Энергосистемы разных стран могут различаться, как день и ночь. Тем не менее есть базовые принципы функционирования электроэнергетического комплекса. Сергей Роженко, директор группы аналитики в энергетике консалтинговой компании Kept, представил системный взгляд на этот вопрос.
Спрос на электроэнергетику неразрывно связан с развитием национальной экономики. В зависимости от этапа ее развития соотношение энергопотребления и ВВП на душу населения меняется. На начальном этапе развития экономики (первый тип, «допереходные страны») каждый дополнительный доллар требует дополнительного киловатт-часа энергопотребления, так что экономика и энергетика развиваются вместе. Яркий пример — Китай.
Но когда ВВП достигает отметки примерно $ 20−25 тыс. на человека — все меняется: экономика продолжает развиваться, а энергетика выходит на плато (второй тип, «пороговые страны»). Пример — Россия. И наконец, с какого-то момента экономика продолжает развиваться, а спрос на энергоресурсы начинает падать (третий тип, «постпереходные страны»). Примеры — Великобритания, США. В Великобритании в 2003—2022 годах электропотребление снизилось почти на 20 % — с 400 до 320 млрд кВт·ч в год. При этом экономика значительно выросла.
Ключевая задача любой страны — эффективная работа национальной энергосистемы. Для оценки ее эффективности воспользуемся энергетической трилеммой и рассмотрим три компонента энергосистемы: надежность, доступность энергоресурсов и экологическую устойчивость.
Надежность
Любая крупная энергосистема состоит из двух сетей: системообразующей и распределительной. Первая отвечает за генерацию и передачу энергии на дальние расстояния, до крупных центров потребления: электростанции вырабатывают электроэнергию и поставляют ее в магистральные сети высокого и сверхвысокого напряжения, по этим сетям она доходит до центров нагрузки. Распределительные сети, или «сети последней мили» среднего и низкого напряжения, доводят электроэнергию до конечного потребителя.
Принципы обеспечения надежности и соответствующие метрики для этих двух подсистем существенно различаются. Для первой подсистемы — системообразующей сети — вся философия дизайна направлена на исключение вероятности блэкаута крупнейших центров потребления электроэнергии: городских агломераций, крупных промышленных центров. Для оценки системной надежности используются метрики LOLE / VOLL (Lost of Load Expectation / Value of Lost Load): они показывают количество часов в году, когда нагрузка не может быть полностью покрыта, а также размер экономических потерь от недопоставленной энергии и ликвидации последствий крупных аварий.
Философия дизайна и эксплуатации распределительной подсистемы существенно иная. Для этой подсистемы характерно наличие миллионов небольших потребителей, отключение каждого из которых по отдельности, конечно, болезненно для конкретного бизнеса или домохозяйства, но не несет фатальных последствий для экономики. Поэтому для расчета надежности распределительных систем применяются метрики SAIDI (System Average Interruption Duration Index) и SAIFI (System Average Interruption Frequency Index). SAIDI — это среднее время отключения одного потребителя в системе, SAIFI — среднее число отключений одного потребителя в течение определенного периода времени. В данном случае фокус делается на достижении «приемлемого» (имеющего разумную стоимость) количества отключений и комфортного времени восстановления электроснабжения (например, если время восстановления питания коттеджа не превышает двух часов, то продукты в морозильниках не успевают испортиться).
Полный материал читайте в «Новом атомном эксперте». https://clck.ru/399439