Основные этапы развития электроэнергетики в нашей стране

В развитии электроэнергетики можно выде­лить следующие основные этапы: соединение электростанций на параллель­ную работу и образование первых энергосистем; образование территориальных объединений энергосистем (ОЭС); создание Единой энергетической систе­мы (ЕЭС); функционирование электроэнергетики после образования независимых государств на терри­тории бывшего СССР.

Основа создания энергетических систем в нашей стране была заложена Государствен­ным планом электрификации России (ГОЭЛРО), утвержденным в 1920 г. Этот план предусматри­вал централизацию электроснабжения путем строительства крупных электростанций и элек­трических сетей с последовательным объедине­нием их в энергетические системы. Принципы централизации выработки электроэнергии и концентрации генерирующих мощностей на крупных районных электростанция обеспечили высокую надежность работы и эффективность энергетического хозяйства страны. Все годы строительства электроэнергетик опережала темпы роста валовой промышленной продукции. Это принципиальное положение и в последующие годы, после завершения плана ГОЭЛРО, продолжало служить генеральным направлением развитии электроэнергетики и закладывалось в последующие планы развитии народного хозяйства. Планом ГОЭЛРО предусматривалось также всемерное развитие отечественной электротехнической промышленности, освобождение ее от засилья иностранного капитала, удельный вес которого составлял в ней в начале 20-х годов 70 %. Для ре­шения всех вопросов электротехники и подго­товки высококвалифицированных специалистов в октябре 1921 г. был создан Государственный экспериментальный электротехнический инсти­тут, переименованный впоследствии во Всесо­юзный электротехнический институт (ВЭИ).

Ведущие члены комиссии ГОЭЛРО (руково­дитель Г.М. Кржижановский) возглавили проек­тирование и строительство электростанций и линий электропередачи. Шатурская Государст­венная районная электростанция (ГРЭС) мощно­стью 48 тыс. кВт спроектирована и построена (1925 г.) под руководством А.В. Винтера: Вол­ховская (66 тыс. кВт, 1926 г.) и Нижнесвирская ГЭС (90 тыс. кВт, 1927—1933 гг.) — под руково­дством Г.О. Графтио; Днепровская ГЭС (580 тыс. кВт, 1927—1932 гг.) — под руковод­ством И.Г. Александрова (проект) и А.В. Винте­ра (строительство). Днепровская ГЭС была в то время наиболее крупной в Европе [5.2; 5.3].

Первые энергосистемы — Московская и Пет­роградская — были созданы в 1921 г. В 1922 г. в Московской энергосистеме вошла в строй пер­вая линия электропередачи напряжением 110 кВ Каширская ГРЭС—Москва длиной 120 км (строители линии Н.И. Сушкин и А.А. Глазу­нов), а в 1933 г. была пущена линия электропере­дачи напряжением 220 кВ Нижнесвирская ГЭС—Ленинград. (Первая линия 220 кВ во Франции была построена всего на полгода рань­ше.) Были образованы новые энергосистемы: Донбасская (1926 г.), Ивановская (1928 г.), Рос­товская (1929 г.) и др.

С созданием первых энергосистем возникли серьезные проблемы, и в первую очередь про­блема устойчивости. Случаи нарушения ус­тойчивости наблюдались в США еще в 1921 г. В нашей стране они произошли несколько позже — в конце 20-х годов в «Мосэнерго». В следую­щем десятилетии случаи нарушения устойчиво­сти учащаются и превращаются в бич энерго­снабжения. Часто причинами нарушений ус­тойчивости был дефицит активных и реактив­ных мощностей и недопустимо низкие уровни частоты и напряжения, приводящие к авариям типа «лавины частоты» и «лавины напряжения».

Работы американских ученых были посвяще­ны в основном исследованию динамической ус­тойчивости. В отечественных энергосистемах наряду с нарушениями динамической устой­чивости имели место многочисленные случаи нарушения статической устойчивости. Решению этих проблем посвящены многие оригинальные исследования, среди которых в первую очередь надо отметить работы выдающихся ученых П.С. Жданова, С.А. Лебедева и А.А. Горева.

В 30-е годы были выполнены первые экспе­риментальные исследования устойчивости и аварийного регулирования мощности паровых турбин, внедрялись новые средства релейной за­щиты и автоматики, устройства автоматическо­го повторного включения линий. В 1937 г. на Свирской ГЭС был установлен первый регулятор частоты, началось внедрение быстродейст­вующих автоматических регуляторов возбужде­ния синхронных машин и автоматической раз­грузки по частоте, За 15-летний срок план ГОЭЛРО был значительно перевыполнен. Установленная мощность электростанций страны в 1935 г. со­ставила 6,9 млн. кВт, годовая выработка электро­энергии достигла 26,8 млрд. кВт • ч. По производ­ству электроэнергии Советский Союз занял вто­рое место в Европе и третье в мире.

В 1935 г. (конечный срок выполнения план ГОЭЛРО) его количественные показатели по развитию основных отраслей промышленности и электроэнергетики были значительно перевыполнены. Так, валовая продукция отдельных отраслей промышленности выросла по сравнению с 1913 г. на 205—228 % против 180—200 %, намеченных планом ГОЭЛРО. Особенно значительным было перевыполнение плана развития электроэнергетики. Вместо намеченного планом сооружения 30 электростанций было построено 40. Уже в 1935 г. по производству электроэнергии СССР перегнал такие экономически развиты страны, как Англия, Франция, Италия и занял третье место в мире после США и Германии.

Процесс объединения энергосистем начался еще в первой половине 30-х годов с создания се­тей 110 кВ энергосистем в районах Центра и Донбасса. В 1940 г. для руководства параллель­ной работой Верхневолжских (Горьковской, Ивановской и Ярославской) энергосистем была создана объединенная диспетчерская служба. В связи с намечавшимся объединением энерго­систем Юга в 1938 г. было создано Бюро Южной энергосистемы, которое затем было преобразо­вано в Оперативно-диспетчерское управление Юга; в 1940 г. была введена в эксплуатацию пер­вая межсистемная связь напряжением 220 кВ Днепр—Донбасс.

Мощность всех электростанций страны в 1940 г, достигла 11,2 млн. кВт, выработка элек­троэнергии составила 48,3 млрд. кВт • ч. Суммар­ная мощность четырех наиболее крупных энер­госистем — Московской, Ленинградской, Уральской и Южной составила 43 % мощности всех электростанций страны, выработка электро­энергии — 68 % производства электроэнергии в стране. Наибольшая мощность тепловой электростанции (ТЭС) в 1940 г. достигла 350 МВт, максимальная единичная мощность аг­регата ТЭС—- 100 МВт.

Интенсивное плановое развитие электро­энергетики было прервано Великой Отечествен­ной войной. Перебазирование промышленности западных районов на Урал и в восточные районы страны потребовало форсированного развития энергетики Урала, Казахстана, Центральной Си­бири, Средней Азии, Поволжья, Закавказья и Дальнего Востока. Особенно большое развитие получила электроэнергетика Урала, где вы­работка электроэнергии с 1940 по 1945 г. уве­личилась в 2,5 раза.

В ходе войны электроэнергетике был нанесен громадный ущерб: взорваны, сожжены или час­тично разрушены 61 крупная электростанция и большое число мелких общей мощностью 5 млн. кВт, т.е. почти половина установленных к тому времени мощностей. Разрушено 10 тыс. км магистральных линий электропередачи высокого напряжения, большое количество подстанций.

Восстановление разрушенного энергетичес­кого хозяйства началось уже с конца 1941 г, в 1942 г. восстановительные работы велись в центральных районах европейской части СССР, а к 1945 г. эти работы распространились на всю освобожденную территорию страны.

В 1946 г. суммарная мощность электростан­ций СССР достигла довоенного уровня: в 1947 г. страна по производству электроэнергии вышла на первое место в Европе и на второе в мире. Наибольшая мощность ТЭС в 1950 г. составила 400 МВт, турбоагрегат мощностью 100 МВт стал типовым агрегатом, вводимым на ТЭС. В 1953 г. на Черепетской ГРЭС были введены энергоблоки по 150МВт, восстановлен Днепрогэс. В 1954 г. в г. Обнинске была введена в эксплуатацию пер­вая в мире атомная электростанция мощностью 5 МВт.

Суммарная мощность электростанций в 1955 г. достигла 37,2 млн кВт. выработка электроэнер­гии составила 170,2 млрд. кВт • ч. Значительное развитие получили три работающие раздельно ОЭС европейской части страны: Центра, Урала и Юга; суммарная выработка этих ОЭС состави­ла около половины всей производимой в стране электроэнергии.

Переход к следующему, качественно новому этапу развития электроэнергетики был связан с вводом в эксплуатацию мощных Волжских ГЭС и дальних линий электропередачи 400—500 кВ. В 1956 г. была введена в работу первая электро­передача 400 кВ Куйбышев (ныне Самара) — Москва. Ее высокие технико-экономические по­казатели были достигнуты благодаря разработке и реализации ряда мероприятий по повышению устойчивости и пропускной способности: рас­щепление фазы на три провода, сооружение пе­реключательных пунктов, ускорение срабатыва­ния выключателей и релейных защит, примене­ние продольной емкостной компенсации индук­тивности и поперечной компенсации емкости линии с помощью батарей конденсаторов шун­тирующих реакторов, внедрение автоматичес­ких регуляторов возбуждения (АРВ) генерато­ров гидростанции и мощных синхронных ком­пенсаторов приемных подстанций и др.

Электропередача 400 кВ Куйбышев—Моск­ва объединила энергосистемы Центра с энерго­системами Средней Волги, линия Куйбышев—Урал — с энергосистемами Предуралья и Урала. Этим было положено начало объединению энер­госистем различных регионов и созданию ЕЭС европейской части СССР.

В последующем электропередачи Куйбышев—Москва и Куйбышев—Урал были переве­дены на напряжение 500 кВ. В 1959 г. вошла в эксплуатацию первая цепь электропередачи 500 кВ Волгоград—Москва, и в состав ОЭС Цен­тра вошла Волгоградская энергосистема.

Во второй половине 50-х годов завершилось объединение энергосистем Закавказья; шел про­цесс объединения энергосистем Северо-запада, Средней Волги и Северного Кавказа. С 1960 г. началось формирование ОЭС Сибири и Средней Азии. В конце 50-х — начале 60-х годов образо­ваны объединенные диспетчерские управления (ОДУ) Северо-запада, Средней Волги, Северного Кавказа. Сибири и Средней Азии. а в 1962 г. было заключено межгосударственное соглашение об организации в Праге Центрального диспетчер­ского управления (ЦДУ) для руководства парал­лельной работой объединенных энергосистем стран—членов СЭВ, в состав которых вошла Львовская энергосистема ОЭС Юга.

Велось широкое строительство электричес­ких сетей. Наряду с развитием сети напряжени­ем 500 кВ с конца 50-х годов началось внедрение сети напряжением 330 кВ; сети этого напряже­ния получили большое развитие в южной и севе­ро-западной зонах европейской части СССР, В начале 60-х годов была создана единая сеть на­пряжением 500 кВ, участки которой стали основ­ными системообразующими связями ЕЭС евро­пейской части СССР; в дальнейшем и в ОЭС вос­точной части страны функции системообразующей сети стали переходить к сети 500 кВ, наложенной на развитую сеть 220 кВ.

В 60-х годах нарастали темпы ввода генери­рующих мощностей и строительства электричес­ких сетей. Ввод мощности в 1965 г. достиг 10,6 млн. кВт, а в 1970 г. превысил 12 млн кВт. Протяженность электрических сетей Минэнерго СССР напряжением 110 кВ и выше возросла с 1960 по 1970 г. с 87,7 до 269,9 тыс. км.

Характерной особенностью энергетики, начиная с 60-х годов, стало последовательное увеличение мощности энергоблоков в составе вводимых мощностей 'ГЭС. В 1963 г. на Черепетской и Приднепровской ГРЭС были введены в эксплуатацию энергоблоки мощностью 300 МВт, в 1968 г. пущены энергоблок 500 МВт на Назаровской ГРЭС и энергоблок 800 МВт на Славянской ГРЭС.

Интенсивно развивалось строительство ГЭС: в 1961 г. на Братской ГЭС был введен гидроагре­гат 225 МВт, в 1967 г. на Красноярской ГЭС — гидроагрегаты по 500 МВт. В течение 60-х годов завершилось сооружение Братской, Боткинской и ряда других ГЭС.

В западной части страны развернулось строительство АЭС. В 1964 г, вошли в эксплуата­цию энергоблок 100 МВт на Белоярской АЭС и энергоблок 200 МВт на Нововоронежской АЭС; во второй половине 60-х годов были введе­ны вторые энергоблоки на этих АЭС: 200 МВт на Белоярской и 365 МВт на Нововоронежской АЭС.

В течение 60-х годов завершилось формирование ЕЭС европейской части СССР, и в 1970 г. начался следующий этап развития электроэнер­гетики страны — формирование ЕЭС СССР. В составе ЕЭС в 1970 г. работали параллельно ОЭС Центра. Урала, Средней Волги, Северо-запада. Юга, Северного Кавказа и Закавказья, включавшие 63 энергосистемы. Три территориальные ОЭС — Казахстана, Сибири и Средней Азии — работали раздельно; ОЭС Дальнего Вос­тока находилась в стадии формирования. Сум­марная мощность электростанций ЕЭС в 1970 г. составила 104,9 млн. кВт, всех ОЭС — 142,9 млн. кВт, годовая выработка электроэнергии всеми электростанциями ЕЭС достигла 529,6 млрд. кВт • ч, всех ОЭС — 692.5 млрд. кВт • ч.

Переход к формированию ЕЭС в масштабе всей страны обусловил необходимость организа­ции высшей ступени иерархии диспетчерского управления — создания ЦДУ ЕЭС СССР, кото­рое было образовано в 1969 г.

В 1972 г. в состав ЕЭС СССР вошла ОЭС Ка­захстана, В 1973 г. энергосистема Болгарии при­соединена на параллельную работу с ЕЭС СССР по межгосударственной связи 400 кВ Молдав­ская ГРЭС — Вулканешты — Добруджа.

В 1978 г. с завершением строительства тран­зитной связи 500 кВ Сибирь — Казахстан — Урал присоединилась на параллельную работу ОЭС Сибири. В том же году было закончено строительство межгосударственной связи 750 кВ Западная Украина — Альбсртирша (Венгрия), и с 1979 г. началась параллельная работа ЕЭС СССР и ОЭС стран — членов СЭВ.

От сетей ЕЭС СССР осуществлялся экспорт электроэнергии в МНР, Финляндию, Турцию и Афганистан; через преобразовательную под­станцию постоянного тока в районе Выборга ЕЭС СССР соединялась с энергообъединением Скандинавских стран МОК.ОЕЕ.

Динамика структуры генерирующих мощностей в 70-х и 80-х годах характеризуется нарас­тающим вводом мощностей на АЭС в западной части страны и дальнейшим вводом мощностей на высокоэффективных ГЭС в основном в восточной части страны, началом работ по первому этапу создания Экибастузского энергетического комплекса, общим ростом концентрации генери­рующих мощностей и увеличением единичной мощности агрегатов.

Мощность наиболее крупных электростан­ций России в настоящее время составляет: ГЭС - 4800 МВт (Сургутская ГРЭС-2), АЭС — 4000 МВт (Балаковская, Ленинградская, Кур­ская), ГЭС — 6400 МВт (Саяно-Шушенская).

Технический прогресс в развитии системообразующих сетей характеризовался последова­тельным переходом к более высоким ступеням напряжения. Освоение напряжения 750 кВ началось с ввода в эксплуатацию в 1967 г. опытнопромышленной электропередачи 750 кВ Конаковская ГРЭС — Москва. В течение 1971— 1975 гг. в ОЭС Юга была сооружена широтная магистраль 750 кВ Донбасс—Днепр—Винни­ца—Западная Украина. В 1975 г. была сооружена межсистемная связь 750 кВ Ленинград—Конако­во, позволившая передать в ОЭС Центра избы­точную мощность ОЭС Северо-запада. Для соз­дания мощных связей с восточной частью ЕЭС сооружалась магистральная линия электропере­дачи 1150 кВ Сибирь—Казахстан—Урал. Было начато также строительство электропередачи по­стоянного тока напряжением 1500 кВ Экибастуз—Центр.

Динамика развития электроэнергетической базы СССР, а с 1991 г. - России, характеризуется данными табл. 3.1 и рис. 3.1.

Формирование ЕЭС осуществлялось в ос­новном с использованием двух систем напряже­ний: основной системы 110—220—500 кВ с последующим внедрением более высокой ступени напряжения 1150 кВ и системы — 110— 150—330—750 кВ.

Создание мощных территориальных энергообъединений и организация их параллельной ра­боты в составе ЕЭС СССР дали возможность по­высить темпы роста энергетических мощностей за счет укрупнения электростанций и уве­личения единичной мощности агрегатов, сни­зить стоимость 1 кВт установленной мощности, повысить производительность труда. Удельная численность промыщленно-производственного персонала, занятого на электростанциях, на 1 МВт установленной мощности в электричес­ких сетях и других подсобных предприятиях от­расли снизилась с 11 в 1950 г. до 2,8 чел. в 1990 г., а удельные расходы топлива на производство электроэнергии — с 590до 325,8 г/(кВт • ч).

Таблица 3.1.

Развитие электроэнергетической базы страны.

Показатели по годам
1. Установленная мощность электростанций, млн кВт, в том числе: тепловых атомных гидравлических	2,87 2,74 — 0,13	11,12 9,60 — 1,52	19,61 16,39 — 3,22	66,72 51,94 — 14,78	166,1 133,8 0,9 31,4	266,7 201,0 12,5 52,3	203,3 139,7 20,2 43,4	212,8 147,2 21,3 44,3	214,8 147,4 22,7 44,7	214,9 147,4 22,7 44,8	216,4 148,4 22,7 45,3
2.Выработка электроэнергии, млрд кВт·ч, в том числе: на электростанциях: тепловых атомных гидравлических	8,35 7,8 — 0,55	43,3 38,5 — 4,8	91,2 78,5 — 12,7	292,3 241,4 — 50,9	740,9 613,0 3,5 124,4	1293, 9 1037,1 72,9 183,9	1082,1 797,0 118,3 166,8	877,8 583,4 129,0 165,4	891,3 578,5 136,9 175,9	891,3 585,5 141,6 164,2	916,2 607,8 150,7 150,7

Примечание. Данные за 1930—1980 гг. относятся к СССР, данные за 1990—2003 гг. - к Российской Федерации.

а) б)

Рис 3.1. Протяженность ВЛ 110 кВ и выше(а) и установленная мощность трансформаторов 110 кВ и выше(б).

Последовательно происходило уменьшение относительных потерь на транспорт электрической энергии, хотя и не в такой степени, как укачан­ных выше показателей, В 1990 г. потери электро­энергии в электрических сетях на ее транспорт составили 8,65 %.

В послевоенные годы электрификация яви­лась основой научно-технического прогресса страны. На ее базе происходило непрерывное со­вершенствование технологий в промышленно­сти, транс порче, связи, сельском хозяйстве и строительстве, осуществлялась механизация и автоматизация производственных процессов. Рост производства электроэнергии в эти годы опережал рост произведенного национального дохода в 1,6 раза.

Общий экономический эффект за счет созда­ния ЮС в сравнении с изолированной работой энергосистем оценивался снижением капиталь­ных вложений в электроэнергетику на 2 млрд. руб. в ценах 1984 г. и уменьшением ежегодных эксплуатационных расходов на сумму 1 млрд. руб. Выигрыш в снижении суммарной установ­ленной мощности электростанции ЮС оцени­вался цифрой порядка 15 млн. кВт. Несмотря на то что требования в отношении резервов мощно­сти и надежности к основным электрическим се­тям в ЕЭС СССР были несколько ниже анало­гичных требований в энергообъединениях За­падных стран, благодаря хорошо организованно­му управлению обеспечивалась высокая надеж­ность электроснабжения потребителей, не было системных аварий, затрагивающих большое чис­ло потребителей, какие имели место в США (1965, 1977, 1996 гг.), Франции (1978 г.), Швеции (1979, 1983 гг.), Бельгии (1982 г.), Канаде (1982г.).

Следующий этап в развитии электроэнерге­тики на территории бывшего СССР связан с про­исшедшими политическими изменениями в независимых государствах — бывших республи­ках СССР.

Раздел электроэнергетической собственно­сти между независимыми государствами—быв­шими республиками СССР — обусловил необ­ходимость перехода от централизованного пла­нирования развития и управления функциониро­ванием ЕЭС бывшего СССР к скоординирован­ному планированию развития и управлению функционированием объединенных энергосис­тем независимых государств.

В 1992 г. было заключено соглашение «О ко­ординации межгосударственных отношений в области электроэнергетики Содружества Неза­висимых Государств». В соответствии с ним был создан электроэнергетический Совет из числа первых руководителей электроэнергетических отраслей СНГ и его постоянно работающий ор­ган — Исполнительный комитет. Позднее к это­му соглашению присоединилась Грузия.

В настоящее время внутри стран СНГ прово­дятся различные преобразования электроэнерге­тического сектора. Наиболее существенные из­менения в этой области произошли в Российской Федерации. В декабре 1992 г. было организовано Российское акционерное общество энергетики и электрификации (РАО «ЕЭС России»), в устав­ной капитал которого переданы из районных энергосистем крупные электростанции мощно­стью: тепловые — 1000 МВт и более, гидрав­лические — 300 МВт и более, магистральные линии электропередачи высокого напряжения, формирующие Единую энергосистему Россий­ской Федерации, ЦДУ Единой энергосистемы России, диспетчерские управления ОЭС, научно-исследовательские и проектные органи­зации. На базе крупных электростанций органи­зованы дочерние акционерные общества РЛО «ЕЭС России», а на базе региональных энергосистем — региональные акционерные общества АОэнерго. Создан федеральный оптовый рынок электрической энергии и мощности. Проведен­ные в России преобразования в электроэнергети­ке способствовали обеспечению устойчивой ра­боты отрасли в тяжелых условиях экономичес­кого и финансового кризиса в стране.

В других странах СНГ процесс реформирова­ния структур управления в электроэнергетике находится в разных стадиях развития. Наиболее продвинулась в вопросах реформирования стру­ктуры управления в электроэнергетике вслед за Российской Федерацией Украина. Существен­ные изменения в управлении электроэнергети­кой произошли в Армении, Грузии, Казахстане и Киргизии. Ведется подготовка к структурной пе­рестройке и в других странах СНГ.

К концу 1995 г. установленная мощность электростанций государств Содружества соста­вила около 315 млн. кВт, Производство электро­энергии в 1995 г. составило 1260 млрд. кВт∙ч и снизилось по сравнению с 1990 г. на 27 %. В структуре генерирующих мощностей доля ТЭС составляет 69 %, доля ГЭС и АЭС — соот­ветственно 20 и 11 %.

Наиболее важными задачами, стоящими пе­ред странами СНГ в области электроэнергетики, становятся: повышение эффективности произ­водства и использования энергии; коренное со­вершенствование системы формирования тари­фов; обеспечение надежности электроснабжения потребителей; улучшение защиты окружающей среды; обеспечение необходимых вводов и мо­дернизация существующих электростанций и се­тей с использованием новых технологий; корен­ное повышение технического уровня оборудова­ния и показателей качества электрической энер­гии, приведение их в соответствие с мировым уровнем: создание нормативной и законодатель­ной базы, обеспечивающей устойчивое развитие электроэнергетики государств Содружества.

Важнейшее значение приобретают углубле­ние интеграции стран СНГ в области электро­энергетики и организация эффективного опера­тивно-технологического взаимодействия объе­диненных энергосистем государств Содружест­ва. Это позволит оптимальным образом разви­вать электроэнергетику, уменьшить объем необходимых инвестиций, повысить надежность электроснабжения потребителей, улучшить ис­пользование первичных энергоресурсов, осуще­ствлять взаимовыгодные обмены электроэнерги­ей, уменьшить затраты на топливо для электро­станций и оказать в целом положительное влияние на экономику стран СНГ, повысить ее конкурентоспособность на мировом рынке.

Дата добавления: 2014-12-25