УДК 697.34

СОХРАНЕНИЕ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В СЛУЧАЕ ЗИМНЕГО БЛЭКАУТА, НА ПРИМЕРЕ Г. МОСКВЫ

Велицко Владислав Владимирович
ООО «ОЦР Технологии», г. Москва

Аннотация
Статья продолжает рассмотрение вопросов надёжности теплоснабжения населённых пунктов при блэкаутах природного, техногенного или террористического характера, возможных в зимний период. Обозначены первоочередные и перспективные меры по сохранению систем теплоснабжения в условиях чрезвычайных ситуаций. Очерчен круг потенциальных проблем и способы их решения, актуальные как для России, так и для других развитых стран со сложной энергетической инфраструктурой.

Ключевые слова: блэкаут, сохранение систем теплоснабжения


HEAT SUPPLY SYSTEM PRESERVATION IN THE CASE OF WINTER ELECTRIC POWER FAILURE ON THE EXAMPLE OF MOSCOW CITY.

Velitsko Vladislav Vladimirovich
«ORC Technology», LLC, Moscow, Russia

Abstract
The reliability of settlement heat supply systems during natural, technogenic or terrorist made blackout are under consideration. Primary and perspective measures to preserve heat supply systems in emergencies are shown in the article. A number of potential problems and solutions that are relevant both for Russia and for other advanced economies with complex energy infrastructure are discussed.

Библиографическая ссылка на статью:
Велицко В.В. Сохранение систем теплоснабжения в случае зимнего блэкаута, на примере г. Москвы // Современная техника и технологии. 2015. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/12/8276 (дата обращения: 27.05.2017).

Можно ли жить в России без отопления зимой?

Самой холодной страной в мире является Россия со среднегодовой температурой – 5,5 °С. Большое население (9 место в мире) при низкой его плотности (181 место в мире) обуславливают наличие протяжённой инфраструктуры, а обладание крупнейшими производственными и ресурсными базами требуют обеспечения проживания населения и ведения им хозяйственной деятельности на всей территории страны. Учитывая, что низкие среднегодовые температуры характерны не только для малых населённых пунктов, но и для таких крупных городов и агломераций, как Красноярск, Новосибирск, Пермь, Челябинск и других городов, население которых превышает 1 млн. человек (Рис. 1) задача сохранения функциональности населённых пунктов при чрезвычайных ситуациях (ЧС) является условием сохранения экономического и человеческого потенциалов страны.

Рис. 1. Карта основной части России с указанием линий равного числа дней в году со среднесуточной температурой ниже – 30 °С [1].

Учитывая, что в случае прекращения теплоснабжения в отопительный сезон, длящийся в России в основном от 5…7 и вплоть до 11…12 мес. в наиболее холодных регионах, города, особенно при отрицательных температурах, перестанут быть приспособленными для жизни, спектр негативных эффектов может варьироваться от  крупного материального ущерба до гуманитарной катастрофы. Например, в ценах 2005 года, по предварительным оценкам Ростехндзора, руководств Москвы и Московской области, а также ОАО «РЖД» ущерб от блэкаута, в результате которого 25 мая 2005 г. остались без электроснабжения всего около 26% потребителей [2], составил 7,86 млрд. руб. [3]. Учитывая индексацию цен, а также вероятность того, что один из ближайших блэкаутов на территории Московского региона наступит зимой, средневзвешенный комплексный ущерб от него должен составить от сотен миллиардов до единиц триллионов рублей в день.

В этой связи практически любые суммы, которые могут быть затрачены на минимизацию последствий блэкаутов, т.к. их полное предотвращение практически невозможно при сохранении существующей системы ресурсоснабжения населённых пунктов [4], являются приемлемыми и значительно меньшими негативных последствий, которые наступят в результате коллапса коммунальной и производственной инфраструктур.

Есть ли на территории России крупные города, которым не угрожают последствия зимних блэкаутов? Даже в таких традиционно считающихся тёплыми городах, как Краснодар, Симферополь или Калининград температура самой холодной пятидневки которых составляет – 23 °С, – 18 °С и – 21 °С соответственно. А учитывая, что вероятность, как показано далее, попадания блэкаута именно на этот период недопустимо высока, получаем, что в России полностью отсутствуют крупные города, которым блэкаутом может быть нанесён небольшой ущерб.

Структура системы теплоснабжения

Систематизируем описание системы теплоснабжения населённых пунктов России [4; 5] и схематично приведём его на Рис. 2.

 

Рис. 2. Схематичная структура типовой системы теплоснабжения города.

Как видим из Рис. 2, теплоснабжение коммунальных потребителей (условно представлено только жильё) может осуществляться с использованием теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), котельных, локальных, например крышных котельных и мини-ТЭЦ. Распределение тепла осуществляется с использованием тепловых пунктов (ТП), таких как центральные и индивидуальные ТП (ЦТП и ИТП), а также часть потребителей получает тепло непосредственно от теплогенерирующих объектов.  Топливоснабжение теплогенерирующих объектов обычно осуществляется с использованием магистральных газопроводов, и иногда – с использованием резервного топлива. Электроснабжение – преимущественно от внешних электрических сетей. Для более точного понимания сути процесса на Рис. 2 не показаны прочие инфраструктурные элементы, такие как водопроводные сети, силовые подстанции и т.п.

На Рис. 3 рассмотрим работу системы теплоснабжения по Рис. 2 в условиях блэкаута.

 

Рис. 3. Частичная работа типовой системы теплоснабжения города в условиях блэкаута.

Как видим из Рис. 3, при прекращении электроснабжения происходит как минимум частичное прекращение выработки или отпуска электроэнергии (поражённые коммуникации показаны прерывистыми линиями). Частичное теплоснабжение может сохраниться только на объектах, снабжаемых теплом напрямую от мини-ТЭЦ или ТЭЦ, которым удастся сохранить относительно стабильную работу турбогенераторов в условиях отсутствия внешней электрической сети, стабилизирующей частоту вырабатываемой ими электроэнергии. Все остальные объекты, практически со стопроцентной вероятностью, особенно снабжаемые теплом посредством ЦТП и ИТП с разделёнными тепловыми контурами, вымерзнут.

Такая ситуация является неприемлемой, в связи с чем необходимо, выявив основные риски прекращения теплоснабжения, разработать алгоритм парирования указанных рисков. Для этого рассмотрим основные группы причин, которые могут привести к вымораживанию потребителей (см. Рис. 4). К таким группам относятся:

  • внешние (относительно системы теплоснабжения) факторы природного и техногенного характера, которые ограничивают подачу первичных ресурсов, таких как горючее, электроэнергия и теплоноситель – вода;
  • внутренние техногенные факторы, связанные с отказами любых компонентов системы теплоснабжения;
  • человеческий фактор, который может относиться как к внешним, так и к внутренним факторам или же к их комбинации;
  • боевые действия.

Рис. 4. Причины аварий в системе теплоснабжения.

Какие же из указанных факторов необходимо рассматривать в качестве критических, способных нанести высокий ущерб при невозможности на них повлиять применяемыми методами?

Внутренние техногенные факторы

Сразу же отбросим внутренние техногенные факторы, т.к. они практически всегда могут быть решены привлечением необходимых инвестиций, покрывать которые, существующая законодательная база, вполне успешно обязывает потребителей. При этом, на постсоветском пространстве, даже не требуется обеспечения рентабельности ресурсоснабжения, т.к. являясь социально значимым направлением бизнеса, поставщики ресурсов, даже будучи планово-убыточными, успешно получают дотации в различных их формах. Там где отсутствуют дотации – законодательство бывших советских республик, например в Прибалтике, практически исключает возможность законным образом отказаться от внешнего снабжения тепловой энергией и, например, перейти на энергоэффективные технологии или использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Внешние факторы

Из внешних факторов отбросим перебои с поставками горючего, т.к. основные объёмы производства тепла, по крайне мере, в России, осуществляются с использованием ископаемого природного газа (ИПГ) или угля. Как показано в [5], поставка ИПГ является наиболее надёжной из всех первичных ресурсов, а угля – инвариантной, позволяя осуществлять его логистику различными видами транспорта, а при необходимости – переходить на иные виды жидкого или твёрдого горючего. Также отбросим проблемы с поставкой воды, т.к. первичная вода для нужд производства тепла может использоваться практически любого качества, а при умеренных утечках в теплотрассах логистика воды может осуществляться с использованием автотранспорта.

Внешним фактором, непосредственно на который мы не можем влиять являются природные катаклизмы – следствие экстремального глобального изменения климата, сопровождающегося ростом амплитуды природных явлений и увеличившейся частотой её проявлений: переход дождя в ледяной дождь или ураган, ветра – в бурю, переход метели в буран при параллельном распространении таких природных явлений на регионы, где ранее они отсутствовали или были редки. В это связи существующая электросетевая инфраструктура, а в особенности – воздушные линии электропередачи (ЛЭП), во всём мире подвергаются воздействию негативных природных факторов, выходящих за рамки проектных решений, заложенных при сооружении указанной инфраструктуры.

Ледяные дожди, увеличивая нагрузку на провода и опоры ЛЭП приводят к обрывам проводов и обрушения опор, а в сочетании с увеличившейся парусностью – к разрушению ЛЭП приводит и ветер с проектными значениями скорости. Увеличивающееся число ураганов с параллельным ростом их категорийности по шкале Саффира – Симпсона приводит к росту вероятностей попадания высоковольтных воздушных ЛЭП в зону урагана и их последующего разрушения. При этом даже в случае не разрушения надповерхностной электросетевой инфраструктуры происходит ускоренная выработка  её  механического ресурса.

Человеческий фактор

Человеческий фактор мы можем разделить на две категории: случайные, не злонамеренные действия или бездействия людей, приводящие к авариям или росту вероятности их возникновения и тяжести последствий, а также на целенаправленные деструктивные воздействия, прямо или косвенно приводящие к нарушениям в работе системы теплоснабжения. Учитывая, что факторы первой категории могут быть минимизированы более качественным обучением персонала, информированием третьих лиц, улучшим контроля работы и мотивацией к  качественному выполнению ими своих должностных и контрактных обязанностей, остановимся на целенаправленных деструктивных воздействиям, к которым можно отнести хищения, вандализм и терроризм.

Хищения

Похищаться могут компоненты оборудования, горючее, финансовые средства, предназначенные для обеспечения функционирования предприятий системы теплоснабжения и связанной с ней инфраструктуры.  Для их предотвращения могут успешно использоваться меры начиная от совершенствования законодательной базы и финансового контроля до использования средств удалённого мониторинга, например с использованием различных роботизированных платформ: беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), подповерхностных механизмов: трубных роботов и т.п.

Ключевым отличием хищений от вандализма и терроризма являются периодичность – например в финансовых хищениях или продолжительность процесса – необходимость демонтажа, вывоза, хранения и реализации похищенных материальных объектов. В этой связи, при желании, ущерб от них может быть эффективно минимизирован.

Вандализм и терроризм

Значительно хуже обстоит ситуация с вандализмом и терроризмом, т.к. их целью является вывод оборудования из штатного режима работы или же его разрушение, что можно произвести  в сжатые сроки или удалённо, а следовательно, даже будучи обнаруженными, действия террористов и вандалов обычно не могут быть предотвращены. В результате персоналу предприятий остаётся только купирование последствий таких атак.

Наиболее подвержены атакам, в силу своей протяжённости, воздушные ЛЭП, составляющие основную массу среди более, чем 3 млн. км. ЛЭП, находящихся на территории Росси. При этом ЛЭП сверхвысокого (от 330 кВ) и ультравысокого (от 750 кВ и выше) напряжения, обеспечивающие единство энергосистемы, полностью являются воздушными, а следовательно – практически не защищёнными от атак. Примером таких атак могут служить хулиганские действия по искусственному замыканию проводов воздушных ЛЭП, видеозаписи с которыми периодически выкладываются в сеть Интернет (Рис. 5).

Рис. 5. Примеры актов вандализма на воздушных ЛЭП и применяемые подручные средства в качестве замыкателей.

Сами по себе указанные хулиганские действия (Рис. 5), выполняемые несистемно, не могут привести к необратимым последствиям. Это связано с тем, что замыкания от перехлёста проводов ЛЭП – кратковременные нарушения электроснабжения (КНЭ) или т.н. «мигания», являются штатным режимом работы воздушных ЛЭП и происходят постоянно при интенсивных порывах ветра. Искусственные замыкания по Рис. 5 не отличаются от КНЭ по причине того, что применяемые замыкатели – проволока, палки и т.п. испаряются или выжигаются при значениях тока и на временных промежутках, характерных для КНЭ.

Большую опасность представляет собой переход таких действий из практики вандализма в плоскость террора. Если результатом КНЭ периодически являются взрывы котлов при их повторном розжиге неквалифицированным или уставшим персоналом, риск гибели пациентов в лечебных учреждениях и т.п., при импорте данной практики в сферу деятельности террористов могут осуществляться масштабные теракты, приводящие к крупным сбоям в работе энергосистем или к блэкаутам, приводящим к эффекту домино в системах, зависимых от электроснабжения.

Военные действия

Современные государства вполне обоснованно рассматривают инфраструктурные объекты в качестве приоритетных для нанесения ударов в ходе войны или при подготовке к ней в соответствии с концепцией минимального воздействия для достижения максимального поражающего эффекта критической инфраструктуры, для чего производится определение «…ключевых объектов, воздействие на которые может оказать наиболее негативный эффект на сектор или на всю критическую инфраструктуру, должно осуществляться с обязательным выполнением следующего требования – искомого результата можно, а следовательно, и нужно достичь с минимумом прилагаемых усилий.» [6]. При этом профильные научные организации США прекрасно понимают важность энергосектора, ставя его в основу инфраструктуры (Рис. 6).

Рис. 6. Взаимозависимость элементов энергетической, водоснабжающей, транспортной, информационной и телекоммуникационной инфраструктуры и экстренных служб [7].

Концепция уничтожения инфраструктуры была сформулирована в автобиографической работе ЛеМэем К., в тот период занимавшим должность начальника штаба ВВС США: «… вбомбить в каменный век.» [сказано применительно к Северному Вьетнаму] [8], однако практика ковровых бомбардировок Германии и Японии зажигательными бомбами, унёсшая жизни на уровне полумиллиона мирных жителей, а также командование им операциями по ядерным бомбардировкам Хиросимы и Нагасаки (ещё на уровне 250 тыс. человек гражданского населения) не позволяют относиться к такому высказыванию как к конъюнктурному, а не как к стратегическому подходу.

Указанная концепция: «вбомбить в каменный век» была принята на вооружение практически во всех военных конфликтах, где участвовали  и участвуют страны блока НАТО, в связи с чем должна быть признана де-факто международным стандартом ведения боевых действий. И если пока в России существует мощная система противовоздушной обороны (ПВО), применение авиационных средств поражения (ракеты, бомбы, БПЛА) против отечественных электросетевых объектов представляется отдалённой перспективой, необходимость защиты их от диверсий с использованием в первую очередь, подготовленных террористических группировок, выдвигается на передний план. Этому способствуют два основных фактора: гражданская война, на территории соседней Украины которая, безусловно, перекинется на территорию России в виде атак как минимум отдельных террористов, а также начало участия России в конфликте в Сирии, где наиболее опасным противником является крупнейшая террористическая группировка – Исламское государство (ИГ), запрещенная на территории РФ.

На последнем аспекте остановимся подробней, т.к. только в период с зимы по лето 2015 г. число боевиков – граждан России сражающихся в составе ИГ, увеличилось с 1,6 до, возможно, 5 тыс. чел. ИГ, после ребрендинга его из ИГИЛ (Исламское государство Ирака и Леванта) и исключения из Аль-Каиды в 2014 году начало ставить перед собой глобальные цели и превращаться из классической террористической группировки (запрещена в России и ряде других стран) в квазигосударство, создавая на захваченных территориях органы власти, выплачивая социальные пособия, чеканя собственную золотую монету, организуя производственно-хозяйственную деятельность и проводя систематические внешнеторговые операции в том числе со странами, декларативно противостоящими ИГ.

Одной из основных декларируемых целей ИГ является создание всемирного халифата как минимум на тех землях, где ранее проживали или проживают мусульмане. А учитывая, что значительная часть данных территорий входит в состав России (Рис. 7), к этим планам ИГ нельзя относиться пренебрежительно особенно в свете его динамичности, осуществления пятилетнего планирования и продуктивной интеграции средневековой идеологии с самыми современными достижениями нашей цивилизации.

Рис. 7. Планы ИГ по созданию всемирного халифата в рамках текущего пятилетнего плана [9].

Учитывая, что к настоящему времени ИГ освоило производство оружия массового поражения – химического оружия и начало его применять, осваивает производство грязных бомб с использованием захваченных радиоактивных материалов, было бы безответственно предполагать, что оно не примет на вооружение передовую мировую военную стратегию: вбомбить противника в каменный век. И если ИГ пока бомбить Россию нечем, то абсолютно ничего не мешает реализовать данную стратегию альтернативными способами, которые здесь детально не будем рассматривать.

Наиболее опасные и неконтролируемые угрозы системам теплоснабжения

Из сказанного выше мы видим, что к таким угрозам можно отнести только две из них: климатические факторы и квалифицированный терроризм. Все остальные виды угроз вполне успешно могу быть парированы проведением различных типовых организационно-технических мероприятий, хорошо известных специалистам, в связи с чем их рассмотрение опустим в данной статье, сконцентрировавшись на наиболее сложнопредотвращаемых угрозах. При этом за рамки рассмотрения выведем и прямую военную интервенцию, как парируемую иными средствами. Отметим, что хотя для поражения более 70% электросетевой инфраструктуры на населённых сербами территориях экс-Югославии в 1999 году США успешно использовали кассетные графитовые бомбы CBU-94/102 «Blackout Bomb», оснащённые лёгкими и компактными суббоеприпасами BLU-114/B (Рис. 8), для доставки указанных средств поражения не требуются обязательно кассетные бомбы (как в экс-Югославии) или ракеты (как в Ираке), а могут применяться дроны или гражданские БПЛА.

 Рис. 8.Суббоеприпасы BLU-114/B, начинённые катушками с углеродным волокном [10].

Успешность применения данных боеприпасов против Ирака в 1991 году, где было уничтожено 85% электросетевого хозяйства [10] превратила графитовые бомбы и иные виды схожего оружия в штатное средство поражения любого противника а следовательно – риск его применения необходимо учитывать при планировании развития и реконструкции инфраструктуры и разработке планов парирования ЧС. Тем более, что после применения таких суббоеприпасов требуется тщательная и сложная очистка территории, т.к. до полного удаления их нитей невозможно безаварийное включение электросетевого оборудования.

Взгляд специалистов и законодателей на инфраструктурную безопасность

В России и у ближайших соседей

Различные национальные и международные [11] документы, такие как административный или уголовный кодексы России, Патриотический Акт, США (Uniting and Strengthening America by Providing Appropriate Tools Required to Intercept and Obstruct Terrorism Act of 2001) рассматривают различные виды угроз инфраструктурным системам и пытаются, в меру доступных им способов, минимизировать указанные угрозы. Ведённая ими ответственность может отпугнуть вандалов, и то только понимающих незаконность своих действий, но не террористов, т.к. никакие ужесточения законодательства и правоприменительной практики не приводят к прекращению террора, который, как показано выше, является самой высокой опасностью для систем электроснабжения наравне с текущими изменениями климата.

Например, «В качестве основных источников угроз для критической инфраструктуры за рубежом рассматривают прежде всего: терроризм и другие действия криминального характера (нападения, в том числе вооруженные, подрывы, поджоги, использование в террористических целях авто- и авиатранспорта, опасных веществ); человеческий фактор и техногенные аварии (технические поломки, аварии, утечки опасных материалов, взрывы, пожары, влияние прочих физических воздействий); природные явления и стихийные бедствия…» [12]. Как видим из приведённой цитаты, в качестве выделенных выше угроз электросетям рассматриваются только природные катаклизмы. И это при том, что уничтожение электросетевого хозяйства является мэйнстримом современной войны наравне с поражением прочей инфраструктуры.

Активное общение автора со специалистами-энергетиками не только в России, но и в других странах показало, что абсолютное большинство специалистов и руководителей профильных предприятий практически полностью игнорирует риски экстремизации климата и терактов, не говоря о вероятности геоклиматических катастроф, которые на Земле происходят хоть и не часто, но с печальной регулярностью, что подтверждают многочисленные палеонтологические и археологические свидетельства. В качестве примера такого подхода приведу суть диалога, состоявшихся 29 мая 2015 г. с одним из разработчиков программы энергетической безопасности Белоруссии, академиком Национальной академии наук Беларуси Михалевичем А.А., в ходе проводимого им семинара: «Исследования в сфере энергетической безопасности». На поставленные автором вопросы: рассматривается ли рабочей группой данной программы риск долговременного полного вывода из строя магистральных ЛЭП, а также газопроводов и разработаны ли меры противодействия таким угрозам был получен ответ, что такие угрозы не рассматриваются, т.к. мер противодействия им нет и заказ со стороны госструктур Белоруссии на их рассмотрение не поступает. При этом было отмечено, что для лучшего обеспечения коммунальных потребителей необходимо подводить к домам исключительно электроэнергию и воду, а использование ВИЭ не столь эффективно, как классических ТЭЦ и атомных электрических станций (АЭС).

Не споря с уважаемым госп. академиком нужно отметить, что атомная энергетика, относительно которой им высказывались положительные оценки, при соблюдении определённых идеальных условий, геоклиматической и политической стабильности, наличии собственной цепочки от производства горючего до его утилизации, что позволит стране не завесить от внешних факторов и потребности промышленности в вырабатываемых изотопах имеет право на существование. Однако требование использования только ЛЭП напряжением 500…750 кВ и выше для связи АЭС с широкой сетью питающих центров, в связи с вышесказанным требует, в нынешних условиях, либо прокладки кабельных ЛЭП вместо существующей инфраструктуры, либо – отказа от сооружения АЭС, т.к., применительно к Белоруссии, некоторая часть граждан которой получает диверсионно-террористическую подготовку, участвуя в гражданской войне на территории соседней Украины и практически полностью, по разным причинам, относится нелояльно к нынешней белорусской власти, было бы, по мнению автора, достаточно опрометчиво недопустимо возводить уязвимые энергообъекты.

Аналогичный подход, к сожалению, демонстрируют и российские специалисты, уделяющие внимание вопросам текущей эксплуатации энергоинфраструктуры и обоснованно полагающие, что энергосистема, имеющая высокий запас прочности, скорее всего не будет фундаментально поражена в период их каденции, что позволяет сохранять отработанный механизм освоения выделяемых средств по привычным направлениям, не проводя научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР), результатом которых может стать выявление фундаментальных проблем, требующих немедленного реагирования.

Примером может служить ситуация реорганизации в Департаменте топливно-энергетического хозяйства г. Москвы (ДепТЭХ), который после продажи Правительством Москвы в 2013 году контрольного пакета ПАО «МОЭК», обладающего более 8 500 ЦТП, являющихися критическим узлами, обеспечивающими существование города, с 2015 года полностью (по сведениям автора) лишился статьи бюджета на НИОКР.

Смогут ли в такой ситуации Москва и другие крупные города пережить последствия реализации описанных выше угроз? Как показывает история России – смогут, а задача данной работы обеспечить минимизацию описанных ЧС их купирование их последствий.

У Европейских соседей и в других странах

Значительно более конструктивное отношение к данным проблемам в странах Европейского Союза (ЕС), например в Дании, Германии, Финляндии, а также в США и Исландии. Где-то открыто позиционируется приоритет энергобезопасности над экономикой, где-то – декларируется минимизация негативного антропогенного воздействия на климат, полагая, что страны т.н. «золотого миллиарда», вытеснившие грязные энергоёмкие производства в страны третьего мира и оставившие себе высокотехнологичные промышленные переделы с низким удельным энергопотребление, способны изменить глобальную экологическую и климатическую ситуацию в лучшую сторону. Не будем рассматривать здесь вопрос того, что страны G7 (Большая семёрка), обладая населением менее 10,5% от мирового способны обеспечить  глобальную декарбонизацию и переход к ВИЭ на фоне взрывного роста численности населения среди остальных 89,5% Земли, активно наращивающего потребление ископаемых горючих и стремящихся повысить качество жизни.

Важным следствием проведения в указанных странах программы декарбонизации является то, что помимо значительного локального улучшения экологической ситуации создаются:

  • децентрализованная генерирующая сеть, т.н. Smart grid – (умные сети), соединяющая широкую сеть малых генерирующих мощностей и потребителей;
  • жильё с нулевым энергопотреблением и практически нулевыми выбросами или энергоизбыточное жильё;
  • минимизируется потребность систем транспорта в логистике ископаемых органических горючих;
  • в некоторых странах осваивается или восстанавливается производство энергоэффективного оборудования, что позволит обеспечить сохранение энергетики и экономики при возможном прекращении импорта энергоресурсов в ходе вероятной принудительной деглобализации террористического характера;
  • под видом борьбы за экологию нескольким поколениям людей прививается бережное, зачастую иррациональное, отношение к природе и располагаемым ресурсам, что окажется важным фактором при дискретном наступлении негативных ситуаций, которые могут привести к нештатным режимам работы систем ресурсоснабжения.

Извечный русский вопрос и энергетика

Складывающаяся ситуация, а именно экстремизация климата, рост числа военных конфликтов низкой интенсивности, в которые вовлечена Россия и приближение этих конфликтов к её границам, рост квалификации и технической оснащённости террористов, способных проводить успешные кибератаки в том числе на энергосистемы стран ЕС, что рассматривается в качестве значительной угрозы [11], практика применения террористами роботизированных платформ и успешное освоение ими передовых западных концепций ведения гибридных войн ставят Россию в условия жёсткого цейтнота ответа на вопрос – что делать.

Этот цейтнот обусловлен тем, что в условиях усиления глобальной конкуренции и необходимости организации управляемого глобального хаоса, например открыто декларируемой Фридманом Д. – основателем такой компании как Strategic Forecasting Inc. (Stratfor), США, называемой «теневым ЦРУ»: поддержать «обе воюющие стороны, так что они боролись друг с другом, а не против нас [США]. Это было цинично, аморально, но работало» [13], Россия является основным объектом приложения данной стратегии, тогда как ключевыми точками инициализации управляемого хаоса будут являться секторы добычи, транспорта, распределения и потребления ресурсов.

Эта ситуация складывается на фоне того, что в нынешней ситуации Россия лишена доступа к основными кредитно-финансовым ресурсам и не обладает необходимыми промышленными переделами внутри страны, которые позволят массово создавать энергоэффективное оборудование по образцу внедряемого последние десятилетия ведущими промышленными странами.

В этой связи отсутствие временного лага на подготовку, необходимых производств, технологий, средств для прохождения модернизационного пути, пройденного ведущими промышленными странами за последние десятилетия требует нетривиальных умеренно капиталоёмких решений, которые могут быть внедрены в России с использованием существующих технических переделов при минимизации или полном исключении импорта. Это уже понимают и руководители регионов, предлагающие нетривиальные решения, например обращаться к высшим силам «чтобы зима была тёплая» [14], мы же сконцентрируемся на технических аспектах обеспечения энергобезопасности.

Зимний блэкаут. Есть ли защита?

Московский регион, являюсь крупнейшим потребителем энергоресурсов в России имеет высоконадёжные закольцованные системы газо,- и электроснабжения, мощную тепло,- и электрогенерирующую сеть и систему распределения вырабатываемых ресурсов. Однако, как показано в [4; 5], надёжность данной системы не выше надёжности самого ненадёжного элемента – системы электроснабжения, ключевым узлом которой является Московское энергетическое кольцо (Рис. 8), состоящее из воздушных ЛЭП напряжением 500 кВ и линий связи напряжением 500 и 750 кВ.

Рис. 9. Схема линий электропередачи 500 – 750 кВ Московского региона и сопредельных энергосистем [15].

Учитывая высокую протяжённость данных ЛЭП и их полную доступность, а также то, что ведущиеся работы по развития энергосистемы Московского региона направлены на увеличение резервирования без решения фундаментальных проблем, способных привести к блэкауту в результате природных или целенаправленных воздействий, примем, что следующий блэкаут может произойти зимой 201… года и нам необходимо обеспечить минимизацию его негативных последствий без кардинальной реконструкции системы энергоснабжения Московского региона, а равно и любого иного крупного города России.

При этом учитывая, что электросети обеспечивают функционирование всех систем коммунальных и промышленных потребителей, рассмотрим более узкую задачу: сохранение от разрушения системы теплоснабжения и предотвращение гуманитарной катастрофы.

Меры минимизации ущерба зимнего блэкаута и парирования его последствий

Учитывая, что в  результате блэкаута будут долговременно обесточены такие объекты, как ТЭЦ, котельные, ЦТП и ИТП, для обеспечения их работы необходимо осуществить выполнение специальных организационно-технических мероприятий

Для безаварийной работы ТЭЦ:

  • на ТЭЦ, оснащённых турбоустановками изменить уставки оборудования таким образом, что бы оно обеспечивало работу на локальную нагрузку без внешней сети. При этом, для нового оборудования, производителем может быть снята гарантия. В этой связи необходимо заблаговременно согласовать с производителями оборудования изменение уставок, произвести испытания оборудования при изолированной работе от сети или при работе с ограниченной локальной электросетью;
  • произвести реконструкцию питающих вводов таким образом, что бы необходимое оборудование ТЭЦ могло работать при отключенных внешних электрических сетях. Это связано с тем, что многие энергообъекты ранее сооружались без учёта возможного блэкаута, в связи с чем выдача электроэнергии осуществляется на одни шины, а электроснабжение основного и вспомогательного оборудования – с других;
  • установить, при необходимости, дополнительную локальную активную электрическую нагрузку для дозагрузки турбоагрегатов до минимально-допустимых значений электрической мощности. Такие решения уже прорабатывались отечественными проектными организациями;
  • турбоустановки оснастить валоповоротными устройствами с системой гарантированного электроснабжения для исключения разрушения турбин в результате неравномерного остывания при их останове;

Для безаварийной работы котельных:

  • установить газопоршневые или иные мини-ТЭЦ. При этом ключевым фактором является не тип конкретной мини-ТЭЦ (Отто-мотор, газодизель или паросиловая установка), а скорость её ввода в эксплуатацию для максимально быстрой защиты объектов при рассмотренных ЧС. При установке мини-ТЭЦ обеспечить их работу в базовом режиме впараллель с внешними сетями с возможностью перехода, без прекращения работы, в изолированный режим работы от внешних сетей;
  • вывести на клеммы мини-ТЭЦ питание основного и вспомогательного оборудования котельных или реконструировать питающие вводы таким образом, что бы они могли быть запитаны от мобильной дизельной электростанции при отключенных внешних потребителях и источниках электроэнергии;
  • обеспечить наличие дизельных электростанций соответствующих мощности и вольтажа. Если присутствует оборудование среднего напряжения (6,3 и 10,5 кВ), такое как мощные сетевые насосы, то обеспечить наличие доступных, на случай ЧС, соответствующих дизельных электростанций, конвертеров 0,4/6,3…10,5 кВ или обеспечить наличие резервных насосов низкого напряжения. Учитывая значительные запасы мобильных дизельных электростанций на складах Министерства обороны России (МО РФ), обеспечить проведение их профилактики и пробных пусков в котельных. Оптимально передать их на энергообъекты с параллельным сооружением складов дизельного горючего и отработкой методик логистики дизтоплива в условиях мегаполиса на сотни и тысячи объектов (для Москвы) с учётом условий, соответствующих гуманитарным последствиям зимнего блэкаута;
  • обеспечить гарантированное снабжение горючим. Не рассматривая сейчас отдельно причины, почему может прекратиться, а скорее всего – ограничиться газоснабжение региона в случае блэкаута, отметим, что желательно восстановить на отопительных котельных мазутное хозяйство хотя бы и в минимальном объёме. Учитывая, что, например, по г. Москве, мазутное хозяйство отопительных котельных было демонтировано, а соответствующие площади заняты, необходимо провести работы по установке подземных складов резервного горючего.

Для безаварийной работы ЦТП и ИТП с раздельными тепловыми контурами:

  • там, где это возможно – обеспечить переключение раздельных тепловых схем тепловых пунктов в единую схему циркуляции для обеспечения циркуляции теплоносителя с использованием насосов, установленных на ТЭЦ или в котельных. При необходимости – заменить существующие насосы на более высоконапорные или установить как минимум по одному высоконапорному насосу в качестве резервного насоса. При наличии технической возможности – допустимо последовательное соединение насосов, например двух сетевых насосов для обеспечения большего напора, при этом один из насосов будет работать в штатном режиме, исполняя роль бустерного насоса, тогда как другой насос, если позволяет его рабочее давление, будет играть роль дожимного насоса, обеспечивая прокачку теплоносителя через объёдинённый тепловой контур. Это позволит в случае ЧС не резервировать отдельно каждый из ТП, которых, только ЦТП без учёта ИТП в г. Москве насчитывается 8 500 шт.;
  • при отсутствии возможности объединения разделённых контуров ТП, необходимо обеспечить их резервирование по алгоритму, аналогичному для котельных.

Требования по подготовке к ЧС эксплуатационно-технического персонала (ЭТП) и третьих лиц:

  • в программу подготовки ЭТП необходимо включить порядок действий в режиме зимнего блэкаута, произвести его тренировку в максимально приближенных к вероятной ЧС условиях;
  • отработать взаимодействие ЭТП с военными и чрезвычайными службами по доставке дизельных электростанций и их топливоснабжению в экстремальных условиях.

Требования к органам власти и Министерству РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС), силовым ведомствам:

  • обеспечить разработку детальных планов действий при зимних блэкаутах;
  • обеспечить финансирование указанных мероприятий.

Что дальше?

Приведённые выше меры являются паллиативными, т.к. позволяя минимизировать будущий ущерб с применением доступных ресурсов, не решают главной задачи – полного устранения описанных уязвимостей. Конечно, при желании и выделении достаточных средств можно защитить и существующие электросети 110 – 750 кВ, затратив, на организационно-технические мероприятия, по оценке автора, только для Московского региона не менее 1 триллиона рублей. Однако данное решение не будет самым эффективным.

Для решения данного вопроса, необходимо коренное изменение структуры генерации, распределения и потребления, в первую очередь электроэнергии и тепла, создавая не только электроэнергетический «Smart grid», но и его аналог в рамках тепловых, газовых и водопроводных сетей. Для энергоснабжения как минимум только возводимых и реконструируемых зданий и сооружений необходимо внедрение энергоэффективных решений, которые позволят снабжать их теплом и минимумом электроэнергии в случае масштабных ЧС, например используя ВИЭ или локальные ресурсы.

Выводы

Можно ли игнорировать описанные выше угрозы? Безусловно да, тем более, что их решение потребует выделения очень крупных средств, а для того, что бы эти средства были подъёмны для бюджетов и предприятий – оптимизировать обычную для России практику их использования. Создание Smart grid приведёт к обесцениванию существующих электро,- и теплогенерирующих активов, к снижению газопотребления, что безусловно ударит по монопольному бизнесу и будет им тормозиться, т.к. произойдёт делегирование выработки энергии её потребителю, максимально заинтересованному в экономичности производства и прозрачности цены.

В этой связи дилемма переходит в плоскость: осознанно отказаться от части прибыли сейчас, обеспечив выживание страны в стратегической перспективе или максимально сохранять текущий бизнес до того момента, когда произведённую электроэнергию будет невозможно отпускать по разрушенным электросетям, тепло будет невозможно вырабатывать, а потребность в ИПГ существенно снизится по причине остановки генерирующих объектов. Для ответа на эти вопросы, вероятно, осталось очень мало времени.


Библиографический список
  1. Температура воздуха ниже – 30°С // География России, URL: http://geographyofrussia.com/temperatura-vozduxa-nizhe-30s/, дата обращения 22 сентября 2015 года
  2. Колесникова Е. Программа повышения надежности // М: ЭнергоРынок, №5 (30), 2006 г., С.10-14.
  3. Сергунин Д.А. Влияние реформы в энергетике на энергосистему Москвы и Подмосковья // С-Пб: Проблемы современной экономики, №3 (43), 2012 г., С.283-285.
  4. Велицко В.В. Тепло – жизнь города, а его отсутствие… // М: Коммунальщик, №9, 2015 г., С.30–37.
  5. Велицко В.В. Надёжность обеспечения ресурсами системы теплоснабжения – условие выживания городов России // Проза.Ру, 15 июля 2015 года, URL: http://www.proza.ru/2015/07/15/1025, дата обращения 15 июля 2015 года
  6. Кондратьев А. Современные тенденции в исследовании критической инфраструктуры в зарубежных странах // М: Зарубежное военное обозрение №1, 2012 год, С.19-30
  7. Pederson P., Dudenhoeffer D., Hartley S., Permann M. Critical Infrastructure Interdependency Modeling: A Survey of U.S. and International Research // Idaho Falls, Idaho: Idaho National Laboratory, 08.2006, 126p.
  8. LeMay C.E., Kantor M.K. Mission with LeMay: My Story // New York: Doubleday and Co., 1965, 565p.
  9. Самсонов А. Чем грозит миру и России халифат // Военное обозрение, 16 июля 2014 года, URL: http://topwar.ru/54326-chem-grozit-miru-i-rossii-halifat.html, дата обращения 02 июля 2015 года
  10. CBU-94 «Blackout Bomb» BLU-114/B «Soft-Bomb» // Federation of American Scientists, 07 мая 1999 года, URL: http://fas.org/man/dod-101/sys/dumb/blu-114.htm, дата обращения 20 мая 2015 года
  11. Руководство по передовой практике защиты важнейших объектов неядерной энергетической инфраструктуры от террористических актов в связи с угрозами, исходящими от киберпространства // Вена: ОБСЕ, Ueberreuter Print GmbH, 2013 год, 96 С.
  12. Баранник, А., Клементьев С. Организация обеспечения безопасности критической инфраструктуры в США // М: Зарубежное военное обозрение №8, 2009 год, С.3-10
  13. George Friedman (Stratfor): “Europe – Destined for Conflict?” (Feb 3rd, 2015) // выступление на 03.02.2015 года на «Chicago Council on Global Affairs», URL: https://youtu.be/Sh3dp_AnlQI, дата обращения 18 апреля 2015 года
  14.  Мэр Калининграда призвал чиновников молиться, «чтобы зима была тёплая» // ИА REGNUM, 22 сентября 2015 года, URL: http://regnum.ru/news/society/1976381.html, дата обращения: 22 сентября 2015 года
  15. Постановление правительства Москвы от 02 декабря 2008 года, №1075-ПП «Об Энергетической стратегии города Москвы на период до 2025 года», с изменениями на 09 августа 2011 года


Все статьи автора «Велицко Владислав Владимирович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: