Итак, самое интересное)
Хотя, возможно уже и не самое – в процессе работы пришёл к выводу, что нужно написать про украинский блэкаут, что под этим можно подразумевать и возможен ли вообще в том виде, как видится особо жаждующим его увидеть)
Первая часть – про «веерные» отключения, вторая – про работу нашего образца, энергосистемы Румынии.
Для начала, грубо оценим, чем отличаются друг от друга энергосистемы Украины и Румынии:
1) на Украине очень велика доля АЭС (около 40 % установленной мощности в данный момент). Если ориентироваться на заявления украинских экспертов (которые поадекватнее), то выработка атомных станций составляет 50-60% от всей генерации;
2) а вот с маневрированием дела обстоят хреново – удары весны 2024 годы выбили практически всю адекватную тепловую (ТЭС) и наиболее мощную гидрогенерацию (ДнепроГЭСы);
3) с балансировкой дела тоже аховые – большинство генераторов с устройствами вторичного регулирования (АВРЧМ) стояло на практически добитой Бурштынской ТЭС и, предположительно, тоже добитой ДнепроГЭС-1;
4) внешние перетоки обладают ограниченной пропускной способностью и не очень удачно расположены: большая часть – на Западной Украине (т.е. упирается в западноукраинские АЭС) и один – на юге (молдавский транзит). Если перевести их к эквиваленту обычных для Европы ВЛ 400 кВ, то получится всего 6 ВЛ. В Румынию, например, идут 9, причём практически равномерно со всех сторон;
Поэтому можно ожидать попыток усиления внешних связей.
Теоретически видно несколько возможных вариантов: а) польский (толстая зелёная линия) – ВЛ 220 (330 или даже 400) кВ Хельм – Ковель, б) румынский (голубые линии) – ВЛ 330 (или 400) кВ Сучава – Черновцы и/или Сучава – Бельцы, в) бессарабский (обведён рыжим). В последнем строительство реально идёт, предположительно (если некритически подходить к схеме) ВЛ 330 кВ Молдавская ГРЭС – Примосркая-750 и Арцыз – Новоодесская. Но строительство ПС 750/330 кВ Приморская-750 смотрится сейчас совсем уж наглым пилежом денег (она скорее всего просто не доживёт до пуска), скорее попробуют усилить связь украинской Бессарабии с районом Одессы (ВЛ 330 кВ Арцыз – Новоодесская/Усатово), построить трансграничные ВЛ из украинской Бессарабии в Молдову (ВЛ 330 кВ Арцыз – Вулканешты) и/или Румынию (ВЛ 330 кВ Арцыз – Исакча). Ну или восстановить/достроить разобранную ВЛ 750 кВ ЮУАЭС – Исакча, повторив фокус с ВЛ 750 кВ ХАЭС – Жешув с вывозом самого уязвимого элемента (силовых автотрансформаторов 750/400 кВ) на АЭС и достройке ВЛ уже как 400 кВ.
Можно только посочувствовать западным проектировщикам, пытающимся состыковать украинскую систему 750/330 кВ с европейской 400/220 кВ с учётом того, что у переходных автотрансформаторов типа 750/400, 400/330 или 330/220 кВ неиллюзорный шанс получить в качестве подарка «мопед», а забугорным странам вот нафиг не впёрлось неродное для них напряжение 330 кВ.
5) на Украине очень велика доля ВИЭ, особенно СЭС (оценочно около 25% установленной мощности). Это, как ни странно, плюс, потому что
6) имеются мощные ГАЭС, позволяющие совмещать плохо совместимые между собой в нормальных условиях АЭС и СЭС.
Таким образом, украинская энергосистема всё-таки остаётся более-менее сбалансированной, но при этом она достаточно изношена (постоянные переключения/изменения режимов расходуют ресурс оборудования), имеет слабые маневренные и балансирующие мощности, пониженное резервирование (всё это - привет «бесполезным» ударам) и сильно зависит от погоды (а за это спасибо «зелёной» повестке).
Грубо говоря, при более-менее вменяемом руководстве, украинцы и эту зиму худо-бедно бы прошли без особых проблем. Но Киев, скорее всего, такой возможности им не предоставит.
Теперь о состоянии украинской генерации более подробно. На Украине в наличии:
1) Атомная генерация - 9 энергоблоков трёх АЭС мощностью 7,88 ГВт;
2) Тепловая генерация. Тут выделяются четыре группы: а) остатки ТЭС (5-6 энергоблоков Бурштынской и Криворожской ТЭС), б) мощные ТЭЦ (от полугигаватта) – киевские ТЭЦ-5 и 6, харьковская ТЭЦ-5, в) мелкие ТЭЦ, г) ДЭС, ГПЭС и прочая шелупонь, как стационарная, так и привозная. Всё это счастье весьма многочисленно (и скорее всего, продолжает расти, хоть и мизерными на фоне энергосистемы темпами) и может быть оценено примерно в 3 ГВт.
По поводу продолжающейся работы ТЭС можно предложить много версий разной степени конспирологичности, но предложу самую очевидную – они оставлены в качестве балансировщиков АЭС (Бурштынская – западноукраинских, через ПС 750 кВ Западноукраинская, Криворожская – ЮУАЭС, плюс аварийное питание ЗАЭС).
Следует отметить два момента: а) реально хорошо управляемые только ТЭС и крупные ТЭЦ, б) при похолодании ТЭЦ очевидно будут больше тратиться на выработку тепла, чем электроэнергии;
Хотя, глядя на пример Сум и Конотопа, впору задаться вопросом – а где это всё украинское привозное счастье, почему там отключаются жизненно важные объекты, которые, в теории, должны быть уже оборудованы автономными источниками электроснабжения? Не уехало ли в более спокойные страны за мзду малую?
3) Гидрогенерация – здесь тоже есть крупные ГЭС (пять – Киевская, Каневская, Кременчугская, Среднеднепровская и Днестровская), суммарной установленной мощностью 2,8 ГВт (0,44+0,528+0,7+0,388+0,7), и многочисленные мелкие. Итого общую установленную мощность ГЭС можно оценить в 3,0 ГВт;
Предположим, что повреждения Киевской, Кременчугской и Среднеднепровской ГЭС устранили/устранят. А вот ДнепроГЭСы – нет, особенно учитывая повышенное внимание ВКС к самому Запорожью.
4) ВИЭ. На Украине превалируют СЭС, но и ВЭС представлены достаточно широко. Плюс, скорее всего, после выбивания основной генерации весной 2024 года население (и не только) очевидно насело на солнечные панели и небольшие ветряки, которые, по сути, те же СЭС и ВЭС. Общую мощность можно только очень приблизительно (и оптимистично) оценить в 6,0 ГВт (5,5 – СЭС и 0,5 – ВЭС).
Плюсы посчитали, теперь считаем минусы. У электростанций имеются собственные нужды, которые съедают часть генерации. Для АЭС, ГЭС и ВИЭ я принял нагрузку собственных нужд в 5% от номинальной генерации, для тепловой – в 10%. Кроме этого, электроэнергия от генерации до потребителя проходит через многочисленные ЛЭП различных напряжений и несколько силовых трансформаторов, где несёт немалые потери. В 2021 году уровень потерь оценивался в 11%, сейчас же, с учётом массового избиения силовых автотрансформаторов, очевидных проблем с компенсирующими мощностями и работой в неоптимальных режимах, этот уровень можно оценить в 20%.
Расчётные данные сведём в таблицу:
Разделение мощностей на общую и вечернюю необходимо, чтобы разделить возможный дневной максимум генерации (т.е. одновременная работа всех ЭС – сугубо теоретическая, естественно) и вечерний пик потребления (когда по естественным причинам не будут работать СЭС). Но тут на помощь украинской энергосистеме приходят:
1) Внешние поставки электроэнергии. Напомню, что в наименьшем сечении это 7 мощных ВЛ (1х750+3х400+3х220 кВ). Фактическая пропускная способность их можно оценить гигаватт в пять, что сильно превосходит то, что европейские энергетики обещали официально (и на которую мы и будем ориентироваться) – 1,7 ГВт. Уровень потерь здесь будет сильно ниже (из-за высокого напряжения), примем 5%, итого – 1,6 ГВт.
Эта цифра не является каким-то абсолютом, за весну-осень европейцы как и вылетали за неё, доходя до 2,4 ГВт, так и не могли дотянуться (благо их энергосистема тоже отнюдь не бездонная).
2) ГАЭС. Они, в полном соответствии с названием, не являются реальной генерацией (за полный цикл работы они как раз потребители), а только аккумулируют электроэнергию. На Украине три ГАЭС: Днестровская, Ташлыкская и Киевская, которые могут потребить 2,7 ГВт, а генерировать – 2,14.
Итого мощность, передаваемую конечному потребителю можно оценить: днём – 13,9 ГВт (работают все ЭС плюс переток из Европы, но минус ГАЭС), вечером – 14,9 ГВт. Но по факту, скорее всего, будет хуже – попробуем изобразить реальный график работы различных элементов генерации. У меня получилось что-то типа такого:
Тут требуется комментарий, т.к. я же постоянно говорю про то, что в нормальной энергосистеме генерация и потребление должны быть равны (стремиться к равенству), а тут показаны два, хоть и подобных, но разных графика. Дело в том, что когда говорят о балансе, имеется в виду как полная генерация, так и полная нагрузка, включающая в себя и собственные нужды энергосистемы (если что, потребляют не только ЭС, но и ПС, и даже ТП), и потери во всех элементах энергосистемы. На данном же графике представлено только потребление конечных потребителей, точнее говоря – то, что энергосистема может им передать.
Именно к представленному графику будут приводить реальное потребление – с помощью веерных и аварийных отключений, потому что генерация физически не сможет выдать больше.
Логику построения объясню подробнее:
1) АЭС, естественно, будут использовать по максимуму, при переизбытке генерации есть (предположительно) сбросить лишнее либо за бугор, либо на ГАЭС;
2) Тепловая генерация будет использоваться по-разному: ТЭС – для балансировки и маневрирования, мощные ТЭЦ – скорее всего по тепловому графику, забив на пики потребления, мелкие ТЭЦ – аналогично, всякая шелупонь будет следовать графикам отключений (ну или у тех кто побогаче – вообще в качестве основного источника);
3) У ГЭС ситуация будет зависеть от погоды и состояния энергосистемы – это фактически единственный реальный управляемый резерв энергосистемы, состояние которого зависит в первую очередь от заполнения водохранилищ, поэтому и работать они будут исходя из этого. Погода же, предположительно, будет влиять так: хорошая солнечная, предполагающая хорошую выработку СЭС и, соответственно, возможность дневной подзарядки ГАЭС – позволяет пройти утренний пик и с помощью ГЭС, при пасмурной же погоде, на утренний пик придётся забивать, оставляя ГЭС на более мощный вечерний. Малые ГЭС – в основном тоже по графику отключений, им тоже срабатываться не с руки;
4) ВИЭ – эти, естественно, по погоде (поэтому график для них, ПМСМ, явно оптимистичный);
5) Импорт, как показывает практика, вряд ли будет равномерным, скорее всего, он будет следовать за графиком нагрузки (фактически балансируя его), исходя из наличия свободных мощностей в Европе. Соответственно, совпадение максимума импорта и вечернего пика – совсем не факт, вполне может оказаться, что в это время запаса мощности в нужном месте может не будет;
6) ГАЭС, естественно, тоже будут стараться использовать максимально, и для них тоже критична погода, см. выше.
Это идеализированный график: энергосистема полностью работает, все типы ЭС в полностью рабочем состоянии, хорошая погода. В реальности и погода будет постоянно подводить (хотя она может играть и за – выбивая нагрузку), и аварии на станциях, подстанциях и линиях никуда не денутся.
Можно ли из данного графика сделать выводы о неизбежности зимних отключений? Пожалуй, что да. Из заявлений западных вспомогателей (например, о том, что они могут помочь с 4,5 ГВт, или 27% от требуемой нагрузки) можно рассчитать этот самый уровень – 4,5/0,27=16,7 ГВт.
Не понятно, правда, что это за цифирь – некоторая усреднённая пиковая или, например, просто среднесуточная (что значительно хуже).
Исходя из приведённых выше данных, пиковую нагрузку в 16,7 ГВт украинская энергосистема вечером не вытянет даже теоретически: 11,2 (вечерняя генерация минус потери) + 1,6 (импорт) + 2,14 (генерация ГАЭС) ≈ 15 ГВт. Про среднюю и говорить нечего, там будет вопрос, на сколько часов в сутки можно будет более-менее свести баланс в идеальных условиях. Соответственно, просто для сведения баланса в период пикового спроса нужно ещё около 2 ГВт - что, собственно, вспомогатели и обещали поставить. Но вот успеют ли поставить, смонтировать и включить – большой вопрос. А далее в дело вступает погода и износ оборудования: чем больше неблагоприятных факторов – тем больше дисбаланс между реальной генерацией и предполагаемым потреблением, соответственно, тем дольше будут веерные отключения и тем больше будет аварийных отключений.
И опять же, не забываем про пиар-сущность киевского режима, он ради красного словца уж точно не пожалеет и отца - что-нибудь такое-этакое вполне может отчебучить. Ну и тогда результат может быть куда плачевнее – например, после условной атаки на Приднестровье я бы поостерёгся гарантировать наличие электроэнергии на Украине (ну, кроме некоторых мест, о которых в следующей части). Понимают ли это в Киеве? Естественно. Поэтому и взывают к мировой общественности в виде МАГАТЭ, чтобы те срочно приняли в состав ядерной энергетики подстанции, подключенные к АЭС, благо удар 26.08.2024 ещё раз наглядно продемонстрировал, что отключение атомных станций не такое уж и сложное дело даже без ударов непосредственно по ним. С учётом того, что генерация АЭС составляет более половины украинской по выработке электроэнергии, то при их отключении в наилучшем случае просто очень поплохеет потребителям, в наихудшем – энергосистема выйдет из синхронизма с европейской и развалится с неясными перспективами восстановления.
Соответственно, в следующей части планирую написать про блэкаут, что это такое, как это применимо к украинской энергосистеме, чего можно было бы ожидать, и что, скорее всего, получится.
Подбросить автору денех через Бусти, или более традиционно (2202 2069 3287 7165, Сбер, Алексей).