Российская гидроэнергетика: не пустить на самотёк

02.03.09 17:23

Россия занимает второе место в мире по экономически эффективному гидропотенциалу, однако до сих пор не имеет стратегии его освоения. Государство, как основной инвестор, декларируя максимальное развитие гидрогенерации, реально не в состоянии сдерживать тенденцию снижения доли высокоманевренных мощностей.

Фото: www.photosight.ru

В русле мировых тенденций

Один из важнейших факторов развития гидроэнергетики – степень освоенности гидропотенциала территорий. По этому показателю Россия (20%) заметно уступает развитым странам: Германии (95%), Франции (95%), Италии (95%), Великобритании (90%), Японии (84%), США (82%), Канаде (65%). По данным Мирового энергетического совета, степень освоения водных ресурсов на планете – около 33% с перспективой роста во второй половине XXI века до 70%. В большинстве стран Европы и Северной Америки возможности для строительства крупных ГЭС, практически, исчерпаны, поэтому мировым «локомотивом» гидроэнергетики становятся развивающие страны, такие как Россия, Индия, Китай.

Данные о гидроэнергетическом потенциале России (852 млрд. кВт∙ч) базируются на исследовании, проведенном в СССР сорок лет назад – в середине 60-х. Некоторые ученые всерьез сомневаются в экономической обоснованности «канонического» показателя.

Александр Асарин, зам. начальника отдела института «Гидропроект», и Виктор Данилов-Данильян, директор Института водных проблем РАН, оценивают экономически обоснованный гидропотенциал России гораздо скромнее – в 363 млрд. кВт∙ч. По мнению ученых, если к 2030 году общая мощность ГЭС страны достигнет 80 млн. кВт при выработке электроэнергии около 300 млрд кВт/ч (данные Энергетической стратегии России до 2020 года), то освоение российского гидропотенциала приблизится к 83%, превзойдя нынешний уровень США и Канады. Еще более сенсационен подсчет региональных показателей.

По официальным данным, гидропотенциал Европейской части РФ сейчас разработан на 50%, восточной – на 14%. Но если исходить из 363 млрд кВт/ч общероссийского гидропотенциала, то современная средняя годовая выработка электроэнергии на ГЭС составляет около 47% потенциальной по стране в целом: до 90% – в европейской части и 37% – в азиатской.

Достоверность альтернативного подсчета косвенно подтверждает, как ни странно, официальный документ – «Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2020 года», так называемый план ГОЭРЛО-2. Дело в том, что возможности строительства крупных ГЭС в развитых странах исчерпаны или близки к исчерпанию. Активно строятся только гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). В США мощность ГАЭС превысила величину, эквивалентную 1/5 установленной мощности национальной электроэнергетики, в Швейцарии – 1/3. В рамках такой тенденции развивается и гидроэнергетика Европейской части РФ. По плану ГОЭРЛО-2 в ближайшее десятилетие здесь будет построено 7 ГАЭС, из которых самые крупные – Ленинградская (установленная мощность – 1560 МВт) и Центральная (1300 МВт), а ГЭС – всего три (две в Дагестане, одна в Северной Осетии), установленной мощностью 200, 220 и 357 МВт.

По словам Елены Назаровой, главного эксперта Дирекции по перспективным балансам ЗАО «Агентство по прогнозированию перспективных балансов в электроэнергетике», основная цель ГАЭС, запланированных Генсхемой – не выработка электроэнергии, а выполнение системных функций – поддержания частоты, выравнивания графика нагрузки и покрытия пиковых нагрузок.

Еще одна закономерность развития мировой гидроэнергетики, характерная и для России – заметное снижение темпов прироста мощностей в долгосрочной перспективе. В1973 г. доля гидроэлектростанций в структуре мирового производства электроэнергии составляла 21%, сейчас – порядка 19%. Падение удельного веса гидрогенерации происходит главным образом за счет индустриально развитых стран (в США в 1960-е гг. ГЭС производили 40% электроэнергии, сейчас – 8-9%). В России в 2006 году на долю ГЭС приходилось 17,5% вырабатываемой электроэнергии, а к 2020 году, по прогнозам, этот показатель снизится до 14%.

Pro и contra

Упомянутый план ГОЭРЛО-2 декларирует «максимально возможное использование потенциала развития гидравлических электростанций», но в среде энергетиков в ходу мнение, что «планка» Генсхемы в части ввода новых генерирующих мощностей явно завышена. Этот тезис уже получил реальное научное подтверждение.

В сентябре 2008 года генеральный директор ЗАО «Агентство по прогнозированию перспективных балансов в электроэнергетике» Игорь Кожуховскийозвучил данные мониторинга Генсхемы. В Прогнозном балансе на 2008-2015 г.г. темпы роста энергопотребления ниже, чем в Генсхеме. В 2008-2010 г.г. Генсхемой предусмотрен рост энергопотребления на 6,1%, Прогнозный баланс называет другую цифру – 3,8%.

Ожидаются и меньшие вводы оборудования на всех типах станций. Так, если прогноз АПБЭ по угольным ТЭС – на 50% меньше, чем в Генсхеме, а по газовым – на 37%, то ввод мощностей ГЭС в период до 2015 года может уменьшиться только на 25%. Таким образом, к этому сроку, вместо декларируемых Генсхемой 57,1 ГВт установленной мощности, российская гидроэнергетика получит только 53,5 ГВт.

Диспропорция развития различных видов генерации таит в себе определенную опасность.

По данным АПБЭ, доля маневренных мощностей в структуре установленной мощности в 2015 году составит 34,2% – это на 4,5% меньше, чем в Генсхеме. Причина – меньшие, чем запланировано, объемы демонтажей маломаневренного паросилового оборудования и, отчасти, меньшие вводы ГЭС. Снижение доли высокоманевренных мощностей по сравнению с Генеральной схемой может привести к обострению ситуации с прохождением суточных графиков нагрузки– такой тревожный вывод делают специалисты АПБЭ.

Вторая половина 2008 и начало 2009 года укрепили ряд негативных тенденций, обусловленных финансово-экономическим кризисом. Многие промышленные предприятия сократили производство, упали общероссийские темпы роста электропотребления. По итогам 2008 года этот показатель составил только 2,1% – практически на уровне 2007 года, но значительно меньше, чем предусмотрено Генсхемой и Прогнозным балансом. Сейчас АПБЭ проводит мониторинг Генсхемы и расчет баланса электроэнергетики до 2020 года. В этом документе могут появиться совсем другие цифры прогнозов потребления электроэнергии и ввода генерирующих мощностей. По словам Александра Бобылева, директора по направлению «Перспективные балансы» ЗАО «АПБЭ»,мониторинг реализации Генсхемы будет завершен в марте 2009 года. На основании результатов исследования Министерство энергетики подготовит доклад, который будет заслушан на заседании Правительства РФ. Ответственное решение о необходимости корректировки Генсхемы Правительство сможет принять только после анализа данных, полученных от Минэнерго. При этом министр энергетики и его заместители уже неоднократно высказывались о возможности пересмотра сроков ввода новых мощностей. Кризис усугубил ситуацию. Но в случае с гидрогенерацией острота проблемы снимается принадлежностью более половины российских ГЭС компаниям, где держателем контрольных пакетов акций остается государство. Это весомый аргумент в пользу заявленного Генсхемой «максимального развития» развития отечественной гидроэнергетики.

Завтра больше, чем вчера

В ходе реформирования РАО ЕЭС более 50% активов российской гидрогенерации были переданы «ГидроОГК», впоследствии переименованной в «РусГидро». Сейчас это крупнейший игрок оптового рынка электроэнергии и мощности. Из 45000 МВт установленной мощности гидроагрегатов российских ГЭС на долю «РусГидро» приходится 25336,6 МВт, то есть чуть больше 53%. Компания производит более 48% (80 272,8 млн кВт∙ч) электроэнергии, вырабатываемой отечественными гидростанциями (порядка 165 млрд. кВт∙ч/год).

«РусГидро» – флагман отечественной гидроэнергетики. Объем финансирования инвестпроектов в 2008 году – 55518 млн. руб., но это скорректированная программа: вместо 411 МВт генерирующих мощностей «РусГидро» ввело на 21% меньше – 325 МВт.
Причины задержки вводов отнюдь не финансовые.

Форс-мажорные обстоятельства отодвинули ввод Головной станции (15 МВт) Зарамагских ГЭС. С марта по май 2008 года из-за опасности схода лавин строительство было приостановлено. Летом прекратились работы по подготовке к затоплению ложа водохранилища из-за передислокации войск в ходе российско-грузинского конфликта в Южной Осетии.

Несколько вводов пришлось отложить из-за срыва сроков поставок оборудования.

2009 год будет для «РусГидро» годом большого строительства. Объем инвестиций – 79 578 млн. руб. Вводимая мощность – 145 МВт. Более 97% средств планируется потратить на техническое перевооружение и реконструкцию действующих ГЭС (13212 млн. руб.), строящиеся (Бурейская ГЭС, Усть-Среднеканская ГЭС, БЭМО, Зарамагские ГЭС, Кашхатау ГЭС, Ирганайская ГЭС, Береговой водосброс Саяно-Шушенской ГЭС) и новые объекты (Загорская ГАЭС-2, Гоцатлинская ГЭС) – всего 64 608 млн. руб.

Целый ряд объектов предусматривает внешние инвестиции. Это касается бюджетного финансирования достройки Усть-Среднеканской ГЭС, а также совместного с ОК «РУСАЛ» проекта БЭМО. При поддержке госсредств планируется и развитие проектов ВИЭ (объекты малых ГЭС, мощностью до 25 МВт, приливной, ветро-, и геотермальной энергетики) с инвестиционным портфелем 417 млн. руб.

Часть средств для финансирования инвестпрограммы (16 млрд. руб.) «РусГидро» планирует получить за счет допэмиссии акций, которые будут проданы государству.

Задачи техперевооружения гидростанций

Степень износа оборудования большинства российских гидростанций превышает 40%, по некоторым ГЭС – 70%. Одна из масштабных задач отечественной гидроэнергетики – преодоление тенденции старения основных фондов. Техническая политика, разработанная еще в РАО ЕЭС, предполагает ускоренные темпы техперевооружения и реконструкции. Планируется, что к 2020 году доля изношенного оборудования должна уменьшиться до 30%, а к 2030 году замена и реконструкция основного оборудования, отработавшего нормативный срок, будет полностью завершена.

Износ основного оборудования на крупнейшей в России Kрасноярской ГЭС к 1995 году достиг 50%. На сегодняшний день на станции реконструировано 9 из 12 гидроагрегатов. Срок эксплуатации каждой машины после модернизации увеличился в два раза – до 40 лет.

По словам И. Иванченко, к.т.н., зав. отделом гидроэнергетики и гидроэнергетического оборудования ОАО «НПО ЦКТИ им. Ползунова»(входит в состав ОАО "Группа Е4"),одно из главных направлений реконструкции силового оборудования на российских ГЭС связано с модернизацией лопастных систем гидротурбин с целью увеличения мощности и КПД, продления срока службы и повышения надежности.

В 2008 году на Камской ГЭС завершена реконструкция гидроагрегатов с заменой базовых узлов турбин и внедрением термореактивных обмоток статоров. В результате установленная мощность станции увеличилась с 510 до 519 МВт.

На Волжской ГЭС полную замену прошли 6 из 22 гидротурбин. В феврале 2008 года после реконструкции здесь запущен гидроагрегат № 17 (увеличение мощности от 115 МВт до 125,5 МВт, КПД 94,4%). По словам Андрея Клименко, директора Волжской ГЭС, это турбина принципиально новой конструкции – «головной образец» реконструкции станций Волжско-Камского каскада. Новый тип рабочего колеса позволяет увеличивать расход воды через турбину и вырабатывать большее количество электроэнергии в период половодья. Применен новый тип надежных уплотнителей лопастей, исключающих попадание турбинного масла в Волгу (рис. 1).

Фото: www.volges.rushydro.ru

Рис. 1. Модернизированный гидроагрегат № 17 Волжской ГЭС.

В проектировании и производстве современного гидросилового оборудования выделяется несколько инновационных направлений:

создание гидроагрегатов с переменной частотой вращения и многофазными генераторами. Они не боятся разгона, позволяя упростить систему регулирования (отказ от противоразгонной защиты, в том числе и от уравнительных резервуаров). Работа с переменной частотой вращения весьма выгодна для обратимых агрегатов ГАЭС и гидротурбин с большими колебаниями напора;

создание высоконапорных радиально-осевых турбин с кольцевыми затворами;

создание малых горизонтальных осевых турбин с высокооборотными индукторными генераторами, соединенными через мультипликатор.

Ведущие российские производители и поставщики гидросилового оборудования – концерн «Силовые машины» и ОАО «Тяжмаш».

«Силовые машины» специализируется на выпуске поворотно-лопастных турбин до 300 МВт, работающих на напорах от 5 до 70 м, и радиально-осевых турбин мощностью до 720 МВт на напор от 18 до 700 м.

На «Тяжмаше» в разные годы собирались низко-, средне-, и высоконапорные поворотно-лопастные турбины мощностью от 20,5 до 126 МВт, а также радиально-осевые турбины до 133 МВт.

Тревожная тенденция последних лет – высокая загруженность энергомашиностроительных производств, и, как следствие, срывы поставок оборудования.

По сообщению пресс-службы «РусГидро», одна из причин переноса пуска Кашхатау ГЭС (65 МВт) с 2008 на 2009 год – срыв сроков проектирования, изготовления и поставки заводами-изготовителями (ОАО «Тяжмаш» и ОАО «ЭЛСИБ») основного гидротурбинного и генераторного оборудования (кроме этого на перенос повлияло увеличение на 12 месяцев срока проходки деривационного туннеля).

Из-за невыполнения графика поставки основного гидросилового оборудования отложен пуск ряда малых ГЭС (Учкуланской, Фиагдонской, МГЭС на р. Большой Зеленчук – общий объем 10 МВт).

Кроме необходимости реконструкции основного оборудования перед российскими ГЭС стоит задача переоснащения систем управления, внедрения новейших информационных технологий. В «РусГидро», например, поэтапно «строится» система управления производственными активами и фондами – ЕАМ (Enterprise Asset Management). ЕАМ позволяет не только определить, насколько экономически эффективна замена оборудования, но и решить на основе накопленной в системе информации, какой она должна быть – комплексной или частичной. По словам руководителя дирекции службы заказчика ОАО «РусГидро» Юрия Тинякова, в 2009 году впервые все филиалы «РусГидро» сформировали свои производственные программы в ЕАМ.

О стратегических приоритетах

В декабре 2008 года Минэнерго РФ объявило о завершении работы над проектом Энергостратегии до 2030 года (ЭС-2030). По сообщению пресс-службы министерства, «цели новой стратегии определены инвариантными, в том числе с учетом возможных последствий начавшегося в 2008 году глобального экономического кризиса». По консервативному сценарию проекта, производство электроэнергии ГЭС к 2030 году достигнет 240 млрд. кВт∙ч (260 млрд. кВт∙ч при благоприятном варианте развития). Таким образом, фигурировавшая в ЭС-2020 перспективная цифра – 300 млрд. кВт∙ч – подверглась существенной корректировке. Реализация ЭС-2030 увеличит использование российского гидропотенциала с нынешних 19% до 30% к 2030 году (если оценивать гидропотенциал в 852 млрд. кВт∙ч).

Одна из проблем отечественной гидроэнергетики – отсутствие стратегии развития. По мнению некоторых ученых и отраслевых экспертов, разработка такого документа позволила бы четко определиться с долгосрочными и перспективными целями.

Александр Асарин и Виктор Данилов-Данильян считают, что документ может быть разработан только в качестве раздела энергетической стратегии страны. Начинать следует с пересмотра базовых оценок экономического гидроэнергетического потенциала России.

Еще несколько лет назадВячеслав Синюгин, в ту пору – председатель правления ОАО «РусГидро» (в настоящее время – зам. министра энергетики РФ), говорил о том, что в ЭС-2020 не учтен ряд факторов, появившихся уже после ее принятия и серьезно влияющих на развитие энергетики: стремительный, превышающий все прогнозы рост цен на углеводородное топливо, ратификация Россией Киотского протокола и связанные с этим обязательства, необходимость увеличения числа высокоманевренных мощностей. По мнению Вячеслава Синюгина, Стратегия развития гидроэнергетики России должна дать ответ на эти новые вызовы. К сожалению, программный документ, определяющий стратегические приоритеты развития отечественной гидроэнергетики, пока так и не разработан.

Анна Ильина

Ссылки по теме:
http://www.worldenergy.ru/index.php?id=20_36_1809
http://esco-ecosys.narod.ru/2008_3/art51_1.htm
http://www.expert.ru/printissues/expert/2007/25/energeticheskoe_mashinostroenie/
http://www.e-m.ru/archive/articleser.asp?aid=5978
http://www.energoacademy.spb.ru/ru/index.php?PAGE_CODE=MAGAZINE&PAGE_TYPE=M&article_id=147

http://www.bellona.ru/articles_ru/articles_2007/gidroogk_renewables