Рассматривается информационно-аналитическая технология, реализуемая в процессе эксплуатации электрических сетей, основанная на возможностях мультиагентного мониторинга соматического и психического состояния персонала электросетевых компаний и предиктивного анализа антропогенных рисков энергетического производства в рамках риск-ориентированного подхода к управлению человеческими ресурсами. Анализ включает приборный мониторинг, оценку показателей (с использованием объективных данных), характеризующих состояние оперативных руководителей, оперативного и ремонтного персонала, участвующего в реальных технологических и бизнес-процессах по обслуживанию оборудования сетевых компаний с применением методов теории оптимизации, нечетких множеств, индексного анализа, предоставление интегральной информации оперативным руководителям и руководству энергокомпаний и формирование предложений по направлениям инвестиций в развитие их человеческих ресурсов на основании решения оптимизационной задачи минимизации ущербов из-за неправильных действий, бездействия и нарушения требований безопасности энергетического производства. Предлагается использовать систему индексных безразмерных показателей оценки состояния персонала, предиктивного анализа успешности его профессиональной деятельности и формирования ее онтологической модели в целях управления антропогенными рисками для обеспечения надежного и безопасного функционирования энергетического производства с возможностью разработки мер и сценариев воздействий на персонал в рамках производственного процесса. Представлены подходы к формированию технологии мониторинга, которая обеспечивает построение унифицированных систем учета состояния персонала, эксплуатирующего объекты электроэнергетики, статистики отказов по вине персонала для определения оптимального вида, состава и стоимости воздействия на персонал, улучшение его здоровья на основе мультиагентного анализа данных мониторинга, позволяющие направлять поток событий согласно условиям, заданным наличием финансовых средств на эти цели. Разработан математический аппарат, предложены приборы и программные средства, с помощью которых осуществляется автоматизированный анализ индексов состояния персонала каждой категории, обслуживающего единицы (узлы) оборудования и формирование сценариев воздействий на него (агентное моделирование управляемого состоянием поведения).

Одним из наиболее эффективных направлений в развитии электроэнергетики принято считать повышение в балансе мощности и электроэнергии энергосистем доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в виде ветровых и солнечных энергооустановок (ВЭУ и СЭС), основными преимуществами которых считаются экономия органического топлива (угля, газа, мазута) и снижении экологически вредных выбросов в атмосферу. Однако при этом остаются совершенно неисследованным влияние ВИЭ на управляемость режимами работы электроэнергетических систем и на надежность функционирования ОЭС.

В настоящее время в мировой энергетике используется 318 млн. кВт ВЭУ и около 142.4 млн. кВт СЭС, из которых на основные страны Западной Европы приходится около 227 млн. кВт, или 49.3%. В среднем по Западной Европе ветровые и солнечные электростанции составляют почти 30% суммарной генерирующей мощности, при этом наибольший удельный вес ВЭУ приходится на Данию (47%), а самая высокая доля СЭС (18.6%) относится к Германии. Однако бесконтрольное повышение доли ВЭУ и СЭС в структуре генерирующих мощностей энергосистем начинает проявляться в резком снижении надежности функционирования электроэнергетики из-за неучета (или недостаточного учета) ряда отрицательных свойств ВЭУ и СЭС, которые практически проявили себя в системной аварии в энергосистеме Англии 9.08.2019 г., когда в результате «рядового» короткого замыкания произошла системная авария с отключением от системы электроснабжения до 1.1 млн. потребителей с общей нагрузкой 1690 МВт на время от 15 до 45 мин. Это по расчетам привело к экономическим ущербам у потребителей 12.3–15.0 млн.USD.

Причина заключается в неучете повышенной чувствительности ВЭУ, СЭС, ГТУ и газопоршневых энергоустановок (ГПЭУ) к снижениям напряжения и частоты в условиях недостаточного по мощности вращающегося (мобильного) резерва генерации. Ущерб может быть предотвращен увеличением вращающегося резерва в пределах располагаемого резерва ЭЭС, что потребует увеличения средств на его поддержание за счет дополнительного расхода топлива. Соотношение снижения вероятного ущерба потребителям и стоимости дополнительного расхода топлива на поддержание в энергосистеме необходимого вращающегося резерва позволяет экономически обосновать стратегию и масштабы внедрения в электроэнергетику возобновляемых источников энергии. 

Реактивная мощность в энергосистеме отрицательно влияет на режим работы электрической сети, дополнительно загружая высоковольтные линии и трансформаторы, что приводит к увеличению потерь мощности, а также к увеличению падений напряжения. Влияние активной и реактивной составляющих мощности на напряжения в узлах сети различно и в подавляющей степени определяется соотношениями активных и реактивных составляющих сопротивлений элементов электроэнергетической системы. В высоковольтных сетях реактивная составляющая сопротивления существенно превышает активную, и поэтому протекание реактивного тока по сети приводит к большему падению напряжения, чем протекание активной составляющей тока. Передача реактивной мощности может привести к выходу за нормируемый диапазон напряжений в узлах нагрузки.

Для уменьшения потерь мощности и падения напряжения в элементах электрической сети могут применяться синхронные компенсаторы (СК), батареи статических конденсаторов (БСК), статические тиристорные компенсаторы (СТК), управляемые шунтирующие реакторы (УШР). Стоимости производства и передачи активной и реактивной мощности различны, и при выборе мощности средств компенсации реактивной мощности необходимо учитывать затраты и сравнивать их с получаемым эффектом, который различен для больших и малых значений реактивной мощности при снижении её на одну и ту же величину. Для оценки целесообразности применения компенсирующих устройств, выбора их типа и мест установки требуется проведение соответствующих расчетов. Предложен эмпирический критерий для первичной оценки технической целесообразности проведения компенсации реактивной мощности. Он позволяет определить участки и узлы сети, для которых существует необходимость компенсации реактивной мощности и которые следует рассмотреть подробнее.

Рассматриваются варианты модернизации энергопромышленного комплекса, включающего в себя большое количество предприятий и теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) с наличием низкопотенциального сбросного тепла. При модернизации предлагается использование тепловых насосов (ТНУ) в системах ТЭЦ. Представлен вариант использования низкопотенциального тепла незамерзающего в зимнее время Енисея. Произведены оценки экологической и экономической эффективности предлагаемых вариантов.

В качестве примера рассматривается город Красноярск, расположенный на обоих берегах Енисея. В Красноярске работают крупные ГЭС, которые по электроэнергии вырабатывают избыточную мощность. Также работают ТЭЦ-1, ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3 и большое количество котельных, вредные выбросы которых подробно изложены в статье. Кроме этого, приводятся данные по количеству низкопотенциальных источников, рассматриваются варианты использования низкопотенциальных источников тепла в ТНУ. Представлен выход низкопотенциального тепла по месяцам, результаты расчета по сопоставлению вариантов использования ТНУ на трех ТЭЦ. Изучена возможность закрытия неэффективных котельных, работающих на угле, что позволит сократить вредные выбросы в атмосферу и уменьшить себестоимость производства тепла в мегаполисе для систем централизованного теплоснабжения.

Рассматривается работа Красноярского алюминиевого завода, который имеет вредные выбросы (фтор, оксиды серы, пыль, смолистые вещества), а также потери первичной энергии 13,5 млн. Гкал, из которых только 40% идет на производство алюминия, а 60% теряется и выбрасывается в окружающую среду. Для уменьшения этих потерь в 1,5 раза предлагается установить воздушные теплообменники. Перспектива использования ТНУ большой мощности обеспечивается наличием речной воды из Енисея, температура которой даже в зимние время не опускается ниже 3°С. Мощные ТНУ с центробежными компрессорами, выпускаемыми в г. Казань, позволят обеспечить теплом строящиеся в Красноярске административные и жилые здания с суммарной тепловой нагрузкой 803 Гкал/ч. Срок окупаемости систем с ТНУ составляет 6÷8 лет. 

Целью настоящего исследования является изучение влияния загрузки силовых трансформаторов (СТ) при их непрерывном использовании, на их энергоэффективность на реальном примере действующих сельских электрических сетей. Отмечается, что подавляющее большинство СТ в сельских районах имеет очень низкий коэффициент загрузки, что приводит к увеличению удельных потерь электрической энергии при ее передаче различным потребителям. Предполагается оптимизировать существующие синхронизированные системы электроснабжения сельских территорий путем создания новых проектов электроснабжения таким образом, чтобы интегрировать существующие источники питания и обеспечить наиболее эффективную загрузку силовых трансформаторов для последующего перевода этих систем в изолированные, получающие питание от средств распределенной генерации. В качестве примера используются данные электросетевой компании по загрузке силовых трансформаторов одного из районов Иркутской области. Рассматриваются вопросы, связанные с определением потерь электрической энергии в сельских СТ при различных численных значениях их коэффициентов загрузки. Разработан вычислительный аппарат с применением современных средств программирования в системе MATLAB, с помощью которого произведен расчет и построены графики зависимости потерь электроэнергии в трансформаторах различной мощности от фактического и рекомендуемого коэффициентов загрузки, а также зависимости удельных потерь при транзите 1 кВА мощности через силовой трансформатор при фактическом, рекомендуемом и оптимальном коэффициентах загрузки. Произведен анализ удельных потерь электрической энергии при фактическом, рекомендуемом и оптимальном коэффициентах загрузки СТ. На основании анализа предложены интервалы оптимальных коэффициентов загрузки для различной номинальной мощности СТ сельских распределительных электрических сетей. Отмечается, что для увеличения энергоэффективности СТ необходимо снижение потерь холостого хода за счет повышения их загрузки, что может быть достигнуто сокращением числа трансформаторов с одновременным изменением конфигурации распределительных сетей 0,38 кВ.

В тепловых схемах отечественных паровых турбин широкое применение нашли подогреватели низкого давления (ПНД) смешивающего типа с безнапорным струйным водораспределением и противоточным движением воды и пара. Выбор противоточного варианта движения сред обеспечивает максимально эффективный теплообмен. Однако, до настоящего времени актуальна техническая проблема обеспечения надежной работы ПНД во всем диапазоне расчетных нагрузок энергоблоков ТЭС и АЭС.

В процессе пусконаладочных работ и эксплуатации ПНД смешивающего типа турбин 800÷1200 МВт ТЭС и АЭС выявилось наличие металлических стуков в зоне обратного клапана, гидроударов в отсеке нагрева. Априорно указанные явления указывали на конструктивные недостатки ПНД или производственные дефекты при их изготовлении. Проведенные НПО ЦКТИ исследования показали, что периодические гидроудары в отсеке нагрева и металлические стуки происходят в следствие неравномерности распределения по окружности основного конденсата и подачи пара. Это приводит к поломке обратного клапана и разрушению перфорированных тарелок и нерасчетному нагреву воды в объеме кольцевой водяной камеры ПНД. Для выяснения причин возникших разрушений, разработки рекомендаций по реконструкции аппаратов и дальнейшего учета при проектировании были проведены две серии экспериментальных исследований на подогревателях смешивающего типа турбоагрегатов 800 МВт ПНСВ-2000-1 и ПНСВ-2000-2, изготовленных на ТКЗ «Красный котельщик». Цель экспериментальных исследований — определение изменения уровня воды в водяной камере и нагрева основного конденсата в элементах отсека нагрева при работе энергоблока в штатном режиме на нагрузках 400÷850 МВт. По результатам исследований уточнена методика расчета ПНД смешивающего типа с учетом выявленной неравномерности нагрева воды в водяной камере, разработаны и внедрены рекомендации по их реконструкции.  

Представлена технико-экономическая оценка гибридной гелио-геотермальной электростанции, которая смоделирована с учетом имеющихся геотермальных и солнечных энергетических ресурсов энергии на геотермальном месторождении Тендахо-1 (Дубти) в Эфиопии. Гибридная электростанция объединяет в себе геотермальную электростанцию одноступенчатого разделения пара с концентрированной гелиотермальной установкой с параболическим концентратором для повышения уровня энергии геотермального пара. При моделировании гибридной электростанции используется геотермальная жидкость, поступающая из эксплуатационных скважин геотермального поля, и прямое нормальное солнечное излучение на геотермальном месторождении. Выполнен термодинамический анализ, основанный на принципах сохранения массы и энергии, а также произведены расчеты качественного показателя работы гибридной электростанции, позволяющего оценить ее энергетическую и экономическую эффективность в заданных условиях геотермального поля Тендахо. Оценка технико-экономической эффективности определена путем сравнения двух технологий, а именно: гибридной гелио-геотермальной электростанции и энергосистемы из двух автономных геотермальной и солнечной электростанций. Результаты этой показали, что при одинаковом количестве энергозатрат, в зависимости от имеющейся емкости хранения тепловой энергии, гибридная электростанция вырабатывает до 10,4% больше годовой электроэнергии, при этом чистый дисконтированный доход выше, а себестоимость электроэнергии ниже, чем для энергосистемы из двух автономных электростанций. Дополнительно выполнен расчет экономического качественного показателя, значения которого для гибридных электростанций с тепловом аккумулятором и без него составляют 2,62 и 3,42, т. е. стоимость солнечного ресурса на производство 1 кВт∙ч электроэнергии в гибридной энергетической системе меньше на 70,5% и 61,5% соответственно.

Представлена авторская оценка влияния коммуникационного процесса на комплексное изучение возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и его актуализацию в качестве фактора развития в Российской Федерации альтернативной энергетики. Выявлены и представлены аспекты совершенствования коммуникаций и вовлечения свойственных им процессов и средств (технологий, инструментов, форматов) в деятельность по созданию в России альтернативно-энергетической инфраструктуры с целью оздоровления природного ландшафта в условиях преимущественного развития углеводородной экономики. Показаны роль и значение трансляции знаний о глобальной ограниченности природных сил и ресурсов, влияние высокой скорости изменений природно-климатических условий проживания на планете Земля на инвестирование государств с централизованной электроэнергетикой в альтернативные источники электроэнергии, их создание и сопряжение с имеющейся энергоинфрастуктурой, в основе которой углеводородное сырье. Описаны механизмы политического, экономического, энерго-технологического, социально-экологического и просветительско-информационного характера, совокупное действие которых синергетически способно в нынешних зыбких реалиях изменить ситуацию кардинально к лучшему и сформировать гибридные, более равновесные и более безопасные топливно-энергетические решения на нашей планете и в России, в частности. Представлен вывод о том, что коммуникационный процесс в области альтернативной энергетики, снижающей негативно-разрушающее воздействие на экологическую среду, может стать определяющим фактором и серьезным драйвером развития сектора ВИЭ при определенных, актуализированных в настоящем исследовании обстоятельствах. Дано краткое сутевое описание источников генерации электрической энергии, исходными ресурсами для выработки которой являются вода, солнце и ветер. В отношении каждого вида альтернативных генераторов могут применяться как типовые и универсальные коммуникационные процессы (средства), так и адаптированные исключительно под конкретный возобновляемый ресурс.

Современная энергетика является сложным и опасным сегментом экономики. Подготовка квалифицированного персонала для энергопредприятий сегодня немыслима без ряда важнейших компонентов. Это, прежде всего, наличие современной материально-лабораторной базы, специализированных классов и полигонов, высокий уровень подготовки штатных и привлеченных преподавателей и мастеров производственного обучения, совершенствование учебно-методической работы, широкое использование современных образовательных технологий. Последние получили серьезное развитие весной этого года в период пандемии. Дистанционное обучение сегодня требует нового содержательного наполнения, инновационных методик и организационного совершенствования. Рассматривается создание Частного Дополнительного профессионального образования «Энергетический институт повышения квалификации АО «Московская областная энергосетевая компания». Институт возник на базе Учебно-тренировочного центра и, по сути своей, является Корпоративным университетом. Институт осуществляет подготовку персонала по 200 направлениям образовательной деятельности. В 2019 г. в нем прошли обучение более 8000 сотрудников компании. Особое внимание уделено подготовке резерва руководящих кадров. С этой целью были созданы Школа главного инженера и Школа начальника производственного отделения. Идея школ возникла вследствие реального дефицита руководителей. Их не выпускают вузы и «готовых» руководителей на рынке труда «купить» невозможно. В компании сделали ставку на собственных перспективных сотрудников, зачисленных в резерв руководящих кадров, которые имеют профильное высшее образование, опыт работы и занимают активную жизненную позицию. Сегодня выпускники школ прошлого года работают на руководящих должностях во всех филиалах и аппарате управления АО «Мособлэнерго», которое является крупнейшим гарантирующим поставщиком электроэнергии в Московской области. Завершает сложную образовательную систему подготовка топ-менеджмента компании в старейшем техническом вузе стране — МГТУ им. Н. Э. Баумана.