Модернизация энергосистемы Украины — требование дня сегодняшнего

Энергетика является приоритетной отраслью для устойчивого развития любого государства. А устойчивое развитие - это управляемое развитие. В условиях рынка оно достигается при государственном контроле и регулировании стратегических отраслей экономики в объемах не менее 61,8%.

В Украине это требование проигнорировано, и именно поэтому происходит упадок ее топливно-энергетического комплекса, в частности Объединенной энергетической системы (ОЭСУ). Почти 90% энергоблоков ТЭС, построенных в 60-е годы прошлого века, сверхкритично изношены. Исчерпывается и нормативный ресурс работы АЭС, а продление срока их эксплуатации до 40 лет ситуацию в энергосистеме страны улучшит ненадолго и незначительно.

Недостатком ОЭС Украины является слишком небольшая доля централизованной генерации электричества (только около 7%), что обусловливает ее большие потери при трансформациях и транспортировке ЛЭП, а также значительные финансовые затраты на сооружение магистральных электросетей. Доля децентрализованной генерации в странах ЕС достигает 49%, при этом потери электричества в сетях составляют 7–9%, а потребности ОЭС в маневровой мощности значительно меньше, чем в сетях Украины.

Электростанции Объединенной энергосистемы Украины в 1991 г. произвели около 300 млрд кВт·ч электричества, а в 2015 г. - только 163,3 млрд кВт·ч, то есть почти вдвое меньше. Причиной снижения объемов генерации электричества ОЭСУ является упадок промышленности, резкое сокращение объемов использования на ТЭС/ТЭЦ мазута и природного газа из-за очень высоких цен на них. В 2015 г. террористы в Донбассе захватили 60 угольных шахт из 95, поэтому для ТЭС/ТЭЦ энергетический уголь стал дефицитом.

Цивилизованные страны мира после аварии на АЭС "Фукусима" приняли решение не строить новые АЭС. А лоббисты интересов РФ из НАНУ, вопреки здравому смыслу, пытаются доказать властям Украины необходимость строительства новых АЭС. Это они в течение 16 лет "разрабатывают" "Энергетическую стратегию Украины до 2030 г." и "Энергетическую стратегию Украины до 2035 г.". Но настоящей стратегией в этих "опусах" и не пахнет, потому что в таком документе обязательно должны быть представлены новые оригинальные решения, которые обеспечат высокий результат реализации стратегических мер.

Так называемые стратеги энергетического развития подсчитали, что финансовые затраты на модернизацию ОЭСУ составят свыше 1 трлн грн. Где взять такие средства? Из госбюджета на "стратегию" несколько лет для Госэнергоэффективности выделяли по 650 млн грн. Эти деньги исчезали неизвестно куда, но если бы они даже поступали для выполнения задач "стратегии", то выделять их пришлось бы более 1500 лет!

Положительных результатов модернизации ОЭСУ можно достичь только в случае применения опыта развитых стран мира, который показывает, что главным ее трендом является широкомасштабное использование энергии солнечной инсоляции и ветра, ресурсы которых превышают объемы потребления электричества на Земле соответственно в 15000 и 450 раз.

Масштабы использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) после 2015 г. ознаменовали начало глобальной модернизации энергетики. Прирост мощности мирового парка ветровых электростанций (ВЭС) в 2015 г. превысил 63 ГВт и достиг почти 433 ГВт. Китай в 2015-м построил 30,753 МВт ВЭС, парк этих электростанций насчитывает теперь свыше 146 ГВт. Это больше, чем во всех странах ЕС, вместе взятых. Лидером в сооружении ВЭС в Европе в 2015 г. была ФРГ, которая установила новый для себя рекорд прироста парка ВЭС в объеме 6 ГВт. В США в 2015-м было построено ВЭС суммарной мощностью 8,6 ГВт.

По оценкам, мощность мирового парка ВЭС к 2030 г. достигнет 2000 ГВт. А среднегодовой прирост мирового парка АЭС уже 15 лет не превышает 1 ГВт, его мощность достигла 382,55 ГВт. После закрытия ряда АЭС мощность парка этих электростанций значительно снизится, поэтому после 2030 г. мировой парк ВЭС будет генерировать электричества в 2–3 раза больше, чем парк АЭС, а себестоимость электричества, генерируемого ветровыми станциями, будет в три-четыре раза меньше. Зачем же Украине строить новые АЭС?

Ветроэнергетика пока эффективнее солнечной энергетики. В 2015 г. парк солнечных фотоэлектрических станций (СФЭС) достиг мощности 230 ГВт. Недостатками солнечных электростанций по сравнению с ветровыми являются большие удельные капитальные затраты на строительство, значительно более низкая из-за невысокого КПД (8–15%) выдаваемая мощность.

Для того чтобы процесс модернизации ОЭСУ происходил без сбоев, нужно каждый год составлять соответствующие планы финансового обеспечения введения в эксплуатацию ВЭС и СФЭС и вывода ТЭС/ТЭЦ и АЭС. С учетом финансовых возможностей модернизация ОЭСУ может происходить в течение около 20 лет. В период модернизации ОЭСУ в эксплуатацию в среднем ежегодно нужно будет вводить по
1,8 ГВт ВЭС (3000 ВЭУ мощностью 610 кВт) и по 2ГВт СФЭС.

Из-за высокого уровня централизации производства электричества в ОЭСУ (93%) дефицит маневровой мощности на сегодняшний день составляет около 3 ГВт. Вывод из эксплуатации ТЭС/ТЭЦ в случае строительства ВЭС и СФЭС эту проблему может обострить. Намерения построить для этого Каневскую ГАЭС абсолютно бесперспективны из-за недостаточности мощности, продолжительности времени ее сооружения (почти десять лет), нарушения экологии, протестов местного населения и больших капитальных затрат.

Намного более эффективными по сравнению с гидроаккумулирующими являются воздушно-аккумулирующие электростанции (ВАЭС). Максимальные удельные затраты на сооружение такой станции составляют 500 евро/кВт, минимальные - 200 евро/кВт. В Украине лучшим местом для строительства такой станции является г. Калуш. Здесь есть необходимые специалисты, возможность использовать закрытые соляные шахты, геотермальные ресурсы, Калушскую ТЭЦ мощностью 200 МВт. В эффективные ВАЭС можно переоборудовать также недействующие газо- и нефтепроводы. Для этого следует оценить возможности 400-километрового нефтепровода Одесса-Броды, который, кроме трубопроводов, укомплектован еще и турбодетандерами и газокомпрессорным оборудованием.

Сейчас довольно эффективной мерой по решению проблемы маневренной мощности ОЭСУ становится комплектование их гибридными системами с аккумулированием электричества блоками бесперебойного питания (ББП). Коэффициент преобразования таких блоков разных производителей составляет 0,9–0,96, а их мощность - от 1,5 кВт до 8 МВт.

Применение ББП для регулирования нагрузки ОЭСУ не требует значительных затрат времени на их подключение к Объединенной энергосистеме. ББП используют для решения многих проблем. Ради экономии энергии и энергоресурсов ББП разных типов и мощности нужно использовать на газокомпрессорных станциях, в городских котельных и бойлерных, в цехах предприятий, супермаркетах, спортивных залах, на стадионах, вокзалах, в отелях, больницах, школах, а также в частных домах.

Блоки бесперебойного питания целесообразно использовать и при создании микросетей на базе СФЭС и ВЭС, которые могут быть присоединены или не присоединены к ОЭСУ. При этом снижается потребность в трансформаторных подстанциях и линиях электропередачи и достигается значительная экономия средств на их строительство. Микросети имеют большое будущее. Для того чтобы достичь высокого уровня рентабельности применения микросетей, в ББП необходимо сохранять много энергии и мощности. Сложности будут зависеть от объемов хранения энергии в течение дневного и ночного времени. Регулятору нужно будет установить уровень оплаты энергии, накопленной в ББП.

Значительный вклад в решение проблемы дефицита маневренной мощности в ОЭСУ способны внести теплонасосные станции и системы индукционного нагрева, которые могут стать потребителями-регуляторами нагрузки ОЭСУ, что предполагалось в "Энергетической программе Украины до 2010 г.". К сожалению, эта мера программы не реализована, потому что правительство "временно" ликвидировало инновационный и инвестиционный фонды Минэнерго и по сей день их не восстановило. Без их восстановления Украина не способна решить проблему модернизации своей ОЭС. Из-за высоких цен мы не сможем закупать в странах ЕС достаточное количество ВЭУ и солнечных батарей.

Нам крайне необходимо наладить отечественное серийное производство ВЭУ-610 кВт и ФЭПов из арсенида галлия. Необходимо также, чтобы в НЭК "Укрэнерго" была структура по проектированию ВЭС и СФЭС, которые после сооружения выставлялись бы на открытый аукцион с тем, чтобы получить дополнительное финансовое обеспечение строительства ВЭС и СФЭС.