Матеріали, розміщені в розділі "Блоги", є авторськими. Відповідальність за їх зміст, правдивість інформації та оригінальність несе автор. Energy Club не завжди поділяє позицію автора.
Іван Григорук | Блоги

Споживач стає активним просʼюмером, тому треба диспетчеризувати і його діяльність

Про те, як Україні доведеться переходити на інтелектуальні мережі, які проблеми з інвестиціями та кваліфікованими кадрами вже зараз виникають в процесі модернізації електромереж, чому необхідні державні гарантії та контроль під час переходу.
— В контексті обстрілів електромереж говорять про розподілену генерацію та розумні/інтелектуальні мережі. Якщо це почати реалізовувати, то які мають бути мережі?

— Почнемо з генерації. Розподілена генерація потрібна для забезпечення гнучкості, надійності та безпеки роботи ОЕСУ, зокрема сьогодні, коли є значні руйнування об'єктів критичної інфраструктури внаслідок бойових дій. Розподіленою ми вважаємо різні види генерації та типи електроустановок потужністю до 20 МВт і які обов'язково підлягають диспетчеризації в електричних мережах.

Розподілена генерація додатково надає можливість надійного заживлення об'єктів критичної інфраструктури, а також побутового споживача в окремих територіальних локаціях. В майбутньому така генерація рятуватиме окремі регіони від блекаутів, бо вона може працювати і в нормальному режимі в ОЕСУ, і в обмежених режимах, таких як ремонтно-аварійні режими, і в “режимі острова”, тобто режимі ізольованої роботи. Важливо, що саме в ізольованому режимі розподілена генерація дає змогу підтримувати надійне живлення на об'єктах критичної інфраструктури, у лікарнях, школах, держадміністраціях, на об’єктах водоканалу, каналізації та ін. Ця генерація більш гнучка і стійка до сьогоднішніх загроз, ніж великі електростанції.

— А мережі?

— На сьогодні мережі теж зіштовхнулись з військовими викликами, а саме постійним руйнуванням електромереж та підстанцій всіх класів напруги нашої енергосистеми. Зараз на сході країни розподільні мережі працюють здебільшого за тимчасовими схемами забезпечення живленням споживачів та шляхом шунтування мереж Укренерго, тобто виконується заживлення певного регіону нижчими класами напруги: 150, 110 кВ і так далі, і це дієві, але тимчасові рішення, та поки йде війна схожі методи будуть й в подальшому використовуватись.

— Що після?

— По війні звичайно ж необхідно брати курс на комплексне відновлення всієї економіки України. Переходити на нормальні, не воєнні, режими роботи різних напрямків промисловості, сільського господарства та інших секторів економіки, одночасно всіляко підтримувати розвиток нових великих споживачів енергії. Для цього буде потрібно будувати нову інфраструктуру, включаючи мережі відповідно до європейських стандартів, новітніх міжнародних практик, технологій, з використанням нового обладнання.

Лише впровадження комплексних заходів забезпечуватиме гнучкість, безпеку та надійність роботи ОЕСУ.

Тим більше, що через війну відбулася релокація споживачів в межах країни, особливо виробничих та промислових підприємств, і як наслідок — відбулись зміни в режимах роботи мереж.

— Мережі можуть сприяти покращенню балансування системи?

— Тут ми вже наближаємось до принципів розвитку smart grid (розумна/інтелектуальна мережа)в умовах формування в конкретних регіонах диспетчеризованих балансуючих груп.

— Хто це?

— Це певний симбіоз взаємовідносин між виробником електричної чи теплової енергії та споживачем в окремій територіальній громаді чи області України. Наприклад, на певній території розміщені виробники тепла та електроенергії ТЕЦ, ТЕС, вітряки, біоТЕС, сонячні чи гідроелектростанції та інші. Це все з однієї сторони, а з другої — загальний об'єм споживання на цій же території досягає умовно 50% чи 100% від вироблення всіх потужностей згаданих електроустановок. В результаті може сформуватись балансуюча група, робота якої диспетчеризується на рівні розподільних мереж, тобто споживання відповідає заявкам на вироблення в якомусь регіоні, а надлишки продаватимуться на всіх сегментах ринку та на ринку допоміжних послуг. Тоді цей регіон стає більш незалежним від суміжних режимів роботи операторів системи розподілу і оператора системи передач, одночасно зберігаючи можливість працювати як в синхронному, так і псевдосинхронному режимах, особливо під час значних пошкоджень ОЕСУ з будь-яких причин. У таких випадках споживання тепла і електроенергії забезпечуватиметься в основному локальними електростанціями, підвищуючи рівень стійкості, надійності та безпеки життєдіяльності цілого регіону.

Словом, основна диспетчеризація локалізується на рівні таких балансуючих груп, де ведуться місцеві баланси виробництва/споживання електроенергії, що орієнтуються на свої локальні графіки споживання та управління попитом. Навіть при формуванні такої моделі теж можуть бути задіяні свої віялові відключення, якщо буде така потреба, на час ліквідації певних несправностей та поки не буде забезпечене резервне живлення від суміжних мереж ОСР чи Укренерго.

— А зараз де ця функція?

— На рівні головного диспетчера Укренерго, а за умови впровадження концепції smart grid в розподільних мережах цю функцію можна спустити на місцевий рівень.

— Супер, але що таке smart grid/розумні мережі?

— Принцип роботи розумних мереж забезпечує оператору видимість режимів та моделювання мережі на всіх її ділянках, включаючи споживачів. Основною складовою є автоматизована система диспетчерського технологічного управління мережею, наприклад, включаючи такі програми, як АDMS та Power-One, які забезпечують більш ефективне управління мережею, комутаційним обладнанням: вимикачами, реклоузерами, секціонайзерами та іншим обладнанням аж до розумних вимірювальних пристроїв, і звичайно персоналом служб експлуатації та ремонтно-аварійними бригадами. Це фактично дає змогу більш оперативно у будь-якій аварії чи нештатній ситуації забезпечити живлення споживачів по резервній лінії, швидко визначити тип аварії чи ідентифікацію поломки обладнання, щоб відразу відправити ремонтну бригаду для усунення несправності.

Крім оптимізації вище вказаних заходів, спрямованих на надійність і безпеку роботи мереж, ще не менш важливий плюс — це зменшення технологічних втрат на розподіл в мережах. У довоєнний період в середньому втрат було 8%, зараз явно більше. Впроваджуючи концепцію цифровізації мереж зменшити втрати можна і до 4%.

Крім того, в загальному контексті роль розумних вимірювальних пристроїв є дуже важливою і її не слід недооцінювати. Сьогодні споживач стає активним просʼюмером, тому треба диспетчеризувати і його діяльність, тобто при виробництві електроенергії для власного споживання надлишки він видає в мережу. Зараз встановлюється багато генераторів малої потужності, а це буде величезна проблема для мереж.

Без впровадження принципів smart grid ми не зможемо якісно справлятися з цією проблемою. Особливо з роботою великої кількості генераторів малої потужності з різноманітними характеристиками, які зараз фактично експлуатуються без відповідних правил та належної диспетчеризації.

За таких умов особливо гостро виникає питання SAIDI та SAIFI - стандартів якості електричної енергії та надійності отримання її споживачем.

У контексті післявоєнного відновлення потрібно буде впроваджувати у будь-якому випадку заходи з модернізації електромереж середньої напруги, таких як збільшення перерізу проводу на повітряних лініях, щоб підвищити надійність та пропускну здатність мереж, використовуючи самоутримний ізольований провід, переходити з використання повітряних ліній на кабельні. Далі потрібно передбачити можливість переходу на вищий клас напруги — на 20/0,4 кВ замість 10/0,4 кВ для ОСР. У сільській місцевості такий перехід робити менш потрібно, а в містах перехід на кабельні лінії і вищий клас напруги економічно доцільний.

Ось, якщо коротко, ці всі заходи є елементами smart grid.

— Який клас напруги потрібний?

— Для Укренерго збереження 750 кВ буде недоцільно. Залишиться лише декілька ліній, бо технічно там складним буде саме перевлаштування на нижчий клас напруги. В основному замість 750 кВ будуть експлуатуватися лінії 400, 330, 220 кВ.

Щодо ОСР, то, навпаки, 150кВ у нас вже майже немає. Тому в експлуатації залишаться 110, 35 кВ, появляться 20/0.4кВ, бо 10 кВ це дуже неефективний клас напруги для розподільних мереж. Звісно, десь залишаться і 10 кВ, але як і 150 кВ згодом це буде анахронізм.

Крім того, потрібно переходити з повітряних ліній на кабельні лінії. Як приклад, сусідня Польща зараз реалізує програму переходу від повітряних ліній до кабельних на середньому класі напруги. Хочуть аби повітряних ліній у розподільних мережах майже не було в експлуатації.

— Хто має ці зміни впроваджувати, ОСР чи Укренерго?

— Принципи впровадження розумної мережі є і для оператора передачі, і для операторів розподілу. Оператор системи передачі має для себе забезпечити видимість мережі від найвищого класу напруги 750 кВ до 35 кВ. А ОСР — від 150 кВ до 0,4 кВ, управляючи ними в режимах реального часу, і дуже швидко реагувати на позаштатні ситуації, мати можливість моделювати мережі та разом забезпечувати надійність, гнучкість та безпеку роботи ОЕСУ.

Тому в Укренерго вже виконують такі заходи, бо це потрібно в межах інтеграції до ENTSO E. Вже давно існує узгоджений сторонами Каталог, де прописані умови відповідності до стандартів та правил роботи в мережі ENTSO E.

У розподільних мережах заходи більш масштабні і основні ми сьогодні вже зазначили.

— Четвертий енергопакет ми майже обговорили, хоч про нього і не згадували. У 2019 році цей пакет був дооформлений інституціями ЄС і там, зокрема, йдеться про активних споживачів, просʼюмерів…

— В рамках 4-го енергопакета ми маємо забезпечити:

Перше: надійність мережі, а це насамперед видимість, контроль та автоматизація. Це створення погодостійкої мережі, яка адекватно реагує на руйнування та значні поломки.

Друге: гнучкість. Тут йдеться про якість, резерв потужності і управління навантаженнями в мережі.

Третє: система автоматичного регулювання і оптимізації мережі. Це диспетчеризація на місцях.

Четверте: ефективність. Йдеться про оптимальні стандарти побудови мереж для мінімізації технологічних втрат та витрат.

П'яте: цифровізація моніторингу та планування мережі.

Ще важливим елементом для 4-го енергопакета є інтеграція джерел енергії. Маються на увазі не лише ВДЕ, але й пристрої накопичення/регулювання електроенергії, зарядні станції для автомобілів та інше.

Окремим розділом йдуть заходи з кібербезпеки роботи мереж.

Важливо звернути увагу, що для гарантії забезпечення цих умов необхідно гармонізувати нашу нормативно-правову базу та галузеві стандарти до європейських.

— Скільки для розподільних мереж це разом коштує? Дорого ж?

— Так. Тому що це передбачає глобальну модернізацію всього, що є сьогодні в експлуатації, у всіх розподільних мережах. Зараз ми експлуатуємо в основному обладнання, яке виготовлялось за стандартами 1970-80-х років.

З іншого боку, без війни нам було б дуже важко переходити на курс повної модернізації та на нові стандарти роботи мереж. Бо в минулому були вже сформовані складські запаси старого обладнання та комплектуючих в кожного обленерго, електростанції чи на підприємствах енергетичної промисловості. Стимулів та зобов'язань ніяких на модернізацію не було, тому всі й працювали по-старому.

Щодо вартості. Важко сказати без передпроєктних розрахунків, приблизно це десь мінімум $40 млрд протягом 20 років. З них 30% буде потрібно для розподільних мереж протягом перших 3 - 5 років, адже окрім проведення модернізації вони одночасно мають працювати в нових повоєнних умовах, забезпечуючи надійним живленням наших споживачів.

— А чому?

— По-перше, у нас релокація промислових підприємств вже відбулась і як результат змінилась структура споживання та режими роботи електромереж.

По-друге, при правильній зовнішній політиці нашої держави у повоєнний період промислові потужності з Європи мали б переноситися в Україну. Це те, що нам потрібно і за що ми повинні боротися, а саме за великого споживача — промислове виробництво: машинобудування, хімічна промисловість, ін. На одному АПК ми далеко не підемо, бо навіть експортоорієнтоване сільське господарство не потребує великої кількості працівників і ні одна країна світу, економіка якої побудована лише на сільському господарстві, не має шансів на сталий розвиток. Тому потрібно розвивати всі можливі галузі промисловості, а для сучасної промисловості потрібні сучасні електростанції, електромережі, логістика та інфраструктура.

— Тут ніякого RAB-тарифу не вистачить!

— Звісно. А зараз про нього не варто й говорити, бо він не працює. Але в довоєнний і повоєнний час він був та буде гарним інструментом, щоб забезпечити розвиток електромереж.

Дійсно, залишати розподільні мережі сам на сам з вимогою до такої масштабної реконструкції — це шлях в нікуди. Їх має підтримати здебільшого держава, бо тільки вона може забезпечити залучення довгострокових інвестицій з низькою відсотковою ставкою, але одночасно з дуже чіткими та жорсткими зобов'язаннями щодо модернізації. Щоб була відповідальність, а не так,як раніше. У нас в країні починаючи з другої половини 1980-х років мережі здебільшого просто експлуатували.

Очевидно, що без підтримки держави ОСР та врешті — решт споживач, на плечі яких ляже вартість, не потягнуть таку модернізацію. Тому потрібно, щоб держава виступила гарантом з отримання коштів і взяла на себе функцію контролю над якістю та строками виконання модернізації, тоді це реально.

— А під держгарантії гроші можуть давати ЄС, ЄБРР та Світовий банк?

— З мого досвіду, ЄБРР, Світовий банк та інші донори охоче інвестуватимуть в модернізацію, але вони хочуть, щоб держава взяла функцію гаранта для “довгих грошей”. Якщо буде правильно прописана концепція розвитку розподільних мереж, якщо буде Національний план розвитку повоєнної економіки України, якщо це буде погоджено з основними міжнародними партнерами. Держава повинна взяти на себе функцію гаранта за проведення модернізації, тоді іноземні інституції будуть готові давати гроші на 30+ років: 20 років реконструкція та ще 10 років — щоб повернути гроші. І це під адекватні відсотки на залучені кошти для таких масштабних проєктів.

— Крім грошей, ще й проблема людського капіталу. Чи є проблема з підготовкою кваліфікованих кадрів для такого переходу?

— Якщо коротко — проблема є. А тепер поясню. Почнемо з того, що в рамках переходу до євростандартів нам потрібно унормувати правову і нормативну базу. Ми йдемо цим шляхом ще з 2014 року, але дуже повільно. Сьогодні типові схеми проєктування мереж чи електроустановок — це розробки 1970-80-х років, які вже втратили свою актуальність, обладнання під ті технічні рішення вже не виробляється, а те, що залишилось, вже довикористовується або воно зруйноване в результаті ворожих обстрілів.

Застосування нового обладнання потребує нових стандартів до проєктування, нових типових схем, технічних рішень, які необхідно гармонізувати з європейськими чи розробити нові та впровадити до використання.

Далі наступний крок — зміни до Кодексів системного оператора та розподільних мереж, правил улаштування електроустановок, правил технічної експлуатації, правил технічної безпеки та ін. Застаріла нормативна документація — це проблема не лише для електричних мереж, але й для газопроводів, теплових мереж, водоканалів.

Під все вище зазначене необхідно адаптувати наші навчальні програми. В основному інженерно — технічний персонал зараз не знайомий з новим обладнанням. Наприклад, в рамках міжнародної допомоги присилають нам різне обладнання, так люди ж його вперше бачать, вони не знають його технічних особливостей, як його правильно ввести в експлуатацію та обслуговувати. Тому самотужки вивчають технічну документацію, адаптуються, як можуть. Відтак потрібно під сьогоднішні реалії підлаштувати нові програми навчання/підвищення кваліфікації для інженерно — технічного персоналу: проєктантів, фахівців з інжинірингу, з пусконалагоджувального обладнання, служб експлуатації та інших.

Тому міністерство освіти з ВНЗ повинні змінити/актуалізувати навчальні програми під сьогоднішні умови, розвивати разом з підприємствами галузі можливості дуальної освіти, відроджувати наші професійно-технічні училища. Зараз цим займаються інжинірингові компанії. Однак це не системне явище: коли хто хоче і може собі дозволити, той і навчає. Ми, наприклад, беремо студентів 2 - 3-го курсів і їх потрошку навчаємо проєктування актуальних технічних рішень, особливостям улаштування нового обладнання, як правильно написати софт до різноманітного програмного забезпечення, як проводити пусконалагоджувальні роботи обладнання та ін. На жаль, такі випадки мають поодинокий характер. Тому проблему потрібно вирішувати на загальнонаціональному рівні.

— Для цього потрібен час. А зараз?

— Зараз дуже не вистачає кваліфікованих працівників. Хтось виїхав, хтось воює, а хтось вже й, на жаль, загинув. Не думаю, що Європа допоможе фаховим людським капіталом. От, скажімо, французька EdF. Це величезна різнонаправлена компанія, яка експлуатує мережі, електростанції, має дистрибуцію, свої навчальні центри в багатьох країнах. Та навіть вона минулого місяця заявила, що страждає від дефіциту кадрів та розпочала повертати своїх фахівців пенсійного віку, людей, які мають 70+ років, щоб залучати їх до навчання молодих фахівців. А що вже говорити про менші компанії! У Європі дефіцит кваліфікованих кадрів теж є, тому вони нам не допоможуть в рамках відбудови післявоєнної України. А відновлювати так, щоб повернутись до попереднього стану, — шлях в нікуди.
Довідково

Іван Григорук, віцепрезидент Energy Club, головний консультант Інжинірингової компанії Energopartner Consulting.

Освіта: у 2000 році закінчив Київський Національний університет ім. Т. Шевченка; у 2019 закінчив Тернопільський Національний економічний університет; у 2021 закінчив Івано-Франківський науково-навчальний інститут менеджменту; у 2022 закінчив Західноукраїнський Національний університет.

Експерт з енергетики із понад 20-річним досвідом. До повсякденної діяльності відноситься участь в проєктуванні, реконструкції, новому будівництві електроустановок, електричних підстанцій, ліній електропередачі від 35 до 750 кВ. Працював в енергетичних компаніях, які реалізовували проєкти в Центральній Азії, ЄС, США, ОАЕ та в Україні.
Спілкувався Олександр КУРИЛЕНКО
Іван Григорук