Обратимся к началу

Полезно проанализировать и оценить всю научно-прикладную историю применения электрической энергии. На основе ретроспективы возможен глобальный прогноз путей будущего использования электричества, применяя само понятие электричество в максимально широком смысле. Классики так его и воспринимали, называя электричеством обширнейшую область теоретического знания и практического применения, включающую свойства, действия и проявления, получение, преобразование, передачу и распределение, наконец, использование электричества как материала (что концептуально важно) и энергии во всех видах.

Хотя наблюдение явления электризации и рождение самого слова уходят в античность, лишь XIX век сформулировал в 1800–1830 гг. электрическую науку и создал в 1830–1870 гг. электрическую технику. Первая со временем из учения об электричестве превратилась в теоретические основы электротехники – ТОЭ, вторая – в электротехнику как отрасль промышленности и сферу деятельности, в частности, в направление высшего образования.

В русском языке электротехника истолковывается как наука о применении электричества для практических целей, а также само это применение. Электротехническую же промышленность всегда рассматривали как основную техническую базу электрификации страны. При этом речь шла об изготовлении изделий, которые затем вместе с другими образуют электрическое хозяйство – электрику сегодняшнего техногенного общества. Электрическое хозяйство можно рассматривать поэлементно (например, устройство и работу отдельного электродвигателя), затем выделять электрические цепи и системы, опираясь на жёсткие классические законы ТОЭ, можно – как некоторое сообщество (техноценоз) изделий–элементов–особей (единиц, штук), которые стали частью электрического хозяйства не в одно время, поступили не от одного изготовителя, большей частью не по каким-то (пусть и классическим) формулам, но по субъективным привязанностям, объективным обстоятельствам, а то и случайно.

Завершённость основ электротехники отразилась в установлении наименования электрических единиц (CGS – 1881 г., SI – 1960 г.), характеристик переменного тока (1889), системы символов и обозначений (1893), наконец, в образовании (1904) Международной электротехнической комиссии – МЭК (электротехнический отдел Русского технического общества был организован в 1880 г. Тогда же начал выходить журнал "Электричество"). Даль ещё не знал слова электротехника, но словарь начала XX века Ф.Павленкова уже называл электротехнику "прикладной наукой, указывающей наилучшие практические приёмы и способы для устройства электрических приборов и приспособлений их к различным промышленным и культурным целям".

Так мы приходим к задачам электрики: из сконструированных и уже изготовленных электротехникой изделий представить некоторый образ – будущий объект, чтобы документально обосновать инвестиции и разработать рабочую документацию на электрическую часть объекта; выполнять строительные работы, монтаж, наладку, приёмо-сдаточные работы; осуществлять эксплуатацию электротехнических изделий и их электроремонт; обеспечивать электробезопасность и экологические ограничения, предусматривать утилизацию продуктов жизнедеятельности электрического хозяйства и ликвидацию eго (в целом или части).

Электрическое хозяйство не может функционировать и развиваться без различных видов обеспечения, прежде всего без обеспечения электрической энергией. Развитие электротехники привело к электроэнергетике с её доминирующей ролью в XX веке (в 1924 г. был образован МИРЭК, который стал решать проблемы "большой энергетики"). В нашей стране развитие электроэнергетики осуществлялось в соответствии с основными направлениями плана ГОЭЛРО: строительство по единому государственному плану, опережающее развитие тяжёлой промышленности и электрификации при концентрации мощностей и централизации электроснабжения; создание на предприятии единого энергохозяйства (заметим, что термин электроэнергетика отсутствует в Энциклопедическом словаре 1955 г., у Ожегова (1989 г.) и в ГОСТ 19431–74; но появился в ГОСТ 19431–84, в Советском энциклопедическом словаре 1981 г.).

Для повышения эффективности использования энергии важно понять, что в настоящее время качественно отличает электрическое хозяйство предприятия (организации) от электрического хозяйства заводов (комбинатов) времён начала индустриализации (об электрическом хозяйстве квартиры, коттеджа или офиса возможно говорить лишь в последние десятилетия, до 60-х годов его просто не было; а в 90-е стали говорить об интеллектуальном – «умном» – доме). Другими словами: что есть и какая будет в ХХI веке электрика промышленности и быта.

План ГОЭЛРО был правилен и необходим (без последующего разрушения действовавшей сети мелких энергоисточников), пока стояла проблема индустриализации, решить которую было невозможно без гигантов металлургии, химии, машиностроения. Они, в свою очередь, требовали сооружения гигантов энергетики, ставших приоритетными. Положение изменилось в последние десятилетия, когда приоритетными стали требования потребителя. Мировая электротехника давно это поняла, буквально завалив потребителя не только тем, о чём он знает, но и тем, чего он и представить не мог. Большая электроэнергетика лишь начала идти по этому пути и не ставит для себя задачу – сформулировать требования потребителя к энергоснабжающей организации, осознать их, чтобы удовлетворять, опираясь на рыночные отношения.

Существуют пока мало известные широкому кругу электриков постулаты (законы), которые обеспечивают само существование электрического хозяйства и указывают количественные параметры его устойчивости и эффективности. Оказывается, электрическое хозяйство (мы до конца этого не осознаём) создаётся (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 (ограничения самоорганизации). Они утверждают необходимость математически определённых соотношений по количеству между крупным, средним и мелким или между уникальным (единичным) и стандартизованным (массовым).

Формирование (построение) электрического хозяйства и закономерности его функционирования – сравнительно новый объект исследования и управления. У нас это стало ясным в 1944 г., когда при Государственном комитете обороны была создана Госинспекция по промышленной энергетике и энергонадзору, основан журнал "Промышленная энергетика", введена должность главного энергетика на предприятиях с мощностью 1000 кВт (свыше 3000 кВт – главный энергетики имел статус зам. главного инженера), приняты решения по МЭИ. В вузовской подготовке заговорили о внутризаводском электроснабжении и электрооборудовании, инженерах-электромеханиках, электрификации (по отраслям). Всему этому были материальные предпосылки. Построение электрического хозяйства первенцев пятилеток основывалось на классических представлениях механики и электротехники. Тогда можно было подсчитать все режимы для каждого двигателя (электроприёмника), а суммировав, получить электрическую мощность, расход энергии, объёмы энергосбережения. И это было правильно и реализуемо, если в кузнечных цехах Магнитки и Кузнецка устанавливалось 11 двигателей, в динасовом – 23 (на крупном заводе в целом на уровне 1000), а сортамент был единичен. И это касалось всех первенцев пятилеток.

Количественное увеличение и качественное усложнение устанавливаемого электрооборудования и сетей электрики в 50–60-х годах привели к вероятностным системно-кибернетическим представлениям. В их основе – убеждение в существовании среднего, в наличии отраслевых норм на единицу выпускаемой продукции (наличие математического ожидания) и возможной приемлемой ошибки (конечность дисперсии).

Фактически же количество устанавливаемого оборудования стремительно увеличивалось (как и его разнообразие). Добавим к этому: а) вхождение предприятия в рыночную среду, следовательно, изготовление только пользующегося спросом (это ведёт к разнообразию, требующему энергозатрат); б) изменение отношения с энергоснабжающей организацией и поставщиками оборудования; в) новый подход к инвестициям и их оценке, включая затраты на энергосбережение и повышение эффективности электрического хозяйства; г) усиление роли предпроектных стадий и согласований, когда принимают решения, не зная большинства деталей, в том числе данных по электроприёмникам.

Что касается повышения уровня электрификации средней и крупной промышленности, проявляющегося, прежде всего, в росте электропотребления и количества установленного электрооборудования, то следует учитывать тенденции, характерные для мирового промышленного производства и объясняемые: 1) расширением объёмов производства при вводе в эксплуатацию энергоёмких цехов и агрегатов; 2) интенсификацией производственных процессов; 3) качественным изменением технологии получения продукции; 4) вытеснением тепловой энергии и органического топлива электроэнергией; 5) улучшением качества продукции, в частности, в результате расширения последующих переделов; 6) прямым вводом энергии непосредственно в технологический процесс, т.е. её превращением в технологического материального агента; 7) ухудшением качества исходного сырья; 8) улучшением условий труда и культуры производства; 9) повышением внимания к защите окружающей среды. Эти тенденции, ведущие к росту удельных расходов, могут быть компенсированы лишь высокими технологиями и энергосбережением.

Вступая в новое тысячелетие и столкнувшись с необходимостью управлять созданием, функционированием и развитием электрического хозяйства, ожидая революцию на мировом рынке энергобизнеса, заключающейся в безусловном приоритете интересов потребителя (в том числе и за счёт того, что на смену электростанциям 1000–2000 МВт приходит строительство электростанций, рассчитанных на обслуживание единичных производств, организаций, домов), практически важен вопрос: что всё это означает теоретически, что нового должно появиться в нашем знании, к чему мы должны адаптироваться?

Век электротехники опирался на классические представления (рис.1): телá (поля) и движение можно представить в идеальном виде, существуют жёсткие причинные связи и следствия. Математический аппарат – дифференциальное и интегральное исчисление. При заданных исходных данных решение однозначно и неотличимо от другого с теми же исходными данными. Существует обратимость и независимость решения от времени производимых вычислений.

Век электроэнергетики начал иметь дело с процессами и системами (классические представления первой научной картины мира имеют соподчинённое значение). Господствующее мировоззрение – вероятностные представления и системно-кибернетические взгляды, реализуемые теорией больших или сложных систем, системным анализом, системотехникой, теорией надёжности и массового обслуживания. Всё это основывалось на теории вероятности и математической статистике, которые предполагали действие закона больших чисел и центральной предельной теоремы. Решение любой задачи определялось параметрами распределения, так что с заданной вероятностью находился некоторый интервал, в котором и существовало решение.

Век электрики будет иметь дело со структурами ценозов и отбором (для техноценозов – информационным). В этом случае электрическое хозяйство есть слабо связанное и слабо взаимодействующее практически бесконечное (счётное) множество изделий (целостность), конвенционно выделяемых как сообщество (ценоз), адекватно не описываемое системой показателей, тождественно не равное другому при совпадении показателей, необратимо развивающееся (эволюционирующее). Математический аппарат – гиперболические Н-распределения в видовой, ранговидовой и ранговой по параметру формах, которые не дают решения в точке из-за теоретического отсутствия математического ожидания (среднего). Однако оперирование с распределением в целом позволяет решать практические задачи определения параметров электропотребления, нормирования и энергосбережения, изменения организации электроремонта и повышения эффективности электрического хозяйства в целом и по отдельным составляющим.