АО "Системный оператор Единой энергетической системы", ПАО "Якутскэнерго" и Филиал ПАО "ФСК ЕЭС" МЭС Востока успешно провели натурный эксперимент, доказавший возможность восстановления электроснабжения потребителей Центрального энергорайона (ЦЭР) энергосистемы Республики Саха (Якутия) от Объединенной энергосистемы (ОЭС) Востока путем переноса точки раздела между ними.

Эксперимент проводился по инициативе ПАО "Якутскэнерго" по согласованию с АО "СО ЕЭС" и по решению Штаба по обеспечению безопасности электроснабжения Республики Саха (Якутия). Целью эксперимента стала отработка действий диспетчерского и оперативного персонала при восстановлении электроснабжения расположенных на правом берегу реки Лены улусов (районов) в Центральном энергорайоне Якутской энергосистемы от ОЭС Востока по кабельно-воздушной линии (КВЛ) 220 кВ Нижний Куранах – Майя.

Специалистами филиалов АО "СО ЕЭС" Объединенное управление энергосистемы Востока (ОДУ Востока), Региональное диспетчерское управление энергосистемы Амурской области (Амурское РДУ) при участии специалистов филиала АО "СО ЕЭС" Региональное диспетчерское управление Республики Саха (Якутия) (Якутское РДУ) и ПАО "Якутскэнерго" разработана Программа, определены требования к параметрам электроэнергетического режима ОЭС Востока и ЦЭР Якутской энергосистемы и созданы схемно-режимные условия для питания нагрузки ЦЭР от ОЭС Востока. Управление переключениями осуществлялось по командам диспетчерского персонала Амурского РДУ и Департамента технологического управления ПАО "Якутскэнерго".

В ходе длившегося свыше 21 часа эксперимента точка раздела между ОЭС Востока и ЦЭР энергосистемы Республики Саха (Якутия) была успешно перенесена в глубину Центрального энергорайона, вследствие чего часть потребителей Якутии получила электроэнергию от ОЭС Востока. Максимальное мгновенное значение величины перетока мощности достигло 70 МВт, всего потребителям в центральной части Якутии было передано свыше миллиона кВт.ч электроэнергии.

"Полученные результаты подтвердили возможность восстановления электроснабжения заречных улусов в Центральном энергорайоне Якутской энергосистемы от ОЭС Востока в случае аварий на генерирующем оборудовании этого энергорайона. Также в ходе эксперимента были получены данные, анализ которых позволит разработать мероприятия по оптимизации процесса переключений и сокращения времени перерыва в электроснабжении потребителей при переносе точки раздела между ЦЭР и ОЭС Востока", – отметила директор по управлению режимами – главный диспетчер ОДУ Востока Наталья Кузнецова.

В настоящее время Западный и Центральный энергорайоны энергосистемы Республики Саха (Якутия) с суммарной установленной мощностью электростанций 1,5 ГВт функционируют изолированно от ЕЭС России и оперативно-диспетчерское управление на их территории осуществляет ПАО "Якутскэнерго". В 2016 году в рамках подготовки к осуществлению оперативно-диспетчерского управления энергосистемой Республики Саха (Якутия) в составе Западного и Центрального энергорайонов и организации присоединения этих энергорайонов к 2-й синхронной зоне ЕЭС России – ОЭС Востока – был создан Филиал АО "СО ЕЭС" Якутское РДУ. Принятие им функций оперативно-диспетчерского управления на территории Западного и Центрального энергорайонов Якутской энергосистемы будет осуществлено после внесения Правительством РФ соответствующих изменений в нормативно-правовые документы и исключения Якутской энергосистемы из перечня изолированных.

ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы» успешно провел испытания по включению на параллельную синхронную работу объединенных энергосистем (ОЭС) Востока и Сибири. Итоги испытаний подтвердили возможность устойчивой кратковременной совместной работы энергообъединений, что позволит переносить точку раздела между ними без перерыва электроснабжения потребителей.

Цель испытаний – определения основных характеристик, показателей и режимных условий параллельной работы объединенных энергосистем Востока и Сибири, а также верификации моделей для расчета установившихся режимов и статической устойчивости, переходных режимов и динамической устойчивости. Параллельная работа была организована путем синхронизации объединенных энергосистем Сибири и Востока на секционном выключателе ПС 220 кВ Могоча.

Для проведения испытаний на ПС 220 кВ Могоча и ПС 220 кВ Сковородино были установлены регистраторы системы мониторинга переходных режимов (СМПР), предназначенные для сбора в реальном времени информации о параметрах электроэнергетического режима энергосистемы. Также во время испытаний были задействованы регистраторы СМПР, установленные на .

В ходе испытаний проведены три опыта в режиме параллельной синхронной работы ОЭС Востока и ОЭС Сибири с регулированием перетока активной мощности в контролируемом сечении «Сковородино – Ерофей Павлович тяговая» от 20 до 100 МВт в направлении ОЭС Сибири. Параметры электроэнергетического режима во время проведения опытов фиксировались регистраторами СМПР и средствами оперативно-информационного комплекса (ОИК), предназначенного для приема, обработки, хранения и передачи телеметрической информации о режиме работы энергетических объектов в реальном времени.

Управление электроэнергетическим режимом при параллельной работе ОЭС Востока с ОЭС Сибири осуществлялось путем регулирования перетока активной мощности с помощью Центральной системы автоматического регулирования частоты и перетоков мощности (ЦС АРЧМ) ОЭС Востока, к которой подключены Зейская ГЭС и Бурейская ГЭС, а также диспетчерским персоналом ОДУ Востока.

В рамках испытаний была обеспечена кратковременная параллельная синхронная работа ОЭС Сибири и ОЭС Востока. При этом экспериментально были определены параметры настройки ЦС АРЧМ ОЭС Востока, работавшей в режиме автоматического регулирования перетока мощности с коррекцией по частоте по сечению «Сковородино – Ерофей Павлович/т», обеспечивающие устойчивую параллельную работу ОЭС Востока и ОЭС Сибири.

«Полученные результаты подтвердили возможность кратковременного включения на параллельную работу ОЭС Востока и ОЭС Сибири при переносе точки раздела между энергообъединениями с подстанции 220 кВ Могоча. При оснащении всех ПС 220 кВ транзита Ерофей Павлович – Могоча – Холбон средствами синхронизации станет возможным переносить точку раздела между ОЭС Сибири и ОЭС Востока без кратковременного перерыва в электроснабжении потребителей с любой подстанции транзита, что существенно повысит надежность электроснабжения забайкальского участка Транссибирской железнодорожной магистрали», – отметила Наталья Кузнецова, главный диспетчер ОДУ Востока.

По итогам испытаний будет проведен анализ полученных данных и разработаны мероприятия по повышению надежности работы энергосистемы в условиях перехода на кратковременную параллельную синхронную работу ОЭС Сибири и ОЭС Востока.

ОЭС Востока – 50

Единый Восток

Решение о создании Объединенной энергетической системы Востока на базе энергосистем Амурской области, Приморского и Хабаровского края и Еврейской автономной области (со временем в ОЭС Востока влилась энергосистема южной части Якутии) было принято Министерством энергетики СССР. Тем же приказом за номером 55А было создано Оперативно-диспетчерское управление (ОДУ) Востока, теперь являющееся филиалом АО «Системный оператор ЕЭС». Путь от решения до создания ОЭС занял два года – 15 мая 1970 года были объединены Амурская и Хабаровская энергосистемы. И хотя в ДФО и по сей день сохранились изолированные энергосистемы (на севере Якутии, в Магаданской и Сахалинской областях, на Камчатке и Чукотке, а также Николаевский энергорайон Хабаровского края), с тех пор ОЭС Востока стала важнейшей частью энергетики региона. В нее входят электростанции суммарной установленной мощностью 9,5 ГВт (по состоянию на 1 января 2018 года). ОЭС Востока была связана с ОЭС Сибири тремя ЛЭП 220 кВ, и в 2015 году они были впервые включены на параллельную синхронную работу.

Подняться над местечковыми интересами

По словам одного из прежних руководителей ОДУ Востока Сергея Другова, развитие ОЭС Востока далеко не всегда шло гладко – в частности, мешали местечковые интересы. «Например, руководство Амурской области в свое время не было заинтересованно в строительстве ЛЭП в Хабаровском крае, так как на ее территории появился мощный источник – Зейская ГЭС. Руководство Хабаровского края негативно относилось к строительству Бурейской ГЭС, считая необходимым строить энергообъекты только на территории края и только те, которые замыкаются на собственного ­потребителя», – вспоминает Сергей Другов.

Однако кризисы энергоснабжения (Амурская область – 1971–1973 годы; Хабаровский край – 1981–1986 годы; Приморский край – 1998–2001 годы) подтолкнули регионы и их руководителей к объединению усилий. Нужны были мощные ЛЭП между генерирующими мощностями и основными центрами потребления. Первые сосредоточены на западе региона (Зейская и Бурейская ГЭС, Нерюнгринская ГРЭС), вторые – на юго-востоке (в Приморье и Хабаровске).

Дальше – больше

Последние годы потребление электроэнергии ОЭС Востока и энергосистем субъектов федерации заметно растет, время от времени обновляя исторические максимумы. У ОЭС Востока есть задел по мощности, позволяющий, например, экспорт электро­энергии в соседнюю КНР, но ­чтобы избежать проблем в самом ближайшем будущем, нужны и новые генерирующие объекты, и дальнейшее развитие сетей.

В этом направлении многое делается. Уже работает вторая очередь Благовещенской ТЭЦ (дополнительная установленная электрическая мощность – 120 МВт, тепловая – 188 Гкал/ч). На третий квартал 2018 года намечен пуск во Владивостоке ТЭЦ «Восточная» (установленная электрическая мощность составит 139,5 МВт, тепловая – 421 Гкал/ч; станция обеспечит теплом и горячей водой более 300 тысяч потребителей города). В следующем году должна дать ток новая ТЭЦ в г. Советская Гавань (установленная электрическая мощность составит 120 МВт, тепловая – 200 Гкал/ч).

К 2022 году объем спроса на электрическую энергию в ОЭС Востока прогнозируется на уровне 42,504 млрд. кВт·ч (среднегодовой темп прироста за период 2016 - 2022 годов - 4,0%) (рисунок 2.9) .

Прогноз спроса на электрическую энергию на период 2016 - 2022 годов учитывает изменения в территориальной структуре энергозоны Востока - присоединение к ОЭС Востока изолированных энергорайонов Республики Саха (Якутия) - Западного и Центрального, потребление электрической энергии которых составляет более 70% от суммарного потребления по централизованной зоне энергоснабжения Республики Саха (Якутия). Присоединение изолированных энергорайонов определяет высокую динамику показателей спроса на электрическую энергию в период 2016 - 2017 годов.

Спрос на электрическую энергию по ОЭС Востока без учета присоединения Центрального и Западного энергорайонов Республики Саха (Якутия) на уровне 2022 года в рассматриваемом варианте оценивается в объеме 36,5 млрд. кВт·ч со среднегодовым приростом за период 2016 - 2022 годов 1,8%, при соответствующем показателе по ЕЭС России 0,6%. Опережающие темпы роста спроса на электрическую энергию в ОЭС Востока в рассматриваемой перспективе определяются экономическим развитием региона. Рост спроса на электрическую энергию связан, прежде всего, с предстоящим развитием промышленных производств с учетом реализации новых масштабных проектов - потенциальных резидентов промышленно-производственных зон, в их числе:

металлургические производства, представленные крупными инвестиционными проектами - формирование горно-металлургического кластера в Приамурье на базе рудных месторождений, в том числе Кимкано-Сутарский ГОК (ввод в эксплуатацию с 2016 года), разработка золоторудных месторождений Амурской области - Маломырский, Покровский и Албынский рудники;

добыча угля на территории Южно-Якутского энергорайона - Эльгинское месторождение и шахта Чульмаканская, и Хабаровского края - ОАО "Ургалуголь";

производства по переработке нефти и газа и создание новых производств нефтегазохимического комплекса, связанных с развитием систем магистральных нефте- и газопроводов, крупнейший из проектов - строительство нефтехимического комплекса ОАО "НК "Роснефть" в Находке ЗАО "ВНХК" (совместный проект с китайской корпорацией ChemChina), завод по производству сжиженного природного газа ООО "Газпром СПГ Владивосток" с вводом в эксплуатацию первой очереди в 2020 году, "Амурский нефтеперерабатывающий завод" в поселке Березовка Ивановского района - комплекс по переработке нефти и транспортировке нефтепродуктов (мощность переработки до 6 млн. тонн сырья в год с учетом поставок нефтепродуктов на внутренний рынок и экспорта в Китай);

развитие судостроительных предприятий на базе Дальневосточного центра судостроения и судоремонта, основными направлениями которого являются модернизация судоремонтных производств и создание новых мощностей для реализации проектов по выпуску современной морской техники - Приморский край;

реализация проекта "Космодром Восточный" в Амурской области;

реализация проектов на территориях опережающего развития (ТОР), в их числе ТОР Надеждинская (создание логистического центра, технопарка и сопутствующих производств) и ТОР Михайловская (агропромышленная специализация) в Приморском крае.

В части транспортной инфраструктуры развитие получат морские порты (транспортно-логистические площадки):

в Хабаровском крае - порт Ванино, где будут созданы специализированный угольный перегрузочный комплекс ОАО "Мечел", терминал по перевалке угля в бухте Мучка ООО "Сахатранс", угольный перегрузочный терминал в районе мыса Бурый ООО "Дальневосточный Ванинский порт", в том числе для обслуживания перевалки угля с Элегестского месторождения (Республика Тыва);

в Приморском крае - ООО "Морской порт "Суходол" - специализированный грузовой порт в районе бухты Суходол (Шкотовский район), ООО "Порт Вера" в районе бухты Беззащитная на территории ЗАТО города Фокино - морской терминал с сопутствующей инфраструктурой, ОАО "Торговый порт Посьет" в Хасанском районе - модернизация и строительство специализированного угольного терминала с увеличением мощности до 12 млн. т в год.

АО "АК "Транснефть" ведет работы по расширению первой и второй очередей трубопроводной системы "Восточная Сибирь - Тихий океан": ВСТО-1 до 80 млн. тонн в год и ВСТО-2 до 50 млн. тонн к 2020 году. Это определяет строительство трех НПС в Амурской области и НПС в Хабаровском крае, а также увеличение мощности на существующих НПС в Амурской области и Южно-Якутском энергорайоне Республики Саха (Якутия).

В связи с присоединением изолированных энергорайонов изменяется территориальная структура потребления электрической энергии ОЭС Востока - существенно возрастает доля энергосистемы Республики Саха (Якутия) - до 19% в 2022 году (5,3% - доля Южно-Якутского энергорайона Республики Саха (Якутия) в ОЭС Востока в настоящее время).

Западный энергорайон Республики Саха (Якутия) включает в себя Айхало-Удачнинский, Мирнинский, Ленский промышленные узлы и группу вилюйских сельскохозяйственных районов. Основные профилирующие производства - добыча и обработка алмазов, являющаяся традиционной специализацией региона, и нефтедобыча. Эти энергоемкие производства определяют специфику структуры потребления электрической энергии как Западного энергорайона Республики Саха (Якутия) (доля добывающих производств не менее 57% в структуре промышленного потребления электрической энергии), так и всей энергосистемы Республики Саха (Якутия), а именно: высокую долю промышленного производства в суммарной структуре потребления электрической энергии (43% в целом по Якутской энергосистеме, в том числе 37% приходится на добычу полезных ископаемых) на фоне сравнительно низкой доли, характерной для ОЭС Востока в настоящее время (24% и 6%, соответственно). Рост спроса на электрическую энергию на территории Западного энергорайона Республики Саха (Якутия) в рассматриваемой перспективе будет определяться развитием профилирующих производств - нефтедобычи (освоение центрального блока Среднеботуобинского НГКМ) и транспортированием нефти по трубопроводной системе "Восточная Сибирь - Тихий Океан", добычей и обработкой алмазов (совершенствование технологии добычи, отработки подземных алмазоносных трубок "Айхал", "Интернациональная", "Ботуобинская", "Нюрбинская", развитие ГОК "Удачнинский", связанное с переходом от карьерной к шахтной добыче с вовлечением в эксплуатацию глубоких горизонтов месторождения), а также созданием производственной и социальной инфраструктуры.

Минувшим летом на востоке страны произошло яркое событие, которое с полным правом можно назвать значимым для всей отрасли. Без особой помпы, но зато впервые за всю историю Объединенная энергосистема Востока была включена на параллельную синхронную работу с Объединенной энергосистемой Сибири, а значит, и со всей западной частью Единой энергосистемы России.
Следует разъяснить, что ЕЭС России включает в себя две синхронные зоны. В первую входят шесть параллельно работающих объединенных энергосистем (ОЭС) - Северо-Запада, Центра, Юга, Средней Волги, Урала и Сибири. Во вторую - лишь одна-единственная ОЭС Востока. Она объединяет энергосистемы Амурской области, Приморского края, Хабаровского края и ЕАО, а также Южно-Якутский энергорайон. Электрические связи между энергосистемами Сибири и Дальнего Востока существуют еще с середины 1980-х годов - это три линии 220 кВ вдоль Транссибирской и Байкало-Амурской магистралей (первой, пусть и с очень небольшим опережением, появилась связь вдоль БАМа). Однако сам факт существования линий - это одно, а длительная параллельная работа по ним - совсем другое. Последняя просто невозможна из-за недостаточной пропускной способности линий, которые строились не как межсистемные связи, а только для электроснабжения железной дороги и близлежащих населенных пунктов. Таким образом, ОЭС Востока работает изолированно от первой синхронной зоны ЕЭС России - связующие линии разомкнуты на одной из подстанций на территории Забайкальского края. К востоку от этой точки раздела потребители (в первую очередь, Забайкальская железная дорога) получают питание от ОЭС Востока, а к западу - от ОЭС Сибири.

Диспетчерский пункт ОДУ Востока. Последние приготовления к первому опыту параллельной работы обеих синхронных зон ЕЭС России

Точка раздела между синхронными зонами не статична. Десятки раз в год она переносится с одной тяговой подстанции на другую - от Холбона до Сковородино. Делается это главным образом для обеспечения ремонтов - как плановых, так и аварийных - линий, подстанций и т.д. На практике перенос точки раздела сопряжен с необходимостью кратковременного отключения запитанных от межсистемных линий потребителей и, конечно, доставляет неудобства. Самый неприятный эффект - вынужденный перерыв в движении поездов по забайкальскому участку Транссибирской магистрали на перегонах между несколькими тяговыми подстанциями. Продолжительность его, как правило, составляет от 30 минут до двух часов. И если при плановых переносах точки раздела обычно страдает только грузовое сообщение, то при аварийных переносах, случается, останавливаются и пассажирские составы.
В конце июля и в августе Системный оператор (ОАО «СО ЕЭС»), чьей основной функцией является осуществление централизованного оперативно-диспетчерского управления в ЕЭС России, совместно с Федеральной сетевой компанией (ПАО «ФСК ЕЭС») провел испытания по переносу точки раздела без погашения нагрузки. Для этого на непродолжительное время организовывалась параллельная синхронная (то есть с единой частотой электрического тока) работа ОЭС Востока и ОЭС Сибири.

Рабочее место диспетчера

В первую очередь, испытания должны были подтвердить саму возможность кратковременной параллельной работы энергосистем по протяженным - более 1300 километров - линиям 220 кВ, которые никогда для таких целей не предназначались и потому не оснащены соответствующим оборудованием: системами режимной и противоаварийной автоматики. Сложность поставленной задачи определялась уже тем, что подобные испытания проводились в России впервые; выражаясь высокопарным языком, то был шаг в неизведанное.
Точкой синхронизации обеих ОЭС в процессе испытаний стала подстанция 220 кВ Могоча, секционные выключатели которой в ходе недавней реконструкции были оснащены устройствами улавливания и контроля синхронизма (а конкретнее - АПВ УС (КС). Для задания их уставок специалистами Системного оператора были определены допустимый угол синхронного включения и допустимая разница частот в ОЭС Востока и ОЭС Сибири. Также были рассчитаны пределы по статической и динамической устойчивости. Кроме того, поскольку линии не оснащены автоматикой ликвидации асинхронного режима (АЛАР), была организована временная токовая отсечка на подстанции Могоча. Задействовались регистраторы системы мониторинга переходных режимов (СМПР) на Харанорской ГРЭС в Забайкальском крае, дополнительно такие устройства были установлены на подстанциях Могоча и Сковородино. Чуть разъясню: регистраторы СМПР предназначены для сбора в реальном времени информации о параметрах электроэнергетического режима энергосистемы.
Дело в том, что само по себе параллельное включение представляло собой более простую задачу, чем обеспечение последующей параллельной работы. Упомянутый секционный выключатель включался автоматически по команде от устройства синхронизации, когда разница частот и угол между векторами напряжений ОЭС Востока и ОЭС Сибири оказывались в допустимом диапазоне. А вот поддерживать новый режим совместной работы двух огромных энергообъединений, с тем чтобы они аварийно не разделились, было сложнее. В ходе серии опытов управление режимом осуществлялось путем регулирования перетока активной мощности между ОЭС Востока и ОЭС Сибири на величину от 20 до 120 МВт. Регулирование величины перетока и частоты в соединенных энергосистемах производилось с помощью централизованной системы автоматического регулирования частоты и перетоков мощности (ЦС АРЧМ) ОЭС Востока, к которой подключены Зейская и Бурейская ГЭС, а также диспетчерским персоналом ОДУ Востока (филиал Системного оператора) из диспетчерского центра в Хабаровске. Ценнейшая информация, необходимая для определения характеристик и режимных условий параллельной работы ОЭС Востока и ОЭС Сибири, в режиме реального времени фиксировалась регистраторами СМПР и средствами оперативно-информационного комплекса ОАО «СО ЕЭС».
Общая продолжительность времени совместной работы энергообъединений в девяти опытах превысила три часа. Успешно проведенные испытания не только доказали возможность кратковременной параллельной работы Объединенных энергосистем Востока и Сибири, но и позволили экспериментально определить оптимальные параметры настройки ЦС АРЧМ ОЭС Востока, а также дали данные для разработки мероприятия по повышению надежности работы энергосистем.

Исторический момент - на диспетчерском щите впервые отображается переток мощности между ОЭС Востока и ОЭС Сибири через включенный выключатель на подстанции 220 кВ Могоча

Полученные результаты и положительный опыт дают возможность в будущем существенно повысить надежность электроснабжения потребителей путем кратковременного включения на параллельную работу ОЭС Востока и ОЭС Сибири при каждом переносе точек раздела. В этом случае питание всех потребителей, подключенных к межсистемным линиям электропередачи вдоль Транссибирской магистрали в восточной части Забайкальского края, прерываться не будет — потребители даже не заметят момент переключений.
Однако успех испытаний вовсе не означает мгновенного, как по мановению волшебной палочки, изменения ситуации с кратковременным погашением потребителей. Для этого еще предстоит оборудовать устройствами синхронизации секционные выключатели на принадлежащих РЖД двадцати двух подстанциях 220 кВ тягового транзита Ерофей Павлович - Могоча - Холбон. Вопрос о необходимости проведения таких работ был поднят на заседании правительственной комиссии по обеспечению безопасности электроснабжения в ДФО, проведенной 5 сентября во Владивостоке. В результате РЖД было получено поручение выполнить разработку и утвердить план мероприятий, включающий в себя установку устройств синхронизации на секционных выключателях для осуществления переноса точки раздела между ОЭС Востока и ЕЭС России без погашения нагрузки.

Технологи следят за ходом испытаний. Слева - руководитель испытаний директор по управлению режимами - главный диспетчер ОДУ Востока Наталья Кузнецова. На рабочих местах диспетчеров - старший диспетчер Сергей Соломенный и диспетчер Олег Стеценко

Так или иначе, прошедшим летом Системным оператором и ФСК не только был проведен уникальный эксперимент по параллельной работе обеих синхронных зон ЕЭС России, но и созданы практические предпосылки для кардинального повышения надежности электроснабжения Транссибирской железнодорожной магистрали и других потребителей в восточной части Забайкальского края.