Региональная экономика и управление: электронный научный журнал // Номер журнала: №1 (13), 2008

О стратегии развития регионального электроэнергетического комплекса Калининградской области

On the development strategy of regional electric power complex of the Kaliningrad region

Авторы


доктор технических наук, профессор
Калининградский государственный технический университет
gnatyuk@mail.ru

Аннотация

Стратегия развития калининградского регионального электроэнергетического комплекса должна предусматривать сбалансированное развитие всех его подсистем: основного генерирующего комплекса, транспортно-сетевого комплекса, резервного генерирующего комплекса, регионального электротехнического комплекса, а также системы материально-технического обеспечения. Нисколько не умаляя важности транспортно-сетевого комплекса и системы материально-технического обеспечения, тем не менее, заметим, что с точки зрения долгосрочной инвестиционной стратегии ключевое значение имеет правильное определение параметров регионального генерирующего комплекса, а с точки зрения общечеловеческих требований устойчивого развития – правильный выбор и внедрение методологии оптимального управления региональным электротехническим комплексом. Поэтому в статье сосредоточимся именно на этих аспектах.

Ключевые слова

устойчивость развития, региональныйкомплекс, инвестиционная стратегия

Рекомендуемая ссылка
Гнатюк Виктор Иванович
О стратегии развития регионального электроэнергетического комплекса Калининградской области// Региональная экономика и управление: электронный научный журнал. ISSN 1999-2645. — №1 (13). Номер статьи: 1301. Дата публикации: . Режим доступа: http://eee-region.ru/article/1301/
Authors

Hnatiuk Viktor Ivanovich
Doctor of Technical Sciences, Professor
Kaliningrad State Technical University
gnatyuk@mail.ru

Abstract

The strategy of development of the Kaliningrad regional electricity sector should provide a balanced development of all its subsystems: the main generating complex transport network of the complex, generating a backup set, the regional electrical complex, as well as a system of logistics. Without belittling the importance of transport network and the complex system of logistics, however, note that from the standpoint of long-term investment strategy, the key has the correct determination of the parameters of regional generating complex, but in terms of human requirements of sustainable development - the right choice and implementation of the methodology of optimal control of the regional electrical complex. Therefore, the article will focus on these aspects.

Keywords

sustainability, regionalnyykompleks, investment strategy

Suggested Citation
Hnatiuk Viktor Ivanovich
On the development strategy of regional electric power complex of the Kaliningrad region. Regional economy and management: electronic scientific journal. №1 (13). Art. #1301. Date issued: 2008-01-04. Available at: http://eee-region.ru/article/1301/

Print Friendly, PDF & Email

Администрации регионов России рассматривают проблему электрообеспечения как приоритетную, стараясь увязать ее с общей стратегией развития, а также осуществляемой реструктуризацией электроэнергетики. Владея 30% разведанных мировых запасов природного газа и 23% запасов угля, производя 11% мировых первичных энергоресурсов, Россия затрачивает 7% общепланетарных энергоресурсов на производство всего 3% мирового валового продукта. Вчетверо более высокая, чем в индустриально развитых странах, энергоемкость единицы выпускаемой продукции, ожидаемые большие темпы роста электропотребления (данный показатель по первичной энергии в период 1995 – 2005 гг. в России достигал 3 – 5% в год по сравнению со среднемировыми 2%), неизбежный рост цен на газ и нефть требуют разработки стратегии развития регионального электроэнергетического комплекса, опирающейся на устойчивое электроснабжение и эффективное энергосбережение, использование местных энергоресурсов и, в пределе, самодостаточность по генерации в чрезвычайных ситуациях.

В связи с выработкой собственной стратегии развития для ряда регионов России возникла необходимость учета процессов глобализации. Это в особой степени относится к Калининградской области, где интеграция заявлена в качестве важнейшей цели, как для России, так и для Евросоюза. Однако уже сейчас становится очевидным, что данный интеграционный процесс должен сопровождаться тщательным учетом его последствий во всех сферах экономики, особенно в такой важной, как энергетика.
Требует коренного пересмотра и само содержание стратегии в области энергетики. Прежде всего, необходимо выделить объект данной стратегии, который можно понимать как региональный электроэнергетический комплекс. Введем понятия, раскрывающие его структуру (рис. 1).

1_clip_image002

Рис. 1.

Основной состав и структура регионального
электроэнергетического комплекса

Региональный электроэнергетический комплекс – обладающая техноценологическими свойствами ограниченная в пространстве и времени взаимосвязанная совокупность источников и потребителей электроэнергии, а также транспортно-сетевого хозяйства и системы материально-технического обеспечения, реализующая в единой системе управления и всестороннего обеспечения в комплексе с внешней энергосистемой или изолированно цель устойчивого электроснабжения.

Основной региональный генерирующий комплекс – обладающая техноценологическими свойствами ограниченная в пространстве и времени взаимосвязанная трехуровневая совокупность основных источников электроэнергии, реализующая в единой системе управления и всестороннего обеспечения в комплексе с внешней энергосистемой или в изолированном режиме цель устойчивой генерации электроэнергии.

Резервный региональный генерирующий комплекс – обладающая техноценологическими свойствами ограниченная в пространстве и времени взаимосвязанная совокупность резервных источников электроэнергии, реализующая в единой системе управления и всестороннего обеспечения в комплексе с основным генерирующим комплексом или автономно цель надежного электроснабжения потребителей особой категории.

Региональный электротехнический комплекс – обладающая техноценологическими свойствами ограниченная в пространстве и времени взаимосвязанная совокупность потребителей электроэнергии, реализующая в единой системе управления и всестороннего обеспечения цель оптимального управления электропотреблением.

Оптимальное управление электропотреблением – направленное на энергосбережение обязательное для исполнения организационно-техническое воздействие на объекты регионального электротехнического комплекса посредством интервального оценивания, прогнозирования и нормирования с учетом техноценологического критерия.

Таким образом, уже на понятийном уровне можно констатировать, что стратегия развития калининградского регионального электроэнергетического комплекса должна предусматривать сбалансированное развитие всех его подсистем: основного генерирующего комплекса, транспортно-сетевого комплекса, резервного генерирующего комплекса, электротехнического комплекса, а также системы материально-технического обеспечения. Нисколько не умаляя важности транспортно-сетевого комплекса и системы материально-технического обеспечения, тем не менее, заметим, что с точки зрения долгосрочной инвестиционной стратегии ключевое значение имеет правильное определение структуры и параметров регионального генерирующего комплекса, а с точки зрения общечеловеческих требований устойчивого развития – правильный выбор и внедрение методологии оптимального управления региональным электротехническим комплексом. Поэтому в дальнейшем сосредоточимся на этих аспектах.

Еще в конце 80-х годов прошлого столетия стало очевидным, что калининградская региональная энергосистема (ОАО «Янтарьэнерго»), являясь энергодефицитной на 90%, по балансу мощностей находится в крайне неудовлетворительном состоянии. Все последние годы руководство области, страны и РАО «ЕЭС России» занимаются поиском путей разрешения энергетической проблемы региона. Рассматривалось большое число вариантов, однако сейчас все свелось к строительству одной крупной электростанции, которая, как полагают, позволит решить все проблемы. Речь идет о проекте, предусматривающем строительство на окраине Калининграда крупной теплоэлектроцентрали, именуемой Калининградская ТЭЦ-2.
ОАО «Янтарьэнерго», потребляя 3,2 млрд. кВт·ч (при среднегодовой мощности 365,3 МВт), в 1990 г. в рейтинге регионов России по электропотреблению занимало 66-е место. За 10 лет регион несколько ухудшил свой рейтинг (в 1999 г. – 63 место). Падение электропотребления, характерное для всех регионов в отдельности и России в целом, было в Калининградской области ниже (минимум составил 2,37 млрд. кВт·ч в 1998 г.). С начала ХХI в. начался рост электропотребления и мощности по региону, составляя в среднем 3,5 – 4,9% в год. За шесть лет электропотребление Калининградской области возросло по максимальной мощности на 34% (с 530 МВт в 2000 г. до 711 МВт в 2006 г.), что совершенно неприемлемо с точки зрения общечеловеческих принципов устойчивого развития.

ОАО «Янтарьэнерго» (как и АО-энерго во многих других регионах России) являлась и пока остается дефицитной системой. По итогам 2002 г. собственная выработка генерирующих источников составляла 7,5% электропотребления региона. Оперативное управление и ведение режимов энергетического комплекса области осуществляется четырьмя субъектами: ОЭС Балтии (Латвия), диспетчерским центром Литовской Республики, СО ЦДУ РАО «ЕЭС России», диспетчером ОАО «Янтарьэнерго». Предполагалось, что решение проблемы покрытия дефицита ОАО «Янтарьэнерго» должно произойти с реализацией ряда проектов: строительства ТЭЦ-2 и второго магистрального газопровода (ответвления), а также подземного хранилища газа; модернизации ГРЭС-2 с установкой мощности 110 – 300 МВт; реконструкции Калининградской ТЭЦ-1 с установкой генерирующей мощности на 12 – 26 МВт; увеличения сечения транзитных ЛЭП, соединяющих сети ОАО «Янтарьэнерго» с Северо-Западным кольцом РАО «ЕЭС России». Однако реально в настоящее время реализуется только строительство ТЭЦ-2 с реконструкцией существующего газопровода.

Калининградская ТЭЦ-2, проектирование и строительство которой идет уже без малого 20 лет, фактически строится только с 2002 г. (общая сметная стоимость 16,5 млрд. руб. при сроке окупаемости от начала эксплуатации первого энергоблока 5,8 года). Строительство включено в Федеральную целевую программу развития особой экономической зоны в Калининградской области на период до 2010 года. ТЭЦ-2 называли одной из «основных строек» РАО «ЕЭС России». Как ошибочно декларируется, ввод станции в эксплуатацию позволит обеспечить энергетическую безопасность Калининградской области, не имеющей прямых связей с российской энергосистемой и несущей убытки из-за стремления стран Балтии поднять тарифы на энергоресурсы до европейского уровня, а также синхронизировать свои энергосистемы с единой энергосистемой ЕС.

Следует отметить, что ТЭЦ-2 – это одна из немногих на территории России компактных теплоэлектроцентралей с парогазовой установкой, использующей в качестве топлива столь ценное ископаемое, как природный газ. Теплоэлектроцентраль обеспечивает комбинированную выработку тепловой и электрической энергии. Станция соответствует экологическим требованиям, имеет современную систему контроля и управления, состоит из двух энергоблоков ПГУ-450 общей электрической мощностью 900 МВт, а также тепловой мощностью 680 Гкал/ч. Однако все это реально могло бы быть воплощено в жизнь лишь при условии ввода в строй обоих энергоблоков и последующей полной загрузки станции, а также гарантированной реализации как электрической, так и всей тепловой энергии.

Впрочем, несмотря на то, что с полным вводом в строй ТЭЦ-2 формально закрывается дефицит генерируемой на территории области электроэнергии, из-за неоптимальности принятого руководством РАО «ЕЭС России» решения, остается актуальным вопрос устойчивости электрообеспечении региона. И этому имеется целый ряд весомых причин.

Поскольку годовая выработка электроэнергии на ТЭЦ-2 почти в два раза превысит средние потребности региона, то еще на стадии ее проектирования в расчет принималась возможность экспорта электроэнергии в страны Балтии и Европу. Однако, насколько нам известно, достоверной информации о потребностях зарубежных стран в электроэнергии, производимой ТЭЦ-2, нет. Кроме того, неясно, а как в настоящее время технически можно осуществлять экспорт данной энергии. Не следует забывать и тот факт, что электроэнергия РАО «ЕЭС России» на внешнем рынке конкурирует с российским же газом. Именно по этой причине ранее рынок Финляндии был безвозвратно потерян для ОАО «Газпром». Здесь очевиден серьезный конфликт интересов двух ключевых российских компаний, и по какому пути будет разрешаться этот конфликт (особенно после выборов 2008 г.), еще не известно. Несколько проясняет ситуацию сообщение, что 51% акций ТЭЦ-2 передан ОАО «Газпром», который, по-видимому, и будет достраивать электростанцию. В любом случае это наглядно показывает, какие последствия может иметь неоптимальное решение в энергетике.

Независимо от строительства ТЭЦ-2 все очевидней вырисовываются внешние факторы, влияющие на развитие калининградского регионального генерирующего комплекса. Сформулируем основные из них.

1. Декларируемое особое геополитическое и экономическое положение Калининградской области диктует особые подходы к планированию развития основного регионального генерирующего комплекса.
2. Уровень жизни в регионе должен соответствовать европейскому уровню, значит, и региональный электроэнергетический комплекс области также должен соответствовать европейским стандартам.
3. Грядущее вступление России во Всемирную торговую организацию может существенно и, скорее всего, труднопредсказуемо сказаться на рынке электропотребления нашего, а также соседних регионов.
4. Ставшая реальностью ратификация Россией Киотского протокола неотвратимо потребует от регионального электротехнического комплекса существенного повышения энергоэффективности.
5. В процессе выработки программы по развитию регионального электроэнергетического комплекса, наряду с технико-экономическими, следует учитывать оперативно-стратегические аспекты.
6. Любые прогнозы топливно-энергетического баланса региональной энергетики должны учитывать фактор неотвратимого подорожания газового топлива в два – три раза уже в ближайшей перспективе.

Анализ перечисленных факторов показывает, что все они труднопредсказуемы и фактически неуправляемы, причем не только региональным, но даже и российским правительством. В подобных случаях для определения параметров развития регионального генерирующего комплекса должны использоваться особые методы, учитывающие нечеткость и неоднозначность исходных данных. Здесь не могут применяться традиционные методы проектирования электростанций, по сути, сводящиеся к минимизации удельной стоимости вырабатываемой электроэнергии.

Следует заметить, что примерно со второй половины XX века ученые и практики стали все чаще и чаще замечать, что традиционные методы расчета, проектирования и прогнозирования больших технических систем, основанные на классической математической статистике, далеко не всегда дают корректные результаты. Так, построенное и пущенное в ход промышленное предприятие может потреблять электроэнергии в два и более раз меньше, чем было рассчитано на стадии проектирования. Огромная электростанция десятки лет остается постоянно загруженной лишь на 20 – 30%, а большой город в зимнюю стужу может в одночасье полностью лишиться теплоснабжения. В чем причина подобных крупных ошибок, приводящих к тяжелым техногенным катастрофам, а также неэффективному расходованию миллиардов долларов (причем не только в России)? Видеть проблему только в нерадивости проектировщиков и управленцев было бы в корне неверным. Причина лежит гораздо глубже. Дело в том, что мы зачастую пытаемся в процессе создания и управления большими техническими системами типа крупное предприятие, район, город, регион применять методологию, которая предназначена исключительно для отдельных технических изделий. А это ошибочно, данные объекты – техноценозы обладают существенной спецификой. Таким образом, для эффективного развития и управления современным региональным электроэнергетическим комплексом всем руководителям надо овладевать и внедрять новую методологию, основанную на техноценологических подходах.

Это внешние аспекты, теперь о другой стороне проблемы, касающейся основного регионального генерирующего комплекса. На территории области имеются следующие источники электроэнергии: Калининградская ТЭЦ-2 (г. Калининград, ОАО «Янтарьэнерго», установленная мощность 450 тыс. кВт); Калининградская ГРЭС-2 (г. Светлый, ОАО «Янтарьэнерго», 114,8 тыс. кВт); Гусевская ТЭЦ-5 (г. Гусев, ОАО «Янтарьэнерго», 15,5 тыс. кВт); Советская ТЭЦ-10 (г. Советск, АООТ «Советский ЦБЗ», 36 тыс. кВт); Калининградская ТЭЦ-9 (г. Калининград, СП ЗАО «Цепрусс», 18 тыс. кВт); Калининградская ТЭЦ-8 (г. Калининград, МП «Дарита», 12 тыс. кВт); Правдинская ГЭС-3 (г. Правдинск, ОАО «Янтарьэнерго», 1,14 тыс. кВт); Озерская ГЭС (г. Озерск, ОАО «Янтарьэнерго», 0,5 тыс. кВт); Куликовский парк ВЭУ (п. Куликово, ОАО «Янтарьэнерго», 5,2 тыс. кВт); Калининградская ТЭЦ-1 (г. Калининград, ОАО «Янтарьэнерго», генерирующие источники ранее демонтированы).

Общая мощность генерирующих установок (кроме ТЭЦ-2) превышает 200 МВт. По различным причинам в настоящее время эти источники электроэнергии далеки от возможности работы в номинальном режиме, что оставляет дефицит мощности, покрываемый по ЛЭП 330 кВ через территорию Литвы от Северо-Западного кольца РАО «ЕЭС России». Попытки прибалтийских государств отделиться от ЕЭС России, будучи реализованными, могут существенно ухудшить положение. Это позволяет сделать вывод, что для калининградского регионального электроэнергетического комплекса сейчас вероятны два характерных варианта функционирования: 1) относительно нормальная работа комплекса с указанным балансом мощности; 2) режим функционирования в условиях, когда поставки электроэнергии через территорию Литвы не осуществляются.

По подсчетам, выполненным ОАО «Янтарьэнерго», мощность потребителей, которые требуют бесперебойного электроснабжения, в зимнее время может достигать 500 МВт. Это, прежде всего, объекты водо-, теплоснабжения и канализации, больницы, хлебозаводы, культурные и торговые комплексы с большим скоплением посетителей, объекты связи и административного управления, насосные станции, а также отдельные предприятия с непрерывным технологическим циклом. Ожидаемый дефицит мощности в 50 – 100 МВт, если не принять соответствующих мер, может в считанные дни привести инфраструктуру области в упадок.

Нельзя сказать, что ранее данный аспект никто не замечал и ничего не делалось, чтобы в какой-либо степени снять остроту энергетической проблемы. Это и строящаяся ТЭЦ-2, и попытки ОАО «Янтарьэнерго» закольцевать энергосистему (сейчас – тупиковую) по территории Польши с ЛЭП «Россия – Запад» или запитать юго-западную часть области от польской энергосистемы (подобные проекты рассматривались в середине 90-х). ГРЭС-2 и ныне действующие ТЭЦ предполагалось реконструировать с внедрением в инфраструктуру области малых теплоэлектроцентралей модульного типа мощностью 25 – 30 МВт, работающих на природном газе. Однако каждый из этих проектов в отдельности имел слабые стороны (отсутствие финансирования, недостаточные масштабы и др.), и между собой они не были скоординированы, не проверены по техноценологическим критериям. Самое главное – ни один из них до конца не был реализован.
Особо следует остановиться на строящейся ТЭЦ-2. На интуитивном уровне как будто легко воспринимается мысль, что изложенные выше официальные утверждения о строительстве ТЭЦ-2 решат все проблемы энергообеспечения региона и повысят энергетическую безопасность области. Однако глубокий анализ ситуации порождает ряд вопросов.

1. Имеется ли окончательный бизнес-план строительства, и когда он последний раз был уточнен? По какому варианту в нем осуществляли технико-экономическое обоснование и делали вывод об эффективности проекта? Был ли это вариант, в котором предполагали полную загрузку станции на 900 МВт установленной мощности (с учетом резерва, конечно)? Или это был вариант, когда загрузку электростанции полагали возможной 200 – 300 МВт? Почему научная, энергетическая и просто общественность страны и региона не может ознакомиться с детальным экономическим обоснованием строительства ТЭЦ-2?

2. Конечно, если все это не экономическая, а политическая целесообразность, и строительство первой и следующих очередей ТЭЦ-2 будет осуществляться за счет федеральных средств, то вопросы по п. 1 снимаются (хотя эти средства, как известно, поступают из кармана налогоплательщиков, и последние, вообще-то говоря, имеют право знать условия совершающихся за их счет сделок). Однако возникают другие вопросы, связанные с формой собственности, долей иностранных инвестиций, возможностью приватизации ТЭЦ-2, созданием сетевой компании, сбытом и др.

3. Каково предполагаемое соотношение стоимости электроэнергии, вырабатываемой будущей ТЭЦ-2, с одной стороны, и получаемой транзитом от Северо-Западного кольца энергосистемы РАО «ЕЭС России», с другой? Если это соотношение не в пользу ТЭЦ-2 (что весьма вероятно), то кто заставит калининградскую региональную сетевую компанию покупать электроэнергию от этой станции в условиях, когда после реструктуризации российской энергетики будут выделены и станут экономически независимыми генерирующие источники (в т.ч. и ТЭЦ-2)?

4. Имеется ли достоверная информация о потребностях в электроэнергии на территории окружающих государств в настоящее время и в обозримом будущем? Если такой потребности нет, то куда предполагается реализовывать «лишние» 300 – 400 МВт построенной ТЭЦ-2? Каковы будут их тарифная политика и просто политика в отношении нас? Действительно ли они так уж нуждаются в нашей «дешевой» энергии?

5. Какова перспективная энергетическая политика Литвы? Действительно ли это государство в ближайшие годы будет остро нуждаться в экспорте электроэнергии именно от ТЭЦ-2 (с учетом загрузки всех других источников, которые у них имеются, например, Каунасской ТЭЦ, контрольным пакетом акций которой обладает ОАО «Газпром» России, или покупки электроэнергии у кого-либо другого)?

6. Как вообще мыслится технически и организационно экспорт электроэнергии, производимой на ТЭЦ-2, в условиях отделения государств Балтии от энергосистемы РАО «ЕЭС России» и перехода на европейские стандарты генерирования и транспортирования электроэнергии? Учтены ли в бизнес-плане ТЭЦ-2 огромные капитальные вложения для модернизации калининградской энергосистемы под стандарты Евросоюза?

Сформулированные вопросы не касаются главного: если ТЭЦ-2 закрывает потребности Калининградской области в электроэнергии, то какова будет устойчивость функционирования регионального электроэнергетического комплекса в двух вариантах, о которых говорилось выше?

Существуют количественные гиперболические Н-ограничения на разнообразие видов установленного оборудования по повторяемости и на соотношение «крупное – среднее – мелкое» по выделенному параметру (мощности, нагрузке, расходу энергии, трудозатратам и др.). Данные ограничения в конечном итоге выливаются в теоретически обоснованные и многократно экспериментально проверенные требования к форме соответствующих гиперболических распределений, которые математически описываются законом оптимального построения техноценозов. Имеются уравнения, алгоритмы и хорошо апробированные вычислительные процедуры, позволяющие применять закон для оптимального управления развитием региональных электроэнергетических комплексов.

Прикладным следствием закона оптимального построения техноценозов является процедура параметрического нормирования (рис. 2), которая может быть применена для определения оптимальных параметров калининградского основного регионального генерирующего комплекса.

1_clip_image004

Рис. 2.

Схема реализации методологии
параметрического нормирования

Параметрическое нормирование – процедура оптимального управления номенклатурой техноценоза, заключающаяся в установлении фундаментальной связи между ранговым видовым и ранговыми параметрическими распределениями, что позволяет формировать систему ограничивающих требований к основным параметрам и численности видов техники, нацеленную на стабильное развитие техноценоза. Суть параметрического нормирования заключается в том, что в совмещенной системе координат строятся ранговое видовое и ранговые параметрические распределения, а также график, связывающий видовой и параметрический ранги техноценоза. Полученная номограмма позволяет, задавшись требованиями по численности электростанций, определить целесообразные значения их мощности, либо наоборот, зная мощность, формулировать рекомендации по количеству электростанций в региональном генерирующем комплексе.

Вернемся к электроэнергетической стратегии Калининградского региона, для которого вполне может быть применена методология параметрического нормирования. Теория нам диктует (если трактовать ее упрощенно) следующее: если решено строить одну электростанцию 500 – 1000 МВт, то должны быть предусмотрены десять станций по 50 – 100 МВт, сто электростанций по 10 МВт, тысяча – по 1 тыс. кВт и так далее, до десятков киловатт. Причем выстраивание подобной «пирамиды» и в биологической природе, и в технике начинается не с возникновения «слона» (ТЭЦ-2), а с построения его естественного окружения – мелких и средних объектов (в нашем случае – электростанций). И когда мы говорим об устойчивой генерации в различных режимах функционирования, а также в условиях весьма вероятных изменений внешних условий, да еще с минимальными затратами на всестороннее обеспечение, то мы имеем в виду именно такое распределение электростанций в региональной энергосистеме.

Для нас очевидно, что приведенное оптимальное распределение для Калининградской области сегодня не выполняется. И это вызвано тем, что ТЭЦ-2 (как первая точка) никак не ложится на оптимальную кривую рангового параметрического распределения, описывающего реальную потребность в электроэнергии региона. Она много выше оптимальной первой точки, а ее мощность – больше, чем требует теория (рис. 3).
Глядя на рисунок, можно с уверенностью сказать, что Калининград вступает на путь Владивостока, где Приморская ТЭЦ много лет лихорадит город. Другое дело, если за базовую взять предельную мощность 300 – 400 МВт (с генераторами 50 – 100 МВт), гиперболическая кривая параметрического распределения могла бы стать близкой к теоретической и использоваться в стратегии развития электроэнергетики региона. Заметим, что специалистами Tacis (Project ERUS 9804 – Support to Regional Energy Organisations) в декабре 2000 г. независимо от нас для Калининградской области рекомендована электростанция мощностью 300 МВт с двумя газовыми турбинами по 125,7 МВт и одной паровой турбиной на 66 МВт (мощность брутто 317,4 МВт, при отдаче 310 МВт с возможностью кратковременного превышения на 10%). Характерно, что мощность 300 МВт точно ложится на оптимальную кривую параметрического распределения, о чем неоднократно заявлялось в прессе и на различных форумах.

1_clip_image005

Рис. 3.

Оптимизированное ранговое параметрическое распределение
генерирующих мощностей в энергосистеме Калининградской
области (реальный результат, полученный с помощью модели)

Если принять 300 МВт в качестве мощности базового источника (первая точка на рис. 3), вполне реален следующий оптимальный вариант заполнения кривой распределения: второй уровень генерации – Светловская ГРЭС-2, Гусевская ТЭС, Советская ТЭЦ-7, а также пять – семь вновь построенных малых ТЭЦ единичной мощностью порядка 30 – 60 тыс. кВт (вторая и третья точки); источники третьего уровня генерации – Правдинский гидрокаскад и Куликовский парк ВЭУ, а также еще 40 – 50 малых электростанций мощностью 1 – 3 тыс. кВт (прежде всего – ВЭС, ГЭС и т.п.); наконец последующие точки – все резервные мини- и микроэлектростанции мощностью от 0,5 до 5000 кВт. Известно, что Светловская, Гусевская и Советская электростанции требуют модернизации, а Правдинский гидрокаскад – дальнейшего восстановления. Однако при этом мы получим устойчивую энергосистему с тремя уровнями генерации.

Кроме того, в случае Калининграда вопросы электроснабжения должны быть увязаны с необходимостью реализовывать огромное количество тепловой энергии от будущей ТЭЦ-2. Кто будет финансировать строительство тепловых магистралей и модернизировать тепловое хозяйство старинного города (речь идет о строительстве магистрального теплопровода длиной 35 км для передачи 680 Гкал/ч)? Какова судьба значительного числа теплоисточников, ныне функционирующих на территории города, их хозяйства и персонала? Какова будет устойчивость теплоснабжения Калининграда при наличии всего одного источника с ограниченной надежностью в его инфраструктуре? Вопросы пока остаются без ответа.

Обратимся к соседу – Польше. В топливно-энергетическом балансе этой страны к 2010 г. доля возобновляемых источников должна составить 7,5% (речь идет об использовании 2,5 тыс. возобновляемых источников). В 2001 г. уже работало 128 ГЭС профессиональной энергетики и 400 малых (менее 1 МВт), обеспечивая около 100 МВт на уровнях уже существующих водных порогов. Ветер, геотерм, солнце, биомасса – все задействовано. Многочисленные обзоры однозначно говорят, что все развитые страны уделяют самое пристальное внимание возобновляемым источникам энергии. А что же имеем мы? Единственный в России Куликовский парк ВЭУ, да и тот неправильно присоединенный к энергосистеме и поэтому работающий «с горем пополам». Почти полное отсутствие стандартов и нормативной базы, регламентирующих работу ВЭУ.
Наконец, что предполагается делать с существующими на территории области источниками электроэнергии, которые в настоящее время влачат жалкое существование (а это ни много, ни мало – примерно 200 – 250 МВт плюс градообразующая инфраструктура и люди)? Закрыть? Но как мыслится устойчивость региональной энергосистемы в особый период (стихийное бедствие, терроризм, война, в конце концов)? Этот вопрос не может считаться второстепенным и необязательным при рассмотрении развития энергетики. Очевидно, что огромная ТЭЦ-2, «сидящая» на одной «пережатой» газовой трубе, проходящей по территории другого государства, устойчивость энергосистемы никоим образом не повышает.

Энергетическая проблема Калининградской области имеет еще одну очень важную составляющую: нынешнее состояние стационарной энергосистемы на территории Калининградского особого района (объединенной группировки береговых и сухопутных сил Балтийского флота, ВВС и ПВО, РВСН, Пограничных органов и МВД) является неудовлетворительным с оперативно-стратегической точки зрения. В угрожаемый период возникнет острый дефицит электроэнергии, что существенно дезорганизует управление войсками и силами флота в период подъема соединений и частей по тревоге и их мобилизационного развертывания. В военных городках и гарнизонах, как правило, отсутствуют резервные источники электроэнергии. Даже самые ответственные объекты на территории Калининградского особого района не выдерживают более двух суток функционирования в автономном режиме из-за низкой надежности внутренних систем электроснабжения и недостаточной квалификации обслуживающего персонала.

Угрожаемый период (по опыту локальных войн и конфликтов) может продлиться достаточно долго. Следовательно, развертывание соединений и вывод их в полосы обороны (районы развертывания или сосредоточения), даже без огневого воздействия эвентуального противника, будет происходить в условиях значительной дезорганизации местной инфраструктуры. На территории области находится и ряд объектов, электроснабжение которых имеет непосредственное оперативное значение, что следует учитывать при планировании электрообеспечения.

С началом боевых действие противник первым же ударом уничтожит все ключевые объекты энергетической инфраструктуры области, стационарная энергосистема перестанет функционировать. Соединения и части перейдут на электроснабжение от штатных систем автономного электроснабжения. Однако и здесь нас поджидает целый ряд нерешенных вопросов. Крайне ограничены запасы топлива и военно-технического имущества для эксплуатации и восстановления войсковых электротехнических средств, потребности в которых значительны. Кроме того, в соответствии с действующими руководящими документами, Вооруженные силы в период боевых действий несут ответственность за электроснабжение как военных объектов, так и гражданских предприятий, работающих на оборону. Специфика Калининградского особого района такова, что здесь практически все предприятия будут работать на оборону. Однако число резервных источников электроэнергии в инфраструктуре области крайне ограничено, и состояние их зачастую неудовлетворительное.

Не будем забывать также и о том, что через несколько лет (после отделения энергосистемы стран Балтии от ЕЭС России) нам грозит изолированный режим работы, в котором одна большая электростанция (ТЭЦ-2) в принципе не способна обеспечить требуемую надежность электроснабжения потребителей региона. На любой электростанции с той или иной периодичностью происходят плановые, вынужденные или аварийные отключения, часть из которых сопровождается полным «погасанием». Поэтому для устойчивой работы в изолированном режиме, помимо электростанций второго и третьего уровней генерации (см. рис. 1), необходимо локальное автономное резервирование части потребителей.

По сути, в Калининградской области должен быть заново создан резервный региональный генерирующий комплекс. Первоочередными мерами в данном вопросе, на наш взгляд, являются следующие:

1. Категорирование объектов региона по требуемой надежности электроснабжения, позволяющее правильно определить перечень объектов, относящихся к так называемой особой категории и требующих резервирования с помощью автономных электростанций.
2. Определение коэффициента резервирования объектов особой категории, позволяющее корректно рассчитать количество и типы резервных источников электроэнергии на каждом из объектов.
3. Разработка комплекса организационно-технических мероприятий по резервированию объектов особой категории, учитывающего специфические условия работы и снабжения в особый период.
4. Разработка комплекса мер по технике электробезопасности при работе объектов особой категории в режиме питания от резервных источников и подготовка кадров соответствующей квалификации.
5. Синтез оптимальной номенклатуры электростанций резервного регионального генерирующего комплекса с целью оптимизации основных подсистем материально-технического обеспечения.
6. Создание системы интеллектуальной поддержки принятия решений в сфере управления резервным региональным генерирующим комплексом, позволяющей оптимизировать весь спектр затрат.
Особо следует сказать о системе интеллектуальной поддержки процесса формирования резервного регионального генерирующего комплекса. Здесь должна найти применение методология так называемого параметрического синтеза, основанная на законе оптимального построения техноценозов (схематично показана на рис. 4).

1_clip_image007

Рис. 4.

Схема реализации методологии
параметрического синтеза

Разновидностью параметрического нормирования в техноценозе является параметрический синтез, под которым понимается процедура формирования оптимальной номенклатуры техноценоза, заключающаяся в установлении связи между ранговым видовым и ранговыми параметрическими распределениями, что позволяет получить оптимальное видовое разнообразие техники. Суть параметрического синтеза заключается в том, что в совмещенной системе координат строятся ранговое видовое и ранговые параметрические распределения, а также график, связывающий видовой и параметрический ранги. В отличие от процедуры параметрического нормирования, где ранговые распределения строятся на основе обработки статистических данных по реально существующему техноценозу, в процедуре параметрического синтеза ранговые распределения генерируются на основе численной реализации уравнений закона оптимального построения техноценозов с учетом параметрических ограничений. Данные ограничения первоначально позволяют построить первичное ранговое параметрическое распределение, соответствующее требованиям объектов региона по электрической мощности. Затем осуществляется построение рангового видового распределения, соответствующего первичному ранговому параметрическому. При этом соответствие между распределениями устанавливается на основе следующего из закона оптимального построения техноценозов принципа обратной связи между величиной параметра и численностью. Далее устанавливается связь между видовым и параметрическим рангами техноценоза. В заключение итерационным методом реализуется многомерный оптимизационный процесс, в ходе которого путем подбора (из имеющейся в распоряжении номенклатуры) резервных электростанций формируется видовое разнообразие резервного генерирующего комплекса, соответствующее закону оптимального построения техноценозов.

Таким образом, учет вероятного изолированного режима работы энергосистемы, а также стратегического аспекта (а только так и должен строиться государственный подход к решению проблемы) предъявляет к генерирующему комплексу (помимо бездефицитности по мощности) требование устойчивости во всех режимах функционирования. Как видно, строящаяся Калининградская ТЭЦ-2 устойчивость регионального электроэнергетического комплекса в указанных режимах не повышает.
Какими видятся предложения по развитию калининградского регионального генерирующего комплекса, учитывая, с одной стороны, теоретический вариант, с другой – сложившиеся реалии? Необходимо, модернизировав и восстановив существующие источники, построить на территории области в центрах тепловых и электрических нагрузок еще несколько малых ТЭЦ единичной мощностью порядка 30 – 60 тыс. кВт (как мы уже упоминали выше, подобные электростанции активно используют в Европе). Кроме того, требуется строительство 40 – 50-ти малых электростанций по 1 – 3 тыс. кВт каждая (это могут быть, прежде всего, МГЭС, ВЭС и другие экологически чистые источники). Что касается резервных электростанций на 0,4 кВ, то их закупят сами потребители электроэнергии (в настоящее время это в основном объекты МО, Пограничных органов, МВД, государственные предприятия и организации, частные компании и др.). Число данных электростанций определят, в том числе, и потребности в индивидуальном резервировании. И не смотря на то, что этот процесс осуществляется стихийно, им следует управлять напрямую либо опосредовано (монетаристскими методами: законами, налогами, бюджетом и т.д.).

Перейдем в нашем рассмотрении от генерирующего к региональному электротехническому комплексу (см. рис. 1). Энергоемкость российской продукции в 3 – 4 раза выше, чем в развитых европейских странах и США, и в 7 раз выше, чем в Японии. В ЖКХ ситуация еще хуже. В последние 10 – 15 лет этот показатель у нас только продолжает из года в год ухудшаться. По имеющимся данным, в этом вопросе Северо-Западный регион в целом и Калининградская область в частности, на фоне других регионов России, отличаются далеко не в лучшую сторону. Примечательно, что здесь мы резко контрастируем с некоторыми бывшими республиками СССР, ныне независимыми государствами. Примером может служить Литва, где за последние несколько лет отмечается устойчивый рост промышленного производства при неизменном уровне потребления электроэнергии. Думается, ситуация и не изменится, если мы не пойдем по пути, пройденному США, Германией, Японией и другими странами с начала энергетического кризиса 70-х годов XX века, когда на практике стали использоваться методы исследования и оптимизации больших электроэнергетических и электротехнических комплексов и систем.
Необходимо понимать, что неконтролируемый рост электропотребления, являющийся следствием, прежде всего, крайне низкой энергоэффективности промышленности и ЖКХ, является одним из основных дестабилизирующих факторов в развитии регионального генерирующего комплекса. Дело в том, что эффективность вложений в развитие генерации со временем снижается, а новые потребности в электрической мощности в условиях отсутствия факторов энергосбережения продолжают расти почти по линейной зависимости (рис. 5). Очевидно, что со временем наступает момент (показан на рисунке точкой), когда никакие, даже самые огромные вложения в генерирующий комплекс не в состоянии обеспечить продолжающийся неконтролируемый спрос на новую мощность. По всей видимости, именно с этим фактором мы уже начинаем сталкиваться в Калининграде, где стало почти невозможным нормально присоединиться к энергосистеме в точках промышленного роста и бурного жилищного строительства. Промышленники и строители постоянно пеняют на ОАО «Янтарьэнерго», а во много виноваты сами, т.к. не хотят заниматься энергосбережением, как это уже давно делает весь цивилизованный мир.

1_clip_image009

Рис. 5.

Дефицит установленной генерирующей мощности
в условиях отсутствия факторов энергосбережения

Что же делать? Основу энергосбережения составляет планомерная реализация комплекса технических и технологических мер, которые должны сопровождаться оптимальным управлением региональным электротехническим комплексом на системном уровне. Целью управления является упорядочение электропотребления объектами, экономия направленных на покупку электроэнергии средств, полученная за счет организационных мероприятий, а также создание научно обоснованных предпосылок для проведения целенаправленных энергетических обследований.

Оптимальное управление калининградским региональным электротехническим комплексом должно осуществляться правительством области на системном уровне в рамках связанной методики в четыре этапа (рис. 6). На этапе анализа электропотребления объектов региона по специально разработанным формам запроса осуществляется сбор данных обо всех потребителях электроэнергии. Это позволяет получить развернутую картину электропотребления (с историей на глубину 5 – 6 лет и более), выявить объекты, которые обеспечиваются электроэнергией с нарушением существующих организационно-технических требований, подготовить электронную базу данных для дальнейшего многофакторного анализа. Рекомендуется собранные данные представлять в виде современного компьютерного информационно-аналитического комплекса.

1_clip_image011

Рис. 6.

Методика управления региональным
электротехническим комплексом

На этапе статистического анализа осуществляется тонкая обработка данных по электропотреблению, которая включает интервальное оценивание, а также ранговый и кластерный анализ. Интервальное оценивание выявляет в динамике и наглядно представляет объекты с аномальным электропотреблением, ранговый анализ позволяет упорядочить информацию, осуществить прогнозирование электропотребления отдельными объектами и регионом в целом. Кластерный анализ позволяет разбить объекты по группам и осуществить нормирование электропотребления в каждой группе с подробным статистическим описанием норм.

Статическая модель электропотребления, стержнем которой является глубокая детерминированная обработка данных посредством процедур рангового, интервального и кластерного анализа, дополняется динамической адаптивной моделью, отражающей процесс электропотребления объектов региона на глубину в будущем 5 – 7 лет и более (рис. 7). При этом ключевым является наличие обратной связи, корректирующей исходную базу данных по электропотреблению на основе результатов текущего моделирования. Динамический характер модели придает развитая система входных параметров, отражающих свойства и внешние условия функционирования объектов, а также стохастический аналитический аппарат.

1_clip_image013

Рис. 7.

Структура динамической адаптивной модели
электропотребления объектов региона

Отражение процесса электропотребления осуществляется с помощью преобразующих функций, поставленных в зависимость от управляющего воздействия, направленного на рост электропотребления или энергосбережение. Параметры функций в ходе моделирования также ставятся в соответствие финансовой политике по стимулированию процесса энергосбережения в системе управления региона, а также тарифной политике на рынке электроэнергии. В качестве критерия эффективности используется целевой функционал, основанный на соотношении относительных интегральных показателей качества и затрат, а также системе ограничений, являющихся следствием закона оптимального построения техноценозов.

Результаты практической реализации и моделирования показывают, что даже в условиях малых регионов (например – Калининградская область) возможна экономия десятков миллионов долларов в течение ближайших нескольких лет исключительно за счет внедрения методологии оптимального управления электропотреблением без существенных капитальных вложений. Параллельное внедрение технических решений и энергосберегающих технологий еще больше увеличивает экономию. Содержание методологии достаточно полно ранее опубликовано на страницах различных изданий, а также обобщено в наших монографиях.

Вывод. В сфере электроэнергетики Калининградской области имеется совокупность специфических и сложных проблем, которые можно разрешить, работая по ряду направлений. Во-первых, это корректировка программы по развитию генерирующего комплекса, опирающаяся на объективный технико-экономический анализ и техноценологические представления. При этом должны быть учтены интересы области (прежде всего – субъектов электроэнергетики и потребителей), многофакторные прогнозы электропотребления и реальные возможности финансирования из всех источников. Последствия гигантомании чиновников от энергетики, уже ставшей реальностью для калининградцев, следует по возможности сгладить. Строительство ТЭЦ-2 пока можно ограничить первой очередью (450 тыс. кВт). Вторая очередь – в будущем при условии устойчивого экспортного спроса и решения газовой проблемы. Существующие же электростанции региона подлежат модернизации и ориентации на самое доступное топливо (в т.ч. и уголь). Кроме того, необходимо строительство еще пяти – семи малых ТЭЦ единичной мощностью порядка 30 – 60 тыс. кВт, а также 40 – 50 малых электростанций мощностью 1 – 3 тыс. кВт (прежде всего – ВЭС, ГЭС и т.п.). Часть электроэнергии, даже после ввода в строй ТЭЦ-2, можно продолжать получать транзитом через Литву по существующей или новой схеме. Это вполне может оказаться выгодным в общем энергобалансе и повысит устойчивость электроснабжения. Наконец, для обеспечения работы в особых условиях необходимо создание резервного регионального генерирующего комплекса. Во-вторых, требуется законодательная поддержка проектов развития на территории области ветро-, гидро- и другой альтернативной энергетики (в том числе и уже реализованных), что вписывается в оптимальный вариант развития и является выигрышным с экологической точки зрения. Надо понимать, что без нормативной поддержки этот сектор генерации нормально не развивается ни в одной стране мира. В-третьих, внедрение в системе управления ТЭК Калининградской области методологии оптимального управления региональным электротехническим комплексом, что позволит устранить угрозу дефицита мощности, возникающего в условиях неконтролируемого роста электропотребления. В-четвертых, создание в Калининградской области научного консультативного центра (регионального технопарка), основной целью которого будет выработка общей концепции и скорректированной программы развития электроэнергетики региона, включая разработку оперативных планов по электроснабжению потребителей области в особый период, координацию действий по выполнению задач и разграничению зон ответственности.

Калининград, 1994 – 2007 гг.

Отраслевая экономика