Как устроена энергосистема Украины

Структура производства электроэнергии в Украине в 2015 году

Все крупные гидроэлектростанции сконцентрированы в компании “Гидроэнерго”, принадлежащей государству.

Всеми компаниями, производящими электроэнергию из возобновляемых источников энергии, владеют частные инвесторы. Их несколько десятков.

Атомная генерация дает так называемую “базовую электроэнергию” ровным графиком. Это значит, что генерирующие блоки АЭС работают с одинаковой мощностью, которая измеряется в киловаттах (кВт).

Количество произведенной электроэнергии измеряется в киловатт-часах (кВт*ч). Эта единица показывает мощность электроэнергии, произведенной или потребленной за час.

Весь Киев потребляет мощность около миллиона кВт энергии в час или тысячу МВт. Это значит, что столицу Украины может обеспечить один энергоблок атомной электростанции (АЭС) мощностью в тысячу МВт.

На четырех украинских АЭС таких блоков пятнадцать. Общая проектная мощность всех украинских АЭС — 13 835 МВт. Атомная электроэнергия наиболее важна для энергосистемы, так как ее производство обходится дешевле всего.

Уровень потребления постоянно меняется. Например, гораздо меньшую мощность страна потребляет ночью, когда отсутствует деловая активность.

Меньше электроэнергии потребляется в выходные и праздники, потому что не работают промышленные предприятия и офисные центры, снижается частота движения электротранспорта и так далее.

Количество производимой электроэнергии должно быть равно количеству потребляемой. За тем, чтобы постоянно сохранялся баланс между производством и потреблением, следит диспетчер НЭК “Укрэнерго”.

Энергосистема живет по плану, называемому Прогнозный энергетический баланс. В нем прописывается, сколько электроэнергии должна произвести конкретная генерация. Ежегодно его разрабатывает и утверждает Министерство энергетики и угольной промышленности.

Вся произведенная электроэнергия продается в “общий котел” — Энергорынок. При этом у каждого вида генерации свой тариф. Его утверждает Регулятор — Национальная комиссия по регулированию рынка энергетики и коммунальных услуг (НКРЭКУ).

У каждой генерации, кроме тепловой, тариф фиксирован. В конце очередного месяца средства Энергорынка распределяются между генерациями, в соответствии с их тарифами. То, что осталось, делится на объем электроэнергии, выработанной ТЭС.

Атомные электростанции не могут быстро менять мощность. Другими словами — повышать и снижать количество произведенной энергии. Это связано с технологическим процессом использования ядерного топлива.

АЭС проектировались для работы в базовом режиме. Частый перевод блоков с одного уровня мощности на другой несет в себе риски для работы оборудования.

Для быстрого маневрирования мощностью производимой энергии используются другие виды генерации. Самый выгодный способ маневрировать мощностью — задействовать гидроэлектростанции (ГЭС), которые используют энергию водных масс для вращения турбины генератора.

В Украине семь крупных ГЭС на Днепре и Днестре общей проектной мощностью более 4 тысяч МВт. Когда в энергосистеме пик потребления, диспетчер приказывает “спускать воду” — включать ГЭС. Когда потребление падает, ГЭС останавливаются.

Для маневрирования в Украине построены также две гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС): Днестровская и Ташлыкская на реке Южный Буг. Во время низкого потребления электроэнергии, они используют ее для закачивания воды в водохранилища. Когда наступает пик потребления, ГАЭС “сбрасывают воду”, выдавая дополнительную мощность.

Что будет в случае профицита электроэнергии?

В случае профицита электроэнергии диспетчеру энергосистемы придется отключать энергоблоки. ТЭС являются балансирующими мощностями, их отпуск сокращают в первую очередь.

Это негативно влияет на финансовое состояние тепловой генерации. Расходы по остановку одной ТЭС (6 энергоблоков) эксперты оценивают в 19 млн грн. В год расходы на поддержание законсервированной ТЭС составят более 200 млн грн.

Оборудование отечественных ТЭС довольно старое. Есть риски, что запустить в работу станцию после длительной консервации не удастся. Соответственно, энергосистема лишится мощностей. И когда спрос на электроэнергию возрастет, мы вынуждены будем ее импортировать.

Что будет в случае дефицита электроэнергии?

В случае нехватки электроэнергии диспетчер задействует график “планового снижения нагрузки” на энергосистему. При недостаточности мер по экономии мощности, возможно поочередное отключение потребителей от электроэнергии в оговоренные часы. Это то, что в народе называют “веерными отключениями”.

Если покрыть дефицит внутренними ресурсами невозможно, страна вынуждена импортировать электроэнергию. Технически мы можем импортировать ее из России, поскольку наши системы полностью синхронизированы. Но, импорт из Российской Федерации — это больше политический вопрос.

Поставки из Европы ограничены. Украина синхронизирована с европейской системой через Бурштынский энергоостров. Поставки из Европы возможны лишь на территорию Львовской, Ивано-Франковской и Закарпатской областей.

В последние годы из-за низкого количества осадков водохранилища Украины не наполняются водой в достаточном объеме. Из-за этого ГЭС не всегда могут покрывать пики потребления электроэнергии.

***

Чтобы баланс энергосистемы был более устойчивым, используется универсальная тепловая генерация — электростанции, которые вырабатывают энергию, сжигая топливо.

Производство тепловой электроэнергии обходится примерно в два раза дороже атомной, но без нее невозможно сбалансировать энергосистему страны.

Тепловая генерация может выдавать мощность ровным графиком, как АЭС, или маневрировать мощностью — загружать и разгружать энергоблоки по требованию диспетчера. К примеру, днем — когда вы приходите на работу, или вечером — когда вы включаете свет дома.

В Украине 14 крупных теплоэлектростанций (ТЭС) общей проектной мощностью более 25 тысяч МВт и 26 менее мощных теплоэлектроцентралей (ТЭЦ).

Особенно тепловая генерация важна в зимний период, так как может производить не только электрическую, но и тепловую энергию.

Традиционно украинские ТЭС работают на угле. Это самое оптимальное для них топливо. Однако могут работать на природном газе и мазуте, хоть они и дороже.

В случае, когда АЭС выходят в плановый или неплановый ремонт, а ГЭС не могут работать из-за недостаточного уровня воды, только ТЭС спасают баланс энергосистемы.

Последний вид генерации — производство электроэнергии из возобновляемых источников. Еще ее называют альтернативной энергетикой или “зеленой генерацией”. Это инвестиция в будущее. Производство такой электроэнергии пока что обходится слишком дорого.

К альтернативной относятся малые ГЭС на небольших реках, солнечные (СЭС) и ветровые электростанции (ВЭС). А также электростанции, работающие на биогазе, который выделяется из отходов жизнедеятельности животных и птиц, и биомассе, которая производится из отходов древесины и растений.

На сегодня самой крупной в Украине генерацией в этом сегменте является Ботиевская ВЭС проектной мощностью 200 МВт. Теоретически она может обеспечить электричеством пятую часть Киева. Однако, на деле вырабатывает гораздо меньше электроэнергии, так как ветер не дует с постоянной силой.

“Зеленую генерацию” нельзя использовать для маневрирования мощностью, потому что общая доля возобновляемой энергетики в энергосистеме страны очень мала.

Энергосистема Украины устроена таким образом, что каждый вид генерации жизненно важен для ее баланса. А значит — стабильной подачи электричества в дома украинцев, школы, больницы, офисы и на предприятия.

Для того чтобы в будущем украинцы не подвергались опасности отключения электроэнергии, руководство страны обязано определиться со стратегией развития энергетики.

Какая генерация будет использоваться для маневрирования мощностью? Привычные ТЭС на угле, дорогая возобновляемая энергетика или другой вид генерации.

В противном случае над Украиной всегда будет висеть угроза энергетической зависимости.

Дмитрий КОРОЛЬ, Сергей ГОЛОВНЕВ