І ще гідроенергетика є комплексною водогосподарчою системою, що вирішує завдання водопостачання населення та промисловості, водного транспорту, іригації, рибного господарства, рекреації. Її важлива додаткова функція — захист населення й народногосподарських об’єктів від повеней. Вона здатна регулювати потоки води. Утримання на належному рівні гідротехнічних споруд електростанцій сприяє надійному транспортному сполученню.
Україна має розвинений гідроенергетичний комплекс. На його підприємствах виготовляється обладнання для реконструкції, відновлення, спорудження гідроелектростанцій різних типорозмірів. Нині потужність великих ГЕС становить близько 9% усіх генеруючих потужностей ОЕС України, та є потенціал зростання до 15–20%. Окремим напрямом розвитку гідроенергетики в нашій країні є розвиток малої гідроенергетики на існуючих водоймищах, магістральних каналах, а також реконструкція об’єктів малої гідроенергетики, що захищають прилеглі території від повеней.
Енергетична сфера потребує комплексу заходів, спрямованих на використання новітніх технологій, підвищення безпеки експлуатації, мінімізації негативного впливу на довкілля при високій ефективності та екологічності виробництва енергії, зазначають експерти. Необхідно вдосконалювати й систему держуправління сферою, цінову й тарифну політику задля підвищення інвестиційної привабливості галузі. Окремим завданням є підвищення корпоративної культури та планування розвитку господарюючих суб’єктів. Це в умовах подальшої лібералізації відносин на ринку електроенергії стає особливо важливим для державної компанії ПАТ «Укргідроенерго».
Потенціал
Основою електроенергетики країни є ОЕС України, яка завдяки системоутворювальним і регіональним розподільчим лініям електропередач поєднує в єдиний технологічний комплекс виробників і споживачів електроенергії, а також централізовано постачає енергію внутрішнім споживачам, забезпечує експорт і транзит електроенергії. Загальна потужність електрогенеруючих станцій України сягає 54,5 ГВт, з яких 51% припадає на теплові електростанції.
На АЕС — 25%, на гідроелектростанції та гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС) — 10, ще 12 — на теплоелектроцентралі (ТЕЦ), блок-станції, близько 2% — на відновлювальну енергетику (сонячну та вітрову). При цьому з урахуванням законсервованих блоків і блоків, які зараз реконструюються, потужність готових до експлуатації сягає 50 ГВт (47 ГВт з урахуванням обмежень електромереж на видачу потужності АЕС).
Потужність ГЕС та ГАЕС в ОЕС України торік становила близько 5500 МВт, з яких понад 4922 МВт (101 гідроагрегат) належить ПАТ «Укргідроенерго». Його річний виробіток електроенергії перевищує 10 млрд кВт-год. Обсяг енергії, виробленої ГЕС та ГАЕС, торік збільшився на 3342,8 млн кВт-год., або на 32% від аналогічного періоду 2012-го (10 357,1 млн кВт-год.), і сягнув 13 699,9 млн кВт-год.
Оператором основних гідроенергетичних потужностей є ПАТ «Укргідроенерго» — гідрогенеруюча компанія України. До її складу входять дев’ять станцій на річках Дніпро та Дністер. Гідроенергетичні потужності розміщуються на ГЕС Дніпровського (3940 МВт), Дністровського (744 МВт) каскадів і на малих ГЕС (до 100 МВт). До Дніпровського каскаду входить Київська ГЕС — 408 МВт (м. Вишгород), 1964 р.; Київська ГАЕС — 235,5 МВт; Канівська ГЕС — 44 МВт (м. Канів), 1972 р., а також Кременчуцька ГЕС — 625 МВт (м. Світловодськ), 1959 р.; Дніпродзержинська ГЕС — 356 МВт (м. Дніпродзержинськ), 1964 р.; Дніпровська ГЕС — 538 МВт (м. Запоріжжя), 1932, 1981 рр.; Каховська ГЕС — 351 МВт (м. Нова Каховка), 1955 р.
Дніпровський каскад ГЕС використовує гідроенергетичний потенціал Дніпра майже на 90%. Загальний гідроенергетичний потенціал України перевищує 44 млрд кВт-год (у тому числі малих ГЕС — близько 3 млрд кВт-год.).
Нині економічно ефективний потенціал становить близько 17,5 млрд кВт-год., з яких уже використовується майже 11 млрд кВт-год. (понад 60%). Але гідроенергетичний потенціал Дніпра фактично вичерпаний. Інтенсивна експлуатація впродовж десятків років ГЕС Дніпровського каскаду має свої негативні наслідки. У фізично й морально застарілого обладнання низький, порівняно із сучасним, коефіцієнт корисної дії (ККД). Не забезпечується підтримка необхідних параметрів регулювання. До того ж станції негативно впливають на довкілля.
Реабілітація
Збільшити потенціал ГЕС Дніпровського каскаду можна за рахунок реабілітації існуючого та встановлення нового гідро- та електроустаткування з більшою продуктивністю. «Укргідроенерго» з 1996 року активно співпрацює з міжнародними фінансовими організаціями (МФО) задля залучення коштів на реконструкцію гідроелектростанцій. Завдяки реалізації таких проектів можна продовжити строк експлуатації ГЕС на 30–40 років, а також збільшити їх потужності на понад 250 МВт, підвищити на 3,7–4,5% ККД гідроагрегатів, ефективність виробітку електроенергії та її якість, істотно посилити безпеку експлуатації об’єктів.
Протягом 1995–2005 років пройшов перший етап реконструкції ГЕС Дніпровського каскаду. Для цього було залучено кредит Світового банку та грант уряду Швейцарії. Тоді було модернізовано шістнадцять гідроагрегатів за кредити та десять — за кошти компанії.
Цей етап реконструкції був досить ефективним — потужності збільшилися на 89,5 МВт. А з 2006 року ведуться роботи другого етапу реконструкції. Вони також співфінансуються за рахунок коштів МФО (кредит Міжнародного банку реконструкції — 66 млн дол., ЄБРР та Європейського інвестиційного банку — по 200 млн євро). До 2017 року передбачається модернізувати ще 64 гідроагрегати. Нині вже реконструйовано ГЕС першої черги Дніпрокаскаду і дев’ятнадцять гідроагрегатів другої черги.
Стійкість системи
Існуюча структура потужностей генерування електроенергетики формує дефіцит маневрених і резервних потужностей ОЕС України. За даними експертів, різниця потужностей у щоденному графіку навантаження системи (різниця максимуму та мінімуму протягом дня) сягає 8000 МВт у період максимального зимового енергоспоживання та близько 5000 МВт влітку.
Надлишок потужностей уночі за дуже обмежених можливостей маневрування ускладнює не тільки стійкість роботи ОЕС, а й спроможність підтримувати необхідну якість регулювання міждержавних перетоків енергії в межах синхронної роботи ОЕС України із системами інших країн. За відсутності маневрених потужностей регулювання здійснюється базисними блоками ТЕС потужністю 200–300 МВт. Причому зі щоденним відключенням при проходженні нічного провалу до десяти і більше блоків.
Загалом протягом останніх років було зафіксовано 2500 пусків-зупинок блоків при регулюванні графіка навантажень. Такі складні непроектні режими роботи базисних вугільних блоків ТЕС призводять до дострокового зношення обладнання, до неекономічного режиму роботи і значного зростання витрат палива. Відповідно до норм витрат палива на пуск енергоблоку з турбіною Т185 необхідно 71,6 т умовного палива. А загальні втрати палива за рік, викликані пусками-зупинками блоків ТЕС, становитимуть майже 200 тис. т.
Нині, кажуть експерти, саме гідроенергетика є головним джерелом високомобільного резерву. Однак зараз у балансі потужностей ОЕС України потужність гідроелектростанцій становить близько 10% проти оптимальних 16%. Для розв’язання проблеми треба збудувати додаткові гідро- й гідроакумулюючі потужності. Базовий сценарій оновленої Енергетичної стратегії України передбачає, що реконструкція з продовженням строку експлуатації на 30–40 років понад 3,2 ГВт потужностей гідроелектростанцій і побудова нових дозволять істотно збільшити потужності гідроелектростанцій.
Тож потужність ГЕС і ГАЕС до 2030 року сягне 16% від загальної потужності ОЕС України. Це забезпечить належний рівень маневрів і резервів. Обсяг додатково виробленої енергії збільшиться на 8 млрд кВт-год. Нині вже реалізується низка проектів розвитку гідроенергетики. Зокрема, «Укргідроенерго» успішно втілює проекти маневрів.
Пріоритетом Енергетичної стратегії є будівництво додаткових гідро- й гідроакумулюючих потужностей. Наступного року планується завершити спорудження першої черги Дністровської й Ташлицької ГАЕС, у 2020-му — їхніх других черг. Триватиме й будівництво Канівської ГАЕС потужністю 1000 МВт, перший агрегат запустять у 2015-му. Розширюватиметься Каховська ГЕС потужністю 270 МВт до 2020-го, а також реконструюють Теребле-Рікську ГЕС (27 МВт) — її потужності збільшаться на 30 МВт.
Мала гадроенергетика
Планується використовувати й потенціал малих річок. Розвиток малої гідроенергетики сприятиме децентралізації загальної енергосистеми. Це дозволить розв’язати низку проблем в енергопостачанні віддалених та важкодоступних районів сільської місцевості і в регіональних електричних мережах. До того ж це не тільки зменшить витрати електроенергії при електропостачанні, а й підвищить загальну економічну ефективність роботи ОЕС України.
За даними Інституту відновлювальної енергетики, гідропотенціал малих річок сягає близько 12,5 млрд кВт-год. (майже 28% загального гідропотенціалу всіх річок України). Пріоритет у розвитку потенціалу малих річок — будівництво гідровузлів з малими й середніми ГЕС. Причому з урахуванням прийнятих у світовій практиці підходів — комплексне використання водосховищ, забезпечення захисту від паводків, мінімізація площі затоплення та збитків довкіллю.
Згідно з нормативами ООН, до малих гідроелектростанцій належать станції потужністю від 1 до 30 МВт, до міні-ГЕС — від 100 до 1000 кВт, до мікро-ГЕС — не більше 100 кВт. В Україні, за Законом «Про електроенергетику», до МГЕС відносять гідроелектростанції потужністю до 10 МВт. Виконані у попередні роки проектні роботи засвідчили ефективність і доцільність будівництва в регіоні комплексних гідровузлів потужністю понад 10 МВт.
Їхня сумарна потужність може становити до 700 МВт, а річний виробіток — до 1,8 млрд кВт-год., у тому числі каскадів ГЕС на ділянці верхньої частини басейну Дністра, на Тисі та інших річках. Іншим пріоритетом залучення гідропотенціалу малих річок є реконструкція малих і середніх ГЕС на рівнинних річках України. Нині в країні збереглося понад 170 малих гідроелектростанцій (МГЕС), з яких працює 90 загальною потужністю 70–80 МВт. Більшість МГЕС, особливо недіючих, у занедбаному стані. Гідроспоруди аварійні чи зовсім зруйновані.
Крім того, чітко не визначено форму власності. Для реконструкції та модернізації малих і середніх ГЕС потрібні суттєві інвестиції. Гідроенергетична сфера має суттєві переваги, головна з них — самодостатність. Україна має вагомий науково-технічний потенціал і значний досвід у сфері дослідження гідроенергетичного потенціалу, а також — проектування гідроелектростанцій, розроблення конструкцій і виготовлення гідротурбінного й електроенергетичного обладнання.
Є досвід і у вирішенні водогосподарських та екологічних проблем при будівництві та експлуатації гідроелектростанцій. Українські підприємства мають необхідний виробничий потенціал для створення вітчизняного обладнання малих ГЕС.
Гідроелектростанції — це найбільш мобільна група енергообладнання для забезпечення резерву потужностей, що має використовуватись у системі регулювання частоти й потужності ОЕС України. З погляду економічної ефективності, саме вони є найбільш оптимальними для використання у процесі регулювання, оскільки вимоги до технічного стану обладнання заявляються переважно лише до турбогенератора, на відміну від технологічно складнішого енергоблоку ТЕС.
При цьому робота ГАЕС є особливо важливою для підвищення стійкості системи. ГАЕС може з нуля включитися в мережу протягом однієї-двох хвилин. А час переходу від генераторного режиму до насосного не перевищує 5,5 хвилини. Крім того, на відміну від ГЕС, робота ГАЕС не залежить від водності року. ГАЕС можуть використати майже весь акумульований у водосховищах об’єм води для забезпечення пікового навантаження.
Реконструкція та розвиток гідроенергетики України дозволить гарантувати стійкість, надійність, ефективність роботи ОЕС України, а також підвищити економію органічного палива завдяки збільшенню частки електроенергії, виробленої на ГЕС в енергетичному балансі країни.
Олена Косенко
