Новая электрификация

Несбыточная мечта человечества – вечный и экологически чистый источник энергии.
Мауриц Эшер, 'Водопад', 1961 г.

Ни одна из сторон повседневной деятельности человека, реализации его общественного назначения, призвания в промышленности или сфере услуг, не могут быть осуществлены без полного и качественного обеспечения электрической энергией. И здесь, ставя вопрос об энергетической безопасности, зададимся вопросом: решена ли задача электрификации России? Сводится ли эта задача к решению проблем энергетики в условиях, когда развитые страны вступили в постиндустриальное общество?

Электрификация «по ГОЭЛРО»

Для системного решения этих вопросов необходимо вполне осознанное освоение правящей элитой и понимание всем населением действия некоторых объективных законов, характеризующих со второй половины XX века общество у нас и за рубежом и опирающихся на новое, так называемое ценологическое мировоззрение (от термина – ценоз, то есть любое сообщество организмов, изделий, артефактов). Оно заключается в утверждении, что для устойчивости и эффективности функционирования сообщества чего бы то ни было необходимы не одинаковость, но определенное разнообразие составляющих и определенное соотношение «крупное – мелкое».

Тогда можно предложить ясную идею развития и существования России в ХХI веке, подобную реформам Столыпина, Косыгина, концепции индустриализации, которая опиралась на Государственный план электрификации, принятый в 1920 г. (первый был выполнен к 1931 г., второй – к 1940 г.). Основными положениями ГОЭЛРО руководствовались все годы советской власти, в частности и в период экстенсивного развития промышленности (конец 50-х – начало 80-х годов), опираются на них по традиции и сейчас.

Но состоялась ли электрификация «по ГОЭЛРО»? Напомним основные принципы этого проекта: строительство социалистического хозяйства по единому государственному плану при опережающем развитии тяжелой промышленности; концентрация производства, сооружение промышленных комбинатов-гигантов на базе энергетических центров; географическое перемещение промышленности и строительства городов градообразующими предприятиями; опережающее развитие электрификации при концентрации мощностей и централизации электроснабжения.

Можно выделить три этапа реализации ГОЭЛРО. Первый связан с созданием государственных ТЭЦ (ГРЭС) и ликвидацией кулачества (с 1929 г. уничтожено до 1 млн. мельниц и частных источников электроэнергии суммарной мощностью до 10 млн. кВт). Второй – со строительством крупных электростанций, образованием ЕЭС, подключением колхозов к государственным сетям, организацией каждым обкомом КПСС собственной энергосистемы. Это привело к уничтожению до 6,6 тыс. электростанций по 100–10 000 кВт (по стране – до 5 млн. кВт), к ликвидации сельской интеллигенции (инженеры-электрики стали не нужны вместе с женами – учителями и врачами). Появился термин «неперспективная деревня».

Под обязательство подвести электроэнергию к каждой розетке, двигателю, коровнику энергосистемы получили право выдавать каждому потребителю технические условия на присоединение, запрещать потребителям сооружение собственных генерирующих мощностей. Результат – полный монополизм электроэнергетики, несовместимый с рыночными условиями, а потому с неизбежностью приведший к реструктуризации.

Каков итог? Сегодня большая часть территории страны (и это видно из космоса) – без электричества. Это не только отдаленные и северные районы (2/3 России – 9 млн. человек), но и поселения Центра, Северо-Запада, Урала, Сибири, города и поселки, питающиеся по одной ЛЭП (дважды после 1997 г. «гасился» даже Сочи).

Системы электроснабжения сельских районов напряжением 0,38–110 кВ имеют общую протяженность около 2,3 млн. км; в эксплуатации около 500 тыс. трансформаторных пунктов 6–35/0,4 кВ. В процессе их строительства, максимум которого пришелся на начало 1960-х годов, осуществлялся курс на удешевление стоимости сетей. Фактические гололедно-ветровые нагрузки во многих районах превышают те, на которые были рассчитаны ЛЭП, а это вызывает массовые и продолжительные отключения. Техническое состояние половины сельских сетей определяют как неудовлетворительное.

Протяженность сетей 6–10 кВ значительно больше оптимальной длины 8–12 км (более 25 км – 13,3%, более 50 км – 2,2%). В еще большей степени это относится к сетям 0,4 кВ. Поэтому надежность сельскохозяйственных потребителей составляет сегодня 70–100 часов перерывов в электроснабжении в год (в развитых странах – 7–10 ч/год), у 35% сельскохозяйственных потребителей не обеспечивается напряжение, падающее вечерами до 190–200 В.

Без электрификации не видно путей быстрого решения проблемы бедности сельского населения, а это 39 млн. россиян. С 1989 г. за 13 лет в России было официально упразднено 11 тыс. поселений, еще в 13 тыс. деревень и поселков сейчас никто не живет; свыше 40 тыс. поселков – без связи. Мелкие деревни (11–50 человек) вообще обречены.

За 2001–2003 гг. доля населения с доходом ниже прожиточного минимума снизилась по стране на 8,5%, достигнув 20,4%. Но и это очень много, поэтому президент РФ поставил задачу снизить эту долю до 10%, то есть до уровня развитых стран. Напомним работу Парето – Cours d’economic politique, 1897 г., в который было установлено, что для устойчивого и оптимально эволюционирующего общества 10% наиболее богатых (первый дециль) должны быть лишь в 10 раз богаче 10% самых бедных. Соотношение 10:1 – ценологическая, скажем так, константа, которая не выдерживалась планом ГОЭЛРО все 80 лет при сооружении генерирующих мощностей.

Ценозы: «крупное – мелкое»

Итак, электрификация страны не состоялась. Госплан СССР не смог координировать выпуск 24 млн. видов самых различных изделий, реализовать проектную продукцию 1800 институтов.

Неэлектрифицированность глубинки делает ее безлюдной – это глубинка без будущего; а без глубинки, без электрифицированного освоения территории нет будущего и у всей России. Системные ЛЭП 110–750 кВ, действующие и создаваемые Федеральной сетевой компанией, не обеспечат полной электрификации, в том числе и из-за проблем последующей трансформации и распределения. Гигант электроэнергетики решает вопросы электроснабжения гигантов, оставляя без электричества отдельные отдаленные хозяйства, бывшие леспромхозы и колхозы.

Прежде чем обратиться к предложениям по стратегии существования и развития России, рассмотрим вкратце ценологические представления и те фундаментальные законы, в рамках которых и функционирует наше (и любое другое) общество. Для целей управления из окружающего мира выделим сообщество (ценоз, cenosic) и определим образующие его элементы – единицы/штуки/особи. Будем исследовать структуру ценозов, опираясь на видовой и ранговый Н-анализ (используя гиперболические Н-распределения). Примеры. Российская Федерация – сообщество регионов, каждый из которых характеризуется параметром: площадью, населением, электропотреблением и др.; город как ценоз представим школами, больницами, автотранспортом. Отрасль (регион) – сообщество предприятий, ценологически описываемых объемом производства, удельными расходами ресурсов («большая энергетика» – турбинами электростанций; металлургия – составом прокатных станов). Завод – сообщество изделий разных семейств, в частности электродвигателей. Квартира – ценоз вещей.

Теоретически доказано и статистически подтверждено, что структура ценоза, описываемая видовым Н-распределением, характеризуется тем, что 40–60% всех видов, входящих в ценоз, относится к уникальным, редким. Они образуют так называемую ноеву касту – своеобразную группу, численность входящих в которую штук-особей не превышает 5–10% общего числа единиц ценоза. Другая критическая область – саранчёвая каста, образованная стандартными, массовыми, ординарными особями, которых 40–60% от общего количества, но от числа видов ценоза это лишь 5–10%.

Для рангового Н-распределения по параметру 10% объектов-единиц (первый дециль) должны располагать большим в 10 раз ресурсом, чем последние 10% (десятый дециль). Эти ценологические представления опираются на фундаментальные представления третьей научной картины мира и положены нами в основу дальнейшего.

От ГОЭЛРО – к ГОРЭЛ

Возвращаясь к электрификации, напомним, что Федеральный закон «Об электроэнергетике» определил понятия «субъект электроэнергетики» и «потребитель электрической энергии». Но в законе отсутствует классификация потребителей, их всех уравняли. И это – основной недостаток закона. Однако фактически потребители существенно различаются и социально, и технически. Из 50 млн. абонентов 90% питается от сети 0,4 кВ (на низком напряжении); 9% – от трансформаторов 10(6)/0,4 кВ; 0,9% – от собственных распределительных подстанций 6–10 кВ; наконец, 0,1% – крупные потребители, питающиеся на напряжении 35–330 кВ и контактирующие непосредственно с АО-энерго, федеральными и региональными сетевыми компаниями, сетевым оператором.

Обычно при расчетах стоимость 1 кВт генерирующей мощности принимают равной 1000 долл. США. И если для строящегося элитного коттеджа с трансформатором 10/0,4 кВ, для алюминиевого гиганта эта цена приемлема, то для начинающего малый бизнес предприятия с нагрузкой 10–20 кВт заплатить 20 тыс. долларов проблематично. И уж совсем это неприемлемо для пенсионерки, переселившейся в деревню и заявившей 5 кВт, или для поселения глубинки в целом, где возросла потребность в электрической энергии.

Постановление правительства № 861 о правилах доступа потребителей электрической энергии к услугам субъектов электроэнергетики не установило положение, очевидное для всего мира: электроснабжающая организация должна за свой счет строить подстанции и сети, включая установку счетчика, чтобы обеспечить электроэнергией в объеме, требуемом потребителю, на границе раздела, устанавливаемой, как правило, на территории потребителя.

Закон «Об электроэнергетике» снял запрет на строительство потребителями собственных источников электрической и тепловой энергии, для обеспечения собственной же потребности. Это дает возможность наряду с традиционным топливом использовать собственные возобновляемые источники энергии и ведет к изменению концепции электрификации, решая проблемы энергоснабжения городов до 10–30 тыс. жителей и огромного количества небольших предприятий. Эти электростанции в сочетании с источниками, работающими на ветре, энергии малых рек, солнечной энергии, геотермальной энергии, биотопливе и различных вторичных ресурсах в глубинке и мегаполисах, единичной мощностью в единицы, десятки, максимум сотни киловатт действительно могут изменить подход к электрообеспечению.

Упрощенно говоря, теперь появляется возможность по каждому региону (и России в целом) обеспечить ценологическое соотношение мощностей. Если решено построить (или уже существует) генератор 1 млн. кВт, то должно быть 10 генераторов по 100 тыс. кВт, 100 шт. по 10 тыс. кВт и так, вероятно, до 1 млн. источников по 1 кВт каждый. То есть должно быть выстроено ценологическое соотношение «крупное–мелкое» в сооружении генерирующих мощностей потребителей и в развитии энергоснабжающих организаций на основе распределенных сетей потребителей. Создаются объективные условия для разработки и утверждения на высшем уровне законодательной и исполнительной власти Государственного плана рыночной электрификации России (ГОРЭЛ).

План должен регулируемую государством в своей основе рыночную реструктуризацию электроэнергетики дополнить программой обеспечения электроэнергией всей территории (всего отдаленного жилья и мелкого производства), структурной перестройкой генерирующих мощностей крупных городов, включая такой мегаполис, как Москва.

Применительно к регионам (областям) задача разбивается на две относительно независимые. 1) Обеспечение тепловой и электрической энергией городов и крупных (средних и мелких) промышленных и иных объектов. Здесь прежде всего необходимы ревизия всех источников энергии (электростанций и котельных), а затем ценологический анализ, что нужно для энергетической самодостаточности. 2) Что делать с глубинкой? Здесь мы говорим не столько о промышленных мелких предприятиях, имеющих собственную трансформацию электроэнергии 10(6)/0,4 кВ, и мини-предприятиях, питающихся на напряжении 0,4 кВ, сколько о сельскохозяйственном производстве и быте глубинки. Товарное сельхозпроизводство предполагает наличие земли и электричества. Птичий и иной молодняк быстро гибнет на холоде; товарность дают 10–20 голов, а семьей вручную можно поднять одну-две коровы, но уж больше – проблема; теплицы требуются соответствующих выращиваемой культуре размеров.

Но главная цель – сохранение российской глубинки, блокирование оттока молодежи. Это возможно: современные высокие технологии позволяют (при надежном электроснабжении) донести через мобильную связь и интернет весь информационный мир в любую точку глубинки. Дистанционное обучение, гарантия получения любого образования (не покидая Родину), возможность пользоваться фондами библиотек, быть в курсе культурных и иных событий, чувствовать себя полноправным гражданином России – вот действительный национальный проект, опирающийся на электрификацию.

Если говорить об электроснабжении отдаленных поселений, то должны быть экономически оценены затраты на поддержание (строительство, модификацию) сетей энергоснабжающей организации и строительства, скажем, ветряка. Для отдельного хозяйства их должно быть три – единичной мощностью 5–20 кВт (возможна замена ветряка на биогаз или электростанцию на речушке). Во всех случаях речь идет о лизинге. Заметим, что к середине века в Европе и США альтернативные источники будут давать больше электричества, чем атомные и углеводородные станции.

Хронический энергогигантизм

Фактически же в стране продолжается строительство гигантов электроэнергетики. Характерный пример – Калининградская область. Там широко рекламировалось сооружение ветропарка: одна ветро-энергетическая установка (ВЭУ) мощностью 600 кВт и 20 ВЭУ по 225 кВт каждая. Но вопреки не только ценологической теории, но и здравому инженерному смыслу, эти ветряки (21) были расставлены не возле мелких поселений региона, а сосредоточены в одном месте, чтобы повысить напряжение до 15 кВ, а затем распределять мощность уже на напряжение 110 кВ.

Есть одна ключевая (упорно не решаемая в стране) проблема, сводящаяся к следующему. Если гражданин РФ – житель глубинки – поставил собственный ветряк на 5 кВт, а вдоль деревни протянута линия 380 В, то почему: 1) энергоснабжающая организация не дает разрешения на подключение ветряка к сетям; 2) когда житель ложится спать, энергосистема не покупает электроэнергию (хотя бы по себестоимости, чтобы продавать ее затем по тарифу)? Пока практика однозначна: энергосистемы противятся изо всех сил подключению подобных генерирующих мощностей. Здесь настоятельно необходимо законодательное решение.

Подведем итоги. Есть возможность и необходимость разработать новую программу электрификации России, которая по масштабам и важности будет превосходить план ГОЭЛРО. Разработка такой программы даст возможность по-новому подойти к инвестиционной политике, осуществляемой в стране, к возможностям Стабилизационного фонда. Вложение средств в ГОРЭЛ будет способствовать снижению инфляции (деньги не вбрасываются, а обеспечивают выпуск разнообразного оборудования и создание инфраструктуры) и в конечном итоге может явиться ключом к ускорению темпов развития России и обеспечению ее энергетической безопасности.