Надёжность электроснабжения как инструмент регулирования отношений между поставщиками и потребителями энергии. 


proektant.by

proektant.by

Надёжность электроснабжения
как инструмент регулирования отношений
между поставщиками и потребителями энергии.

В.В.Воротницкий, директор по маркетингу, Российская группа компаний "Таврида Электрик"

Актуальные проблемы

Завершилась реформа электроэнергетики: РАО "ЕЭС России" кануло в лету, а многие проблемы, долгие годы волновавшие энергетиков, так и остались нерешёнными. Обещанные инвестиции в отрасль так и не пришли, а состояние основного парка оборудования и сетей с каждым годом ухудшается. В последнее время термин "надёжность электроснабжения" звучит всё чаще, причём на самых высоких уровнях. Премьер-министр Правительства Российской Федерации Владимир Путин в одном из своих обращений призвал не допустить потери управления в электроэнергетике после ликвидации РАО "ЕЭС России": "Необходимо обеспечить гарантированную надёжность энергоснабжения населения и экономики в переходный период". Приоритет надёжности также прописан в основных регулирующих документах ОАО "ФСК ЕЭС" (Федеральная сетевая компания — Ред.): "Обеспечение надёжного электроснабжения, обеспечивающего надлежащее исполнение обязательств перед субъектами электроэнергетики, является одним из основных принципов организации экономических отношений и основой государственной политики в сфере электроэнергетики. Надёжность электроснабжения является одной из главных стратегических целей развития ОАО "ФСК ЕЭС". Можно было бы продолжить, но очевидным и не вызывающим ни у кого сомнения фактом является одно: надёжность электроснабжения — проблема актуальная.

Что мы сегодня реально понимаем под надёжностью электроснабжения и как это понятие участвует во взаимодействии различных сторон процесса обеспечения электроэнергией потребителей?

В качестве области рассмотрения обратимся к наиболее проблемному сегменту — распределительным сетям 6(10) кВ, к которым подключено наибольшее число потребителей.

Рис 1Для анализа проблематики представим систему управления надёжности в виде равностороннего треугольника (рис. 1), в центре которого — сама по себе надёжность, а по краям — основные участники процесса:

  • государство, которое декларирует приоритет надёжности в виде цели для системы энергообе-спечения потребителя;
  • сетевая компания (энергоснабжающая организация), которая декларирует надёжность как ключевой показатель своей деятельности;
  • потребитель, ради которого весь процесс и существует.

Надёжность электроснабжения с точки зрения потребителя

Попробуем взглянуть на понятие надёжности с точки зрения потребителя и выяснить, какое определение надёжности для него является наиболее адекватным.

В классическом определении под надёжностью понимается "вероятность, с которой система или изделия сохраняют свои параметры в заданных пределах, работают в нормальном режиме при заданных условиях эксплуатации". Если спроектировать его на электроснабжение потребителей, то под надёжностью следовало бы понимать вероятность сохранения электроснабжения при нормальных и аварийных режимах работы энергосистемы. Другими словами, "классика" вводит понятие надёжности как "вероятность". Что есть для потребителя вероятность сохранения надёжного электроснабжения, например, 98,56% или 96,89%. Как это использовать при оценке возможных рисков?

На практике главным нормативным документом, вводящим понятие надёжности, являются "Правила устройства электроустановок", которые устанавливают следующее определение категорий электроприёмников:

  • первой категории — в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания;
  • второй категории — в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания. Для электроприёмников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады;
  • третей категории — электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены повреждённого элемента системы электроснабжения, не превышают одних суток."

Если вчитаться в суть написанного, то первое, что бросается в глаза, — это отсутствие как такового понятия "потребитель" — речь идёт об "электроприёмниках", а это большая разница. Потребитель — это, как правило, комплекс электроприёмников — персональные компьютеры, технологические установки и т.д., а электроприёмник — отдельно взятое конкретное изделие (оборудование), подключаемое к электрической сети. Кроме этого, ПУЭ вводит лишь определение неких схемных решений по подключению электроприёмника, которые можно представить в виде следующих рисунков (рис. 2).

Рис 2

Рис. 2. Иллюстрация категорий надёжности электроприёмников

Если провести аналогию, каждый из нас является пользователем услуг мобильной связи. Но мало кто представляет, каким образом и по какой схеме он подключён к сотовой сети. В системе электроснабжения ситуация аналогична: потребителю должно быть не важно, по какой схеме его подключили. Что на самом деле ему важно — это как часто и как долго в течение года он, как потребитель электроэнергии, будет отключаться от сети. Зная это, он сможет прогнозировать свои возможные риски. Понятие категории электроприёмника не даёт ответа на эти вопросы.

В зарубежной практике понятие категории отсутствует. Для определения надёжности электроснабжения используется система её показателей:

  • SAIFI (System Average Interruption Frequency Index — средняя частота появления повреждений в системе) — характеризует среднее число раз в год, когда потребители теряли электроснабжение;
  • SAIDI (System Average Interruption Duration Index — средняя продолжительность отключения) — характеризует в среднем продолжительность одного отключения в системе в год;
  • СAIFI (Customer Average Interruption Frequency Index — средняя частота отключения одного потребителя) — характеризует в среднем количество отключений одного потребителя;
  • СAIDI (Customer Average Interruption Duration Index — средняя продолжительность отключения одного потребителя) — характеризует в среднем время восстановления питания одного потребителя.

Первые два показателя характеризуют надёжность системы электроснабжения в целом, остальные два — надёжность электроснабжения отдельно взятого потребителя. В отечественной практике ранее действовали поправки к ПУЭ, которые вводили понятие допустимого количества отключений потребителей. Вот выдержка из руководящих материалов 1981 года по проектированию сельских распределительных сетей:

  • для потребителей II категории, не допускающих перерывов в электроснабжении длительностью более 0,5 часа, w = 2,5 отказа/год;
  • <
  • для потребителей II категории, не допускающих перерывов в электроснабжении длительностью более 10 часов, w = 0,1 отказа/год при расчётной нагрузке 120 кВт и более.

Однако сегодня эти документы не действуют и, как правило, при подключении потребителей оперируют лишь понятием категории, а у потребителя фактически не остаётся выбора. В условиях современного развития электротехнического оборудования и средств автоматизации понятие категории, определяющее схемное решение по подключению, уже не является всеобъемлющим. Необслуживаемое оборудование, системы автоматизации работы сети могут обеспечить показатели надёжности электроснабжения заданного значения, не привязываясь к конкретной схеме подключения. Для иллюстрации приведём пример. Рассмотрим две схемы подключения потребителя.

Рис 3

Рис. 3. Схема подключения потребителя II категории

В первом случае (рис. 3) потребитель подключается по классической схеме для электроприёмников II категории надёжности с ручным переключением на резервный источник питания. В случае повреждения на любом участке схемы сети потребитель теряет питание на время, пока диспетчер узнаёт о факте повреждения, пока оперативная бригада сделает необходимые переключения в сети и переключение на резервное питание у потребителя. В среднем по России это время составляет около 6 часов, то есть может достигать и суток. Кроме этого, потребитель в максимальной степени зависит от надёжности питающих линий. Если удельная повреждаемость линии составляет порядка 15 повреждений на 100 км линии в год (не самый худший вариант), этот потребитель в год отключится 3,3 раза, а общая продолжительность отключений составит порядка 20 часов в год.

Рис 4

Рис. 4. Схема подключения потребителя III категории с установкой автоматических реклоузеров

Во втором случае (рис. 4) потребитель подключается формально по схеме III категории надёжности — к нему подходит только одно ответвление от фидера 10 кВ. Но есть нюанс. Схема внешней сети остаётся без изменений — также есть два независимых центра питания, только в непосредственной близости от ответвления с двух сторон установлены автоматические реклоузеры, которые при возникновении повреждения на любом участке сети автоматически (без участия диспетчера) переключат питание потребителя на резервный источник. В этом случае потребитель не зависит от внешней сети и решения диспетчера, резервирование полностью автоматизировано. Добавьте к этому необслуживаемую трансформаторную подстанцию 10/0,4 кВ с параметром отказа 1 раз в 10 лет, провода на ответвлении с изоляцией из сшитого полиэтилена — и ваш потребитель, подключённый формально по схеме III категории надёжности, будет отключаться 0,3 раза в год общей длительностью 0,6 часов. Другими словами, по сравнению с первым вариантом, его показатели надёжности возросли на порядок.

Главный вывод, который из этого следует: в условиях, когда в наличии имеется современное оборудование и технологии, категории надёжности электроснабжения уже не могут являться выражением этой самой надёжности, поэтому необходимо применять показатели, определяемые количеством и длительностью отключений.

Надёжность электроснабжения — взгляд сетевой компании

Цель существования электросетевого комплекса — обеспечение процесса транспортировки электрической энергии соответствующего качества, в требуемом объёме и с заданным уровнем надёжности при условии минимизации собственных затрат. Ключевыми показателями деятельности сетевой компании являются:

  • надёжность электроснабжения потребителей;
  • качество электрической энергии;
  • уровень потерь.

Оказывается, что в существующей системе отношений сетевые компании практически никак не мотивированы к достижению первого ключевого показателя своей деятельности. Типичные их проблемы — длительное время поиска места повреждения, управление аварийным режимом "вслепую", затраты на поиск и устранения повреждения, как правило, связаны с оптимизацией собственных затрат и никак не связаны с надёжностью.

Совсем свежий пример: авария на подстанции "Чагино", вследствие которой отключилась четверть Московского региона. Кто-нибудь может вспомнить хоть одно более-менее громкое дело, когда потребителям была выплачена компенсация? Вряд ли.

И последний интересный аргумент — посмотрите на тарифные ставки за подключение потребителей к электрическим сетям. Тариф зависит от уровня напряжения, существенно — от региона, но в 90% случаев никак не зависит от надёжности. В результате складывается ситуация, в которой сетевые компании, с одной стороны, не могут получить дополнительной прибыли, с другой, не несут никакой финансовой ответственности (за редкими случаями). При этом инвестиции на внедрение новой техники зачастую весьма значительны. Уверен, со мной согласится большинство технических специалистов: обосновать их только за счёт снижения собственных издержек далеко не всегда удаётся.

В таком случае целесообразно провести аналогию с двумя другими ключевыми показателями деятельности электросетевых комплексов — качество и потери. Если с качеством ситуация практически полностью аналогична надёжности —декларация приоритета есть, а реальная экономическая основа отсутствует, — то с потерями электроэнергии дело обстоит по-другому. Они в сетях были всегда, причём как технические, так и коммерческие. Однако ситуация с решением этой проблемы начала существенно меняться только после того, как на федеральном уровне было введено нормирование потерь, наряду с экономической ответственностью за сверхнормативные потери. Как только это произошло, начал активно развиваться рынок средств борьбы с потерями. Появились разнообразные технические решения — счётчики-"ябеды", выносные системы учёта, различные варианты систем АИИС КУЭ (Автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учёта электроэнергии — Ред.) и др. А всё потому, что затраты на эти мероприятия стало возможно обосновать экономически.

То же самое и с надёжностью. Эффективное обоснование затрат на внедрение современных технических средств будет возможно тогда, и только тогда, когда сетевая компания, с одной стороны, будет иметь возможность предлагать надёжность как "товар" для потребителя по разной стоимости, с другой, — будет нести консолидированную ответственность. В разных странах этот вопрос регулируется по-разному, и мы будем возвращаться к рассмотрению этого опыта. Сегодня эффект для сетевых компаний при внедрении средств, направленных на повышение надёжности, включает реальную экономическую составляющую: сокращение затрат на ремонты и эксплуатацию линий, а также косвенную: сокращение жалоб "проблемных потребителей", снижение числа претензий административных субъектов.

Система надёжности — как должно бы быть

рис 5Правильно организованная система надёжности должна включать её нормирование и введение санкций за его невыполнение для сетевых компаний, с одной стороны, а с другой, — обеспечить гарантии и защиту интересов потребителей (рис. 5). Сетевая компания должна обеспечить потребителю за соответствующую плату возможность выбора уровня надёжности электроснабжения, взяв на себя полноценную ответственность за невыполнение этих обязательств.

Необходимость законодательного и организационного обеспечения ответственности за надёжность электроснабжения была очевидна в период монопольного развития электроэнергетики, однако острота её существенно возросла с появлением рыночных механизмов в отрасли. Что-то уже делается в этом направлении. В Постановлении Правительства Российской Федерации №530 от 31.08.2006 сказано:

"• В договорах оказания услуг по передаче электрической энергии и энергоснабжения определяется категория надёжности снабжения потребителя электрической энергией (далее — категория надёжности), обусловливающая содержание обязательств по обеспечению надёжности снабжения электрической энергией соответствующего потребителя, в том числе:

— допустимое число часов отключения в год;

— срок восстановления энергоснабжения.

• Для первой и второй категорий надёжности допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления энергоснабжения определяются сторонами, в зависимости от конкретных параметров схемы электроснабжения, наличия резервных источников питания и особенностей технологического процесса потребителя, но не могут быть более соответствующих величин, предусмотренных для третьей категории надёжности. Для третьей категории надёжности допустимое число часов отключения в год составляет 72 часа, но не более 24 часов подряд."

Выводы

Очевидный вывод из сказанного: надёжность электроснабжения — категория экономическая. Для оценки и управления ею необходимо использовать соответствующие показатели, а также можно для потребителей ввести понятие статуса, например, "ответственный", "не ответственный", или категории (но в новой трактовке) с определённым диапазоном показателей надёжности. Показатели надёжности должны, с одной стороны, регулироваться и нормироваться на уровне государства, с другой, — быть предметом экономических отношений между потребителями и энергоснабжающими организациями. Затраты на мероприятия по улучшению надёжности, должны окупаться именно за счёт её повышения.

Справки и консультации:

СЗАО "Таврида Электрик БП"