

Некоторые особенности энергетической безопасности Азербайджанской Республики

В современном мире вопросам энергетической безопасности уделяется большое внимание из-за повсеместного постоянного роста энергопотребления. Сегодня развитие экономики достигло уровня, при котором энергетика приобрела ключевую роль для развития социальной, экологической, информационной и других сфер жизни.

Как известно, основной целью работы всей электроэнергетической отрасли является снабжение потребителей энергией в различных условиях. Показатель энергетической безопасности отражает степень достижения этой цели на текущий момент и точность прогнозирования на ближайшую и дальнюю перспективу с учетом выявленных угроз на каждом элементе цикла энергоснабжения. Являясь составной частью национальной безопасности, энергетическая безопасность рассматривается как "уверенность, что энергия будет иметься в распоряжении в том количестве и того качества, которые требуются при данных экономических условиях"3. Поэтому вопросы энергетической безопасности актуальны для всех стран вне зависимости от их обеспеченности энергетическими ресурсами. При этом степень такой обеспеченности влияет на состав задач энергетической безопасности, их относительную важность, приоритеты. Особенно это проявляется при оценке перспективных уровней энергетической безопасности. Обладая достаточными извлекаемыми запасами нефти (1 млрд т) и природного газа (около 2 трлн куб. м), Азербайджан полностью обеспечен энергетическими ресурсами, является страной-производителем и экспортером нефти, газа и электрической энергии и имеет определенный потенциал для повышения как собственной, так и европейской энергетической безопасности.

В настоящее время собственная энергетическая безопасность Азербайджана не подвергается каким-то крупномасштабным угрозам: ни граждане, ни экономика страны в целом не испытывают серьезного дефицита энергетических ресурсов из-за воздействия каких-то негативных природных, техногенных, социально-экономических, внешнеполитических и других факторов, и угрозы такого дефицита в обозримой перспективе не существует.

Основными топливно-энергетическими ресурсами страны являются нефть и природный газ, а доля других источников энергии незначительна. В 2009 году добыча нефти в Азербайджане составила более 56 млн т, из них около 6 млн т переработано для удовлетворения внутренних потребностей страны, а остальные 50 млн т экспортировались на мировой рынок. Добыча природного газа составляет 27 млрд куб. м, из них экспортировано более 8 млрд куб. м. В ближайшей перспективе по завершении второй фазы разработки месторождения Шах-Дениз объем экспортируемого природного газа значительно увеличится.

Правительство страны придает большое значение увеличению экспорта природного газа на мировые рынки. "Мы планируем по меньшей мере удвоить производство газа в ближайшие пять лет, однако существующие рынки еще недостаточно проявляются. Очень важно иметь четкое понимание того, каковы наши потенциальные рынки", — сказал президент Азербайджана И. Алиев на 39-й сессии Всемирного экономического форума в Давосе4.

Для эффективной работы на мировом энергетическом рынке и обеспечения национальных экономических интересов в Азербайджане необходимо определить индикаторы энергетической безопасности во всех сферах топливно-энергетического комплекса страны: а) в добыче, переработке, транспортировке, хранении и потреблении нефти и природного газа; б) в выработке, транспортировке, распределении электрической энергии и снабжении ею. Поскольку запасы органического топлива в стране вполне достаточны, на первый план с точки зрения энергетической безопасности выдвигаются перспективные задачи развития важнейшей отрасли топливно-энергетического комплекса (ТЭК) — электроэнергетики, определяемые в "Государственной программе развития топливно-энергетического комплекса Азербайджанской Республики на 2005—2015 гг."5.

Факторы, влияющие на масштабы развития современных энергетических мощностей

Прогнозирование развития энергетических мощностей — неотъемлемый элемент работы по обеспечению энергетической безопасности. Требования к полноте и адекватности представления факторов, влияющих на масштабы и структуру развития энергетических мощностей, сегодня очень высоки6. Это:

  • необходимость надежного энергоснабжения потребителей на всей территории республики; обеспечения баланса мощностей и поступления электроэнергии во всех узлах электропотребления;
  • использование различных видов энергоресурсов при различных способах производства электроэнергии. Различия в составе оборудования электростанций приводят к существенному разбросу технико-экономических показателей разных технологий (капиталоемкость, к.п.д., срок строительства и т.д.);
  • ·  необходимость исходить из формирования балансов тепла как из условия при определении мощности проектируемых ТЭЦ и учитывать эти соображения при обосновании перспективных направлений развития энергетических мощностей;
  • динамика физического и морального износа действующего оборудования электростанций — этим определяются масштабы технического перевооружения электростанций, представляемые как различные варианты или реконструкции, или же строительства новых электростанций;
  • возможность взаимозаменяемости топлива на действующих тепловых электростанциях. На ближайшую перспективу эта возможность оценивается как потенциал взаимозаменяемости на действующих станциях, а в долгосрочной — как выбор рационального соотношения современных электрических станций разного типа (работающих на газе, мазуте, атомных и гидростанций, установок, использующих альтернативные виды энергии);
  • сильное влияние цены топлива на формирование инвестиционных решений по развитию разных типов генерации: изменение цен может привести к изменению эффективности проектов;
  • структурные требования по повышению уровня диверсификации использования различных энергоресурсов. Эти требования определяются условиями национальной и региональной энергетической безопасности, экологическими стандартами и обязательствами;
  • экономические ограничения, определяемые финансовыми возможностями развития отрасли в целом и в ее отдельных составляющих. В общем случае такие ограничения определяются развернутым прогнозом финансового и экономического состояния отрасли.
  • Большое количество влияющих факторов и неопределенность их количественного изменения в ближайшем и, тем более, отдаленном будущем чрезвычайно усложняет прогнозирование развития энергетических мощностей на длительную перспективу7. Поэтому очень важно выделить наиболее важные факторы и оценить вероятные диапазоны изменения их количественных показателей. На наш взгляд, на перспективную структуру энергетических мощностей сильнее всего влияет следующая группа факторов8:

  • внутренняя потребность в электроэнергии и режим электропотребления (максимум нагрузок);
  • объемы и режимы экспорта/импорта электроэнергии;
  • динамика теплопотребления и связанная с ней динамика новой мощности ТЭЦ (совокупной мощности вновь вводимых ТЭЦ);
  • динамика мощности действующих электростанций;
  • перспективные технико-экономические показатели и режимные характеристики источников генерации разного типа;
  • прогнозные цены разных видов топлива и ресурсные ограничения на возможности их использования.
  • Сила влияния каждого фактора на перспективные значения энергетических мощностей различна.

    Задачи определения масштабов развития и структуры энергетических мощностей должны решаться последовательно.

    В Азербайджане основными факторами, определяющими масштабы развития современных энергетических мощностей, являются:

  • -  прогнозируемая динамика мощности действующих электростанций;
  • -  прогнозируемая потребность в установленной мощности электростанций.
  • Мощности действующих электростанций на перспективу определяются двумя основными факторами:

    а) техническим состоянием оборудования, отработавшего свой нормативный срок службы;

    б) сравнительной эффективностью модернизации действующего оборудования (продления срока эксплуатации) и его замены технически прогрессивным оборудованием.

    Эти два фактора существенно различаются в зависимости от типа электростанций.

    Так, из-за продолжительного срока службы гидротехнических сооружений (более 100 лет) и высокой доли их стоимости в общей стоимости ГЭС (более 80%), ГЭС эксплуатируются длительное время и затраты на восстановление и замену их устаревшего оборудования невелики. Поэтому мощности ГЭС азербайджанской энергосистемы еще долгое время останутся в эксплуатации за счет проведения мероприятий по продлению срока их эксплуатации.

    Что касается действующих ТЭС, техническая возможность продолжения эксплуатации их устаревшего оборудования определяется по результатам систематического технического диагностирования каждого агрегата. Моральный износ оборудования оценивается путем сравнения эффективности модернизации оборудования ТЭС (продление срока эксплуатации) и его замены технически более прогрессивным оборудованием9.

    Влияние, которое оказывает на масштабы развития энергетических мощностей прогнозируемая потребность в установленной мощности, рассматривается на примере трех сценариев электропотребления: минимального (пессимистического), базового (нормального) и максимального (оптимистического)10.

    Эти прогнозы выполняются с учетом следующих основных компонентов:

  • максимум нагрузки у внутренних потребителей;
  • экспорт (импорт) мощности;
  • расчетный резерв мощности — этот резерв используется как для проведения капитальных ремонтов, так и при непредвиденном увеличении электропотребления;
  • ограничения и неиспользование мощности ТЭС и ГЭС в период прохождения максимума нагрузки.
  • В таблице представлен уровень износа генерирующего оборудования действующих электростанций на перспективу.

    Таблица

    Уровень износа генерирующего оборудования, %

    На рис. 1 представлены износ генерирующего оборудования действующих электростанций и прогноз электропотребления для трех сценариев развития на разные перспективы.

    Рисунок 1

    Потребность в установленной мощности

    Разница между потребностью в установленной мощности электростанций и мощностью действующих электростанций может быть представлена как потребность в новых энергетических мощностях для каждого типа прогнозирования11.

    По нашим подсчетам, в Азербайджанской энергосистеме к 2020 году рост потребности в установленной мощности составит 70—80% от суммарной потребности в новых мощностях, поскольку выбытие действующих мощностей составит всего 20—30% от общего объема новых мощностей.

    После определения диапазона возможных значений потребности в новых генерирующих мощностях нужно определить структуру современных энергетических мощностей, то есть соотношения разных типов электростанций.

    Влияние режима электропотребления и режимных ограничений электростанций на выбор структуры современных мощностей

    Неправильный выбор структуры современных мощностей может привести к следующим угрозам энергетической безопасности: технологические ограничения выработки электроэнергии в ночные провалы зимнего периода, недоиспользование системных эффектов параллельной работы энергосистем, неэкономичное использование мощности электрических станций, недопоставка электроэнергии потребителям и т.д.12

    На структуру современных энергетических мощностей наибольшее влияние оказывают следующие факторы:

  • -  размеры зон суточных и годовых графиков нагрузки и режимные ограничения использования разных типов энергетических мощностей в разных зонах графиков нагрузки — этот фактор определяет допустимые соотношения пиковой, маневренной и базисной генерации;
  • -  сравнительная эффективность различных источников энергии (в условиях неопределенности их технико-экономических показателей и цены топлива) — этот фактор определяет эффективность использования различных типов генерации в каждой из зон графиков;
  • -  различные ресурсные ограничения.
  • Из всех перечисленных факторов на структуры современных энергетических мощностей наибольшее влияние оказывает размер зон суточного графика нагрузки. Анализ зон пиковой, маневренной и базовой частей графиков нагрузки азербайджанской энергосистемы показывает, что их соотношение составляет 3:20:77. Это соотношение характеризует потребность в соответствующих мощностях.

    Другим важным фактором являются технические возможности использования различных типов генерации в суточном графике. При этом исследуется график зимних рабочих суток, соответствующий периоду максимальных нагрузок (годовой максимум). Для этого же дня проверяются требования к использованию мощностей в часы годового максимума (вечернего) и разгрузки в ночное время:

  • -  ГЭС, ГТЭС и мелкие ТЭС могут варьировать свою мощность в диапазоне 0÷100%;
  • -  АЭС должны работать с 100% нагрузкой в течение суток;
  • -  ТЭЦ в зимние рабочие сутки снижают свою загрузку не ниже 85—90%;
  • -  конденсационные энергоблоки — не ниже 50%, а ПГУ — до 35%.
  • Различия в технических характеристиках электростанций разного типа и возможностях их использования существенно усложняют выбор структуры энергетических мощностей.

    Оценка эффективности различных типов генерации выполняется с учетом времени их работы в соответствующих зонах годового графика нагрузки. В этих зонах продолжительность использования установленной мощности распределяется следующим образом: базисная зона — число часов использования установленной мощности 6 200—6 500 ч/год; маневренная — 4 000—4 100 ч/год; пиковая — не более 1 500—1 700 ч/год.

    На рис. 2 показан переход от суточного графика нагрузки к годовому графику электропотребления для Азербайджанской энергосистемы:

    1-я зона показывает число часов использования пиковой мощности и объем пиковой энергии в году,

    2-я зона показывает объем энергии в году, соответствующий маневренной мощности,

    3-я зона показывает объем базисной энергии в году.

    Рисунок 2

    Схема перехода суточного графика нагрузки к годовому

    Соотношение объемов энергии в соответствии с этими зонами сходно с упоминавшимся соотношением мощностей 3:20:77. Исследование графиков нагрузки зимних рабочих дней последних лет показало, что указанное соотношение с небольшой погрешностью устойчиво удерживается. Можно предположить, что оно будет поддерживаться и в дальнейшем, и потому в перспективе нужно будет сохранить такой же и структуру энергетических мощностей: 3:20:77.

    Заключение

    Таким образом, для энергетической безопасности Азербайджанской Республики на перспективу одним из важных показателей является состояние развития электроэнергетической отрасли, где решающее значение будут иметь масштабы и структура современных энергетических мощностей на различные периоды.

    В условиях Азербайджанской Республики среди задач энергетической безопасности особое внимание нужно уделить вопросам прогнозирования динамики энергетических мощностей на различные периоды, а также мощностей действующих электростанций и выбору их структуры в перспективе.


    1 См.: Pirverdiyev E.S., Gouseinov A.M., Yusifbeyli N.A. Development of Azerbaijan Power System and Trends for Energy Security Indicators // ICTPE-2008 Fourth International Conference on Technical and Physical Problems of Power Engineering, 4—6 September 2008. Pitesti, Romania: University of Pitesti, 2008. к тексту
    2 См.: Бушуев В.В., Воропай Н.И., Мастепанов А.М., Шафраник Ю.К. и др. Энергетическая безопасность России. Новосибирск, 1998. С. 302. к тексту
    3 Energy Dictionary, Word Energy Council. Paris: Jonve Sl, 1992. P. 635. к тексту
    4 См.: Бакинский рабочий, 31 января 2009 [www. br.az/index.php?year=2009&month=01]. к тексту
    5 Газета "Азербайджан", 14 февраля 2005 (на азерб. яз.). к тексту
    6 См.: Gouseinov A.M., Yusifbeyli N.A., Aqasiyev I.A. Participation of Azerbaijan in Eurasian Energy Union. AEC-8, Irkutsk, 2008. к тексту
    7 См.: Беляев Л.С., Подковальников С.В., Савельев В.А., Чудинова Л.Ю. Эффективность межгосударственных электрических связей. Новосибирск: Наука, 2008. С. 235.; Беляев Л.С. Проблемы электроэнергетического рынка. Новосибирск: Наука, 2009. С. 295. к тексту
    8 См.: Хоршев А.А. Обоснование рациональных направлений развития генерирующих мощностей ЕЭС России на долгосрочную перспективу, автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук. М., 2007. к тексту
    9 См.: Методические указания по проектированию развития энергосистем. Утверждены приказом Минэнерго России от 30.06.03 № 281. к тексту
    10 См.: Государственная программа по развитию регионов Азербайджанской Республики в 2009—2014 годах, май 2009. к тексту
    11 См.: Совалов С.А. Режимы единой энергосистемы. M.: Энергоатомиздат, 1983. 384 с. к тексту
    12 См.: Быкова Е.В. Методы расчета и анализ параметров энергетической безопасности. Кишинев, 2005. С. 150. к тексту

    SCImago Journal & Country Rank
    Реклама UP - ВВЕРХ E-MAIL