Электрификация не состоялась

 

План ГОЭЛРО ставил задачу обеспечить мировой уровень надёжности энергоснабжения потребителей и эффективности производства энергии при затратах, на порядок меньших, чем на Западе. Мировой опыт был однозначен: надёжность обеспечивается должным уровнем резерва мощностей; эффективность – крупными единичными мощностями агрегатов, высокими параметрами теплоносителя и высокой технологией производства оборудования. В России на это средств не было, её будущее, считалось – оставаться «во мгле» на века. Выводы российских специалистов-энергетиков были другими: задача решения не имеет, если повторять путь развития энергетики Запада. Наш путь достижения цели должен быть иным, и он был найден, опираясь на вероятно-статистические представления. Полная вероятность любого события в системе определяется теоремами сложения и умножения вероятностей этого события для всех её элементов. Тогда высокая надёжность может быть обеспечена максимизацией числа неразрывно связанных элементов системы электроснабжения.

В мире уже осваивались агрегаты мощностью 25, 50 и даже 100 МВт с давлением пара 10 МПа (100 ат) и более и температурой свыше 500 ^оС. Вначале энергетика, возникшая на базе импортного оборудования, руководствовалась решением Совнаркома СССР, которое запрещало в энергосистемах, создаваемых в центрах промышленных нагрузок, установку единичных мощностей свыше 10 % мощности системы (это, безусловно, ценологическое требование, возможно, восходящее к утверждению Парето). Этому соответствовали и маломощные агрегаты с параметрами пара около 3,9 МПа (39 ат) и 450 ^оС. Но какого-либо теоретического или иного обоснования этой 10 %-ной величины нам найти не удалось. Кстати, в середине 60-х годов решался вопрос о выборе трансформатора для блюминга 1300 Запсиба, мощность синхронного двигателя-гонника которого составила 20 МВт. Полагая 10-кратный запас по мощности достаточным для пуска, самозапуска, работы в ударных режимах, нами был принят на заводской подстанции трансформатор 220/10 кВ, 200 МВА, хотя для аналогичного случая на Криворожстали был установлен трансформатор 63 МВА, 110/10 кВ).

Созданные на небольшом расстоянии друг от друга энергосистемы объединяли, повышая тем самым надёжность энергоснабжения потребителей. Увеличение суммарной мощности энергосистем давало возможность использовать рост единичных мощностей и параметров теплоносителя. «Перешагивая» при объединении энергосистем через часовые пояса, энергетики, постоянно ограничиваемые в средствах, получили возможность использования в часы максимальных нагрузок мощности соседних энергосистем, уже прошедших максимум. Это также снижало необходимый резерв мощностей.

Так была решена проблема достижения мирового уровня надёжности энергоснабжения в условиях отсутствия резервных мощностей. Высвобожденные для других нужд средства оказались соизмеримыми с затратами на создание около 50 ГВт энергетических мощностей.

Кроме надёжности энергоснабжения государство требовало и мирового уровня эффективности производства. В качестве оценочного показателя была определена эффективность использования топлива на единицу отпущенной электрической энергии. Применявшийся состав оборудования позволял иметь этот показатель на уровне 600–700 г/кВтч отпущенной энергии, что было тогда выше мирового уровня.

В системе отраслевого управления экономикой рядом с отраслью «электроэнергетика» работала отрасль «коммунальное хозяйство», одной из задач которой было обеспечение надёжного теплоснабжения городов. На строительство крупных экономичных котельных средств не хватало, и города отапливались большей частью дымовыми котельными, а то и квартирными печами.

И энергетиков, по образному выражению Новожилова И.А., осенило: «Друзья-коммунальщики, пустите наше «грязное» производство в города. Мы придумали электростанцию с красивым названием «теплоэлектроцентраль». Теперь в турбинах пар расширяется до 0,0035–0,0040 МПа (0,035–0,040 ат). Это соответствует глубокому вакууму, и пар полностью теряет товарные свойства, унося в окружающую среду огромное количество тепла. Это самая большая потеря в цикле производства электроэнергии. Если на ТЭЦ расширение части пара прекратить на уровне 0,15–0,20 МПа (1,5–2,0 ат), то его можно использовать для отопления городов. За счёт этого снизится удельный расход топлива на отпущенный киловатт-час, а вы получите бесплатный для вас (с точки зрения капитальных вложений) источник с ценой на тепло, установленной государством для коммунального сектора.

Сделка была взаимовыгодной и состоялась. Коммунальное хозяйство осталось ответственным за теплоснабжение городов, но ТЭЦ и магистральные сети от них построили и эксплуатировали энергетики. Процесс этот развивался, и практически на базе каждой конденсационной турбины (К) была создана теплофикационная (Т), вплоть до Т-250, которой не знает мировая практика.

Так родилась единая энергосистема страны (ЕЭС), обеспечивающая мировой уровень надёжности энергоснабжения потребителей в условиях крайне низкого уровня резерва мощностей. Большая часть мощностей ЕЭС базируется на тепловых нагрузках городов и промышленности, что обеспечивает ей высокую эффективность производства электрической энергии.

В настоящее время только в Российской Федерации работает больше 30 тепловых электростанций мощностью свыше миллиона киловатт. Из них Сургутская ГРЭС-2 с блоками по 800 МВт имеет мощность 4800 МВт, а Рефтинская ГРЭС с блоками по 500–3800 МВт. Крупнейший конденсационный блок Костромской ГРЭС имеет мощность 1200 МВт; 33,6% мощностей тепловых электростанций работает на давлении 24 МПа, 49,4% – на 13 МПа. Быстрыми темпами росла эффективность производства энергии. Если эффективность использования топлива на всех электростанциях СССР в 1950 г. составляла 590 г/кВтч, то в 1995 г. она достигла уровня 312,4 г/кВтч.

Наша страна не уступает Западу и в использовании энергии рек: 13 ГЭС имеют мощность свыше миллиона киловатт. Самыми крупными являются Саяно-Шушенская и Красноярская ГЭС на Енисее мощностью соответственно 6400 и 6000 МВт. Эти две электростанции производят энергии больше, чем вся энергетика СССР в 1950 г. Пустив в 1954 г. первую в мире АЭС, в настоящее время Россия имеет семь АЭС мощностью свыше 10⁶ кВт, три из них – мощностью по 4000 МВт при единичной мощности агрегата 1000 МВт. Россия стала первопроходцем и в использовании сверхвысоких напряжений, освоив передачу электроэнергии на напряжении 750 и 1150 кВ.

Такой путь развития энергетики привёл к значительному ограничению хозяйственной самостоятельности энергетических предприятий. Их задача свелась к обеспечению ввода по заданию диспетчера любой мощности в произвольном диапазоне при нормативном уровне всех видов затрат. Но всеобщность и всепроницаемость энергетики не позволяют охватить её одним ведомством даже в условиях абсолютной централизации. По союзно-республиканской отрасли «электроэнергетика» планировали и учитывали только энергетику общего пользования, в состав которой входили электростанции и сети напряжением 110 кВ и выше. Работу электростанций и сетей специального назначения планировали и учитывали по отраслям – потребителям энергии. Таким образом, к ЕЭС страны примыкала промышленная, сельскохозяйственная и коммунальная энергетика.

Создание и ликвидация совнархозов значительно изменили состав ЕЭС России. Были созданы топливно-энергетические структуры, куда передали всё, что имело отношение к топливу и энергии. В 60-е годы возвратились к отраслевой структуре управления, но энергетическая часть топливно-энергетических служб вернулась в большую энергетику со всем своим имуществом, часто имевшим специальное назначение. В состав Калининской энергосистемы вошли ТЭЦ Каменского целлюлозно-бумажного, Вышне-Волоцкого хлопчатобумажного комбинатов, Бежецкого завода сельхозмашиностроения, построенные на территории предприятий и являвшиеся их цехами.

В 1952 г. колхозам, энергоснабжение которых осуществлялось от собственных источников, разрешили подключаться к сетям государственных энергосистем, а сами средние и малые источники, в том числе и работавшие на возобновляемых ресурсах, уничтожались. Началось массовое строительство сельских распределительных сетей, которое достигло апогея в начале 60-х годов. Руководство страны в соответствии с ленинским лозунгом об электрификации приняло решение о её завершении к 55-летию Великого Октября. Колхозам выделили средства, позволявшие строить в средних размеров областях России ежегодно 6–10 тысяч километров сетей, но при этом «забыли» о создании служб их эксплуатации. Исправляя ошибки, возложили обслуживание сетей на «большую энергетику», которая имела базы практически в каждом административном районе страны. Не было ли это ещё большей ошибкой?

К середине 80-х годов пошли ещё дальше, распорядившись о передаче колхозно-кооперативной собственности села на баланс Минэнерго. Так РАО ЕЭС дошло до вводов в коровники (до собственно электрики). Созданные позднее энергетические службы сельской энергетики остались в Минэнерго. Местные службы часами, а то и днями ждали союзного монтёра для замены предохранителя на трансформаторной подстанции, при этом не доили коров, кисло молоко, гибли цыплята, гнило зерно.

В расширении границ ЕЭС оказались заинтересованными и сами энергетики: зарплата руководителей определялась категорийностью по мощности, в которую пересчитывали километры ЛЭП и мощность трансформаторных подстанций. Руководители энергосистем низших категорий через обкомы партии ходатайствовали о передаче их на баланс объектов промышленной и коммунальной энергетики. Просьбы всегда выполнялись. Так ЕЭС пришла в квартиры.

В этой системе хозяйствования, с точки зрения Минэнерго, ничего плохого не происходило. Вместе с объектами энергетики передавали лимиты материальных, трудовых и финансовых ресурсов. Принятие Минэнерго объектов потребительской энергетике стороны рассматривали как услугу, подлежащую дополнительной оплате, в результате чего в ведомость о передаче объектов включали, например, квартиры для персонала, автомобили для начальников. Право на выдачу технических условий на присоединение и на любой шаг в промышленной и любой другой энергетике закрепило монополизм ЕЭС. Не влияло это и на систему государственного регулирования энергетики, так как развитие промышленной, коммунальной и сельскохозяйственной энергетики по-прежнему планировали и учитывали по отраслям-потребителям.

Выделим три этапа реализации ГОЭЛРО. Первый связан с созданием заводских, но государственных ТЭЦ, подчинённых Наркомату энергетики, и государственных районных электростанций – ГРЭС. Этап определял индустриализацию и был увязан с ликвидацией кулачества как класса (с 1929 г. уничтожено до 1 млн водяных и ветряных возобновляемых, различных частных источников энергии мощностью от 5 до 10 млн кВт. Например, электростанция 30 л.с. на мукомольне И.Л.Фуксмана, г.Томск. В 1931 г. в СССР насчитывалось 830 тыс. ветряков). Второй – со строительством крупных электростанций, ориентированных на создание единой энергосистемы, ставшей впоследствии объединённой; быстрыми темпами началось строительство сельских сетей и массовое подключение колхозов и совхозов к государственным сетям, а каждый обком КПСС стремился иметь (и получал) собственную энергосистему. Это направление привело к тому, что было уничтожено, по разным оценкам, от 5 до 6,6 тыс. средних электростанций мощностью 100–10000 кВт (суммарной по стране 2–5 млн кВт).

Под обязательство Минэнерго подвести электроэнергию к каждой розетке, двигателю, коровнику энергосистема на третьем этапе получила право выдавать технические условия на присоединение, разрешать (точнее – запрещать) потребителям строительство генерирующих мощностей. В результате, на первый взгляд, правильного положения, что увеличение единичной мощности генератора снижает удельный расход топлива, начали, например, строить вторые ТЭЦ буквально за оградой завода, но на генераторное напряжение выше 10 кВ (Липецк, Караганда). Это исключало выдачу электроэнергии непосредственно потребителю и требовало сооружения блоков генератор-трансформатор, к линии для выдачи на напряжении 110 кВ на районную РП 110/220/500 кВ, строительство обратной линии 110(220) кВ с этой районной подстанции до того же самого завода и сооружения на заводе главных понизительных подстанций для получения 10(6) кВ. Затраты в подстанции и сети Минэнерго на себя не принимало, а перекладывало на потребителя. Третий этап характеризуется полным монополизмом электроэнергетики, когда за счёт потребителя энергосистемы осуществляли его же присоединение; компенсацию реактивной мощности, поддержание напряжения. Потери в сетях перекладывали на потребителя; требовали сооружения генерирующих мощностей, высоковольтных линий, подстанций, чтобы затем, используя всё это, брать деньги с потребителя же. Энергосистемы потеряли интерес к эффективной работе, так как любая реконструкция, по существу, осуществлялась за счёт потребителя.

Теперь ответим на основной вопрос: состоялась ли «… электрификация всей страны» (В.И.Ленин. ПСС, т. 44, с. 9); «превращение всего государственного механизма в единую крупную машину, в хозяйственный организм, работающий так, чтобы сотни миллионов людей руководствовались одним планом…» (ПСС, т. 36, с. 542). Всё это не получилось, электрификация страны не состоялась.

Конечно, можно довольствоваться охватом электрификацией, который охарактеризован числом организаций, где государственный надзор и контроль органы Госэнергонадзора осуществляли в 2003 г. Это энергоснабжающие организации, включающие 20586 электростанций различной мощности (350 – тепловые, 117 – гидравлические, 253 – блок-станции, 19866 – малые электростанции), 1675 предприятий электрических сетей; 52702 котельных; 1990728 потребителей электрической энергии (из них 224501 – промышленные и приравненные к ним, 1586250 – непромышленные и коммунально-бытовые, 179977 – сельскохозяйственные).

Но если обратиться к реальной жизни на большей части территории России, вовсе нельзя сказать о завершённости электрификации (сегодня без электричества отдалённые и северные территории, а это 2/3 России, 9 млн человек, а говорят и о 15 миллионах). И речь идёт не только о поселениях, где электричества не было и нет, но и о других – в Центре, на Северо-Западе, Урале, в Сибири, питающихся по одной ЛЭП или однотрассовой (дважды после 1997 г. «гасилось» даже Сочи) и отключаемых планово, аварийно, грозой, ветром, гололёдом, сходом лавин, наездом трактора. А каждодневные отклонения напряжения до 190 В и ниже вечером, свыше 240 В – ночью (!), и другие нарушения ПУЭ и ГОСТ, не дающие возможности эксплуатировать современную технику, вести товарное сельское хозяйство, обучать дистанционно детей, предоставить информационный доступ к технологиям и культуре (в России на 80 учащихся в школе – один компьютер, в то время как в европейских странах – один на 10 школьников; обещание вице-премьера Правительства РФ В.Матвиенко оснастить все сельские школы компьютерами, возможно, и выполнимо в смысле оснащения, но безнадёжно из-за отсутствия вообще или из-за некачественного электричества). Неэлектрифицированность глубинки делает её безлюдной – это глубинка без будущего, а без глубинки, без электрифицированного освоения территории – нет будущего и у всей России. Системные ЛЭП 110–750 кВ, действующие и создаваемые Федеральной сетевой компанией, не обеспечат полной электрификации, в том числе и из-за проблем последующей трансформации и распределения. «Непростая» ЛЭП-500 кВ сечением 540 мм² Саяно-Шушенская ГЭС–Новокузнецк, проходящая над Горной Шорией, не запитала (да экономически и не может этого сделать) ни одного зимовья, стойбища, поселения, ни одного из возможных приютов на туристических тропах этой Кузнецкой Швейцарии. Гигант электроэнергетики решает вопросы электроснабжения гигантов же цветной и чёрной металлургии, оставляя без электричества отдельные отдалённые хозяйства или жильё, бывшие леспромхозы и колхозы, делая их ещё и поэтому безлюдными.

Констатируем, что в 1999 г. лишь 14 регионов РФ из 72 потребили свыше 15 млрд кВтч каждый, а годовой объём электропотребления по Братскому алюминиевому заводу составляет 16, 4 млрд кВтч при среднегодовоё заявленной мощности 1879 МВт; Красноярскому – соответственно, 14.8 и 1680; Саяногорскому – 6Ю9 и 807; Новокузнецкому – 4,7 млрд кВтч и 541 МВт. И чтό на этом фоне какое то отдалённое поселение или установка ветряка?

Системы электроснабжения сельских районов напряжением 0,38–110 кВ имеют общую протяженность около 2,3 млн км, в том числе воздушные линии 6–10 кВ – 1184 тыс. км, ВЛ 0,38 кВ – 826 тыс. км; в эксплуатации около 500 тыс. трансформаторных пунктов 6–35/0,4 кВ. В процессе их строительства осуществляли курс на удешевление стоимости сетей. Фактические гололёдно-ветровые нагрузки во многих районах превышают те, на которые были рассчитаны ЛЭП, а это вызывает массовые и продолжительные отключения. Доля алюминиевых проводов малых сечений до 50 мм² (а нужно не менее 70 мм²) составляет в ВЛ 6–10 кВ почти 25 %, а 30 % ВЛ 0,38 кВ смонтировано проводами сечением до 25 мм², что не обеспечивает пропускную способность (не говоря уже о потерях). Техническое состояние половины сельских сетей определяют как неудовлетворительное (в Нечерноземье 59 % ВЛ 0,38 кВ и 42 % ВЛ 6–10 кВ имеют износ около 100 %).

Как показывает опыт проектирования и функционирования единой энергосистемы России, мощность крупных электростанций распределяется в радиусе до 400 км на начальных этапах, сокращаясь до 200–250 км со временем (по мере роста электрических нагрузок в зоне действия электростанции). При прогнозируемой мощности крупных электростанций на рассматриваемую перспективу (до 5–6 млн кВт) и с учетом выдачи части их мощности в сеть среднего напряжения значение выдаваемой мощности по отдельным направлениям сети ВН не превысит 3 млн кВт.

Анализ результатов расчетов позволяет сделать следующие выводы: передачу мощностей 1000, 2000 и 3000 МВт на расстояние от 100 до 600 км более экономично осуществлять на напряжении 500 кВ, во всём диапазоне рассмотренных нагрузок и дальностей передачи. Использование для выдачи мощности напряжения 750 кВ увеличивает затраты на передачу в 1,5–2 раза. Напряжение 1150 кВ для распределения мощности экономически не эффективно во всём диапазоне рассмотренных нагрузок и мощностей. Таким образом, для распределения мощности электростанций при прогнозируемой до 2020 г. концентрации мощностей в ЕЭС (4–6 млн кВт) экономически целесообразно напряжение 500 кВ.

В новых условиях основное направление развития схемы системообразующих сетей ЕЭС России – создание "сетки 500 кВ на всей обжитой территории страны, обеспечивающей экономичность, высокую надежность, "гибкость" её развития в зависимости от складывающихся внешних условий. При этом для рационального использования сети целесообразно применять различные способы управления загрузкой линий на базе новейших достижении силовой электроники. Для дальнего транспортирования мощности и электроэнергии следует использовать ППТ различных напряжений.

Что касается протяженности сетей ВЛ 6–10 кВ. то они  значительно больше оптимальной длины 8–12 км (более 25 км – 13,3 %, более 50 км – 2,2 %). Поэтому надёжность сельскохозяйственных потребителей составляет сегодня 70–100 часов перерывов в электроснабжении в год (в развитых странах – 7–10 ч/год), у 35 % сельскохозяйственных потребителей не обеспечивается напряжение, падающее вечерами до 190–200 В, несимметрия по фазам в сетях 0,4 кВ доходит до 50 % (и как тут обеспечить безаварийность работы мелких асинхронных двигателей сельских и отдалённых поселений). Без электрификации не видно и путей быстрого решения проблемы бедности сельского населения, а это 39 млн. россиян. С 1989 г. за 13 лет в России было официально упразднено 11 тыс. поселений, ещё в 13 тыс. деревень и посёлков сейчас никто не живёт. Мелкие деревни (11-50 чел.) остаются с одними стариками. Уровень зарплат в сельском хозяйстве близок  прожиточному минимуму (вследствие чего до половины сельских жителей живёт за чертой бедности), что настоятельно требует расширения товарности (невозможного ныне без широчайшего использования электричества в технологии сельскохозяйственного производства, в быту и образовании). Пресловутые 6 соток по последствиям для будущего страны сравнимы с решением по раскулачиванию, и хотя они, как правило, электрифицированы, но не решают проблему товарности. За 2001–2003 гг. доля населения по стране с доходом ниже прожиточного минимума снизилась на 8,5 %, достигнув 20,4 %. Но и это очень много, поэтому Президент РФ поставил задачу снизить эту долю до 10 %, т.е. до уровня развитых стран (Pareto V. Cours d’economic politique. 1987. установил, что для устойчивого и оптимально эволюирующего общества 10 % наиболее богатых (первый дециль) должны быть лишь в 10 раз богаче 10 % самых бедных. Соотношение 10:1 – ценологическая, скажем так, константа, которая не выдерживалась планом ГОЭЛРО).