ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ И СТРАН БАЛТИИ: АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ РАЗВИТИЯ

В. Ф. Белей, д. т. н., профессор

Калининградский государственный технический университет

В Европе функционирует пять синхронно работающих энергообъединений. Данные по трем из них, представляющим практический интерес для Калининградской области (КО), приведены в табл. 1. Энергосистемы КО и стран Балтии (Литва, Латвия и Эстония) работают в составе энергообъединения IPS/UPS+Baltic States [1].

1. Характеристики европейских энергообъединений

Характеристика	NORDEL	UCTE	IPS/UPS+Baltic States
Число стран	4	23	14
Население региона, млн чел.	25	450	280
Установленная мощность, млн кВт	90	580	335
Производство энергии, млрд кВтч/год	400	2500	1200

Вследствие географического положения энергетическая безопасность КО в значительной степени зависит от поставок энергоносителей из-за рубежа. В настоящее время энергосистема КО через электрические сети стран Балтии связана с энергосистемами континентальной России и Белоруссии (рис. 1) [2, 3]. ЕС и страны Балтии неоднократно заявляли, что интеграция электроэнергетического рынка стран Балтии с европейскими рынками является одной из их приоритетных задач в области энергетики. Одним из конечных этапов интеграции планируется их отделение от энергообъединения IPS/UPS+Baltic States и подключение на параллельную работу с UCTE [2–4].

Все дальнейшие шаги стран Балтии свидетельствуют о реализации намеченных планов. Так, сразу после обретения ими независимости было создано ОЭС Балтии, объединившее энергосистемы Эстонии, Латвии, Литвы. Как следует из рис. 1, от Финского залива до территории Польши энергосистемы стран Балтии связаны электрической сетью. По дну Балтийского моря проложены и успешно функционирует шесть электрических мостов на основе линий постоянного тока. В случае необходимости эти внутренние связи могут быть усилены за счёт строительства новых линий электропередачи. Линию постоянного тока ППТ 8, состоящую из двух кабелей постоянного тока и двух конвертирующих подстанций, Эстония и Финляндия ввели в эксплуатацию в конце 2006 г.. По различным оценкам, по ней ежегодно можно передавать около 2000 млрд кВтч электрической энергии [5]. Таким образом, в 2006 г. была создана первая электрическая связь между энергосистемой стран Балтии и энергосистемой стран ЕС.

2. Линии постоянного тока Балтийского региона

Линия	Длина, км	Мощность, МВт	Стоимость, млн евро
ППТ 1	170	600	450
ППТ 2	250	600
ППТ 3	245	600
ППТ 4^*	347	700 или 1000	516 или 637
ППТ 5	103	260
ППТ 7	233	500
ППТ 8	105	350	110

^*ППТ 4 находится в стадии проекта, остальные эксплуатируются.

Рис. 1. Системообразующие сети Калининградской области, стран Балтии и Польши

В апреле 2009 г. принято решение о возведении электрического моста на основе линии постоянного тока между энергосистемами Швеции и Литвы (ППТ 4, см. рис. 1 и табл. 2). На эти цели ЕС выделил 175 млн евро. Завершить проект планируется в 2016 г. Страны Балтии в преддверии закрытия 31 декабря 2009 г. Игналинской АЭС (ИАЭС) придают реализации этого проекта не только коммерческое, но и стратегическое значение [6]. В декабре 2006 г. в Вильнюсе было подписано соглашение об объединении энергосистем Литвы и Польши, которое, по предварительным подсчётам, обойдётся в 304 млн евро.

Объединение этих систем является одним из четырёх приоритетных проектов ЕС в области энергетики (проект Европейской комиссии "Быстрый старт"). В бюджете ЕС на 2007–2013 гг. на эти цели запланировано выделить 142 млн евро безвозмездной помощи. Предполагается, что "энергомост" будет представлять собой ЛЭП 400 кВ от Круонисской гидроаккумулирующей электростанции (г. Алитус) до границы с Польшей, а оттуда до польского города Элк – общей протяжённостью 200 км [7]. По этим линиям может быть передано от 1240 до 1640 МВт электрической мощности (табл. 3). Следует отметить, что подстанция Элк имеет слабые связи (посредством линий электропередачи на напряжении 220 кВ) с энергосистемой Польши, что требует усиления за счёт возведения новых линий 400 кВ от г. Элк до городов Ольштын и Нарев (см. рис. 1).

3. Пропускная способность и дальность передачи линий переменного напряжения 110–750 кВ [8]

Напряже-ние ЛЭП, кВ	Сечение проводов, мм²	Передаваемая мощность, МВт		Длина ЛЭП, км
Напряже-ние ЛЭП, кВ	Сечение проводов, мм²	натуральная	при плотности тока 1,1 А/мм²	предельная (КПД=0,9)	средняя (между дву-мя соседними ПС)
110	70–240	30	13–45	80	25
220	240–400	135	90–150	400	100
330	2х240–2х400	360	270–450	700	130
400	3х300–2х400	500	620–820	1000	180
750	5х300–5х400	2100	1500–2000	2200	300

Строительство "энергомоста" планируется завершить в 2011 г. [7]. Еврокомиссия предложила России при подключении энергосистемы Литвы (фактически энергосистемы стран Балтии) к центральноевропейской системе UCTE, подключить к ней также и энергосистему Калиниградской области (ЕС и Калининград: Сообщение Комиссии Европейских Сообществ, 2001 г.) [4].

В настоящее время системообразующая сеть Калининградской энергосистемы построена на напряжении 110 кВ. Планируемое в КО создание второго уровня системообразующей сети на напряжении 330 кВ актуально, так как технические возможности на порядок возрастают (см. табл. 3). При подключении энергосистемы стран Балтии и КО к UCTE, наряду со связью Круонис (Литва) – Элк (Польша), вполне логичным видится сооружение дополнительной двухцепной линии напряжением 400 кВ, соединяющей подстанцию напряжением 330 кВ г. Калининграда с подстанцией в районе г. Эльблон (Польша) (см. рис. 1). Сооружение такой связи будет спосбствовать решению ряда важнейших задач в электроэнергетике стран Балтийcкого региона:

· значительно повысить их надёжность и устойчивость;

· передавать мощности до 1640 МВт в обоих направлениях вдоль побережья Балтийского моря (см. табл. 3);

· обеспечить приём электроэнергии от морских ветропарков, планируемых к возведению в акватории Балтийского моря [3].

Таким образом, в период с 2011 по 2016 гг. реально вхождение энергосистем стран Балтии на синхронную работу в составе энергообъединения UCTE с отключением от энергообъединения IPS/UPS.

Для оценки ситуации в Калининградской энергосистеме необходимо проанализировать её нынешнее состояние и перспективы развития. Потребление электроэнергии в 2008 г. составило 3973 млн кВтч. На долю собственных энергоисточников приходится 2829 млн кВтч, в том числе Калининградской ТЭЦ-2 (один блок мощностью 450 МВт, первичное топливо – газ) – 2617 млн кВтч. Дефицит электроэнергии в 1144 млн кВтч (29 %) восполнялся поставками с Игналинской АЭС. Максимум электрической нагрузки в 2008 г. составил 667 МВт.

Согласно прогнозам к 2015 г. потребление электроэнергии в КО составит от 4451 (умеренный сценарий) до 6471 млн кВтч (максимальный сценарий). Пропускная способность линий электропередачи (напряжением 330, 110 кВ) в настоящее время между Калининградской и Литовской энергосистемами в нормальных режимах составляет 680 МВт, а в отдельных ремонтных и режимных условиях может быть снижена до 200 МВт [9]. Закрытие 31 декабря 2009 г. Игналинской АЭС приведёт к возникновению дефицита электроэнергии в Литве, поскольку установленная мощность электростанций в Литовской энергосистеме (табл. 4) снизится до 3,22 ГВт (включая Круонисскую ГАЭС мощностью 0,8 ГВт), а также к ограничению транзита электроэнергии в КО из континентальной части России.

4. Статистические данные по энергетике стран Балтии по состоянию на 2006 г. [10]

Страна	Установленная мощность, ГВт	Объёмы электроэнергии, млрд кВтч
Страна	Установленная мощность, ГВт	производство	потребление
Эстония	2,29	9,16	7,33
Латвия	2,17	4,73	6,42
Литва	4,58	11,91	10,4

В целях обеспечения энергоснабжения потребителей после закрытия Игналинской АЭС Литва подписала контракт с ОАО "Интер РАО ЕЭС" на поставку российской электроэнергии. Ежегодный гарантированный объём поставок составит около 2,5 млрд кВтч [11]. С целью обеспечения энергетической безопасности на Литовской электростанции начато строительство нового блока мощностью 450 МВт. Далее Литва планирует совместно с Латвией, Эстонией, Польшей и одной из западных компаний строительство новой атомной электростанции мощностью 3200–3400 МВт. Срок ввода последней очереди – 2018 г. [12]. 17 июня 2009 г. страны Балтийского моря подписали в Брюсселе меморандум об объединении энергетического рынка.

Для обеспечения энергетической безопасности Правительством КО намечен и принят за основу следующий сценарий ввода генерирующих мощностей в КО: 1) ввод второго энергоблока Калининградской ТЭЦ-2 (первичное топливо – газ) мощностью 450 МВт – 2010 г.; 2) строительство и ввод в эксплуатацию атомной электростанции АЭС "Янтарь" общей мощностью 2300 МВт – ввод первого энергоблока 1150 МВт в 2016 г., второго энергоблока 1150 МВт в 2018 г. Предполагается также осуществить строительство нескольких ТЭЦ на угле и местном торфе в городах, имеющих развитую систему теплоснабжения, с суммарной установленной мощностью до 800 МВт [9, 13].

С учётом обеспечения резервной мощности, а также требований устойчивости и надёжности работы этих электростанций, работа Калининградской энергосистемы возможна только в составе мощной энергосистемы – такой, в которой она в настоящее время функционирует (IPS/UPS+Baltic States). При переходе энергосистем стран Балтии в состав энергообъединения UCTE необходима работа Калининградской энергосистемы в составе этого энергообъединения.

С завершением в 2016 г. строительства первого энергоблока атомной станции Калининградская энергосистема будет избыточна по мощности. По предварительным расчётам избыточность по мощности может составить от 800 МВт в 2016 г. до 2000 МВт к 2019 г. Существующие в настоящее время сети не смогут передать такие мощности из Калининградской энергосистемы в стран Балтии и Польшу. Таким образом, необходимо не только провести реконструкцию и строительство электросетевого комплекса в КО, но и осуществить развитие межсистемных межгосударственных связей. Если первая проблема может быть успешно решена на региональном уровне, то при создании межсистемных межгосударственных электрических связей необходимо решить ряд сложных технических и политических задач.

Очутившись на европейском рынке электроэнергии, КТЭЦ-2 и АЭС "Янтарь" смогут продавать выработанную энергию потребителям за пределами КО только через посредников в лице сетевых компаний Литвы и Польши и на условиях, которые не всегда могут быть благоприятными для нашей области. Возможности по передаче электроэнергии из КО европейским потребителям, перспективы развития этих сетей и генерирующих мощностей, условия работы энергосистемы КО в энергообъединении UCTE пока недостаточно изучены. Поэтому избыточные электрические мощности КО могут оказаться невостребованными.

В качестве одного из вариантов решения указанных проблем предлагается одновременно со строительством газопровода "Nord-Stream" по дну Балтийского моря осуществить сооружение электрического моста между континентальной частью Российской Федерации, Калининградской областью и Германией (ППТ 6, см. рис. 1). Мост представляет собой линию постоянного тока, состоящую из силовых кабелей, проложенных по дну Балтийского моря, и трёх конвертирующих подстанций

Такой мост позволит (независимо от того, останется ли Калининградская энергосистема в составе российской IPS/UPS или войдёт в центральноевропейскую UCTE) транспортировать электрическую энергию, выработанную в КО, непосредственно в Германию и континентальную часть России, или обратно, минуя посредников в лице Польши, Литвы и Белоруссии. При этом значительно повысятся энергетическая безопасность, надёжность и финансовая независимость Калининградской энергосистемы.

Оценка стоимости и выбор места подключения моста к сетям Германии выполнена под руководством профессора высшей технической школы г. Штральзунда (ФРГ) Эдгара Харцфельда. По предварительным расчётам, при мощности электрического моста 2000 МВт его стоимость составит около 3 млрд евро [14]. Учитывая высокую стоимость, проектирование и строительство моста целесообразно рассмотреть при разработке проекта АЭС "Янтарь". Следует отметить, что ввод в работу второго блока КТЭЦ-2 и особенно АЭС "Янтарь" потребует значительных финансовых вложений в строительство системообразующих сетей как в КО, так и в Литве и Польше, затраты на которые значительно снизились бы при наличии электрического моста.

При решении энергетических проблем КО необходимо также принять во внимание возможности использования гидро- и ветроэнергетических ресурсов. Развитая речная сеть Калининградской области позволяет эффективно использовать гидроресурсы. В довоенный период на территории региона было построено более 30 малых ГЭС, которые работали, в основном, на изолированных потребителей. В настоящее время суммарная установленная мощность ГЭС в КО составляет 1,69 МВт, хотя гидроэнергетический потенциал области оценивается в 25 МВт.

Валовый ветроэнергетический потенциал территории КО достигает 1100 МВт, однако к использованию может быть рекомендована только прибрежная зона ветровой активности, где удельная мощность ветра γ=600–700 Вт/кв. м (рис. 2). ОАО "Янтарьэнерго" участвовало в проекте по возведению ветропарка мощностью 50 МВт в Балтийском заливе. Следует отметить, что в мире всё большее внимание уделяется возведению морских ветропарков.

Рис. 2. Ветропотенциал и размещение морских ветропарков в Калининградской области

В рамках проекта 2005/214 "Перспективы развития морской ветроэнергетики в акваториях Литвы, Польши и Калининградской области" (по программе Tasis) разработана карта оптимального размещения ветропарков в акваториях у берегов Балтийского моря, принадлежащих трём соседям: России, Литве и Польше. В частности, в акватории нашей области выбраны два ветропарка:

1) площадью 28 кв. км и установленной мощностью 130 МВт;

2) площадью 24 кв. км и установленной мощностью 115МВт.

С середины 80-х годов прошлого века по настоящее время в мире сменилось восемь поколений ВЭУ с горизонтально расположенной осью вращения. Каждое из последующих поколений отличается от предыдущего, как правило, большей единичной установленной мощностью (от 20–30 до 6000 кВт), повышением эксплуатационной надёжности, экологичностью, более высокой производительностью и более низкой себестоимостью выработанной электроэнергии (которая достигла 4 центов за кВтч и имеет тенденцию к снижению). В табл. 5 приведены результаты расчёта технико-экономических показателей ветропарков морского базирования, реализованных на основе ВЭУ фирмы Vestas, являющейся лидером продаж ВЭУ в мире [15]. К сожалению, в России ВЭУ средней и большой мощности не производятся.

5. Технико-экономические показатели ветропарка морского базирования КО

на базе установок Vestas V-80 (2 МВт)

Мощность ветропарка, МВт	К_исп	V_ср, м/с	Число ВЭУ	Выработка, млн·кВтч/год
Мощность ветропарка, МВт		V_ср, м/с	Число ВЭУ	Выработка, млн·кВтч/год
50	0,33	7,3	25	150,5
130	0,44	8,5	65	500,0
115	0,49	9,2	58	495,1

Ввод в эксплуатацию этих ветропарков позволил бы покрыть около 25 % потребности Калининградской области в электроэнергии, потребляемой в настоящее время [15], и по-другому взглянуть на проблемы энергобезопасности региона.

Список литературы

1. Аюев Б. В едином ритме с Европой // Мировая энергетика. 2007. № 6.

2. Белей В. Ф. Анализ вариантов функционирования Калининградской энергосистемы при объединении энергосистем Польши и Литвы / Сб. докладов 5 междунар. конф. "Инновации в науке и образовании – 2007" (Калининград, 23–25 октября 2006 г.). Калининград. 2007.

3. Белей В. Ф. Перспективы соединения системообразующих сетей Польши, Калининградской области и Литвы между собой и оценка возможностей подключения к ним потенциальных ветропарков / Междунар. конф. "Комплексное управление, индикаторы развития, пространственное планирование и мониторинг прибрежных районов юго-восточной Балтики" (Калининград, 26–30 марта 2008 г.): Избр. тр. "Учёные записки Русского Географического общества" (Калининградское отделение). Т. 1, ч. 1 (спец. выпуск). 2008. № 1–7.

4. Российский анклав: Основные сценарии социально-экономического развития Калининградской области. Центр стратегических разработок Северо-Запад (www.csr-nw.ru). СПб., 2006.

5. Подводный энергомост // www.technograd.com/news/5368.

6. Еврокомиссар по энергетике: соединение энергосистем Прибалтики и северных стран – приоритет ЕК. http//www.regnum.ru/news/11566.html.

7. ЕБРР рассматривает возможность финансирования строительства ЛЭП Литва–Польша // ТЭК: энергетика, газ, нефть, уголь. 10.07.2007.

8. Идельчик В. И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатомиздат, 1989.

9. Топливно-энергетический комплекс. Электроэнергетика. - Правительство Калининградской области/ http://www.gov39.ru

10. Energy Information Administration. Official Energу Statistics from the U.S. Government.

11. "Интер РАО ЕЭС" заключило контракт на поставку электроэнергии в Литву на 10 лет / РИА Новости. 10.03.2009.

12. В Литве началось строительство нового блока ЛЭС / Балтийское Информационное агентство // http://www.balttinfo.ru. 21.05.2009.

13. Белей В. Ф., Паршина В. Ф., Жуков Д. А. Состояние энергетического комплекса и энергетическая политика в Калининградской области / 7-я междунар. науч. конф. "Инновации в науке и образовании – 2009" (20–22 октября 2008 г.): Сб. науч. тр. КГТУ. – Калининград, 2009.

14. Белей В. Ф., Харцфельд Э. Создание электрического моста при строительстве газопровода "Северный поток". Там же.

15. Белей В. Ф., Никишин А. Ю. Ветроэнергетика Калининградской области: состояние вопроса, проблемы и перспективы развития / Междунар. семинар "Энергетика – движущая сила устойчивого развития в регионе Батийского моря" (Калининград, 10–11 июня 2009 г.). Сб. докл. Калининград, 2009.

Длина ЛЭП, км