АО «Электронмаш»: современной электросетевой инфраструктуре нужны эффективные технологии

СКАЧАТЬ СТАТЬЮ В PDF
— Андрей Владимирович, климатические условия в России очень разнообразные — от крайне низких температур до тропической жары. В то же время, сфера государственных интересов снова сместилась на Север, в область экстремальных температур. Является ли это вызовом для производителей электрооборудования с точки зрения его технических характеристик? Окажут ли в итоге жесткие климатические условия негативное влияние на надежность энергосистем?

— Действительно, принятая Стратегия развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года, а также планы по освоению минерально-сырьевых ресурсов на территории Восточной Сибири говорят о том, что в текущем десятилетии часть новых электросетевых объектов будет эксплуатироваться в очень холодной климатической зоне.
Мы как производитель видим это по количеству реализуемых нами проектов. Безусловно, опыт хозяйственной деятельности в условиях экстремальных климатических условий у нас в стране богатый. Но сейчас пришло время, когда наши заказчики могут себе позволить использование новых технических решений, которые предлагаем сейчас мы и многие другие лидеры электротехнического рынка.

По моему мнению, для надежной работы сетевого оборудования в тяжелых климатических условиях усилия производителей должны быть направлены, прежде всего, на применение технических решений, которые сведут к минимуму вероятность возникновения так называемых неустойчивых отказов. Этот тип отказов обычно вызывается случайными природными воздействиями и может самостоятельно прекратиться после отключения или изменения режима работы сетевого оборудования. Экстремальные климатические условия, к сожалению, достаточно слабо предсказуемы и с большой вероятностью могут оказать негативное влияние на надежность электросетевого оборудования и привести к существенному количеству случайных отказов. Но многих случайных отказов можно избежать, применяя специально разработанные конструктивные решения.

Таким образом, в силах производителей оборудования и его потребителей свести воздействие природных условий к минимуму за счет уменьшения времени воздействия негативных климатических условий и площади электросетевых объектов. На примере подстанций 110-220 кВ это означает применение архитектурных, аппаратных и компоновочных решений, которые нацелены на компактное размещение по возможности всего оборудования. Разве что кроме линий электропередачи внутри быстромонтируемых модульных зданий высокой заводской готовности.

Технологии для этого у нас существуют, они опробованы и применяются, например, при строительстве электросетевых объектов в плотной городской застройке. Естественно, должны использоваться и комплектующие с высокой элементной надежностью, так как цена уже устойчивого отказа в условиях Севера может быть фатальна. Приведенный подход гарантированно повысит показатели непрерывности электроснабжения SAIDI и SAIFI за счет минимизации воздействия климатических условий на электрооборудование.

Безусловно, собственники электросетевых объектов — наши промышленные предприятия, не смогут повлиять на надежность сети за границей своей балансовой принадлежности, но будут уверены, что сделали все необходимое для бесперебойного электроснабжения своих потребителей в экстремальных климатических условиях.

— Реализация крупных инфраструктурных проектов и развитие новых территорий неразрывно связано с развитием электроэнергетики. Очевидно, что замена морально устаревшего оборудования пойдет по пути ретрофита и модернизации с применением наилучших доступных технологий либо нового строительства. Как вы считаете, какой из этих путей наиболее целесообразен и востребован и в каком случае?

— Если говорить о сетях единой национальной энергосистемы, то в соответствии с открытой статистикой, принятые программы обновления электросетевого комплекса действительно значительно уменьшили количество устаревшего оборудования и повысили надежность электроснабжения потребителей. Однако наши заказчики в большинстве своем представляют добывающий и перерабатывающий сектор промышленности и находятся с другой стороны от границы балансовой принадлежности. И в этом случае выбор между ретрофитом и новым строительством определяется спецификой производства и «зрелостью» самого объекта.

Логично, что для уже действующих предприятий с непрерывным производственным циклом путь модернизации оборудования и ретрофита, в широком смысле этого слова, предпочтительнее. Он позволяет выполнить плановую замену отдельных элементов системы электроснабжения, предварительно перейдя на ремонтную схему. Ведь, как правило, новых площадей у них для этого нет. И если это подстанция глубокого ввода, то и сетевого маневра у них, в отличие от сетей, тоже не очень много. Да и само время пребывания на этой ремонтной схеме весьма ограничено. А иногда и связано с частичной остановкой технологических процессов, что также накладывает особые требования на сами технологии производства работ и используемое оборудование. Такие объекты всегда требуют от нас дополнительных инженерных разработок для организации бесшовной поэтапной стыковки оборудования.

География новых инфраструктурных проектов и территорий такова, что вновь создаваемый промышленный объект обычно строится в чистом поле. В таких случаях, по нашему опыту, в абсолютном большинстве выполняется новое сетевое строительство с применением наилучших доступных технологий. При этом, как правило, это справедливо как для внутренней системы электроснабжения предприятия, так и для внешней сети, если существует возможность технологического присоединения к ЕНЭС.

Ретрофит внешних сетей в большинстве таких случаев тоже обычно нецелесообразен, так как редко удовлетворяет требованиям по пропускной способности и надежности для новых мощных производств. Поэтому, решая начать новое строительство, заказчик старается минимизировать свои риски из-за отказов электрооборудования.

Цена недоотпуска электроэнергии в промышленном секторе слишком высока, а срок окупаемости инфраструктурных проектов не должен зависеть от надежности электросетевого оборудования. Ну а в суровых природных условиях и с жестким планом реализации проекта новое строительство еще и проще и быстрее, чем ретрофит.

Конечно, приведены далеко не все причины, почему новое строительство будет выбрано при освоении новых территорий и развитии инфраструктуры. Но главное, что отечественным производителям и нашей компании, накопившей за свое двадцатилетнее существование значительный опыт разработки оборудования,есть что предложить, для того чтобы электроснабжение новых объектов было надежным и соответствовало всем требованиям наших заказчиков.

— Освоение и развитие новых территорий сопряжено с высокой динамикой роста электрической нагрузки. И не всегда строительство электрических сетей идет в ногу с растущими запросами потребителей. Какие, на ваш взгляд, принципы должны быть заложены в электрооборудование, чтобы обеспечить оптимальный сценарий сетевого строительства на новых объектах?

— Действительно, если посмотреть на карту, то география новых проектов наших заказчиков определяет требования не только к энергетическому оборудованию, но и к динамике реализации всего проекта в целом. Любой инвестор заинтересован за минимально короткое время ввести объект в эксплуатацию, будучи ограниченным во времени строительства из-за естественных природных условий и условий оптимизации бизнеса.

Это становится возможным, когда большая часть строительно-монтажных и пусконаладочных работ вынесена на большую землю, то есть на нашу площадку завода — производителя, а непосредственно на объекте осуществляется только быстрый монтаж модулей, комплексная наладка и ввод в эксплуатацию. При таком подходе даже обучение персонала можно произвести во время контрольной сборки оборудования. Тем более что технологии и организация производства «Электронмаш» позволяют предоставить заказчику в этот период не только непосредственный доступ к оборудованию, но и специализированые обучающие программы, позволяющие к моменту завершения иметь подготовленный персонал для уверенной эксплуатации нового объекта.

В результате набор принципов, заложенных в современное электроэнергетическое оборудование, должен включать в себя мобильность, модульность, малообслуживаемость и высокую наблюдаемость.

Мобильность делает возможной транспортировку отдельных модулей, например, подстанционного оборудования, при помощи стандартного автомобильного транспорта, с перегрузками на водный транспорт и затем по автозимнику или даже при помощи вертолетов.

Модульность позволяет нам быстро монтировать отдельные модули, а используя широкую сетку модулей, масштабировать их по мощности или особенностям применения, если это необходимо.

Малообслуживаемость подразумевает отказ от постоянного обслуживающего персонала и снижение выездов сервисного персонала за счет развитых инструментов диагностики, что снижает операционные затраты. При этом, безусловно, на первый план выходит наблюдаемость и управляемость такой подстанции.

Что касается оптимального сценария сетевого строительства, на мой взгляд, он также должен обеспечивать высокую динамику развития проекта. Редко когда заказчика к началу строительства ожидает готовое технологическое присоединение на 110 кВ. Поэтому на практике начинают со строительства собственной распределенной генерации. А уже далее рассматривают вопрос о целесообразности и возможности подключения к ЕНЭС, так как «де-факто» ЕНЭС является более «инерционной» составляющей в этом процессе.

Чтобы обеспечить высокую динамику развития проекта заказчика, мы как производитель тоже следуем упомянутым принципам при производстве своего оборудования. Наш подход к конструированию оборудования помогает не только в срок ввести объект в эксплуатацию, но и делает оптимальной стоимость владения, повышает надежность и помогает достичь многих других очевидных для Заказчиков преимуществ.

— Важным вопросом любого проекта в электроэнергетике на этапе его обоснования является минимизация капитальных и операционных расходов без ущерба качеству и надежности электроснабжения. И на первый взгляд, уменьшая одно, мы увеличиваем другое, и наоборот. Возможно ли одновременное уменьшение этих расходов? Какими качествами должно обладать оборудование электрических сетей, чтобы свести эти расходы к минимуму?

— Капитальные и операционные расходы являются, безусловно, важными параметрами на этапе технико-экономического обоснования проектов наших заказчиков. В первом приближении, уменьшение площади энергообъекта ведет к росту его стоимости. С другой стороны, объект, меньший по площади, обычно требует меньшего обслуживания. Казалось бы, достаточно найти точку пересечения графиков этих двух зависимостей и получить решение с наименьшими значениями капитальных и операционных расходов.

Однако если посмотреть шире, то постановка вопроса о минимальных CAPEX и OPEX не совсем корректна. С моей точки зрения, не стоит делать быстрые выводы на этапе ТЭО проекта по значениям капитальных и операционных расходов для выбора того или иного решения. Необходимо найти оптимальное соотношение этих расходов, такое, которое приведет к наилучшим финансовым результатам.

Иначе говоря, CAPEX и OPEX это всего лишь две переменных более сложной целевой функции, суть которой — это максимизация чистого приведенного дохода зафиксированный период планирования. Оборудование с найденным оптимальным набором параметров, выбранное по результату расчета этой функции, и должнопривести инвестора к минимальному сроку окупаемости.

Методологически тут мы можем пойти по пути решения оптимизационной задачи, задав эмпирические зависимости CAPEX и OPEX от площади энергообъекта, граничные условия и другие параметры, в результате чего будет определен оптимальный состав оборудования, CAPEX и OPEX. Более простым в практических расчетах видится итеративный путь, когда для множества CAPEX и OPEX, рассчитанного для набора существующих аппаратных, архитектурных и компоновочных решений энергообъекта, последовательно определяется значение чистого приведенного дохода, пока не будет достигнуто его максимальное значение.

При проработке проектов с нашими заказчиками мы используем обе методики по выбору параметров предлагаемого технического решения. Но главное, оно должно обладать, повторюсь, оптимальными, а не минимальными CAPEX и OPEX, что и приведет к минимальному сроку окупаемости проекта.

С точки зрения климатики, по нашему опыту, оптимальное решение обычно является компромиссным для умеренных климатических условий и имеет высокое отношение капитальных затрат к операционным для энергообъектов, эксплуатируемых в экстремальных условиях. Говоря языком техники, это означает, что на Севере необходимо применять компактное оборудование, несмотря на доступность свободных площадей, позволяющее строить небольшие по площади надежные быстроразворачиваемые малообслуживаемые энергообъекты с высокой наблюдаемостью.

— Энергосистема является живым организмом, цель которого —обеспечить надежное электроснабжение потребителей. Какие из современных технологий, доступных в электротехнической промышленности, могут наиболее успешно применяться для дополнительного повышения надежности и почему?

— Пожалуй, именно непрерывность процессов производства и потребления электрической энергии и их непредсказуемость делает энергосистему действительно живой, смысл жизни которой — это надежное электроснабжение потребителей.

Ни для кого не секрет, что и в больших, и в малых системах электроснабжения, в том числе промышленных предприятий, регулярно наблюдаются проблемы слабых связей, дефицита мощности, высокой стоимости электроэнергии и сниженной надежности.

И в этой ситуации каждый из участников, как потребитель, так и поставщик электроэнергии, пытается на своем уровне применить современные технологии, доступные уже сейчас. Мы видим эти тренды в технических решениях наших заказчиков при совместной работе по пилотным инновационным проектам.

Одни уходят в режим построения дополнительных источников генерации, другие пытаются с помощью автоматики и применения цифровых технологий увеличить надежность сети. Некоторые стали задумываться и о неклассических, нетрадиционных технологиях, таких, как дополнительная генерация на возобновляемых источниках и применение сетевых накопителей с различными целями.

Таким образом, я бы хотел выделить две достаточно доступные технологии для достижения целей повышения надежности, которые уже сейчас в различных формах начали опробовать наши заказчики — это использование распределенной генерации и распределенных интеллектуальных систем управления.

Наличие распределенной генерации в непосредственной близости от локальных потребителей существенно снижает зависимость от централизованных сетей и обеспечивает быстрый и независимый доступ к энергоресурсам. А также позволяет управлять собственными ресурсами в режиме снижения общих экономических затрат на увеличение подключенной мощности, что особенно важно для новых проектов.

Надо отметить, что распределенная генерация совместно с использованием сетевых накопителей энергии рассматривается сейчас как важнейшая составляющая тренда развития мировой энергетики. И в этом тренде применение интеллектуальных распределенных систем управления и систем накопления энергии решает проблемы мгновенных небалансов.

Отсюда и появляется возможность обеспечить устойчивость работы распределенной генерации, повысить КИУМ солнечной или ветровой станции, снизить топливную составляющую в стоимости электроэнергии или высвободить мощность электросетевого оборудования.

Каждый из этих способов построения распределенных систем и применения СНЭЭ должен приводить к улучшению ситуации с надежностью электроснабжения и при этом приводить к улучшению окупаемости проекта.

Именно поэтому «Электронмаш» уделяет большое внимание инженерным решениям и подготовке технико-экономических обоснований, в которых выполняется расчет оптимальных параметров распределенной системы и ее компонентов, а также сценариев ее использования в привязке к конкретному объекту. Это позволяет заказчику получить от технологии именно тот эффект, который от нее ожидается.