Приоритетные направления развития энергетики Чеченской Республики

Ибрагим КЕРИМОВ
Академия наук Чеченской Республики,
г. Грозный, вице-президент, д. ф.-м. н.,
профессор, академик АН ЧР
e-mail: ibragim_kerimov@mail.ru

Майрбек ДЕБИЕВ
Грозненский государственный нефтяной технический университет им. акад. М.Д. Миллионщикова, г. Грозный, доцент кафедры «Электротехника и электропривод», к. т. н., доцент
e-mail: mair76@mail.ru

Сулиман МАСАЕВ
ПАО «Россети Северный Кавказ», г. Пятигорск, заместитель генерального директора – руководитель электросетевого комплекса по Чеченской Республике
e-mail: sm2253242@mail.ru

Аннотация. В статье рассматриваются вопросы развития энергетического комплекса Чеченской Республики. Основной акцент сделан на развитии возобновляемых источников энергии. Проведен анализ улучшения электрических схем и сетей для обеспечения устойчивости и надежности электроснабжения потребителей республики. Кратко рассмотрено выполнение программы развития энергетики Чеченской Республики (2011–2030 гг.) за истекшие девять лет. Предложено выполнение фундаментальных и прикладных научно-исследовательских работ в области возобновляемой энергетики.
Ключевые слова: энергетика, энергосистема, ветроэнергетика, солнечная энергетика, малая гидроэнергетика, природные ресурсы.

Введение

Повышение эффективности развития энергетики России – важнейшая стратегическая задача, цель которой направлена на экономию топливно-­энергетических ресурсов (ТЭР), улучшение экологических условий, снижение цен на электрическую энергию и тарифов на услуги по её транспортировке. Также требуется обеспечение надежными, качественными и экономически обоснованными потребностями внутреннего рынка в энергоносителях, энергии и сырье на основе энергоэффективности и энергосбережения. Эти задачи затрагивают практически все сферы деятельности электросетевых компаний, требуют комплексного системного подхода к разработке и практической реализации соответствующих мероприятий и программ, в которых требуется выделить специальные разделы для определения приоритетных направлений, конкретных проектов, индикаторов и ключевых показателей по определенному региону [1, 2, 3, 4].
Для обеспечения стабильного экономического состояния Чечни в 2010 г. была разработана программа развития энергетики республики на период с 2011 по 2030 гг. [2,3,4]. Данная программа включает в себя 4 подпрограммы: «Электроэнергетика», «Гидроэнергетика», «Использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии», «Использование геотермальных вод». В последние годы дополнительно разработаны еще две программы:
программа модернизации и повышения надежности электросетевого комплекса Чечни в 2020–2024 гг. (долгосрочная), которая охватывает проведение работ по модернизации, техническому перевооружению, реновации и новому строительству линий электропередач протяженностью – 5 188 км и трансформаторного парка мощностью – 577 МВА;
программа снижения потерь электрической энергии на 2019–2023 гг., по техническому перевооружению и реконструкции ТП 10–6/0,4 кВ с отходящими ВЛ‑0,4 кВ, а также со строительством отпаек ВЛ‑6,10 кВ.

Электроэнергетика

Электроэнергетический комплекс Чечни территориально включает в себя электрические сети напряжением 330 кВ, а также электрические сети напряжением 0,4; 6; 10; 35; 110 кВ [3, 4]. Наиболее важным и первостепенным центром питания электрической сети на территории чеченской энергосистемы является подстанция «ПС 330 кВ Грозный», суммарная мощность которой составляет 375 МВА.
Управлением и эксплуатацией электроэнергетического комплекса республики занимается сетевая компания – «Чеченэнерго», на балансе которой имеется 4928 подстанций (ПС), в том числе: 27 ПС 110 кВ; 59 ПС 35 кВ; 4842 ПС 6–10 кВ. Суммарная трансформаторная мощность всех подстанций составляет 2258,96 МВА. Протяженность линий электропередачи достигает 14678,31 км, в том числе: ВЛ 110 кВ – 52 шт. (1150,54 км); ВЛ 35 кВ – 88 шт. (980,65 км); ВЛ 6–20 кВ – 355 шт. (4798,85 км); ВЛ 0,4 кВ – 7408 шт. (7748,27 км); КЛ 6–20 кВ – 441 шт. (459,62 км); КЛ 0,4 кВ – 449 шт. (644,95 км).

Вместе с тем, в Чечне имеются еще несколько подстанций 110/35 кВ на балансе других организаций, но связанные с основной электрической сетью энергосистемы «Чеченэнерго».
В 2019 г. собственный максимум нагрузки Чеченской Республики составил 531 МВт (рис. 1). Темпы электропотребления с каждым годом имеют динамику определенного роста. Так, в сравнении с 2018 годом, уровень электропотребления увеличился на 5 % и достиг значения 3015,9 млн кВт·ч (рис. 2).

По причине того, что действующие электрические сети выработали свой ресурс и не подверглись обновлению, происходят потери электрической энергии. Одним из приоритетных целей по уменьшению излишних потерь электрической энергии является реализация в электросетевом комплексе региона комплексной программы по снижению сверхнормативных потерь.

Развитие источников электроэнергии. В ближайшие годы ожидается дефицит мощности, а тем самым и электроэнергии. Мощность может составить 535–545 МВт, а электроэнергия 3240–3250 млн кВт·ч [3]. Развитие генерирующих источников на территории Чечни предусматривалось путем расширения Аргунской ТЭЦ до 50 МВт и строительства Грозненской ТЭС мощностью 400 МВт [2]. Ввод мощности Аргунской ТЭЦ планировался в 2019 г., но из-за строительства Грозненской ТЭС мощностью 358 МВт, мероприятия по восстановлению Аргунской ТЭЦ полностью прекращены. В 2018 году в республике осуществлен ввод Грозненской ТЭС (ГТУ‑1 и ГТУ‑2, мощностью по 176 МВт каждый) общей мощностью 352 МВт. При работе даже в базовом режиме Грозненская ТЭС позволит обеспечить порядка 70 % от потребной электрической мощности при максимальных пиковых зимних нагрузках региона. Но, действующие блоки газотурбинной установки (ГТУ) по своим техническим характеристикам экономически эффективны в режиме пиковых нагрузок.
С учетом ввода Грозненской ТЭС и каскада гидроэлектростанции (ГЭС) на реке Аргун, чеченская энергосистема могла бы самобалансироваться. Вместе с тем, были бы незначительные избытки как по мощности, так и по электроэнергии (до 130 МВт и 470–480 млн кВт·ч соответственно) [3,5]. С 2015 г. на реке Аргун функционирует малая ГЭС (Кокадойская МГЭС) мощностью 1,3 МВт, расположенная в горной местности республики, выдача электроэнергии которой производится в централизованную электрическую сеть чеченской энергосистемы. Выработка электроэнергии Кокадойской МГЭС за 2019 год составила 7,86 млн кВт·ч. На стадии завершения строительство МГЭС (Кировская МГЭС) мощностью 0,5 МВт на реке Сунжа. Выполнена разработка проектов строительства малых ГЭС на реке Аргун: МГЭС «Сателлит» – 1,2 МВт; МГЭС «Гухой» – 2,1 МВт; МГЭС «Ушкалой» – 4,9 МВт. «Юг-­Строй» начал инвестирование проекта строительства МГЭС на реке Аксай мощностью 1 МВт с предварительной стоимостью 294 млн руб. Начаты предварительные изыскания компании «Стройпроект-­ТМ» по строительству МГЭС «Башенная» в Итум-­Калинском районе с установленной мощностью 8 МВт и оценочной стоимостью в 1,3 млрд руб. Согласно программе развития энергетики Чечни на 2011–2030 гг., на Терском хребте республики планировалось построить ветропарк, состоящий из 24 ветроэнергетических установок (ВЭУ) с установленной мощностью 1,5 МВт каждая, с общей установленной мощностью 36 МВт [2,4,5]. К сожалению, этот проект в настоящее время в программе не учитывается. С компанией «Авелар Солар Технолоджи» правительством Чечни подписано соглашение о строительстве на территории республики солнечной электростанции мощностью до 5 МВт с ориентировочными затратами на строительство в 525 млн руб.

Развитие электрических сетей. За последние четыре года на территории Чечни построены и введены в работу шесть новых подстанций напряжением 110 кВ общей мощностью 285 МВА. Построенная в центре г. Грозный и введенная в работу в 2019 г. цифровая подстанция «ЦПС 110 кВ Город» с двумя трансформаторами по 40 МВА, общей мощностью 80 МВА является одной из первых цифровых подстанций на Северном Кавказе. Данная подстанция позволит снять электрические нагрузки перегруженных подстанций г. Грозный и тем самым будет способствовать повышению бесперебойности, надежности и качеству электроснабжения населения и инфраструктуры столицы. На подстанции «ПС 110 кВ Шали» в 2020 г. выполнена замена одного из двух трансформаторов 16 МВА на 40 МВА, что также способствует повышению бесперебойности, надежности и качеству электроснабжения населения и инфраструктуры полностью Шалинского и Веденского районов республики. На введенной в работу Грозненской ТЭС установлены блочные трансформаторы мощностью по 250 МВА (итого – 500 МВА). Выполнено увеличение мощности трансформаторного парка действующих подстанций чеченской энергосистемы на 245 МВА. В электрической сети напряжением 110 кВ построены и введены в работу пять воздушных линий электропередач, общая протяженность которых составляет порядка – 120 км. По завершению строительства и ввода в работу Грозненской ТЭС, в целях надежности и обеспечения резервирования сети 110 кВ выполнена реконструкция некоторых ВЛ‑110 кВ с переподключением их к другим подстанциям. Произведены реконструкция и техническое перевооружение некоторых подстанций, с заменой коммутационного оборудования, а также монтажом и наладкой устройств релейной защиты и автоматики на современной микропроцессорной базе. Планируется строительство и ввод в работу ПС 110 кВ «Ведучи» с двумя трансформаторами мощностью 25 МВА и 40 МВА, а также строительство ВЛ 110 кВ «Горец – Ведучи» и ВЛ 110 кВ «Цемзавод – Ведучи», с последующим присоединением Всесезонного горнолыжного курорта (ВГК) «Ведучи». Заявленная мощность Всесезонного горнолыжного курорта 24 МВт.
В целях обеспечения надежности электроснабжения потребителей и обеспечения резервирования планируется строительство, а также замена устаревшего оборудования по сети 35 кВ. Данные работы планируется проводить как на подстанциях, так и на воздушных линиях. Одним из главных вопросов в развитии энергетического комплекса является снижение потерь электрической энергии, предполагаемое новым строительством электрических сетей коммунально-­бытовых потребителей, уточнением требований к надежности электроснабжения и схемам построения электроснабжающих и распределительных сетей, разгрузку центров питания и модернизацию разветвленной сети 0,4 кВ с фиксированной электрической нагрузкой [3, 4, 6].

Гидроэнергетика

Целесообразность использования гидроэнергоресурсов горных рек неоднократно обоснована на практической деятельности развития энергетики республик Северного Кавказа, на территории которого в настоящее время функционирует 36 ГЭС. Ведутся работы по проектированию и строительству еще около 30 ГЭС [2, 7].
В представленной компанией «РИКО Групп» схеме размещения объектов каскада ГЭС и социальной сферы, предлагается строительство каскада ГЭС на р. Аргун, которое имеет огромное социальное значение, связанное с созданием более 20 000 новых рабочих мест во время строительства (12–15 лет).

Количество всех рек насчитывается порядка 3198, суммарная протяженность которых составляет 6508,8 км. Стоки горных рек по сезонам года характеризуются примерно следующим коэффициентом распределения: на летний период (июнь–август) падает 55 %, на весенний и осенний – 35 %, на зимний (декабрь–февраль) – 10 %. Необходимо отметить, что в последние десятилетия гидрологический режим рек республики существенно изменился, в связи с чем необходимо проведение регулярных гидрологических наблюдений на большинстве рек республики [8, 9].

Использование нетрадиционных источников электроэнергии и ВИЭ

Ветроэнергетика. Чеченская Республика относится к району, территория которой характеризуется средней скоростью ветровой энергии [2, 7]. Для некоторых территорий республики выполнены определенные расчеты ветрового потенциала с пересчетом скоростей и повторяемостей ветра с высоты флюгеров на высоту 75 метров (уровень верхней точки ветроэнергетической установки мощностью 500–750 кВт). Из анализа проведенных расчетов следует, что ветроэнергетический валовый потенциал вышеперечисленных территорий составляет 1406 млрд кВт·ч/год, а технический потенциал в свою очередь достигает ≈ 14 млрд кВт∙ч/год. Применение современных ветроэнергетических установок (ВЭУ) экономически целесообразно и выгодно при среднегодовой скорости ветра от 5 м/с [9, 10].
Представляется оптимальным создание ветропарка на Терском хребте, имеющим высоты над уровнем моря 400–600 м [2]. Согласно исследованиям по ветроэнергетике, энергия ветра на таких высотах больше на 5–10 %, чем энергия ветра на высотах 0–100 м. Тем не менее, необходимо установить мачты для проведения цикла ветроизмерений на площадке будущей ветроэлектростанции (ВЭС).
Солнечная энергетика. Потенциал солнечной энергии, выраженный значением радиационного баланса, в равнинных и предгорных районах Чечни составляет 50–55 ккал/см2 в год. Чем выше высота местности, тем уменьшается радиационный баланс и на высоте 2500 м его значения не превышают 30–35 ккал/см2, а в высокогорной зоне он уменьшается до отрицательных величин и в среднем на высоте более 3000 м равен –3÷4 ккал/см2. По всей территории региона продолжительность солнечного сияния составляет в среднем 330 дней в году, а плотность солнечного излучения достигает порядка – 0,33 кВт/м2, а на равнинной части и в горных районах доходит до – 0,46 кВт/м2. Вместе с тем наблюдаются и дни без солнца, которые в долинно-­предгорных районах республики составляют от 34 до 40 дней и от 10 до 12 дней в горных местностях [2]. Самое большое количество дней без солнца наблюдается на равнинной части территории республики и составляет 61 день. В целом за год облачная погода уменьшает поступления прямой радиации на 20–25 % от потенциально вероятной. Наибольшей интенсивности суммарная солнечная радиация территории республики достигает в мае–июле, для предгорных районов которая изменяется в пределах от 280 до 300 мДж/м2, а в высокогорных районах колеблется в диапазоне от 360 до 400 мДж/м2. Суммарный объем для всей территории Чечни оценивается величиной – 1,365 кВт·ч/(м2∙год).
На территории станицы «Наурская» планируется реализация инвестиционного проекта «Наурская СЭС» установленной мощностью 5 МВт, с присоединением к централизованной энергосистеме по сети 10 кВ от ПС 110 кВ Наурская.
Детандер-­генераторные агрегаты (ДГА). Функционирование турбодетандерных установок электрической мощностью от 0,5 до 10 МВт в разных районах, населенных пунктах и промышленных объектах способствуют экономически обоснованному и перспективному развитию энергетического комплекса [11].
Общая длина магистральных газопроводов высокого давления Чечни в настоящее время достигает 698 км. Суммарное значение потенциала имеющейся мощности газа на газорегулирующих станциях (ГРС) республики оценивается значением 27,2 МВт. При таком значении газа появляется возможность выработки электроэнергии на величину от 220 до 250 млн кВт·ч в год.
Сотрудниками компании «Ионообменные технологии» (г. Москва) выполнен анализ возможностей внедрения энергосберегающего комплекса на основе детандер – генераторного агрегата ЭТДА российского производства. Исследования определили, что ДГА могут эффективно использоваться на 11 ГРС Чечни. В 2011–2018 гг. планировалось внедрить технологии детандер-­генераторных установок на пяти ГРС, что повлияло бы на использование безвозвратно теряющейся энергии сжатого газа, с установленной суммарной мощностью в 11,3 МВт и выработкой электроэнергии до 100 млн кВт·ч в год. Ориентировочная стоимость проекта – 500 млн руб. Первый проект предполагалось реализовать в 2011–2012 гг. на ГРС‑1, с номинальной мощностью в 1,5 МВт и выработкой электрической энергии до 13,1 млн кВт·ч в год. Ориентировочная стоимость проекта 62,1 млн руб. [2].

В настоящее время коллективом научно-­технического центра (НТЦ) «Зеленая энергетика» разработаны предложения по внедрению ДГА на Чири-­Юртовском цементном заводе.
Биоэнергетика. Использование твердых бытовых отходов (ТБО) в биоэнергетике в республике целесообразно при утилизации отходов городов с населением около 100 тысяч человек. Реализация такого производства возможна в некоторых городах региона: Грозный, Гудермес, Аргун, Шали, Урус-­Мартан и др. [2, 6, 9].
Ниже приведена оценка технических параметров утилизации биогаза на первых парах на полигоне ТБО г. Грозного:
значение получаемого биогаза – 13–15,0 тыс. м3/сут. (5 млн м3/год);
снижение эмиссий ПГ: около 40 тыс. т СО2 – экв./год;
расчетная мощность двигатель-­генератора, который может быть использован для выработки электроэнергии на биогазе – 1000 кВт;
тариф реализуемой электроэнергии – 1,74 руб. /кВт·ч;
ставка дисконтирования – 10 %;
стоимость единого социального взноса ЕСВ – 8 евро/т СО2 – экв.

Для утилизации бытовых отходов с выработкой биогаза на существующих свалках крупных городов и населенных пунктов Чечни необходимо провести исследовательские работы по оценке потенциалов бытовых отходов, определения направления утилизации и выработки технико-­экономического обоснования по реализации технических решений.

Использование геотермальных вод

Чеченская Республика является регионом, где имеются довольно благоприятные условия для создания геотермальных циркуляционных систем (ГЦС), что подтверждается длительной эксплуатацией первой в СССР ГЦС созданной в Ханкальской долине в 1985 г. [2, 12]. На территории республики существует 14 термоводозаборов, суммарные разведанные запасы, по которым составляют 64680 м3/сутки в режиме самоизлива. По двум термоводозаборам (Ханкальский, Гойтинский) утверждены запасы по промышленным категориям в количестве 10650 м3/сутки.
В данное время основным потребителем термальной воды является коммунальное хозяйство – 12,8 тыс. м3/сутки (48 %) и сельское хозяйство – 11,4 тыс. м3/сутки (43 %). Как показывают расчеты, создание системы геотермального теплоснабжения территории г. Грозный на базе разведанных ресурсов месторождений позволит обеспечить ежегодную экономию органического топлива в 150 тыс. т у. т. и сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу в объеме 250 тыс. т.
В рамках постановления Правительства РФ № 218 от 09 апреля 2010 г. силами ГГНТУ им. акад. М. Д. Миллионщикова был реализован комплексный проект по созданию опытно-­промышленной геотермальной станции на основе реализации циркуляционной схемы использования глубинного тепла Земли [2].
Площадь территории, отведенной для Ханкальской геотермальной станции, составляет 4900 м2, при этом площадь самой станции, включая скважины – 406 м2. Вместе с тем, проведенная теплосъемка пос. Гикало и прилежащей к нему территории Ханкальского месторождения выявила 13 аномалий с различными источниками (кострами, системой отопления и др.).

Заключение

Развитие энергетики в Чечне целесообразно осуществить в 2 этапа:
1)  строительство небольших опытных установок, использующих ВИЭ, с целью фактического (экспериментального) подтверждения прогнозных расчетных значений [7, 9];
2)  постепенное массовое внедрение установок, использующих ВИЭ в частном секторе с созданием необходимых тарифных условий для использования и строительства установок в промышленных масштабах в рамках энергетических частных или государственных компаний [6, 10].
Оба этапа можно начинать реализовывать одновременно. Для реализации первого этапа необходима государственная помощь и привлечение инвестиционных средств. Для реализации второго этапа в первую очередь необходима подготовка законодательной базы с учетом возможности тарифного регулирования для обеспечения экономически обоснованных тарифов на «зеленую» электроэнергию хотя бы на республиканском уровне, например, на переходный период или на период реализации программы.
Вместе с тем, первоочередными задачами развития энергетики республики являются нижеследующие:
Разработка современной программы развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии на территории Чечни.
Организация гидрологического мониторинга на горных реках республики с целью выбора оптимальных мест размещения МГЭС.
Организация комплексных метеорологических наблюдений (солнечная радиация, скорость и направление ветра на разных высотах и др.) в различных районах республики с целью выбора оптимальных мест размещения солнечных и ветровых энергоустановок.
Выполнение фундаментальных и прикладных НИР в области возобновляемой энергетики.
Разработка рекомендаций и инвестиционных предложений для промышленных предприятий и ЖКХ республики.