Индийский blackout*

В конце июля Индия пережила крупнейшую в истории техногенную катастрофу. Из-за аварии на электросетях без света осталось 700 млн. человек — более половины населения страны. В Дели остановилось метро, не работали водопровод и канализация. В реки попали неочищенные стоки, что может привести к тяжелым экологическим последствиям. В Западной Бенгалии и Джаркханде под землей в шахтах осталось 265 человек. Без электроэнергии не работали подъемники. К счастью, среди горняков не было паники, и они в скором времени оказались в безопасности и на поверхности.

Транспортная наземная система фактически перестала функционировать. Остановились поезда, в метро пассажиров пришлось довозить до станций дизельными локомотивами. Из-за неработающих светофоров в Дели, Калькутте и других городах образовались многокилометровые пробки. Из-за них не удалось в больницы доставить дизель-генераторы, и жизнь многих пациентов оказалась под угрозой. Надо отметить, что слаженные действия медицинского и обслуживающего персонала предотвратили худшее, никто из больных не умер. Единственный вид транспорта, которого не коснулось отключение электричества, — это самолеты. Аэропорт Дели продолжил функционировать в обычном режиме, используя резервные источники питания, — дизельные генераторы. Только пассажирам было не легче. Добраться в город оказалось очень непросто.

Хотя индийские власти не сообщают подробностей, но на основе анализа происходившего ранее в той же Индии в 2001 году, а также в других странах можно выделить три причины катастрофы.

Во-первых, дефицит активной мощности в энергосистемах. Рост нагрузки опережает объем генерации. В результате происходят веерные отключения потребителей, что переживала Украина в 1990-х..

Во-вторых. Отсталая и консервативная система транспорта и распределения электроэнергии. Если отстает генерация, то с сетями вообще большая проблема. Произвести электроэнергию на станции —только полдела, ее нужно доставить потребителю. Но у сетей есть еще одна очень важная функция — обеспечить совместную стабильную работу энергосистем и их связь между собой.

В-третьих. В современных условиях энергосистемы связаны между собой в кольцо. Проще говоря, все генераторы на электростанциях связаны между собой через линии электропередач и систему распределительных подстанций.

Не будем подробно останавливаться на всех преимуществах фактически единой энергосистемы. Они особенно рельефны для больших по территории стран, к которым относится Индия, да и Украина. Несмотря на определенные недостатки, практически все страны связывают электростанции в единое кольцо.

Но все это справедливо при условии, что энергетическая инфраструктура позволяет единой энергосистеме функционировать так, чтобы ее преимущества реализовывались. Вот здесь и начинаются проблемы.

Все три фактора нормальной работы энергосистем связаны между собой. Активная мощность, вырабатываемая генераторами, крутит двигатели на предприятиях, лифтах в наших домах, дает свет электрическим лампочкам, позволяет пользоваться телевизорами, компьютерами и мобильными телефонами. Если суммарная мощность потребителей больше активной мощности в сети, то, увеличивая подачу воды или пара в турбины, можно увеличить мощность генератора. Но в известных пределах. К тому же чем мощнее генератор и приводящая его во вращение турбина, тем выше его инерционность. Поэтому увеличение мощности происходит не сразу, в то время как нагрузка изменяется скачкообразно. Можно ввести резервные генераторы, но раскрутка их и турбин — дело длительное по тем же причинам. При этом нагрузка изменяется по вероятностным законам. и предсказать ее величину можно весьма приблизительно. Вот и возникает дефицит активной мощности.

Это очень опасный режим работы энергосистемы, так как приводит к падению частоты электрического тока. При этом нагруженные генераторы нагружаются еще сильнее, а менее нагруженные разгружаются. Как только нагрузка генератора достигает предельной величины, автоматика его отключает. Дефицит активной мощности увеличивается еще больше, отключается следующий генератор. Происходит явление, которое энергетики называют лавиной частоты. Через очень короткое время мы сталкиваемся с тем, что большинство генераторов отключены, наступил распад системы.

Судя по отрывочным сообщениям прессы, именно это произошло в Индии. Центральные власти обвиняют штаты в превышении лимитов энергопотребления, те в свою очередь приводят аргументы в свое оправдание.

Здесь мы подходим к глобальной проблеме: каким способом генерировать электроэнергию во все возрастающих количествах. Наиболее распространенный способ — сжигание органического топлива — угля, нефти и газа. Достоинства и недостатки очевидны. Второй — атомная энергетика. После Чернобыля и Фукусимы, кажется обсуждать особенно нечего. Опасности достаточно ясны, преимущества тоже есть, но они все чаще оспариваются. Третий — возобновляемые источники: гидроэнергетика, солнечная и ветровая, возможно, приливная и т.д.

На последний вариант особые надежды возлагают экологи и многие граждане, напуганные мирным атомом. Но и здесь есть очень много проблем, в том числе экологических. Об этом как-то сознательно или по недостатку знаний не говорят сторонники зеленой энергетики, но человечество уже с ними сталкивается. При этом говорить о промышленных масштабах использования нетрадиционных источников энергии пока преждевременно.

Технологически наиболее функциональной является атомная энергетика. Не случайно даже после катастрофы на Фукусиме японское правительство хочет снова использовать атомные электростанции. Страна испытывает недостаток электроэнергии, но тепловые электростанции требуют топлива, которое Стране Восходящего Солнца приходится импортировать. А это угроза национальной безопасности с учетом весьма напряженных отношений в Восточной Азии. Здесь энергетика тесно переплетается с политикой. К тому же катастрофа на Фукусиме связана не с самой атомной электростанцией, а с ее неудачным расположением на берегу моря. Сама электростанция от землетрясения не пострадала и даже продолжала нормальную работу.

В Индии тоже идут активные дискуссии о путях развития электроэнергетики. Правительство настаивает на развитии атомной энергетики, оппозиция категорически против. При этом все понимают, что строительство новых тепловых электростанций требует импорта очень большого количества топлива. Достаточно кризису в Персидском заливе вступить в острую фазу — и Индия окажется в очень сложном положении именно в электроэнергетике.

Недостаток активной мощности важный, но только один из факторов. Сложность функционирования энергосистемы в критических условиях усугубилась недостаточно развитыми сетями. Энергетическое кольцо, конечно, очень хорошо. При условии, что сети имеют возможность пропустить необходимое количество электроэнергии, и вся инфраструктура соответствует требованиям.

В мае 2005 года Москва и ближайшие области России пережили масштабный blackout. Из-за аварии на подстанции № 510 — «Чагино» — Московское энергетическое кольцо оказалось разорванным. Оставшаяся сеть была не в состоянии пропустить возросший поток энергии, трансформаторы перегревались, и в них происходило возгорание масла, а затем — взрыв, как говорят энергетики, хлопок. Далее все пошло лавинообразно. Возникший дефицит активной мощности привел к каскадному отключению генераторов. Более 2 млн человек оказались без электроэнергии.

Характерно, что недостаточная пропускная система энергетической инфраструктуры оказалась причиной аварий и blackout в европейских странах. В ноябре 2006 года в Германии отключились из-за перегрузки две высоковольтные линии, после чего фрагменты европейской сети стали распадаться, как карточный домик. Чтобы не произошло полного отключения, автоматика стала одного за другим отключать потребителей, и этот процесс коснулся не только Германии и Франции, но и Бельгии, Италии и Испании.

Многие журналисты писали, что blackout в Индии показал, что ей еще далеко до того, чтобы считаться настоящим тигром Азии. В какой-то мере это действительно так, но и другим, в том числе высокоразвитым странам еще много нужно сделать для бесперебойного электроснабжения.

Украинской энергетике присущи все перечисленные проблемы. И если с генерацией сейчас все более или менее сносно, мы даже экспортируем электроэнергию, то с сетями большие проблемы. Они очень старые, в них велики потери при передаче и распределении. Довольно часты отключения потребителей из-за аварий, неустойчива величина напряжения, выходящая за пределы допустимого, отчего сгорают электронные бытовые приборы. Вся украинская электроэнергетика нуждается в серьезной реконструкции, значительном обновлении ее основных фондов. При этом мы имеем развитую электротехническую промышленность и турбостроение. Все это могло бы загрузить наше энергетическое машиностроение на годы, дало работу смежным отраслям, образовало тысячи рабочих мест, двинуло науку.

Научиться бы на blackout в Индии и начать реконструкцию украинских электростанций и сетей. Но руки не доходят. Политикой все заняты...

*Blackout — отсутствие электрической энергии.