Экономико-географические следствия поляризации энергетического пространства России (24347)

Посмотреть архив целиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экономико-географические следствия поляризации энергетического пространства России



Пространственным выражением усиления противоречий в системе «природа – общество – энергетика» является углубление основных тенденций развития энергоснабжения: централизации и децентрализации. На первый взгляд, эти тенденции противоречивы и исключают одновременное сосуществование, тем более в пределах единого и ограниченного таксона. Поэтому обостряются дискуссии о соотношении централизации и децентрализации в территориальной организации электроэнергетики. На самом деле их кажущаяся разнонаправленность есть закономерный результат сопряженного влияния комплекса специфических свойств конкретной территории, многовариантности и разномасштабности общественных систем.

Централизованные и децентрализованные энергосистемы формируются и функционируют в разных пространственных масштабах и условиях, при разной площади охвата зон обслуживания, разном уровне потребности в объеме и мощности энергии [6.С.13].

Централизация электроэнергетики: Россия на глобальном фоне. Процессы глобализации способствуют централизации электроэнергетики вплоть до объединения национальных рынков, росту значимости транснациональных энергетических компаний. В этом контексте появляется перспектива формирования глобальной энергосистемы, где место России будет оцениваться не только богатством ее топливных ресурсов, но и уникальной ролью своеобразного межконтинентального энергетического моста «Запад – Восток». Благоприятные технико-экономические и инфраструктурные предпосылки России для такой международной интеграции особенно усилились в 1990-е гг. (рис. 1).


Рис. 1 - Установленные мощности электрических станций объединенных энергосистем России (ОЭС), структура и пропускная способность электрических связей между ОЭС (2005 г.) [7.C.23]


Линии электрических передач: 9 – 220 кВ, 10 – 330 кВ, 11 – 400 кВ, 12 – 500 кВ, 13 – 750 кВ, 14 – 800 кВ, 15 – 1150 кВ.

Примечание. Значком (*) отмечено наличие системной связи между ОЭС Урал и Сибирь только через территорию ОЭС «Северный Казахстан»; знак (**) подчеркивает наличие связи между ОЭС Сибирь и Дальний Восток только за счет двух отпаечных ЛЭП–220 кВ.

После распада Советского Союза из прежнего состава ее Единой энергетической системы (ЕЭС) синхронную работу энергетики смогли технически и финансово обеспечить только системы России (без ОЭС Сибири и Дальнего Востока), Украины, Белоруссии, стран Прибалтики.

Европейский сегмент ЕЭС России. В параллельном режиме с Единой энергосистемой страны, но не синхронно по режиму нагрузки (через вставки постоянного тока 400 кВ) функционирует энергосистема Финляндии. В свою очередь энергосистема Финляндии синхронизирована для работы в составе энергетического объединения Скандинавских стран (NORDEL): Швеции, Норвегии, Дании.

Бывшие социалистические страны (Польша, Венгрия, Чехия, Словакия и др.), ранее входившие в межгосударственную энергосистему «Мир» в рамках Совета экономической взаимопомощи (штаб-квартира г. Прага, 1962 г.), трансформировали производственные связи. В начале 1990-х гг. страны Восточной Европы реализовали проекты параллельной работы национальных энергосистем в рамках нового межгосударственного объединения стран Восточной Европы (CENTRAL). Позже, опираясь на иностранные кредиты, в этих странах была проведена реконструкция национальной энергетики, что позволило синхронизировать работу CENTRAL в рамках Западно-Европейской объединенной энергосистемы (UCTE).

Таким образом, к концу 1990-х гг. функциональные границы европейских энергообъединений и их электросетевых комплексов вплотную приблизились к государственным границам России, стран СНГ и Балтии, т.е. к оперативным границам функционирования Единой энергосистемы бывшего Советского Союза. Возникли реальные предпосылки для работы ЕЭС России с Трансъевропейским объединением энергосистем (TESIS), что позволяет прогнозировать усиление межгосударственных связей в направлении: Россия – Белоруссия – Польша – Германия.

Азиатский сегмент ЕЭС России. От отечественной энергосистемы также осуществляется электроснабжение части потребителей республик Средней Азии, Китая и Монголии. При этом анализ азиатского сегмента Единой энергетической системы подтверждает реальность расширения системообразующих связей в направлении: Россия – Китай, Россия – Япония, Россия – Канада – США. Обсуждается энергетический проект (РЕАСЕ): Россия – Япония – Южная Корея – КНДР – Китай – Россия.

Главной предпосылкой для реализации такого межгосударственного кольца признано наличие у стран-участников крупных общенациональных и региональных энергосистем, что позволяет получить системный эффект. Так, различие в характере потребления электроэнергии позволяет уплотнить суммарный график нагрузки (годовой максимум нагрузки в Японии и Южной Корее приходится на лето, а в России и на севере Китая – на зиму).

Аналогично можно произвести уплотнение недельных и суточных графиков нагрузки по причине несовпадения национальных праздников и разницы в часовых поясах. В результате только совмещение графиков нагрузки позволит вытеснить из энергетического баланса мощности полупиковых тепловых электростанций [22.С.211–214].

Централизация электроэнергетики: поляризация энергетического пространства России. Отечественная энергетика и ее энергосистемы исторически созданы по административному принципу и функционируют в пределах границ республики, края, области и т.д. Поэтому региональный и отраслевой анализ, как правило, пространственно совпадает и имеет иерархически выраженный характер: ЕЭС России – зональные объединения энергосистем (Западная и Восточная макроэкономические зоны) – территориальные объединения энергосистем (7 объединенных энергосистем – в том числе и ОЭС Дальнего Востока) – 69 региональных систем (рис. 1).

Из топологического анализа рисунка 1 вытекает ряд важных выводов. Пропускная способность мощности электрических связей между европейским и восточным сегментом ЕЭС России крайне слаба.

К тому же существующие сетевые связи между ОЭС Средней Волги и Урала, с одной стороны, и ОЭС Сибири – с другой, проходят через территорию Северного Казахстана. Такой конфигурационный вариант сетевых связей был реализован в период существования СССР и исходил из народнохозяйственных планов развития тогда еще единого государства.

Так, в 1980-е гг. предполагалось усиление системной связи систем по линии Урал – Северный Казахстан – Сибирь посредством строительства сверхмощной ЛЭП 1150 кВ: Итат – Барнаул – Экибастуз – Челябинск. Проект не был реализован в полной мере; в настоящее время в эксплуатации находится только российский участок сети Итат – Барнаул (ОЭС Сибирь). Не было завершено и сооружение еще одной межгосударственной сети сверхвысокого напряжения Экибастуз – Тамбов (1500 кВ).

Политическая нестабильность современного этапа развития постсоветского пространства такова, что в случае изменения геополитической ориентации республик Средней Азии, ситуация потенциально может привести к негативным последствиям для надежности сетевых связей России.

Еще одним важным следствием, вытекающим из анализа рисунка 1, является то, что между ОЭС Дальнего Востока и другими компонентами ЕЭС России отсутствует системная связь. Это чревато возможными негативными последствиями в случае ухудшения политической и социально-экономической ситуации в дальневосточных регионах страны. Так, связь между Объединенными энергосистемами Сибири и Дальнего Востока существует только в виде двух ответвлений (отпаек) от ЛЭП 220 кВ: 1) Читинская ТЭЦ-1 – подстанция (ПС) Холбон 220 кВ – вторичная сетевая отпайка от ПС Могоча 220 кВ – ПС Сковородино 500 кВ; 2) ПС Якурим 500 кВ – ПС Таксимо 220 кВ – Нюренгринская ГРЭС (ОЭС Дальнего Востока).

Таким образом, относительно структуры ЕЭС России можно говорить о наличии связной кольцевой топологии сети только применительно к ее европейскому сегменту в составе следующих объединенных энергосистем: Центр, Северо-Запад, Средняя Волга, Северный Кавказ и Урал. Однако и здесь существуют структурные и прямо вытекающие из этого топологические диспропорции. Об этом свидетельствуют результаты сравнительного анализа факторов развития энергосистем СССР и США, проведенного специалистами НИИПТ «Энергосетьпроект» в 1990 г. [28].

В СССР наблюдалось хроническое отставание темпов ввода системообразующих сетей от требований развития зональных энергосистем, а важнейшим фактором формирования конфигураций систем являлось размещение крупных электростанций, т.е. фактор концентрации производства, мощностей (централизация). Основной предпосылкой эффективности повышения единичной мощности станций выступало наличие развитой инфраструктуры для их строительства (районных баз строительной индустрии, жилых поселков с объектами соцкультбыта и др.). Трудности организации такой комплексной базы на «нулевой площадке» стимулировало рост единичной мощности электростанций в бывшем Советском Союзе, что оказывалось экономически выгодным и с точки зрения учета затрат на отчуждение земли и природоохранные мероприятия.

В США затраты на создание предварительной инфраструктуры минимальны, что позволяет в сжатые сроки развернуть стройку на любой новой площадке. Однако в Штатах высоки затраты на экологические мероприятия и на отчуждение земли, что резко повышает долю затрат на сетестроительные работы. Поэтому в США решение о строительстве новой станции часто оказывается более предпочтительным, чем сооружение сетей для получения электроэнергии из других энергосистем. В результате широкое распространение получила практика строительства средних по мощности электростанций с ограниченной зоной обслуживания сетью.

Отечественная практика наращивания единичной мощности электростанций привела к формированию разнополюсных энергосистем (избыточных / дефицитных). В настоящее время более 70 % из 69 региональных энергосистем России имеют более низкую мощность электростанций, чем максимум собственных нагрузок. В тех энергосистемах, где складывались благоприятные предпосылки для ввода новых мощностей электростанций, создавались избытки мощности, используемые дефицитными системами. Географическим следствием этого стал рост плеча «экономических расстояний» по транзиту электроэнергии и необходимость постоянного наращивания потенциала системообразующих сетей.

Соответственно чем выше объем и больше расстояние межрайонных перетоков электроэнергии между сегментами Единой энергосистемы России, тем выше вероятность возникновения ситуации несбалансированности энергосистем и, как следствие, системных сбоев по всей цепочке связанных отраслей и регионов (аварии, отключения, простои и т.д.).

Поэтому более чем актуальна и важна позиция, обоснованная признанным в мире специалистом и экспертом в сфере развития энергетики Л.А. Мелентьевым (1987 г.). В электроэнергетике, как в любой другой отрасли хозяйства, существует опасность сверхконцентрации ее потенциала, в том числе и по критерию устойчивости функционирования систем, образуемых на основе электрической энергии [16]. Графическое отражение содержания и проявления этого правила представлено на рисунке 2.


Рис. 2 - Варианты и последствия территориальной организации энергетики [4.С.37]: А – оптимум территориального сочетания энергосистем, надежность; Б – сверхконцентрация (авария, сбой)

электроэнергетика децентрализация поляризация

Так, энергетический кризис в ОАО «Мосэнерго» (май 2005 г.) характеризовался каскадным характером развития негативных последствий, что привело к системным экономическим потерям по взаимосвязанной цепочке в других отраслях хозяйства, в том числе и на территории других регионов. По данным Правительства России, экономический ущерб от кризиса составил 1,6 млрд долл., и это не считая потерь с учетом лага временной экстраполяции. Даже указанная сумма велика и эквивалентна чистой прибыли ОАО «Мосэнерго» за 2003 г. В последние десятилетия подобные и менее масштабные кризисы происходили и в других регионах страны.

Поэтому тенденция централизации и эффект концентрации мощности в энергетике имеют свои пространственные пределы, выход за которые снижает надежность энергоснабжения потребителей [6.C.26].

Исходя из этого научного положения, необходимо рассмотреть антипод централизации – децентрализацию энергетического пространства России и вытекающие отсюда экономико-географические следствия.

Децентрализация электроэнергетики: поляризация энергетического пространства России. Вместе с тем географическое разнообразие страны, специфика ее дисперсной системы расселения определяет наличие широкой экономической ниши для развития локальных энергосистем (локализация местных энергетических пространств как следствие высокой мозаичности территориальной организации общества). Поэтому, для преодоления высокой уязвимости локального уровня энергоснабжения, схемы централизованных энергосистем должны дополняться относительно независимыми от них децентрализованными системами. В том числе на основе ресурсов возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Но на этот счет имеются разные точки зрения - от полного отрицания до признания альтернативности общей энергетики. В последние десятилетия обостряются дискуссии не только о соотношении централизации и децентрализации в территориальной организации энергетики России, но и о перспективности развития локальной энергетики. В том числе, на основе ресурсов возобновляемых источников энергии.

Децентрализация энергетики как дискуссионная позиция. В ходе представленного анализа интересно проследить разные мнения на «большую» топливную энергетику и «малую» на основе ресурсов возобновляемых источников энергии, признание их места и значимости в энергетическом балансе России. Данные точки зрения можно рассматривать как условный водораздел позиций по отношению к вопросам централизации и децентрализации электроэнергетики.

Первая точка зрения наиболее широко распространена и, как ни странно, доминирует в среде специалистов энергетиков-практиков. Они полностью отрицают необходимость развития малой энергетики на основе ресурсов ВИЭ и в качестве аргументов указывают на неэффективность возобновляемой энергетики в силу ее маломощности (низкая концентрация энергии в ВИЭ), подчеркивая слабую адаптивность России к таким источникам энергии. При этом ими игнорируются особенности пространственной организации общества, реальное влияние на энергетику множества прямых и косвенных географических факторов.

Конкретный отбор вариантов построения энергосистем, зависит от специфики иерархии территориальных систем общества и наблюдаемых тенденций их развития. Поэтому дискуссия о преимуществах того или иного типа электростанции и вида энергоносителя беспочвенна, так как их конкретный выбор должен опираться на критерий оптимального пространственного сочетания в энергосистеме [16.С.156,176].

Согласно второй точке зрения малая энергетика, в том числе и на основе ресурсов ВИЭ - это альтернатива централизованной энергетике в малообжитых регионах (1993 г.) [13.С.8]. Несмотря на некоторую категоричность общей формулировки, у этой точки зрения существуют свои вариации: о необходимости использования возобновляемых источников энергии в зонах рекреации и экологических бедствий, в удаленных и изолированных районах (1993 г.) [14.С.11].

Схожим является и мнение, что возобновляемую энергетику необходимо рассматривать как средство решения проблем энергоснабжения в отдаленных и труднодоступных регионах или как средство решения экологических проблем и энергосбережения (2003 г.) [12.С.5].

С позицией альтернативности вариантов энергоснабжения согласуется и такая точка зрения, согласно которой внедрение децентрализованных источников энергии не означает отказ от централизованного энергетического снабжения, однако предполагает, что в ряде случаев ему имеется обоснованная альтернатива (2003 г.) [10.С.15]. Здесь принципиально важно признание возможности одновременного развития централизованных и децентрализованных систем энергоснабжения на конкретной территории.

Третья позиция отличается от предыдущих. По мнению ее сторонников, создание местных энергосистем на основе малых-ГЭС позволяет сочетать надежность энергоснабжения с более высокой степенью использования речного стока при значительном снижении себестоимости производства энергии (1989 год) [15.С.13]. С учетом развития рыночных отношений и доминанты социально-экологической парадигмы здесь важно отметить два момента. Во-первых, реальная конкуренция в отечественной энергетике может появиться только с созданием новых, оснащенных современным оборудованием высокоэкономичных локальных энергосистем, экономически тесно связанных с потребителем. Во-вторых, энергосистема любого иерархического уровня, замкнутая на один вид энергоносителя, всегда характеризуется низкой надежностью энергоснабжения для потенциальных потребителей.

Взаимное дополнение тенденций централизации и децентрализации энергосистем это возможность увеличить реальное многообразие форм территориальной организации энергоснабжения и разнообразие выполняемых функций [6.С.15].

Видовое и ресурсное разнообразие электростанций локальной системы повышает системную надежность (устойчивость) энергообеспечения территории и, наоборот, потеря видового разнообразия в энергоснабжении приводит к вытекающим из них негативным социально-экономическим последствиям и сбоям в системе. Такой подход дает возможность выявить предпосылки для формирования локальных энергосистем различного уровня, состава и функционального назначения. Выбор схемы рациональной организации энергетического пространства локального уровня необходимо определять не только с позиции учета отдельных функций на настоящий момент, но и с учетом нескольких, или сочетающихся, или даже взаимоисключающих функций в течение длительного времени.

Учет этих аспектов применительно к теплоснабжению и высокой дифференциации плотности расселения подчеркивается в следующем суждении: в России даже на перспективу большая доля населения, проживающего преимущественно в сельской местности, останется не охваченной централизованным теплоснабжением. Частичное решение проблем этой категории населения возможно при широком использовании электрического отопления (1995 г.) [3.С.99]. Речь идет об основной части населения страны. По оценкам Т.Г. Нефедовой, до 4/5 россиян тем или иным способом совмещают городской и сельский образ жизни (2003 г.) [17.С.8].

Но чем более удален потребитель и чем меньше его энергетические потребности, тем выше должен быть уровень качества энергоносителя и надежности снабжения. Этим правилом все чаще пренебрегают, поскольку сетестроительные работы считаются экономически нецелесообразными в зонах некомпактного расселения или депрессии, т.е. игнорируется социальная сущность энергетики. Именно здесь проявляется интегрирующая роль локальных энергосистем, комбинированное развитие которых с централизованными системами способствует решению важной экономико-географической задачи - каркасной экономии расстояний «в море периферии» [26.С.32]. В противном случае неминуем рост площади, охваченной зонами социально-экономической депрессии, что наглядно демонстрируют регионы России на примере сельской местности [2; 11; 17–18; 21; 24; 27; 29–31]. Площадь «моря периферии» устойчиво растет. В 2002 г. более 3/4 всех пустующих сельских поселений страны приходилось на Центральный и Северо-Западный экономические районы. Если в целом по стране доля сельских поселений без постоянного населения и с числом жителей до 10 человек составляла 30,8 %, а в Центральном районе – 38,5 %, то в таких ее областях, как Костромская, она составляла 58,3 %, Тверская – 51,9 %, Ивановская – 47,7 %, Смоленская – 46,2 % [27.С.231].

Использование электроэнергии для теплоснабжения населения эффективно только при условии дешевизны первичных энергоносителей или полном отсутствии топливного цикла. Это и есть тот случай, когда источником генерации являются объекты возобновляемой энергетики, в том числе и в районах давнего и интенсивного освоения. Наиболее востребован такой подход в зонах неустойчивого энергоснабжения с целью получения мультипликарного эффекта. Например, создание на базе ВИЭ и местных видов топлива независимых производителей энергии позволит значительно повысить надежность энергоснабжения, избежать потерь от недопоставки электроэнергии, снизить потери в сетях общего пользования.

Такая позиция подчеркивается следующим мнением: необходимо восстановление ранее действовавших малых-ГЭС в зонах централизованного энергоснабжения, поскольку ввод в эксплуатацию ранее списанных малых-ГЭС будет не только содействовать решению проблем энергоснабжения удаленных от энергосистемы потребителей, но и явится важной составной частью энергоснабжения в больших системах. Особенно актуально создание местных энергосистем в конечных пунктах наиболее протяженных сельских электросетей 6–10 кВ (2004 г.) [8.С.29; 25.С.203].

Таким образом, в России и, особенно в ее староосвоенных регионах, существуют предпосылки для комбинированного развития разномасштабных энергосистем в рамках единого энергетического пространства.

Объективный дуализм тенденций пространственной централизации и децентрализации энергетики является результатом масштабной централизации его управления и специфики проявления энергетических проблем на разных территориях, тогда как именно территория по Г.А. Приваловской, является субстратом не только возникновения проблемы, но и поиска путей ее решения по принципу «хозяйствование есть постоянное пространственное моделирование» [20.С.22].

Модель территориальной организации разномасштабных энергосистем (оптимизационного комбинирования централизации и децентрализации энергетики) структурно представляет собой условно двухуровневое энергетическое пространство (рис. 3).


Рис. 3 - Модель двухуровневой организации централизованной и локальной энергетической системы [7.С.31]


Электростанции: 1 – федеральная тепловая станция мощностью ≥ 1 тыс. МВт; 2 – тепловая станция региональной энергосистемы мощностью до 1 тыс. МВт; 3 – малая электростанция локальной энергосистемы, мощностью до 30 МВт.

Электрические подстанции (ПС): 4 – системообразующие ПС 750 кВ; 5 – системообразующие ПС 500 кВ; 6 – системообразующие и питающие ПС 220 кВ; 7 – питающие ПС 35–110 кВ; 8 – распределительные ПС 10-6-0,4 кВ.

Линии электрических передач (ЛЭП): 9 – системообразующие ЛЭП 750 кВ; 10 – системообразующие ЛЭП 500 кВ; 11 – системообразующие и питающие ЛЭП 220 кВ; 12 – питающие ЛЭП 35–110 кВ; 13 – распределительные ЛЭП 10–0,4 кВ.

Анализ модели по вертикали свидетельствует, что здесь доминируют производственно-технологические связи централизованных энергосистем (первый уровень энергетического пространства – отраслевой универсализм), а по горизонтали – прямые и обратные связи локальных систем с конкретной территорией (второй уровень – уникализм «месторазвития»).

Таким образом, основу первого уровня энергетического пространства составляют замкнутые циклы централизованной электрической сети. Второй уровень – это совокупность локальных систем, ориентированных на энергоносители разной природы и имеющих связь с централизованной системой посредством распределительных сетей. На практике такое построение обеспечивает разнообразие взаимодополняющей работы централизованной и локальных систем. В случае выхода из строя электросети любого класса в одной или в нескольких точках сочленения (системообразующие, питающие, распределительные) или электростанций (федеральные, региональные) в аварийном сетевом цикле, малая станция замыкает потребителей на местный уровень обслуживания в рамках начертания распределительной сети. Тем самым можно смоделировать надежный каркас энергетического пространства разного масштаба, уровня и сложности.

Из анализа литературы следует, что к авторской модели наиболее близок по содержанию вариант, предложенный специалистами Института системной энергетики имени Л.А. Мелентьева (рис. 4). Однако в этой схеме отсутствует конкретность географического содержания, нельзя выявить модельную топоморфологию сопряженных энергосистем, связности сети, перспективу, и динамику изменений. Отсюда, по мнению автора, вытекает ее главный недостаток – модель статична и морфологически не «дорисовывается», т.е. теряет сам признак «конструктивности» модели.