История электротехники, электроэнергетики

 

2. Развитие энергетики в России

 

Электротехническая промышленность всегда рассматривалась как основная техническая база электрификации. При этом речь шла об изготовле-

нии изделий, которые  лежат в основе электрического хозяйства  потребителей

– электрики. Электрическое хозяйство можно рассматривать поэлементно,

например устройство и работу отдельного электродвигателя, затем выделять

электрические цепи и  системы, опираясь на классические законы ТОЭ.

Сегодня важнейшие задачи электрики следующие: из сконструирован-

ных и уже изготовленных  электротехникой изделий представить  некоторый

образ – будущий объект, чтобы обосновать инвестиции и разработать рабочую документацию на электрическую часть объекта; выполнять строительные, монтажные, наладочные, приемо-сдаточные работы; осуществлять эксплуатацию электротехнических изделий и их электроремонт; обеспечивать

электробезопасность и  экологические нормы, предусматривать утилизацию

продуктов жизнедеятельности  электрического хозяйства и его  ликвидацию

(в целом или части).

Электротехническая продукция (изделия), определяемая специфической техникой, технологией, материалами и порождающая немалое экологическое воздействие, составляет материальную основу электрического хозяйства (электрики), которое, однако, не может функционировать и развиваться без различных видов обеспечения, и прежде всего без обеспечения электрической энергией.

11

В нашей стране развитие электроэнергетики осуществлялось в соответ-

ствии с основными  принципами плана ГОЭЛРО (разработанного в 1920 г.

Государственной комиссией по электрификации России): строительство

электростанций по единому государственному плану, опережающее развитие

тяжелой промышленности, электрификация при концентрации мощностей и централизации электроснабжения, создание на предприятии единого энергохозяйства.

Собственно план ГОЭЛРО, рассчитанный до 1935 г., был выполнен к середине 1931 г. В этот период было произведено 10 687 ГВт·ч: это меньше годового потребления крупного алюминиевого завода. Очевидна положительная роль плана ГОЭЛРО как основополагающего плана развития народного хозяйства, предусматривающего «электрификацию всей страны» (В. И. Ленин). Но если обратиться к реалиям большей части территории России, то следует признать, что к началу XXI в. «электрификация всей страны» так и не была осуществлена. Это касается не только северных и арктических регионов, занимающих 2/3 территории РФ (где проживает «лишь» 9 млн. человек), но и Центральной России, Северо-Запада, Урала и Поволжья, не говоря уже о Сибири и Дальнем Востоке. В российской глубинке напряжение днем может превысить 250 В, а вечером упасть до 190 В и ниже, село в 2001 г. в Тульской области без света с 11 апреля по 20 июля – рядовое явление. Речь идет о трансформации и распределении электроэнергии через воздушную однофазную ЛЭП 35–110, 6–20 кВ, трехфазную линию 0,4 кВ, линию фаза-ноль 380/220 по поселку или между поселениями для рассредоточенных отдаленных небольших единичных нагрузок с резкими суточно климатическими одновременными колебаниями нагрузки на всем множестве потребителей. Регулирование напряжения по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), осуществляемое на шинах 6–20 кВ, не обеспечивает у электроприемников требований ГОСТ к качеству электроэнергии. Технически реализуемая ныне схема электрификации

 

12

от системных электрических сетей, фактические планово-ремонтные, аварийные, а сегодня и платежные ограничения, а также предупредительные

отключения и обрывы при грозе, ветре, дожде и снеге не позволяют говорить о завершенности электрификации в России. Среднегодовая продолжительность отключения сельскохозяйственных потребителей (100 ч) не дает возможность говорить о развитии аграрного сектора и обрекает молодежь на миграцию, оставляя ее без работы и электронной информации.

План ГОЭЛРО был необходим (исключая последующее разрушение

в 1930-х гг. действовавшей  сети мелких и в 1950-х гг. средних  энергоисточ-

ников), пока стояла задача индустриализации, решить которую было невозможно без гигантов металлургии, химии, машиностроения. Они, в свою очередь, требовали сооружения гигантов энергетики, строительство которых

стало приоритетным. Положение  изменилось в последние десятилетия, когда

приоритетными стали  требования потребителя. Мировые производители

электротехники давно  это поняли, буквально завалив  потребителя не только

тем, о чем он знает, но и тем, чего он и представить  не мог. Сегодня специа-

листы-электрики должны уметь формулировать требования потребителя к изготовителям электротехнических изделий и к энергоснабжающей органи-

зации, а затем и  отстаивать их. Практически это означает реализацию утвер-

ждаемого Гражданским  кодексом РФ равенства таких юридических лиц, как

энергоснабжающая организация  и потребитель, переход от абсолютизма

большой энергетики к  тезису «Потребитель всегда прав».

Для повышения эффективности  использования энергии важно  понять,

чтo в настоящее время  качественно отличает электрическое хозяйство совре-

менного предприятия (организации) от электрического хозяйства заводов

(комбинатов) времен начала  индустриализации (об электрическом  хозяйстве

квартиры, коттеджа или  офиса стало возможным говорить лишь в последние

50 лет: до 1960-х гг. его просто не было). Что есть и какой будет в XXI в.

электрика промышленности и быта?

13

Существуют пока еще  мало известные широкому кругу электриков постулаты (законы), которые обеспечивают само существование 

электрического хозяйства  и указывают количественные параметры его устойчивости и эффективности. Оказывается, электрическое хозяйство создается (проектируется, строится), функционирует (эксплуатируется и ремонтируется) и развивается (модернизируется и технически перевооружается) не столько на основе классических законов механики и ТОЭ, сколько на основе некоторых ценологических ограничений (ограничений

самоорганизации). Они  утверждают необходимость математически определенных соотношений по количеству между крупным, средним и мелким или между уникальным (единичным, новым) и стандартизованным (массовым).

Исторический опыт свидетельствует, что новая теория, какие бы практические результаты она ни давала, а тем более новое мышление, не сразу овладевает массами. Формирование (построение) электрического хозяйства и закономерности его функционирования сравнительно новый объект иссле-

дования. Лишь в 1944 г. при Государственном комитете обороны была создана Госинспекция по промышленной энергетике и энергонадзору, основан

журнал «Промышленная  энергетика», введена должность главного энергетика на предприятиях с потребляемой мощностью от 1000 кВт (по электрической нагрузке сегодня это мелкое предприятие, где штатного электрика может не быть совсем), в высшей школе заговорили о внутризаводском  электроснабжении, подготовке инженеров-электромехаников, электрификации по отраслям.

Построение электрического хозяйства в период первых пятилеток ос-

новывалось на классических представлениях, когда можно было подсчитать

все режимы для каждого  двигателя (электроприемника), а суммировав, полу-

чить электрическую  мощность, расход энергии, объемы энергосбережения. И

это было правильно и реализуемо, если в кузнечном цехе в 1930-х гг. уста-

навливали 11 двигателей, в механическом – 34, электроремонтном – 20, в

14

системе водоснабжения  – 25, на Центральной электрической  станции (ТЭЦ) –

40 (на крупнейших заводах  сейчас в 100 раз больше), а сортамент был едини-

чен.

Количественное увеличение и качественное усложнение устанавливае

мого электрооборудования  и сетей электрики в 1950–1960-х  гг. привели к ве-

роятностным системно-кибернетическим представлениям. В их основе убежденность в возможности получения данных по каждому электроприем-

нику и результата на основе групповых коэффициентов, в существовании

среднего, в наличии  отраслевых норм на единицу выпускаемой  продукции

(наличие математического  ожидания) и возможной небольшой  ошибки (ко-

нечность дисперсии).

Фактически же количество устанавливаемого оборудования стремительно увеличивалось (как и его разнообразие), составив к началу XXI в. тысячи двигателей для производств, десятки тысяч двигателей общей мощностью миллионы киловольт-ампер для заводов. Добавим к этому:

а) вхождение предприятия  в рыночную среду, следовательно, изготов-

ление только пользующегося  спросом товара (это ведет к  разнообразию ас-

сортимента продукции, требующему энергозатрат);

б) изменение отношения  с энергоснабжающей организацией и постав-

щиками оборудования;

в) новый подход к инвестициям  и их оценке, включая затраты на энер-

госбережение и повышение  эффективности электрического хозяйства;

г) усиление роли предпроектных  стадий и согласований, когда прини-

маются решения без учета данных, в частности по электроприемникам.

Устойчивое качественное электрообеспечение потребителей (и  не

только отдаленных) достижимо, если одновременно с сетевым строительством и реконструкцией будут сооружаться мелкие источники электроэнергии,

работающие параллельно  с энергосистемой или автономно. Фактически эти

два направления (крупное  как основа электроэнергетики, некрупное  как со-

15

ставная часть электроснабжения электрики) должны быть гармонично увязаны.

Строительство собственных  источников электроэнергии как тенденция

характерно для средних  и крупных металлургических, химических, машино-

строительных и других предприятий, отдельных поселков и  городов. Налицо

их стремление уменьшить  свою зависимость от энергосистем в  обеспечении

электричеством (и теплом: восстановление и строительство собственных ко-

тельных) путем использования  вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) и

установки генераторов  небольшой мощности на напряжение не только 6 (10)

кВ, но и 0,4 кВ. С точки  зрения электрики, подобная децентрализация обост-

ряет проблему технических  условий, сформулированных в 60-е гг. прошлого

века под взятые на себя электроэнергетикой, но не выполненные  обязатель-

ства обеспечить всех потребителей электроэнергией при  минимуме приве-

денных затрат. Правила пользования электрической энергией (ныне отме-

ненные) были обязательным документом для всех пользователей (включая

проектировщиков), выдача технических условий превращалась в процедуру,

зачастую ущемлявшую интересы потребителей.

Строительство собственных источников электроэнергии, расширение

и реконструкция электрического хозяйства, нормирование и энергосбереже-

ние во многом связаны  с переходом в полном объеме ко взаимоотношениям,

основанным на Гражданском  кодексе РФ. Пока же равенство энергоснаб-

жающей организации  и потребителя как юридических  лиц соблюдается не

всегда, а переход от разрешительного к регистрационному принципу под-

ключения лишь начинает обсуждаться. Без возможности свободной  продажи

потребителям электроэнергии от собственных источников по цене ниже та-

рифа в данном регионе, опираясь на электростанции в единицы  и сотни ки-

ловатт, трудно обеспечить энергобезопасность России.

Другая проблема –  качество электрической энергии. Электротехниче-

ская промышленность выпускает, например, дуговую электросталеплавиль-

ную печь и прилагаемое  к ней другое сертифицированное  оборудование.6

16

Электроэнергетика обеспечивает подачу электроэнергии также в соответст-

вии с ГОСТами. Почему же потребитель, установивший печь, сталкивается

с проблемой нарушения ГОСТов? Это относится и к регулируемому электро-

приводу, и к другому  электрооборудованию.

Потребление энергоресурсов – особый вид купли-продажи, не относя-

щийся к сфере услуг: энергоснабжение должно осуществляться по публич-

ному договору. Взаимоотношения «потребитель – энергосистема» – важней-

шая, но сегодня не полностью  рыночно упорядоченная область (в  отличие от

отношений «потребитель – электротехническое изделие»), хотя она во мно-

гом определяет эффективность  электрического хозяйства в целом и обуслов-

ливает: прогноз параметров электропотребления на различные временные

интервалы; нормирование по производствам и цехам; определение  постоян-

ной составляющей, отключений по очередям и лимитов; организацию  иерар-

хии учета и приборно-программное обеспечение, энергоаудит; создание сис-

темы энергосбережения и оценки ее результатов, существенно  влияющие на

себестоимость продукции.

Быть может, менее теоретически интересно, но, несомненно, более зна-

чимо практически применение нового электрооборудования, новых техноло-

гий, материалов и модернизация существующего, включая рационализацию

схем электроснабжения и сетей, внедрение регулируемого  электропривода,

энергосберегающего электротермического  и иного оборудования.

Эффективность электрического хозяйства неразрывно связана с элек-

троремонтом, включающим в себя обслуживание, ремонт и утилизацию

электрооборудования. Электроремонт  не исчезнет, но со временем он должен

существенно измениться, учитывая интеллектуализацию техники  и техноло-

гий, высокую надежность ныне выпускаемого оборудования, распростране-

ние фирменного обслуживания, изменение соотношения между  различными

формами централизации, необходимость кардинального изменения  системы

планово-предупредительного ремонта, появление новых электроремонтных

17

технологий, изоляционных материалов и лаков, компьютеризацию  информа-

ционного обеспечения  электроремонта.

Если говорить о повышении  экономической эффективности электрического хозяйства (включая электропотребление) в современных условиях глобализации, то следует основываться на теориях, описывающих современный постиндустриальный мир и предлагающих адекватные критерии эффективности. На этих теориях (самоорганизации, фрактальности, техноценозов, катастроф и др.) основываются ценологические представления и математический аппарат гиперболических Н-распределений, методики по нормированию, энергосбережению, прогнозу параметров электропотребления, а также методики, включающие оценку эффективности систем электроснабжения иобеспечивающие повышение производительности труда при электроремонте).6. РАЗВИТИЕ ЭНЕРГЕТИКИ В РОССИИ