СФЕРА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Мастера баланса

Особенность электроэнергии в том, что она не поддается накоплению в экономически значимых, промышленных объемах. По крайней мере, пока таких технических средств человечество не изобрело. Потребление электричества происходит в момент производства, поэтому для устойчивой работы энергосистемы необходимо, чтобы в каждый момент времени его производилось ровно столько, сколько необходимо потребителям.

Поддержание баланса между потреблением и выработкой электроэнергии и мощности является одной из главных задач диспетчерского управления в электроэнергетике. Системный оператор планирует электроэнергетические режимы и формирует балансы мощности и электроэнергии на период от одного часа до шести лет вперёд.

В исполнительном аппарате Системного оператора и в его филиалах – объединенных диспетчерских управлениях – решение этих задач возложено на Службы оперативного планирования режимов (СОПР) и Службы долгосрочного планирования энергетических режимов (СДПЭР), а в региональных диспетчерских управлениях – на Службы энергетических режимов и балансов. Специалисты этих подразделений прогнозируют объемы потребления электрической энергии и мощности на предстоящий период, а также планируют нагрузку электростанций.

ФУНКЦИОНАЛ

Все по графику

Обеспечение баланса между производством и потреблением электрической энергии при прогнозировании возможно только при точном расчете уровня потребления на предстоящий период и поддержания в готовности к несению нагрузки достаточных объемов и резервов генерирующих мощностей для обеспечения покрытия потребления.

Работа служб оперативного и долгосрочного планирования режимов при всем их сходстве друг с другом имеет кардинальные отличия, которые определяются, прежде всего, горизонтом планирования. В СОПР планируют режим работы энергосистемы на период от одного часа до трех дней вперед, в СДПЭР прогнозируют объемы потребления и планируют режимы на предстоящий месяц, год и шестилетний период. Этот факт лежит в основе и всех остальных отличий, которые в целом можно определить так: работа СОПР теснейшим образом связана с деятельностью Оперативно-диспетчерской службы (ОДС), а СДПЭР обеспечивает видение «с дальним прицелом», необходимое в том числе для планирования развития энергосистемы. При прогнозировании потребностей в электроэнергии используется многофакторный анализ, основанный на применении современных технологий, накопленной статистической базы, понимании зависимости величины потребления от погодных условий, прогнозной информации о динамике изменения потребления субъектов Российской Федерации и крупнейших потребителей.

Шестилетний горизонт планирования служит целям перспективного развития энергосистем в составе Единой энергетической системы (ЕЭС) России, а с 2025 года будет применяться и для технологически изолированных территориальных электроэнергетических систем (ТИТЭС). На основе прогноза потребления, составленного специалистами СДПЭР, формируются планы и решения по развитию электроэнергетической отрасли на предстоящие шесть лет, утверждаемые ежегодно Минэнерго России в Схеме и программе развития электроэнергетических систем России.

На основе результатов годового планирования электроэнергетических режимов разрабатываются режимные условия и координируется вывод в ремонт электросетевого и генерирующего оборудования, а также ввод в эксплуатацию новых и реконструированных энергообъектов. На основании сформированного СДПЭР сводного годового графика ремонтов основного энергетического оборудования электростанций разрабатываются сводные месячные графики ремонтов, в которых уточняется возможность выполнения ремонтных работ на оборудовании в планируемые собственником сроки при соблюдении условия обеспечения устойчивой работы энергосистемы и надежного электроснабжения потребителей.

Разработкой и согласованием сводных годовых и месячных графиков ремонтов линий электропередачи, сетевых объектов и электротехнического оборудования электрических станций занимается Служба электрических режимов (СЭР). Задачей специалистов СЭР и СДПЭР является формирование скоординированных сводных графиков ремонтов линий электропередачи, электросетевого оборудования и основного энергетического оборудования электростанций на основе разработанных СДПЭР прогнозов потребления электрической мощности энергосистем.

На начальном этапе работы СОПР применяется технология выбора состава включенного генерирующего оборудования (ВСВГО), основной задачей которой является принятие решения о том, какое оборудование будет включено, а какое отключено в холодный резерв, вынужденный простой или ремонт. На следующем этапе краткосрочного планирования определяется реализуемость и корректность электроэнергетического режима при выбранном на предыдущем этапе составе оборудования и формируется суточный (плановый) диспетчерский график (ПДГ). И на заключительном этапе осуществляется уточнение прогноза потребления электроэнергии и учитывается изменение схемно-режимной ситуации на следующие часы текущих суток, таким образом формируется план балансирующего рынка (ПБР).

На каждом этапе учитываются диспетчерские заявки на вывод в ремонт сетевых, генерирующих объектов и устройств релейной защиты и автоматики, режимы работы гидроэлектростанций (ГЭС), прогноз потребления на три дня вперед для ВСВГО, на день вперед для ПДГ, на следующий час текущих суток для ПБР, и ценовые заявки участников оптового рынка электроэнергии. Управление режимом энергосистем осуществляется в соответствии с ПДГ, который является конечным результатом работы специалистов по краткосрочному планированию. Чем точнее будет составлен ПДГ, тем легче будет диспетчеру на смене управлять режимом в реальном времени.

Учитывая высокую долю ГЭС в составе ЕЭС России, планирование водно-энергетических режимов работы ГЭС занимает отдельное направление деятельности СОПР. Специалисты по гидроэнергетическим режимам планируют оптимальную нагрузку и выработку ГЭС в соответствии с потребностями энергосистемы и с учетом необходимости в обеспечении гидроресурсами населения, промышленности, водного транспорта, сельского и рыбного хозяйств.

Игорь Тупицин, начальник Службы долгосрочного планирования энергетических режимов:

«Мы проделываем достаточно большой объем работ по мониторингу качества показателей суточной диспетчерской ведомости – документа, содержащего фактические значения показателей и параметров режима работы энергосистемы для каждого часа суток, в ежесуточном режиме осуществляем сбор от объектов электроэнергетики и потребителей электроэнергии информации о результатах работы за сутки и выполняем  свод балансовых показателей в границах субъектов РФ. Системный оператор в этом плане владеет уникальной информацией о текущей ситуации о показателях баланса электроэнергии и мощности в энергосистеме, в связи с чем является «поставщиком» указанной оперативной информации для органов исполнительной власти различного уровня. Накопление и анализ статистической информации позволяет нам, в том числе, выполнять оценку качества наших прогнозов и своевременно учитывать его результаты при разработке прогнозов на очередные горизонты планирования». 

ИСТОРИЯ 

Пионеры диспетчерского управления

Функция по прогнозированию электропотребления и распределению нагрузок между электрическими станциями фактически стала первой в оперативно-диспетчерском управлении. Она появилась в энергосистеме раньше, чем собственно диспетчерская функция по текущему управлению режимом энергосистемы. В 1921 году в процессе создания Московского районного объединения электростанций была введена должность дежурного инженера, в обязанности которого входило задавать календарь распределения нагрузок электростанций. Этот специалист был предшественником диспетчера. Дежурный инженер планировал календарь распределения нагрузки между электростанциями. Он не имел возможности контролировать выполнение данного графика электростанциями – они должны были нести нагрузку в соответствии с календарем, а любые небалансы мощности покрывались загрузкой или разгрузкой Московской государственной электрической стан­ции (МОГЭС-1). Календарь распределения нагрузок стал предшественником современного диспетчерского графика.

Современная история службы оперативного планирования режимов началась в 1967 году, когда было сформировано Центральное диспетчерское управление ЕЭС СССР (ЦДУ). В составе ОДС ЦДУ был сформирован сектор оптимизации электроэнергетических режимов. Структура, при которой специалисты по оперативному планированию электроэнергетических режимов входили в состав оперативно-диспетчерских служб, в то время была традиционной для всех объединенных диспетчерских управлений. В 1999 году на базе сектора оптимизации электроэнергетических режимов создана Служба оптимизации краткосрочных режимов, а в 2002 году, с созданием Системного оператора, она была переименована в Службу опе­ративного планирования режимов.

Изначально в службу вошли инженеры по оптимизации электроэнергетических режимов, работавшие в Оперативно-диспетчерской службе, и специалисты существовавшей ранее отдельно Службы оптимизации гидроэнергетических режимов, которые занимались водно-энергетическими расчетами и разработкой прогнозных параметров режимов работы каскадов ГЭС для планирования электроэнергетических режимов. ГЭС выполняют особую роль в ЕЭС России – на них возложена задача по автоматическому и оперативному вторичному регулированию частоты. Специалисты по гидрорежимам должны планировать необходимые для выполнения этой задачи резервы на ГЭС в зависимости от наполняемости водохранилищ. В отличие от специалистов по оперативному планированию, специалисты по долгосрочному планированию режимов, или как их неформально называют, «долгосрочники», уже при создании ЦДУ ЕЭС СССР выделились в отдельное подразделение, в задачи которого входило прогнозирование электропотребления на период до одного года. Сотрудники этого подразделения прогнозировали сезонное изменение потребления электроэнергии и мощности, режим работы ЕЭС в половодье, вели статистику по установленной мощности электрических станций, фактическим максимумам нагрузки энергосистем и погодным условиям.

Внедрение рыночных механизмов в электроэнергетике потребовало от Системного оператора создания новой электроэнергетической технологии планирования диспетчер­ского графика на основе единой расчетной модели сети ЕЭС России и ТИТЭС. Ее внедрение стало возможно благодаря развитию программно-аппаратных комплексов. При подготовке новой единой расчетной модели ЕЭС России и ТИТЭС разработаны механизмы стыковки фрагментов единой расчетной модели и ее актуализации на каждый час планируемых суток.

ОБРАЗОВАНИЕ И КАРЬЕРА

Настоящие универсалы

Отличительной особенностью специалистов по электроэнергетическим режимам и балансам является то, что они должны разбираться как в вопросах электрических режимов, так и в особенностях работы генерирующего оборудования. В профильных вузах нет отдельной специальности «Управление электроэнергетическими режимами», поэтому выпускник без предварительной подготовки в диспетчерском центре не может сразу приступить к решению задач.

Однако после определенного периода обучения успешным специалистом по электроэнергетическим режимам и балансам может стать выпускник практически любой энергетической специальности. Больше всего подходят «Электроэнергетические системы и сети», «Электрические станции» и «Тепловые электрические станции». Особняком стоят специалисты по гидрорежимам – им для успешной работы требуется образование по спе­циальностям «Гидроэлектростанции» или «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии».

Игорь Тупицин:

«Требования к специалистам по электроэнергетическим режимам и балансам в СОПР и СДПЭР во многом схожи в части прогнозирования потребления и планирования генерации. С точки зрения навыков и понимания процессов, специалисты обеих служб должны знать особенности эксплуатации генерирующего оборудования всех типов электростанций, при этом выполнение отдельных функций требует от персонала углубленных знаний тепловой части электрических станций, понимания, что такое тех­нологические максимумы и минимумы нагрузки оборудования, каковы маневренные характеристики оборудования, какие факторы приводят к ограничениям на использование регулировочного диапазона оборудования. Кроме того, на современном этапе развития энергетики важно знать, какие требования предъявляются к параметрам и режимам работы как действующего, так и планируемого к вводу в работу нового оборудования для обеспечения возможности их параллельной работы в составе ЕЭС России».

Наиболее подходящими для работы в службах планирования электро­энергетических режимов можно считать выпускников электротехнических и тепло­энергетических кафедр и факультетов профильных вузов. Что касается конкретно служб оперативного планирования, предпочтение отдается выпускникам электротехнических специальностей, поскольку для расчетов электроэнергетических режимов требуется понимание специалистом вопросов расчета установившихся режимов, оптимизации режимов по активной мощности. В целом, с точки зрения знания «теории», выпускника вуза по профильному направлению можно считать готовым к работе в службе – детальное изучение особенностей работы и функций Системного оператора, выполняемых в части оперативно-диспетчерского управления и обеспечения функционирования оптового рынка, происходит уже в службе. Подготовка к самостоятельной работе в службе занимает 3–4 месяца. Такая особенность связана с необходимостью изучения деловых процессов Системного оператора и освоения специального корпоративного программного обеспечения.

В структуре Системного оператора подразделения, занимающиеся планированием электроэнергетических режимов, тесно взаимодействуют с подразделениями, занимающимися управлением режимом, сопровождением энергетических рынков, управлением перспективным развитием ЕЭС России и расчетами электрических режимов, поэтому работа в них очень динамична и интересна. Молодым специалистам, желающим связать свою профессиональную деятельность с планированием электроэнергетических режимов, всегда найдется место в Системном операторе.

ЛИЧНЫЕ КАЧЕСТВА, ЗНАНИЯ И НАВЫКИ

В режиме постоянных перемен 

Служба оперативного планирования режимов исторически тесно связана с оперативно-диспетчерской службой, поэтому требования к персоналу очень схожи с требованиями к диспетчерам.

Львиная доля тех задач, которые решают подразделения режимов и балансов, связана с цифрами. Ежесуточно через службы проходит огромный объем информации о результатах функционирования энергосистемы всей страны за прошедший период. Эта информация является основой для разработки прогноза спроса на электроэнергию и мощность в каждом регионе России на краткосрочный и долгосрочный периоды, используется для подготовки аналитических материалов об основных показателях работы энергосистемы, в том числе, для руководства страны. На основе разработанного перспективного прогноза спроса на электроэнергию и мощность принимаются решения о требуемых для надежного функционирования энергосистемы страны объемах строительства сетевых и генерирующих объектов. Поэтому важно, чтобы представитель этой специальности, во-первых, внимательно подходил к работе и понимал уровень ее ответственности, а во-вторых, любил работу с цифрами. У специалиста должна быть на них хорошая память. Кроме этого, необходимо углубленное знание нормативной документации, потому что сотрудники Системного оператора достаточно часто общаются с представителями генерирующих компаний, и важно уметь, опираясь на нормативно-техническую документацию, отстаивать позицию компании.

Внутри отделов нет разделения на тех, кто занимается только расчетами или только анализом, поэтому сотрудник должен быть специалистом широкого профиля и уметь как хорошо планировать режим, так и анализировать результаты расчетов. Он должен ответственно относиться к ним, поскольку на их основе строится диспетчерский график, а значит, существует прямое влияние результатов расчетов на надежность электроснабжения потребителей. Вместе с тем, последние 10–15 лет российская энергетика живет в режиме постоянных перемен: меняются как правила рынка, так и отдельные расчетные комплексы. Поэтому специалист, работающий в Системном операторе, должен постоянно учиться, вникать в новые вопросы, быть в курсе тенденций развития российской энергетики.

ГЛОССАРИЙ

• Баланс мощности – система показателей, характеризующая соотношение между потреблением и генерацией мощности энергосистемы.
• Баланс электроэнергии энергосистемы – система показателей, характеризующая соответствие потребления электроэнергии в энергосистеме, расхода ее на собственные нужды и потерь в электрических сетях величине выработки электроэнергии в энергосистеме с учетом перетоков мощности из других энергосистем.
• Максимум потребления мощности – максимальная величина потребляемой энергосистемой электрической мощности за определенный период времени.
• Выбор состава включенного генерирующего оборудования (ВСВГО) – механизм определения планового перечня включаемых в работу объектов генерации. Определяет, кто из поставщиков будет предлагать свою электроэнергию на рынке в ближайшие сутки. Базируется на технических и ценовых данных от генерирующих компаний. Процедура ВСВГО является конкурентным отбором ценовых заявок генераторов и влияет на цену рынка на сутки вперед (РСВ).
• План балансирующего рынка (ПБР) – формируется Системным оператором по результатам конкурентного отбора ценовых заявок поставщиков – участников оптового рынка. Для составления ПБР используется та же расчетная модель, что и при проведении торгов на рынке на сутки вперед (РСВ), но содержащая актуализируемые в течение операционных суток параметры функционирования энергосистемы. При расчете ПБР учитываются уточненный прогноз потребления, текущий состав работающего генерирующего оборудования и топология сети. По результатам расчета ПБР Системный оператор определяет и доводит до участников рынка плановые графики работы электростанций и ценовые индексы балансирующего рынка (БР).