WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

АТАЕВ Заирбег Авукавович






ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЛОКАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

ЦЕНТРАЛЬНОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЙОНА РОССИИ






Специальность 25.00.24 — экономическая, социальная

  и политическая география





АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора географических наук









Москва - 2008

Работа выполнена в Институте географии Российской Академии наук

Научный консультант: Приваловская Генриэтта Алексеевна

  доктор географических наук, профессор

Официальные оппоненты:


Дронов Виктор Павлович, доктор географических наук,

профессор, член-корреспондент РАО

Коронкевич Николай Иванович, доктор географических наук,

профессор

Родионова Ирина Александровна, доктор географических наук,

профессор

Ведущая организация: Географический факультет Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Защита состоится 4 апреля 2008 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.002.046.01 по специальности 25.00.24 «Экономическая, социальная и политическая география» при Институте географии РАН по адресу: 119017 Москва, Старомонетный пер., 29, Институт географии РАН; факс (495) 959-00-33

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГ РАН

Автореферат разослан “_______” ___________________ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат географических наук,  Т.Л. Бородина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность темы. Обществу XXI в. предстоит решить ряд глобальных проблем, связанных с истощением наиболее доступных естественных ресурсов Земли, негативными экологическими последствиями хозяйственной деятельности. Особо нужно подчеркнуть значимость решения энергетической проблемы, выступающей основой социально-экономического развития общества. Одним из направлений решения энергетической проблемы является вовлечение в общий энергобаланс возобновляемых источников энергии (ВИЭ). В России такие перспективы исследуют преимущественно ученые технико-экономических специальностей, не учитывающие специфику условий территории. Между тем в России, в том числе и Центральной, далеко зашли процессы социально-экономической поляризации регионов, обуславливающие резкие различия энергетических проблем «полюсов роста» и депрессивных зон. В результате здесь реально существуют разные уровни энергетического пространства, которые вызывают необходимость территориальной организации локальных энергосистем. В рамках только лишь технико-экономических подходов решение такой проблемы невозможно, а другие разработаны слабо. В частности, необходимо искать новые подходы, более полно учитывающие связь энергетики с условиями территории.

Основная научная проблема, решаемая в диссертации, состоит в разработке географических основ территориальной организации локальных энергосистем в Центральном экономическом районе России (ЦЭР России).

Ключевая идея данной работы заключается в следующем: одним из эффективных способов повышения надежности энергоснабжения на разных уровнях энергетического пространства является сопряжение вертикальной интеграции централизованных энергосистем с горизонтальной интеграцией локальных систем, т.е. комбинированное развитие разномасштабных энергосистем. Географический анализ энергетических проблем именно на локальном уровне территории позволяет выявить и оценить эффективность разных вариантов территориальной организации энергоснабжения.

Цель работы — выявление территориальных закономерностей формирования локальных энергосистем ЦЭР России в новых социально-экономических условиях развития.

Для достижения цели были поставлены следующие основные задачи:

1. Анализ территориальной организации электроэнергетики района с учетом соотношения основных тенденций развития отрасли: централизации (централизованные энергосистемы) и децентрализации (локальные системы, в том числе на основе ресурсов ВИЭ).

2. Выявление противоречий между вертикальной интеграцией централизованных энергосистем и горизонтальной дифференциацией социально-энергетических потребностей на локальном уровне территории.

3. Зонирование ЦЭР исходя из территориальной дифференциации ресурсов энергии ветра и рек для развития локальных энергосистем.

4. Обоснование комплекса ключевых предпосылок, определяющих эколого-экономическую эффективность развития локальных энергосистем.

5. Разработка многоуровневой модели энергетического пространства ЦЭР, более устойчивой по надежности функционирования на локальном уровне социально-экономического пространства. Районирование ЦЭР по целесообразным направлениям территориальной организации локальных энергосистем как в рамках сопряжения с централизованной системой, так и по схеме создания разобщенной децентрализованной энергосистемы.

Объект исследования — энергетическое пространство ЦЭР России, рассматриваемое как энергетический базис территориальной организации общества. Предмет исследования — структура энергетического пространства района как результат совместного развития разномасштабных энергосистем на локальном уровне территории.

Методологические основы и методика. Из научных направлений, наиболее важных для диссертации, выделяются следующие (подробный перечень концепций приведен в тексте диссертации):

  • отечественная общая и теоретическая география;
  • историческая и эволюционная география;
  • географические концепции организации пространства,

территориальной структуры и хозяйства;

  • социально-демографическая школа изучения сельской местности;
  • география природопользования и геоэкология;
  • региональная наука и отраслевая география;
  • учение о развитии энергосистем, энергетических порогах, концепции

использования ресурсов возобновляемых источников энергии.

В диссертации используется методика, сочетающая в работе географический, исторический и отраслевой подходы: системно-структурный, геосетевой и картометрический анализ, историко-географический, сравнительный, статистический методы, приемы географической систематизации (зонирование — районирование), методы многостадийных расчетов ресурсного потенциала, выбора основы энергосистемы по многокритериальному виду оценки, историко-географических реконструкций и составления карт и др.

Сущность комплексного географического подхода требует наличия элементов синтеза для оценки возможностей и последствий развития локальных энергосистем, что диктует необходимость широкого использования методов типологического районирования, пространственного моделирования, перспективного прогнозирования и планирования.

Методологически исследование строится на анализе и синтезе комплекса подходов к изучению основной проблемы с целью выявления сквозного характера изучения этапов развития общества с энергетикой на различных уровнях энергетического пространства: Российская Федерация — Центральный район — регион–область — локалитет (административный район, сельский округ, поселение). Глобальный фон используется для сравнения энергетических стратегий и тенденций развития возобновляемой энергетики.

Информационная база. При анализе литературы обращалось внимание, прежде всего, на системные концепции, идеи и на степень освещенности в них экономико-географических аспектов проблемы территориальной организации локальной энергетики. В силу неравнозначности отражения и глубины проработки этих вопросов, информационная база исследования носит выборочный характер. Основными источниками фактических данных служили атласы и карты регионов ЦЭР России, аэрофотоснимки, обзоры отраслевых журналов («Электрические станции», «Энергетик» и др.), сборники федеральной и региональной статистики, информация научно-технических совещаний и целевых федеральных программ, государственного архива Рязанской области (ГАРО). Особую значимость имели материалы ОАО «Костромаэнерго», «Рязаньэнерго», результаты полевых исследований автора серии «Ока» (1997–2007 гг.). Дополнительно привлекался материал сводных отраслевых разработок РАО «ЕЭС России», справочная и нормативная литература, а также источники краеведческого характера.

Научная новизна исследования состоит в географическом обосновании концепции возрождения локальной энергетики в ЦЭР России:

  • выявлены территориальные закономерности рационального сопряжения разномасштабных энергосистем в условиях староосвоенных регионов Центральной России;
  • предложена гипотеза применимости разных концепций территориальной организации энергоснабжения на локальном уровне;
  • обосновано наличие на территории Центрального района комплекса ключевых предпосылок, определяющих целесообразность и масштабы развития локальных энергосистем на основе ресурсов ВИЭ;
  • определена эколого-экономическая эффективность развития локальных энергосистем на основе ресурсов ВИЭ на локальном уровне обслуживания централизованных энергосистем;
  • разработана модель организации более устойчивого многоуровневого энергетического пространства Центрального района, способная ослабить каскадный характер негативных последствий в случае системных сбоев и аварий в централизованной энергосистеме.

Практическая значимость работы связана с возможностью существенного повышения надежности энергоснабжения потребителей в Центральном районе за счет сопряженного развития централизованных и локальных энергосистем. Более того, представляется, что многоуровневая модель энергетического пространства выступает основой организации территориальных общностей разного вида и ранга. Поэтому материалы диссертации могут быть использованы в любом регионе России для широкого спектра академических и прикладных исследований по развитию энергетики, хозяйства и расселения разномасштабных территорий.

В 1993 г. автором была разработана региональная программа использования ветроэнергетики в Рязанской области, внедренная в форме двух локальных энергосистем в крестьянско-фермерских хозяйствах (эффективно функционировали до 2002 г.). В целях привлечения внимания к возобновляемой энергетике в РГУ имени С.А. Есенина была организована лаборатория «Возобновляемые источники энергии и энергетика» (1998 г.), функционирует научно-студенческое объединение «Проблемы развития возобновляемой энергетики». Материалы диссертации используются в курсе лекций «География возобновляемой энергетики», который автор читает на естественно-географическом факультете РГУ имени С.А. Есенина с 1998 г.

Публикации и апробация результатов исследования. По теме диссертации издано 36 работ общим объемом около 55,0 п.л. (публикаций в соавторстве нет), в том числе монография «Территориальная организация локальной энергетики ЦЭР России» — 32,85 п.л. (М. ; Рязань, 2006).

Основные положения и результаты диссертации докладывались на 16 международных, всероссийских и региональных конференциях, посвященных проблемам развития возобновляемой энергетики и регионального развития в г. Рязань (1997, 1998, 2001, 2002, 2003, 2004, 2006), Москва (2001, 2003, 2004, 2005), Смоленск (2002), на сессиях МАРС (Саратов, 2005; Липецк, 2006; Иваново, 2007).

Структура работы и объем работы. Работа выполнена в 2-х томах. Первый том состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы  . Содержание диссертации изложено на 295 страницах, включает 22 таблицы (13 авторских) и 42 рисунка (36 авторских). Список библиографии насчитывает 471 наименование. Отдельный том составляют приложения объемом 155 страницы: 59 таблиц (49 авторских), 36 рисунков (32 авторских).

Во Введении дана общая характеристика работы, сформулирована научная проблема, цель и задачи, методологические основы, научная новизна и практическая значимость. В первой главе анализируются основные научные направления и методика, на которые опирается работа, предложена система базовых понятий. Выявлены противоречия в территориальной организации централизованных энергосистем. Во второй главе рассмотрены основные тенденции развития электроэнергетики Центрального района, эволюция ее территориальной организации. В третьей главе обосновано наличие историко-географических, ресурсных и научно-производственных предпосылок для масштабного развития в районе возобновляемой энергетики. Четвертая глава посвящена разработке модели социально-энергетического районирования ЦЭР, приведен эколого-экономический анализ локальных энергосистем, обоснованы схемы их использования, а также государственные и региональные механизмы стимулирования возобновляемой энергетики. В заключении представлены основные выводы, раскрывающие суть закономерностей формирования разномасштабных энергосистем в новых условиях развития.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ


I. Методология исследования

и используемые в работе основные понятия


Методология исследования

Иерархия масштаба районной организации общества и системы энергоснабжения выступает базой для разработки географических основ территориальной организации локальных энергосистем в ЦЭР России.

Для анализа проблемы территориальной организации локальной энергетики (энергосистем) использована методология развития автономных систем в сельском хозяйстве на основе ресурсов возобновляемых источников энергии (по В.П. Муругову). Потенциал методологии представлен в таблице 1 в виде алгоритма решения группы задач (1-й столбец).

Системно-структурный анализ последовательности задач в таблице 1 свидетельствует, что на современном этапе развития России материальные и финансовые стимулы, составляющие содержание раздела «мочь» и «хотеть», не дают положительного результата. Из-за этого страдает последнее звено — «успеть» — и уже привычное состояние «догоняющей» страны.

Масштаб районной организации общества и адекватный ему ранг энергосистемы определяют выбор разного географического подхода к анализу задач (3–4 столбец таблицы): в отраслевом разрезе чаще всего используется универсализм, а в региональном разрезе — уникализм (по А.И. Трейвишу).

Такой подход реализован на примере трех ключевых регионов — Московской, Рязанской и Костромской областей, относящихся к лесной, лесостепной и степной природным зонам. Костромская область самый лесной и северный субъект района. Московская и Рязанская области — переходная территория между лесной и степной зонами. Южной части Рязанской области уже присущи черты степной зоны. Показателен и общественный блок параметров сравнения. Московская область в районе — это социально-экономический «полюс роста». Костромская область в районе по площади уступает только Тверской области, но наиболее малозаселенный и необеспеченный дорожной сетью регион, характеризующийся самыми низкими социально-экономическими показателями развития. Рязанская область представляет собой пример мезоуровня, занимая среди регионов ЦЭР среднее место.


Основные понятия, используемые в работе

Энергетическое пространство подразумевает морфологические, структурные, функциональные особенности и свойства энергосистемы, формирующие (наряду с другими звеньями инфраструктуры, расселения, частично производства) каркас социально-экономических систем разного масштаба и ранга, иными словами энергетическое пространство — это энергетический каркас территориальной организации общества.

Централизованная энергетика (энергосистема) — совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, связанных между собой общностью режимов в непрерывном процессе производства, преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом (ГОСТ–2002).

Электрические сети состоят из линий электрических передач (ЛЭП) и сопутствующей инфраструктуры, по критерию напряжения, конфигурации и выполняемым функциям делятся на системообразующие, питающие и распределительные. С целью географической интерпретация такой классификации важно выявить в начертании сети два равнозначных, но противоречивых принципа: надежности связи и экономии средств. В ходе геосетевого анализа учтен фактор негативного воздействия на человеческий организм близости ЛЭП высокого и сверхвысокого напряжения.

Таблица 1

Ранги районной организации общества, иерархия масштаба энергосистем и сквозные задачи исследования

Сквозные группы задач энергетики по

В.П. Муругову

(1993 г.)

Ранги районной

организации общества России

в интерпретации

А.И. Трейвиша (2006 г.)

Иерархия масштаба организации энергосистем России

Сквозные для всех рангов организации общества

и иерархии энергосистем группы исследовательских задач

(в рамках ЦЭР России)

1

2

3

4

1. Знать

2. Уметь

3. Хотеть

4. Мочь

5. Успеть

Россия

Единая энергетическая система

России (ЕЭС России)

1. Анализ территориальной организации электроэнергетики

с учетом эволюции взглядов на роль и значимость основных тенденций развития отрасли: централизации (централизованные энергосистемы) и децентрализации (локальные энергосистемы, в том числе и на основе ВИЭ).

2. Выявление противоречий между вертикальной интеграцией централизованных энергосистем и горизонтальной дифференциацией социально-энергетических потребностей локального уровня территории.

3. Обоснование ресурсных возможностей территории по дифференциации энергии ветра и рек для развития локальных энергосистем: региональное типовое зонирование.

4. Определение и обоснование ключевых предпосылок, определяющих эколого-экономическую эффективность развития локальных энергосистем.

5. Разработка многоуровневой модели энергосистемы, более устойчивой по надежности функционирования на локальном уровне социально-экономического пространства. Проведение районирования энергетического пространства ЦЭР по целесообразным направлениям комбинирования в территориальной организации локальных и централизованных энергосистем.

2 части

(европейская и азиатская)

2 зональных объединения энергосистем: Западной и Восточной макроэкономических зон страны

7—13 макрорайонов

7 объединений региональных

энергосистем (Центр, Северо-Запад,

Средняя Волга, Северный Кавказ, Урал, Сибирь, Дальний Восток)

50—90 основных единиц АТД

69 региональных энергосистем

(республика, край, область)

300—425 внутриобластных районов (уездов)

Локальные энергосистемы

2—3 низовых района

и самостоятельных города

Локальные энергосистемы

Системообразующие сети сверхвысокого напряжения ( 330 кВ) предназначены для объединения энергосистем в единое «кольцо» для выдачи мощности крупных электростанций и обеспечения транзитных связей единой энергосистемы (ЕЭС) России. Дороговизна сооружения и системная значимость таких сетей определяют главные конфигурационные черты их построения: замкнутость (цикличность) с целью морфологической надежности и всемерное спрямление сетевого маршрута ради снижения расходов на сооружение. Поэтому для системообразующей сети характерно размещение вне полос густого расселения (не считая фокусов потребления энергии). Фактор негативного воздействия ЛЭП высокого и сверхвысокого напряжения на человеческий организм учитывается только тогда, когда не противоречит двум основным принципам сооружения сети: надежности и экономии средств.

Питающие сети высокого напряжения (110–220 кВ, реже 35 кВ) замкнуты в циклы и служат для передачи энергии от электростанций или подстанций системообразующих ЛЭП к центрам питания распределительных сетей (районным подстанциям). Размещение питающих сетей сильно зависит от специфики территории. В малозаселенных зонах строят транзитные сети, а в густозаселенных — сетевой рисунок копирует опорный каркас расселения.

Распределительные сети используют низкое напряжение (0,4–10 кВ), предназначены для транспорта электроэнергии от районных подстанций к местным потребителям. Рисунок сети жестко зависит от территориальной организации общества на локальном уровне, где доминирование принципа экономии средств (древовидная, разомкнутая форма построения ЛЭП) определяет низкий уровень надежности энергоснабжения потребителей.

Локальные энергосистемы условно относятся к группе децентрализованных систем, для которых характерно полное отсутствие связи с централизованной энергетикой (автономная система) или эта связь слабо выражена (частично децентрализованная система). Наличие в составе локальной системы электростанции малой мощности (малая энергетика) и густой распределительной электрической сети (малая энергосистема) позволяет кольцевать энергоснабжение в пределах небольшой зоны обслуживания (местная энергосистема), что и придает ей качество частичной децентрализации (распределенные энергосистемы, или distributed-qeneration plants, или буквально — электростанция с распределенной генерацией). Эти же условия плюс наличие сетевой связи локальной системы с общей энергетикой обеспечивают высокую надежность энергоснабжения и относительную независимость зоны обслуживания (экономически независимая локальная энергосистема, или independent power producers). Локальные энергосистемы, занимая нижнюю ступень в иерархии энергоснабжения, обеспечивают нужды самых маломощных, пространственно дисперсных и технологически уязвимых по надежности энергообеспечения потребителей.

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Термины «нетрадиционные источники энергии» и «нетрадиционная энергетика» применительно к ресурсам ветра, рек и биомассы не корректны, поскольку они давно прошли стадию признания «традиционности» (парус, дрова, водяное и ветряное колесо). Скорее, это «забытые», чем нетрадиционные ресурсы. С учетом современных потребностей общества представляются неудачными и такие термины, как «альтернативные источники энергии», или «альтернативная энергетика». Возобновляемые источники энергии не могут сегодня заменить уголь, нефть, природный газ, ядерную энергию. Поэтому возобновляемые источники энергии не альтернатива, а ресурс разумного дополнения, позволяющий варьировать схемы территориальной организации энергоснабжения.

Малая энергетика включает электростанции, ограниченные установленной мощностью до 30 МВт. Малая гидроэнергетика: микро-ГЭС — до 0,1 МВт; мини-ГЭС — от 0,1 до 1,0 МВт; малые-ГЭС — 1,0 до 30 МВт. Автор считает, что такая классификация более конструктивна для территориальной организации разномасштабных энергосистем в условиях высокой мозаичности содержания староосвоенных регионов ЦЭР России.

Малая река. Суть понятия обычно сводится к физико-географическим характеристикам реки, хотя ему можно и необходимо придать экономико-географическое содержание. В то же время созвучность понятий «малая река» и «малая гидроэнергетика» не означает наличия прямой функциональной связи. Объектами малой гидроэнергетики может быть освоен энергетический потенциал малых, средних, крупных рек, гидроузлов различного назначения.

II. Главные результаты исследования


1. Централизованные и децентрализованные энергосистемы формируются и функционируют в разных пространственных масштабах и условиях, при разной площади охвата зон обслуживания, разном уровне потребности в объеме и мощности энергии.

Иначе говоря, масштаб энергосистемы соразмерен с рангом территориальной организации общества, что усиливается современными тенденциями централизации и децентрализации энергетики. Процессы глобализации в мире способствуют централизации электроэнергетики вплоть до объединения национальных рынков, роста значимости транснациональных энергетических компаний. В этом контексте появляется перспектива формирования глобальной энергосистемы, где место России будет оцениваться не только богатством ее топливных ресурсов, но и уникальной ролью своеобразного межконтинентального моста «Запад — Восток» (рис. 1).

Единая энергосистема России связана с системами стран Восточной Европы (CENTRAL) и Скандинавии (NORDEL). В конце 1990-х гг. оперативные границы Западноевропейской энергосистемы (UCTE) вплотную приблизились к границам функционирования бывшего ЕЭС СССР. Возникли предпосылки для работы ЕЭС России с Трансъевропейским объединением систем (TESIS), что позволяет прогнозировать усиление межгосударственных связей в направлении: Россия — Белоруссия — Польша — Германия.

Анализ азиатского сегмента ЕЭС подтверждает реальность расширения энергетических связей в направлении: Россия — Китай, Россия — Япония, Россия — Канада — США. Обсуждается энергетический проект (РЕАСЕ): Россия — Япония — Южная Корея — КНДР — Китай — Россия. Главной предпосылкой реализации такого кольца является наличие у стран-участниц крупных общенациональных и региональных энергосистем.

Энергосистемы России исторически созданы и функционируют по административному принципу. Поэтому региональный и отраслевой анализ здесь пространственно совпадает: Единая энергосистема России — кольца энергосистем Западной и Восточной макроэкономической зоны страны — семь объединенных энергосистем (в том числе и ОЭС «Дальний Восток») — 69 региональных систем — локальные энергосистемы.

Рис. 1. Установленные мощности электростанций объединенных энергосистем России (ОЭС),

структура и пропускная способность электрических связей между ОЭС (2005 г.)

Класс линий электропередач (ЛЭП): 9 – 220 кВ; 10 – 330 кВ; 11 – 400 кВ; 12 – 500 кВ; 13 – 750 кВ; 14 – 800 кВ; 15 – 1150 кВ.

Значком (*) отмечено наличие системной связи между ОЭС Урал и ОЭС Сибирь через территорию Северного Казахстана; знак (**) подчеркивает наличие связи между ОЭС Сибирь и ОЭС Дальний Восток только за счет двух отпаечных ЛЭП 220 кВ (1: Читинская ТЭЦ-1 – ПС Холбон – новая отпайка на ПС Могоча – ПС Сковородино 500 кВ; 2: ПС Якурим 500 кВ – ПС Таксимо 220 кВ – Нюренгринская ГРЭС).

Примечание. Установленная мощность электростанций рассчитана по состоянию на 2005 г.; данные о мощности обмена электроэнергией между ОЭС России по состоянию на 2004 г.; связь ОЭС Урал – Северный Казахстан – Сибирь по ЛЭП 1150 кВ не реализована (Итат – Барнаул – Экибастуз – Челябинск), строительство ЛЭП началось в 1980-е гг. и не было завершено, в эксплуатации находится только участок Итат – Барнаул (ОЭС Сибирь).

Пропускная способность сетевой связи между европейским и восточным сегментом ЕЭС России крайне слаба и проходит по территории Казахстана (отсутствует прямая связь и с ОЭС Дальнего Востока), поэтому говорить о наличии связной сетевой морфологии можно только применительно к европейской части. Однако и здесь существуют структурные и прямо вытекающие из этого топологические диспропорции. В отечественной практике основным фактором формирования конфигурации энергосистем являлась концентрация производства (централизация), что имело следствием формирование разнополюсных систем (избыточных / дефицитных). Географическим следствием этой тенденции является рост плеча «экономических расстояний» по транзиту электроэнергии и необходимость постоянного наращивания системообразующих сетей, что повышает вероятность сбоев по всей цепочке взаимосвязанных отраслей и регионов (аварии, отключения и т. д.).

Поэтому тенденция централизации и эффект концентрации мощности в энергетике имеют свои пространственные пределы, выход за которые снижает надежность энергоснабжения потребителей.

Одновременно географическое разнообразие России и специфика ее расселения определяют наличие широкой ниши для развития локальных энергосистем — децентрализации. На местном уровне наиболее перспективным направлением является использование ресурсов ВИЭ. Но на этот счет имеются разные точки зрения: от полного отрицания до признания альтернативности общей энергетике. В действительности система энергоснабжения любого ранга, замкнутая на один вид энергоносителя, всегда характеризуется низкой надежностью. Поэтому мы считаем, что для преодоления уязвимости энергоснабжения локалитета централизованные энергосистемы должны дополняться относительно независимыми от них локальными системами, в том числе на основе ресурсов возобновляемых источников энергии.

2. Взаимное дополнение тенденций централизации и децентрализации энергосистем это возможность увеличить реальное многообразие форм территориальной организации энергоснабжения и разнообразие выполняемых функций. Видовое и ресурсное разнообразие электростанций локальных систем повышает морфологическое богатство организации энергетического пространства и разнообразие выполняемых системой функций в случае различных кризисов. Такой подход повышает надежность энергообеспечения территории, и, наоборот, потеря видового разнообразия приводит к негативным последствиям на локальном уровне. По оценкам Т.Г. Нефедовой, до 4/5 россиян тем или иным способом совмещают городской и сельский образ жизни. Но чем более удален потребитель и чем меньше его энергетические потребности, тем выше должен быть уровень качества энергоносителя и надежности снабжения (по Л.А. Мелентьеву). Этим правилом все чаще пренебрегают, поскольку сетестроительные работы считаются экономически нецелесообразными в зонах некомпактного расселения или депрессии, т.е. игнорируется социальная сущность энергетики. Именно здесь проявляется интегрирующая роль локальных систем, развитие которых способствует решению важной экономико-географической задачи: каркасной экономии расстояний «в море периферии» (по Г.М. Лаппо, О.К. Кудрявцеву).

Объективный дуализм тенденций пространственной централизации и децентрализации энергетики есть результат масштабной централизации его управления и специфики проявления энергетических проблем применительно к разной территории. А ведь территория, согласно Г.А. Приваловской, является субстратом не только возникновения проблемы, но и поиска путей ее решения по принципу «хозяйствование есть постоянное пространственное моделирование». Модель территориальной организации разномасштабных энергосистем может быть представлена в виде двухуровневой структуры энергетического пространства (рис. 2), где по вертикали преобладают связи централизованных энергосистем (отраслевой универсализм), а по горизонтали — прямые и обратные связи локальных систем с конкретной территорией (уникализм «месторазвития»). Основу первого уровня энергетического пространства составляют циклы централизованной сети. Второй уровень — это совокупность локальных энергосистем, ориентированных на энергоносители разной природы и имеющих связь с централизованной системой посредством распределительных сетей. На практике такое построение обеспечивает разнообразие взаимодополняющей работы централизованной и локальных энергосистем (централизации и децентрализации). Так, малая электростанция в случае выхода из строя сети любого класса в одной или в нескольких точках сочленения (системообразующие, питающие, распределительные) или электростанций (федеральные, региональные) в аварийном сетевом цикле замыкает потребителей на локальный уровень обслуживания в рамках начертания распределительной сети. Тем самым можно смоделировать надежный каркас энергетического пространства разного уровня и сложности.

Рис. 2. Модель двухуровневой организация энергетического пространства

(сопряжения централизованной и локальной энергетической системы)

Электростанции: 1 — тепловая электростанция мощностью 1 тыс. МВт; 2 — тепловая электростанция региональной энергосистемы мощностью до 1 тыс. МВт; 3 — малая электростанция в составе локальной энергосистемы мощностью до 30 МВт.

Электрические подстанции: 4 — системообразующие 750 кВ; 5 — системообразующие 500 кВ; 6 — питающие 220 кВ; 7 — питающие 35–110 кВ; 8 — распределительные 10–6–0,4 кВ.

Линии электрических передач: 9 — системообразующие 750 кВ; 10 — системообразующие 500 кВ; 11 — питающие 220 кВ; 12 — питающие 35–110 кВ; 13 — распределительные 10–0,4 кВ.

К такой «матрешечной» иерархии энергосистем наиболее применим предложенный А.Е. Пробстом методический прием «концентризации». С точки зрения теории систем процесс концентризации есть либо усложнение открытой системы от низших концентров к высшим (процесс развертывания концентров), либо ее упрощение (процесс свертывания концентров).

Выбор редукционного или усложняющего варианта модели будет зависеть от масштаба системы, что определяет задачу сопряженного изучения структуры энергетических и общественных систем. С этой целью рассматривается морфология электрической сети исходя из теории графов О. Оре, откуда заимствованы и методы адаптации основных понятий теории к энергетическому пространству: «вершина» (энергетический узел: подстанция – электростанция); «ребро» (перегон сети между узлом и потребителем); «ветвь» или «дерево» (незамкнутая сеть); «цикл» (замкнутая сеть).

При анализе на региональном уровне за основу принята морфология электрической сети питающего класса (рис. 3). С целью структурирования всего многообразия сетевых образований ЦЭР использована предложенная С.А. Тарховым методика описания топологического строения сетей сухопутного транспорта и их морфологического расчленения на циклические ярусы (рис. 4). Для оценки уровня надежности снабжения использована методика выбора типа управляющей структуры энергосистемы (рис. 5).

Геосетевой анализ рисунков 2–5 выявляет характерную для сетей любого класса универсальную пространственную закономерность: от фокуса энергосистемы (центра, узла) к периферии зоны обслуживания растет дисперсность размещения потребителей при одновременном уменьшении использования единичной мощности электрооборудования. Поэтому периферийные, приграничные и глубинные части регионов — это зоны, наиболее подверженные обострению энергетических проблем.

Питающие сети районе формируют 722 цикла и образуют в регионах от 1 до 4 топологических ярусов, что свидетельствует о высоком уровне вертикальной централизации энергосистем. Вместе с тем контрастность, мозаичность и полицентричность морфологии циклов питающей сети свидетельствует о невысоком уровне горизонтальной интеграции энергосистем.

Рис 3. Региональная морфология питающей электрической сети ЦЭР России

Рис. 4.

Морфология

топологических ярусов питающей сети регионов

ЦЭР России

1 — зона развития древовидных сетей, 2 — первый ярус,

3 — второй ярус,

4 — третий ярус,

5 — четвертый ярус.

Рис. 5.

Графы, отражающие типы и свойства управляющей структуры энергосистемы

(по В.М. Чебану, А.К. Ландману и др.)

1–3 — энергоузлы разной мощности

и назначения (электростанция-подстанция).

45 — электрические сети разного класса

и функционального назначения.

А строго централизованный тип. Очень низкая потребность в автоматизированных каналах передачи информации. Очень низкие технологические возможности для поэтапного ввода разных сегментов энергосистемы в эксплуатацию в случае аварий или иных сбоев. Очень высокая уязвимость энергосистемы и соответственно потребителей в зоне обслуживания в случае аварий.

Б централизованный тип. Низкая потребность в автоматизированных каналах передачи информации. Средние технологические возможности для поэтапного ввода сегментов энергосистемы в эксплуатацию в случае аварий и сбоев. Высокая уязвимость энергосистемы и потребителей в случае аварий и сбоев.

В иерархический тип. Очень высокая потребность в автоматизированных каналах передачи информации. Низкие технологические возможности для поэтапного ввода сегментов энергосистемы в эксплуатацию в случае аварий и сбоев. Низкая уязвимость энергосистемы и потребителей в случае аварий и сбоев.

Г смешанный тип. Низкая потребность в автоматизированных каналах передачи информации. Очень высокие технологические возможности для поэтапного ввода сегментов системы в эксплуатацию в случае аварий. Очень низкая уязвимость энергосистемы и потребителей в зоне обслуживания в случае аварий и сбоев.

Для территорий вне зоны доминирования циклических сетей характерно развитие строго централизованного типа управляющей структуры энергосистемы с очень низкой надежностью снабжения потребителей, что наблюдается на территории Центрального района. С внутренней стороны первого топологического яруса (20–70 % площади областей) доминирует централизованный тип управления системы с низкой надежностью энергоснабжения.

Следовательно, с точки зрения надежности функционирования питающей электрической сети почти 4/5 площади ЦЭР можно признать проблемными в случае возникновения системной аварии в вертикально интегрированных региональных энергосистемах. Именно такие зоны перспективны для развития разномасштабных энергосистем.

Топология питающей электрической сети подробнее рассмотрена на примере Московской области (рис. 6). В ее региональной энергосистеме насчитывается 300 сетевых циклов в составе трех топологических ярусов (четвертый ярус ЛЭП 500 кВ вокруг Москвы не рассматривается). Сопряженный анализ структуры циклической сети по ярусам с признаками типа управляющей структуры свидетельствует, что с внешней стороны первого яруса остается 15–20 % площади области (строго централизованный тип управления). Конфигурация циклов во втором ярусе (20 % площади) определяет доминирование централизованного типа управления. Только на части второго и полностью в третьем ярусе морфология сети указывает на доминирование смешанного и иерархического типов управляющей структуры.

С точки зрения надежности функционирования сетевых циклов питающего класса почти половина Московской области может быть признана проблемной в случае аварий и сбоев в региональной энергосистеме.

Рис 6.

Топологические яруса циклов питающей электрической сети

Московской области

1 — первый ярус,

2 — второй ярус,

3 — третий ярус,

4 — четвертый ярус.

Региональный уровень анализа выявил еще одну универсальную пространственную закономерность: чем меньше насыщенность территории питающей сетью и проще картина образуемых ею циклов, тем ниже надежность энергосистемы любого масштаба. Эта закономерность позволяет выявить самые разреженные и уязвимые циклы питающей сети, перспективные для развития разномасштабных энергосистем по принципу: чем больше ущерб от ненадежности энергоснабжения и меньше затрат для повышения уровня надежности, тем эффективнее их применение. Эффект повышается в результате одновременного роста типового разнообразия.

3. Типовое многообразие локальных энергосистем способствует росту надежности энергоснабжения в сетевых циклах разного класса, а выбор схемы взаимного дополнения разномасштабных энергосистем зависит от специфики содержания территории на местном уровне.

Используя пространственное моделирование, можно решить задачу повышения каркасной надежности питающей сети за счет роста сложности морфологического типа управляющей структуры в Подмосковье (рис. 7). По результатам проведенного автором картометрического анализа, в области за счет дополнительных вставок ЛЭП и усложнения сетевой морфологии может быть сформировано 450 циклов. Возрастает и число ярусов циклической сети — с трех до пяти (без кольца ЛЭП 500 кВ вокруг Москвы).

Рис. 7. Морфология двухуровневой организации энергетического пространства Московской области (зоны сопряжения централизованных и локальных энергосистем)

Основа генерации и зона обслуживания локальных энергосистем в пределах циклов питающей сети централизованной системы: 1 малые дизельные электростанции, газо-поршневые генераторы, малые ГАЭС, микро-ГЭС (до 0,1 МВт), ветроэнергоустановки (до 1 кВт); 2 то же, плюс малые газотурбинные ТЭЦ (1–30 МВт); 3 то же, плюс ветроэнергетические установки мощностью 1-10 кВт (среднегодовая скорость ветра в циклах 4–5 м/с); 4 то же, плюс малые-ГЭС (1–30 МВт).

В результате главный остов электроснабжения Московской области смыкается с сетевыми циклами соседних регионов, энергетическое пространство приобретает двухуровневое построение. Первый уровень составляют циклы централизованной питающей сети, второй уровень включает типовое и видовое разнообразие энергосистем локального значения.

На втором уровне энергетического пространства нужно определиться с выбором генерирующей основы локальных систем. В Московской области особые надежды возлагают на малые газотурбинные технологии, но их эффективность ограничена трассами магистральных газопроводов (линейно-узловой тип локальных систем). Шире потенциальная зона использования газо-поршневых двигателей, адаптированных для работы от городских и сельских газопроводов. Но сетевым газоснабжением охвачено только 45 % сельских поселений области. Соответственно развитие малой энергетики на основе газо-поршневых двигателей в регионе также имеет свои пространственные ограничения (ареально-узловой тип локальных систем). Возможности локальных энергосистем значительно повышаются с учетом использования малых установок на основе ресурсов ВИЭ (ареальный тип энергосистем).

Рассмотренное многообразие вариантов организации энергетического пространства Московской области позволяет перейти к локальному уровню анализа на примере Рыбновского района Рязанской области (рис. 8 А). Преимущественно в центральной части района функционирует 15 циклов распределительной сети. На остальной территории (70 % площади) характерны разомкнутые сети с очень низкой надежностью снабжения, что требует вставок ЛЭП для «кольцевания» конечных участков (рис. 8 Б). Однако в условиях дисперсного расселения эти меры не выгодны (рис. 9).

В сельской местности Мещерской зоны (0,3 чел./км2) решение энергетических проблем перспективно по пути «кольцевания» ЛЭП с локальной системой на основе возрождения Кузьминской малой-ГЭС. Центральная зона (33 чел./км2), где на 34 % площади сконцентрировано 77 % сельчан и 3/4 потенциала энергоснабжения, представляет собой «полюс роста» района и решать энергетические проблемы здесь целесообразно путем сопряжения централизованной и локальной системы на основе МГЭС, что позволяет перекрыть современный рост потребностей сельского населения в энергии.

Рис. 8. Территориальная организация электроснабжения

  Рыбновского района Рязанской области

А. Современная система электроснабжения. Подстанции 110 / 10 кВ: 1 – «Есенино»; 2 – «Костино»; 3 – «Истодники»; 4 – «Ока»; 5. «Житово»; 6 – «Вожа»; 7 – «Пионерская». Линии электропередач: 8 – 10 / 0,4 кВ; 9 – 110 кВ; 10 – 220 кВ (двухцепная ЛЭП: Михайлов – Осетр).

Б. Модель реконструкции системы электроснабжения: 11 – радиус обслуживания локальной энергосистемы на основе объектов малой гидроэнергетики; 12 – дополнительные вставки ЛЭП 10 / 0,4 кВ, позволяющие замкнуть концевые участки сети в циклы; 13 – границы сопредельных административных районов; 14 – современные циклы распределительной сети.

Рис. 9.

Зонирование

Рыбновского района

Рязанской области

по плотности

сельского расселения

и электроснабжения

I — Мещерская зона;

  II — Центральная зона;

III — Южная зона.

1 – номер зоны;

2 – плотность сельского

расселения, чел./км2 ;

3 – потенциал питающих электрических подстанций в зоне / подзоне, кВа;

4 – заявки населения на дополнительное подключение к электросети за период 1993–2002 гг., кВт;

5 – границы типовых зон;

6 – границы подзон.

Южная зона (6–14 чел./км2) охватывает 36 % площади и 21 % сельского населения района. Значительная часть территории — это зона социально-экономической депрессии: газификация поселений минимальна, а растянутые и изношенные сети обрекают ареал на обострение энергетических проблем. Возможный вариант решения проблемы — возрождение Ливадийской мини-ГЭС (р. Осетр, 0,5 МВт), что позволит смягчить ситуацию не только в Рыбновском районе, но и в смежных и периферийных сельских округах Серебряно-Прудского и Зарайского районов Московской области. Прилегающие к столичному региону малозаселенные земли являются объектом массовой скупки под дачи, коттеджи и т.д., что приводит к инверсии энергетических потребностей по сезонам «до наоборот» (пик нагрузки летом, а не зимой), что является следующей универсальной пространственной закономерностью староосвоенных регионов Центральной России. Эта закономерность позволяет рассмотреть эволюцию локальных энергосистем как следствие адаптации социально-экономического пространства к «энергетическому порогу» эпохи в ходе цикличной смены функции места территории.

4. Эволюция территориальной организации энергосистем шла синхронно с эволюцией территориальной организации общества, повторяя циклические волны централизации и децентрализации: автономные энергосистемы, сопряженное развитие децентрализации и централизации, полная централизация и в перспективе возврат к стратегии комбинированного развития разномасштабных энергосистем.

Становление электроэнергетики ЦЭР приурочено к первому витку массового строительства объектов малой гидроэнергетики (1886–1920 гг.). За этот период произошел быстрый переход от «домовых» станций (дом, здание) и блок-станций (квартал, завод) к начальной фазе централизации в форме образования локальных энергосистем (радиус 1–3 км) и к превращению разомкнутой, радиальной сети в замкнутую, циклическую сеть.

Новый период развития электроэнергетики (1921–1950 гг.) стал вторым витком масштабного строительства малых гидростанций. Начальная фаза связана с реализацией плана ГОЭЛРО и объединением в перспективе фокусов энергосистем, а на периферии — с развитием локальных систем (в каждом регионе ЦЭР было построено от 40 до 100 МГЭС). Усиление централизации в 1960–1980 гг. привело к поляризации региональных энергосистем. На селе был реализован план массовой электрификации центральных усадеб, создаваемых вблизи транспортных и энергетических коммуникаций. Ломка естественной самоорганизации сельской местности, столетиями воспроизводившей видовое многообразие локальных территорий, сопровождалась концентрацией и поляризацией населения, изменением содержания локалитета, дисбалансом между централизацией и децентрализацией энергоснабжения.

Это хорошо видно на примере Костромской области (рис. 10–11). В 1960-е гг. предпосылки для сплошной сельской электрификации существовали только в ее Приволжской части с перспективой развития разномасштабных систем. В пределах Лесного Заволжья такие возможности возникли значительно позже, нужды населения обеспечивали малые тепловые и гидростанции локальных систем. В целом по области централизованная система была представлена только типом ветвящихся дендритов, не образующих замкнутых циклов питающей электрической сети.

Рис. 10. Зоны централизованного и децентрализованного электроснабжения

Костромской области (1961–1965 гг.)

Тепловые электростанции: 1 мощностью до 100 МВт; 2 малые-ТЭС мощностью 130 МВт. Объекты малой гидроэнергетики: 3 мини-ГЭС от 0,1 до 1 МВт; 4 микро-ГЭС до 0,1 МВт. Электрические подстанции: 5 220 кВ; 6 110 кВ; 7 35 кВ. Зона распространения централизованного электроснабжения: 8 по состоянию на 1 января 1961 г.; 9 по состоянию на 01.01.1965 г. Гидроэлектростанции: 10 Нерехтинская мини-ГЭС; 11 Ивакинская микро-ГЭС; 12 Апраксинская микро-ГЭС; 13 Царевская микро-ГЭС; 14 Пустыньская микро-ГЭС; 15 Фоминская микро-ГЭС; 16 Чернышевская микро-ГЭС; 17 Слепцовская микро-ГЭС.

Рис. 11. Эволюция каркаса электросети Костромской области (1961–2006 гг.)

Электрические подстанции (ПС): 1 — 500 кВ; 2 — 220 кВ; 3 — 35110 кВ. Этапы ввода в эксплуатацию ПС: 4 — до 1 января 1961 г.; 5 — 1 января 1965 г.; 6 — 19701980 гг. Исключение составляет ПС 500 кВ «Звезда» на юго-востоке региона. Этапы ввода в эксплуатацию ЛЭП: 7 — до 1 января 1961 г.; 8 — 1 января 1965 г.; 9 — 19701980 гг.; 10 — 19902005 гг.

Последующая централизация электроэнергетики в 1970–1980 гг. шла по пути наращивания вставок ЛЭП и кольцевания в сетевые циклы с одновременной ликвидацией децентрализованных систем в рамках огромных по площади циклов сети, занимающих 70 % территории региона с очень низкой плотностью населения (от менее 1,5 и до 5 чел. / км2). В результате произошло игнорирование значимости частичной децентрализации в специфичных условиях локальных «месторазвитий», что является одной из причин роста энергетических проблем сельской глубинки староосвоенных регионов.

Отсюда можно сделать вывод, позволяющий сформулировать следующую универсальную пространственную закономерность: жесткая вертикаль централизации энергоснабжения в условиях крайне растянутых коммуникаций социально-экономического «моря периферии» объективно требует дополнения своим антиподом — пространственно обоснованной децентрализации на локальном уровне староосвоенных регионов России.

Энергетическая стратегия Центрального района должна быть связана с развитием разномасштабных систем, поскольку такой морфологический симбиоз учитывает географические предпосылки для устойчивого функционирования энергетического пространства. Данная позиция особенно актуальна в условиях смены пространственной парадигмы в энергетике.

5. Смена пространственной парадигмы построения отечественной электроэнергетики позволяет запустить механизм «революции цен», что приводит к доминированию коммерческих интересов энергетических компаний над принципами надежности энергоснабжения, и является главной причиной современных и будущих энергетических кризисов.

После распада СССР централизованная энергетика оказалась в условиях управленческого «вакуума», когда новый механизм экономических отношений не был создан, а старый быстро деградировал. Ситуация привела к ценовому «давлению» энергоизбыточных регионов на дефицитные. Возрастала опасность утверждения крайней формы «регионализации» отрасли, что в условиях спада добычи топливных ресурсов переросло в системный энергетический кризис. Для ликвидации негативных тенденций за основу была принята концепция «регионального регулирования» энергетики с одновременным поспешным акционированием и приватизацией предприятий (1992 г.). Электроэнергетика в хозяйственно-экономическом плане была раздроблена.

Реформа образца 1992 г. не решила проблему экономического диктата энергоизбыточных регионов. Конкурентный рынок энергоносителей с правом выбора потребителем поставщика не был создан. Монополия Министерства энергетики СССР сменилась монополией РАО «ЕЭС России» с той разницей, что доминирование узковедомственных интересов государственно-коммерческих компаний над макроэкономическими интересами страны явно усилилось. Помимо федерального уровня ЕЭС, возникла возможность «местной» монополии региональных компаний вследствие концентрации питающих и распределительных сетей на их балансе. Все это лишило отрасль экономических стимулов для конкуренции и модернизации производства: реформа была проведена в ущерб макроэкономическим интересам страны. Конкретным подтверждением такого вывода служат географические противоречия в топливном снабжении электроэнергетики Центрального района, что связано с большими расстояниями (3–4 тыс. км) массовой транспортировки первичных энергоносителей с ориентацией топливного баланса электростанций преимущественно на газ (90 %).

В ближайшие годы ожидается значительный рост цен на газ, что снизит экономическая эффективность газовых технологий. Развитие традиционных баз углеснабжения ограничено по причине износа производственных фондов, выработки пластов, нарастания социально-экономических и экологических проблем. Собственные энергетические ресурсы ЦЭР представлены залежами торфа и бурого угля, доля которых в котельном балансе станций не превышает 8 %. Для ликвидации топливного дисбаланса новая энергетическая стратегия России (2001 г.) намечает рост угольных, атомных и гидростанций.

Строительство крупных ГЭС на равнинных реках связано с интегральными потерями, превышающими эффект сооружения станции, поэтому в Центральном районе России речь может идти только о возрождении малой гидроэнергетики и сооружении гидроаккумулирующих станций. Развитие отрасли на основе угля предусматривает наращивание новых мощностей и реконструкцию тех электростанций, которые изначально работали на этом топливе, перевод на уголь ряда газомазутных станций.

Тепловые станции ЦЭР, масштабно переводимые с природного газа на уголь, расположены в ареалах весьма острой экологической ситуации. Если учитывать только станции мощностью 1000 МВт (7 ТЭС) то в такие ареалы попадут Костромская, Рязанская и Конаковская ГРЭС, а расширение доли угля в их топливном балансе неизбежно переведет ситуацию в стадию экологического кризиса. В очагах такого кризиса предполагается увеличение доли низкосортного бурого угля на ТЭЦ-22 (Люберцы), Черепетской, Каширской и Шатурской ГРЭС, при этом процессы деградации среды на этих территориях достигнут угрожающих масштабов. Следовательно, угольная стратегия развития энергетики ЦЭР экологически опасна и выгодна только владельцам станций, так как позволяет снизить коммерческие риски без кардинального обновления технологий при решении дилеммы: дорогой природный газ или дешевый уголь плюс скромные экологические платежи. В рамках маневра «газ – уголь» навязывается принцип «риск / выгода» в ущерб эколого-экономическому принципу «за загрязнение платит тот, кто загрязняет».

В случае реализации масштабных планов строительства атомных электростанций крайне обострится проблема отсутствия резерва мощности в европейском сегменте ЕЭС России, где потребуется много новых «пиковых» и «полупиковых» станций. Кроме того, атомное машиностроение не оправилось от глубокого постчернобыльского кризиса. Наиболее оптимальным регулятором режима работы энергосистемы ЦЭР, насыщенной базисными АЭС и ГРЭС, являются ГЭС (ГАЭС) или маневренные электростанции на основе газотурбинных и парогазотурбинных установок средней мощности (ГТУ, ПГУ). Сооружение крупных гидростанций нецелесообразно, а мощности ГТУ–ПГУ недостаточно, тогда как потребность достигает 50 % от мощности новых атомных электростанций. Проекты масштабного развития атомной энергетики упираются в вопросы географического, экономического и режимно-технологического характера. Сетевые возможности для маневра потенциалом мощности между зональными энергосистемами ЕЭС России слабы (см. рис. 1). К тому же гидроэнергетика Сибири не может выступать в роли регулятора нагрузок, работая в базисном режиме, чем принципиально отличается от гидроэлектростанций европейской части страны.

Приемлемое решение проблемы надежности энергоснабжения при росте потребностей возможно в случае кардинального преобразования ТЭК, что декларируется, но не вытекает из анализа базовых положений новой реформы 2001 г. Потеря контроля в сфере генерации со стороны государства приводит к дальнейшему дроблению отрасли: уже созданы территориальные и федеральные генерирующие компании (ТГК и ФГК). При этом ФГК игнорируют территориальный принцип построения энергетики: их станции разобщены, часто не имеют сетевых связей. Федеральные компании основаны на доминировании принципа концентрации финансовых потоков без учета энергоэкономических требований к режиму нагрузки их наиболее мощных электростанций. К тому же в состав компаний включены неравнозначные станции, что исключает возможность создания реальной конкуренции.

В Центральном районе доля станций федеральных компаний достигает 55 % всей мощности. Дефицитные ТГК будут закупать недостающий объем электроэнергии у государственной корпорации «Росатом». Крупные конденсационные ГРЭС обрекаются на недогруз мощности, искусственно вытесняются из наиболее эффективного для них базисного режима в режим «пика» и «полупика», выполняя уже сегодня несвойственные для них функции регулятора нагрузки ОЭС «Центр». Ситуация в принципе позволяет искусственно привести внутренние цены на электроэнергию до уровня европейских, а искусственный дефицит в регионах гарантирует нишу для сбыта. Тем самым игнорируется объективный дуализм функций энергетики, призванной в первую очередь обеспечить благоприятные условия развития всего общества.

Полномасштабный прогноз последствий такой политики трудно реализуем, однако его общие контуры можно обозначить. Перспективные станции будут выкуплены. Консолидация финансовых средств такого объема в ТГК (за исключением Москвы и Санкт-Петербурга) невозможна, но под силу крупным зарубежным инвесторам. Тогда наиболее вероятна экспортная ориентация энергокомпаний в ущерб внутреннему потребителю. Ценовые градиенты определяют географические векторы поставок электроэнергии с окраин России на емкие рынки стран Европы и Азиатско-Тихоокеанского региона. Впрочем, это спорные перспективы. Зато вывод из эксплуатации по мере износа мощности станций и сетевой инфраструктуры ЦЭР к 2010 г. приведет к качественно новому уровню обострения энергетической проблемы.

Таким образом, согласно базовым положениям отраслевой реформы России (2001 г.), распродажа остатков государственной энергетики снова осуществляется раньше выработки действенной и сопряженной стратегии развития энергетических и социально-экономических систем.

Самым важным критерием оценки перспектив развития электроэнергетики ЦЭР являются тарифы. Автором проведены расчеты с использованием результатов моделирования ситуации на розничном рынке РАО «ЕЭС России». Если учесть затраты на новообразованные рыночные структуры, тариф повысится на 230 %. Полная ликвидация государственного регулирования цен в 2010 г. приведет к росту тарифа еще на 250 %. Следовательно, тариф для потребителя повысится минимум на 480 % по сравнению с себестоимостью производства. При этом многофакторные риски значительно возрастают при принятии вполне вероятного радикального варианта либерализации. С учетом опыта реформы 1992 г. и нынешней схемы демонополизации минимальный срок дестабилизации энергетического рынка составит 4–5 лет. Инфляционный и коммерческий риск дает рост тарифа в краткосрочной перспективе минимум на 1/5 в год. Отсюда путем экстраполяции рассчитан наиболее вероятный шаг роста цен для населения ЦЭР (курс 1 доллар США = 27,9 рублей, январь 2007 г.): начало 2007 г. — 6,2 цента США / кВтч (1,7 руб.); 2008 г. — 7,4 цента (2,1 руб.); 2009 г. — 8,9 цента (2,5 руб.); 2010 г. — 11 центов (3,1 руб.); 2011 г. — 12 центов / кВтч (3,4 руб.).

Такой ценовой «шок» обострит прежде всего проблемы села, где согласно новой энергетической стратегии России (2001 г.) рекомендуется сочетать политику самообеспечения топливом с сохранением единства энергосистем. Призыв к «автаркии» и самодостаточности на местах напоминает специфичный курс в условиях непризрачной угрозы войны в 1930 гг. Сегодня ситуация усугубляется по причине износа потенциала сельской энергетики. В районе технически хорошим признано состояние не более 50 % инфраструктуры электро- и газоснабжения. Нарастание проблем энергоснабжения происходит в отсутствие достаточных мер по нейтрализации негативных последствий, что ставит под сомнение результативность федеральных целевых программ возрождения российской деревни и стимулирует вовлечение в местный энергобаланс ресурсов возобновляемых источников энергии.

6. Сельская местность ЦЭР России обладает комплексом стимулирующих предпосылок для масштабного развития малой ветряной и гидравлической энергетики: широкой сферой и опытом хозяйственного использования; значительным потенциалом экономических ресурсов; развитой научно-производственной базой возобновляемой энергетики; специализированным кадровым обеспечением.

С учетом малолюдности сельских поселений ЦЭР, возрастного состава их жителей и сложности централизованного обеспечения их потребностей зоны депопуляции давно стали здесь привычными (синонимы: зоны «черных дыр», «вымирающих деревень»). Для выявления вектора их расширения по энергетическим признакам автором на примере Рязанской области проведены расчеты по критерию окупаемости приведенных затрат на строительство сетей в зависимости от их длины и людности поселений. Согласно полученным результатам расширение электросетей для поселений людностью 5—10—25 человек экономически нецелесообразно уже при длине строительных работ от 1 до 2 км. При людности 26—50—100 человек уплотнение сети неэффективно, если ее протяженность 5 км. При такой длине коммерчески привлекательны только сетевые проекты для поселений людностью от 500 человек. При этом сеть сооружается за счет средств заказчика. Поэтому нецелесообразность расширения схем сетевого энергоснабжения в условиях дисперсного расселения характерна и для стабильной экономики. Однако возможны опережающие меры в форме развития локальных энергосистем на основе ресурсов энергии ветра и рек, что рассмотрено на региональном примере опыта Рязанской области в XIX—XX вв.

Механические установки потеряли свою хозяйственную значимость в первой половине XX в., но гидроузлы водяных мельниц активно использовались для строительства объектов малой гидроэнергетики. За 1946–1961 гг. было построено 87 МГЭС (13,2 тыс. кВт). Ход реализации программ показателен в контексте эволюции взглядов на централизацию и децентрализацию энергетики. До середины 1950-х гг. малые гидростанции были базовым энергоисточником в сельской местности, а в начале 1960-х гг. рассматривались еще как важный источник электрификации. В 1961 г. суммарное потребление электроэнергии сельским хозяйством составило 102 млн кВт⋅ч/год, из них свыше 33 % поступило от объектов малой гидроэнергетики. Масштабы строительства сельских ЛЭП обеспечивали возможность «кольцевания» локальных и централизованных энергосистем. Однако с завершением всеобщей электрификации в 1970 гг. малые гидростанции в регионе стали выводить из эксплуатации как невыгодный вариант электрификации.

Из ретроспективного анализа вытекает следующая пространственная закономерность: исторически первичная децентрализация сельской энергетики, развивая локальную электрификацию «вглубь», создала базу для последующей централизации энергоснабжения «вширь», но перспективы одновременного развития «вширь и вглубь» не были оценены (рис. 12).

Рис. 12.

Плотность сельского

населения Рязанской области (2002 г.) и размещение объектов малой гидроэнергетики

(1946–1961 гг.)

Зонирование по плотности

населения (по сельским округам):

1 — зона депопуляции (0,62,0 чел./км2); 2 — зона регресса (2,54,6 чел./км2); 3 — зона статичности показателей (3081 чел./км2).

Объекты малой гидроэнергетики: 4 Рассыпухинская малая-ГЭС (2 МВт); 5 малые-ГЭС (0,91,0 МВт); 6 мини-ГЭС (0,40,6 МВт); 7 мини-ГЭС (0,20,33 МВт); 8 мини-ГЭС (0,10,18 МВт); 9 микро-ГЭС (5080 кВт); 10 микро-ГЭС (1545 кВт).

За основу анализа рисунка 12 приняты историко-географические предпосылки сопряженного развития централизованных и локальных систем в районах Рязанской области по объектам малой гидроэнергетики. Локальная энергосистема межрайонного значения (до 6 тыс. кВт) может быть создана в восточной части области, а также в Пронской группе районов (2,2 тыс. кВт). Потенциал гидростанций в Рыбновском районе и в Мещере (1,3–1,5 тыс. кВт) позволяет считать перспективной работу энергосистем районного значения. Концентрация гидростанций мощностью 500–700 кВт в Парской и Донской группах районов лимитирует охват зоны обслуживания и определяет возможность создания энергосистем местного значения. Таким образом, ретроспективные предпосылки для создания локальных систем на основе МГЭС существовали в 16 из 25 районов области (свыше 12,2 тыс. кВт).

Применительно к территории ЦЭР автором проведена оценка современного ресурсного потенциала ветроэнергетики. В качестве информационной базы использованы данные многолетних наблюдений 149 метеостанций. Основой ресурсной оценки послужили многоступенчатые балансовые расчеты, за ключевой критерий оценки принят показатель среднегодовой скорости ветра, позволяющий выделить в районе шесть типовых зон (рис. 13).

Рис. 13. Типовое зонирование ЦЭР России по ветроэнергопотенциалу

1 – первая зона, до 3,5 м/с в год; 2 – вторая зона от 3,5 до 4,0 м/с.; 3 – третья зона, от 4,0 до 4,5 м/с.; 4 – четвертая зона, от 4,5 до 5,0 м/с.; 5 – пятая зона, от 5,0 до 5,3 м/с.; 6 – шестая зона, 5,8 м/с. (на основной картосхеме 6 зона представлена точкой, увеличенной на карте-врезке).

Суммарный технический потенциал энергии ветра ЦЭР оценен по мощности в 13,2 млн кВт, а по объему годового возобновления в 65 млрд кВт⋅ч (23 % валового потенциала). Экономический ресурс ниже технического и ограничен ареалом с обеспеченностью скоростями ветра 6–24 м/с не менее 2 тыс. час./год. Таким условиям соответствует режим III—VI зон, где оценка дает 8,6 млн кВт по мощности и 38 млрд кВт⋅ч по объему. С учетом различных ограничений (экологические, ресурсные, технологические) и объективных потерь (при утилизации и трансформации), корректна оценка доли экономического ресурса на уровне 10 % технического потенциала, или 860 тыс. кВт по мощности и 3,8 млрд кВт⋅ч по объему годового возобновления.

В 1985 г. технический потенциал ресурсов малой гидроэнергетики ЦЭР был оценен в институте «Гидроэнергопроект» имени С.Я. Жука примерно в 3 млрд кВт⋅ч, а экономически целесообразный к использованию — 2 млрд кВт⋅ч. С учетом действующего потенциала МГЭС (2003 г.), планов ввода в эксплуатацию новых станций и эксплуатации гидроузлов неэнергетического назначения, экономический потенциал малой гидроэнергетики района оценен нами в 312 МВт мощности и 1,75 млрд кВт⋅ч по объему (3,5 тыс. ч/год).

Суммарный экономический потенциал энергии ветра и малой гидроэнергетики ЦЭР составляет 1360 МВт мощности и 5,6 млрд. кВт⋅ч по объему, т.е. более 3,5 % производства электроэнергии в районе за 2005 г.

В районе налажено производство гидротурбин и ветроэнергетических установок (ВЭУ), отвечающих местным ресурсным условиям. В Москве сосредоточены комплексы разработки и производства оборудования возобновляемой энергетики. Существуют и моноспециализированные центры: ветроэнергетики (Егорьевск, Реутово, Истра, Химки Московская области); Тула, Александров Владимирской области; Рыбинск Ярославской области; малой гидроэнергетики (Калуга и Углич Ярославской области). В районе представлены и центры кадрового обеспечения по специальности «нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (МВТУ имени Н.Э. Баумана, МЭИ, НИИ «ВИЭСХ»). Обзор сфер применения ВИЭ свидетельствует о широком спектре возможностей, связанных с включением энергоустановок в структуру сельских поселений. Микро-ГЭС и ВЭУ эффективны для теплоэлектроснабжения дисперсных потребителей (0,25–50,0 кВт). Мини- и малые-ГЭС функционируют в общей энергосистеме, а перспективы территориальной организации связываются с созданием высокоманевренных локальных систем. При этом отечественные разработки систем управления установками обеспечивают возможность полностью автоматизированной работы.

7. Технология генерации энергии на основе ресурсов ВИЭ имеет неоспоримые экологические преимущества (с учетом полного технологического цикла производства энергии). Поэтому в себестоимости производства энергии должен быть заложен реальный экологический «аргумент», выраженный в экономических оценках.

Абсолютная «чистота» технологий утилизации возобновляемых источников энергии спорна. Но все ученые сходятся во мнении о принципиальном отличии спектра и масштабов негативного влияния возобновляемой энергетики. Эксплуатация ветроэнергоустановок в кратное число раз чище процесса сжигания любого ископаемого ресурса в топках электростанций. Малая гидроэнергетика имеет преимущества даже перед другими видами ресурсов возобновляемых источников энергии. Так, сопоставление с ветро-, гелио- и «большой» гидроэнергетикой дает разницу в несколько раз, с газовым и геотермальным циклом — в десятки раз, а с угольным вариантом — в сотни раз.

Специальные исследования в Дании показывают, что опасность соседства ВЭУ и птиц часто преувеличена (1998 г.). В России запрещен монтаж ВЭУ на пути перелетных трасс и вблизи массовых гнездовий. По ГОСТу ВЭУ должны быть удалены от поселений на расстояние, обеспечивающее уровень шума до 45 дБ. Запрещен монтаж установок в непосредственной близости от автомобильных магистралей, взлетной и посадочной зон аэродрома. Для ВЭУ 4–10 кВт площадь крепления растяжек не превышает 15x15 м. В целом анализ разноплановых последствий эксплуатации ВЭУ позволяет говорить о минимально возможном уровне и спектре деформации среды.

В малой гидроэнергетике диапазон негативного воздействия на среду сужается сравнительно с крупными ГЭС, а возможности нейтрализации последствий значительно расширяются. Об этом свидетельствует опыт эксплуатации гидроэнергоустановок в Рязанской области (XVII–XX вв.). В течение трех столетий установки и водохранилища различного назначения сооружались последовательно по течению реки, образуя каскады (рис. 14).

Рис. 14.

Каскадная структура эксплуатации гидроресурсов

Рязанской области (XIX–XX вв.)

1 — малые-ГЭС.

2 — мини-ГЭС.

3 — микро-ГЭС.

4 — водяные

  мельницы.

В практике строительства гидроузлов паводковый режим рек учитывался как основной технически и экологически лимитирующий фактор. Высота подъема воды в паводок в Центральной России достигает 3–5 м, напор плотин водяных мельниц, а позже малых гидростанций не превышал эту величину. В результате водохранилища не выходили за пределы естественных границ поймы рек. Периодичность аккумуляции воды и ее частая смена при каскадной «сработке» гидроузлов способствовали повышению уровня грунтовых вод в летний период, что улучшало кормовую базу припойменного животноводства. Перед половодьем водоспуски разбирались, обеспечивая самоочищение водоема от загрязнения и свободный проход рыб на нерест.

Каскады гидроузлов выполняли важную стабилизирующую функцию, увеличивая расход воды в межень и способствуя равномерному поддержанию водности рек в годовом балансе (система малого регулирования стока). В таком режиме реки существовали несколько столетий, их гидроузлы трансформировались в особые квазиприродные объекты с характерной экосистемой и балансом. С.Л. Вендров, Н.И. Коронкевич и другие ученые считают, что именно разрушение системы малого регулирования в 1960–1970 гг. продуцировало обострение экологических проблем речной системы Центральной России. Поэтому возрождение каскадов малой гидроэнергетики нужно рассматривать в контексте решения не только энергетических, но и экологических проблем целых физико-географических стран и провинций.

Эти и другие позитивные предпосылки не нашли отражения в калькуляции затрат на конечные энергоносители. Методика оценки эффективности в энергетике не учитывает реальный спектр интегральных затрат. В результате себестоимость производства топливных станций не выражает реальную долю эколого-экономических издержек — не менее 20 %. В возобновляемой энергетике те же 20 % являются экономическим выражением экологического эффекта. В этой связи особую значимость приобретает государственная поддержка, расширяющая сферу эффективного использования ресурсов возобновляемых источников энергии. В настоящее время в России механизмы его стимулирования на федеральном уровне не действуют. Поддержка региональной власти может стать катализатором процесса «снизу», когда не работает стратегия «сверху» (ставка на федеральный закон прямого действия).

В депрессивные зоны потенциальные инвесторы не вкладывают средства. Однако возможен корреляционный эффект долевого участия региональной администрации в виде предложения частнику гарантии срока возврата вложенных средств и получения прибыли в планируемый срок, т.е. можно реализовать схему «энергетического рантьерства». В условиях роста тарифа потребитель будет приобретать более дешевую электроэнергию возобновляемой энергетики, а ее хозяин де-факто станет конкурентом топливных генерирующих компаний в той степени, в какой конфигурация электрической сети и ее пропускная способность могут обеспечить взаимозаменяемость снабжения для конечного потребителя. В результате менеджменту энергетических компаний придется заниматься технологическим обновлением и модернизацией основных фондов для снижения себестоимости производства и транспортировки энергии. Таким образом, возобновляемая энергетика стимулирует меры технической модернизации «большой» энергетики.

Для выявления интегральных эколого-экономических эффектов развития возобновляемой энергетики автором рассмотрен проект возрождения Кузьминской малой-ГЭС (рис. 9, 12, 14). На начальном этапе за критерий оценки принят показатель дисконтированной себестоимости электроэнергии по методике Бернарда Чабота (1992 г.). Расчеты свидетельствуют, что при максимальной загрузке оборудования — 40 % в год — затраты составляют 2,23 коп./кВт⋅ч, что меньше, чем на действующих объектах малой гидроэнергетики в 2003 г. (3,6 коп./кВт⋅ч). Сопоставление с тарифом региональной энергосистемы позволяет определить рентабельность производства, период окупаемости, а значит и диапазон потенциальных инвесторов проекта.

Для стимулирования инвестора нужно придерживаться принципа: «расходы лучше отодвинуть, а доходы приблизить». Этот принцип включает наиболее эффективные и краткосрочные условия окупаемости: ускоренную амортизацию и списание части фондов; метод «зеленого» закупочного тарифа (feed-in tariff); налоговые льготы региона. Сопряженное использование этих механизмов позволяет превысить значение нормы рисковых инвестиций (0,25) и окупить затраты за 3,8 года. Новые условия коммерчески благоприятны для хозяина малой-ГЭС как независимого участника рынка при сохранении не дискриминационного доступа к сетям общего пользования.

Следующий цикл расчетов включает 4 года эксплуатации МГЭС, или период «скользящих» цен в ходе налаживания коммерческого управления либерализованным рынком энергии. В качестве многокритериальных эффектов для региона рассмотрены: энергетический; экологический; энергосбережения; социальный; бюджетный; эффект роста капитализации частных и банковских средств. Суммарный эффект оценен в 28,0 млн руб., а в годовом исчислении варьирует в пределах 12–18 % объема помощи областного бюджета Рыбновскому району (2005 г.). В результате до первого капитального ремонта МГЭС остается еще 5 лет. За это время фонд амортизации достигнет полного возмещения, а цикл оборота капитала повторится без использования механизмов стимулирования. Следовательно, интегральный эффект оправдывает расходы и отвечает интересам инвестора и региона.

Оценка комплекса предпосылок и эффектов развития локальных энергосистем позволяет моделировать энергетическое пространство любого масштаба в зависимости от его конкретного содержания.

8. Расслоение энергетического пространства на уровни вертикальной интеграции централизованных энергосистем и горизонтальной дисперсности потребителей (децентрализации) позволяет выделять модельные социально-энергетические районы: таксоны с определенным морфологическим типом энергоснабжения, зависящим от территориальной организации региональной энергосистемы и доминирующей структуры его управления, дисперсности расселения на локальном уровне, адаптивной способности развития разномасштабных систем и степени остроты сложившейся экологической ситуации.

Известные опыты энергетического районирования ЦЭР касаются в основном централизованного энергоснабжения и мало внимания уделяют локальному уровню энергетического пространства. Поэтому начальным рангом выделения таксона предлагается считать локальный уровень сельского энергоснабжения и связанный с ним порог плотности населения (по Т.Г. Нефедовой). Где метрика циклов и число топологических ярусов питающей сети демонстрирует уровень централизации энергоснабжения, доминирующий тип структуры управления оценивает ее надежность, а сложившаяся экологическая ситуация выступает лимитирующим фактором развития топливной энергетики. Районирование также должно учесть комплекс предпосылок территории для развития возобновляемой энергетики (социальных, ресурсных, историко-географических и др.). Математическая вероятность сочетания пяти ключевых критериев достигает нескольких сотен вариаций. В качестве единого основания для обобщения принято соответствие морфологии циклических сетей плотности сельского населения (без учета административных центров районов), что при картометрическом анализе дает соответствие в 79 % случаев и приводит к выделению 6 социально-энергетических районов (рис. 15).

Первый район («вымирающих деревень» с плотностью сельского населения до 5 чел./км2) занимает 25,6 % площади ЦЭР России, где при удовлетворительной экологической ситуации оправдан прогноз расширения рекреационной функции места территории.

Рис. 15. Социально-энергетические районы ЦЭР России

Социально—энергетические районы: 1 — район «вымирающих деревень»; 2 — район «активного регресса»; 3 — «приграничный запад и юго-запад»; 4— «старо-промышленный северо-восток»; 5 — «пристоличный»; 6 — «столичный» район. Голубым цветом представлена акватория Рыбинского водохранилища, не закрашены циклы питающей электрической сети городов и крупных энергетических узлов.

Для таксона характерно доминирование социально-экономических проблем сельской местности, а территориальный охват позволяет отнести к ним сетевой тип «ветвь — деревья» и крупные циклы первого яруса с очень низкой надежностью энергоснабжения. Развитие локальных систем на основе ВИЭ — это эффективный способ энергообеспечения в условиях «очагового» расселения. По ресурсным условиям эффективны МГЭС в поселениях людностью от 5 до 5000 человек (0,7–1,3 тыс. кВт⋅ч/км2), а утилизация энергии ветра ограничена энергоустановками мощностью до 1 кВт (до 5 человек). Исключение составляют территории близ Рыбинского водохранилища, где ВЭУ мощностью 1–10 кВт позволяет обеспечить нужды 5–60 человек.

Второй район («активного регресса»: от 5 до 10 чел./км2) частично охватывает все регионы с «приречным» типом расселения (42,7 % площади ЦЭР). В условиях быстрой убыли населения и сервисных структур их обслуживания показатели приближаются к уровню «вымирающих деревень». Запредельный износ сети и крайне растянутые коммуникации снижают надежность энергоснабжения. Это ситуация, где превалирует инфраструктурный аспект обустройства сельской местности, характерный для внешней стороны первого топологического яруса и ее периферийных циклов с напряженной экологической ситуацией. Для сдерживания социально-экономического и экологического регресса необходимо развивать локальную энергетику. Для поселений людностью 5–5000 человек (от 1,0 до 2,3 тыс. кВт⋅ч/км2) повсеместно эффективны МГЭС. Использование энергии ветра ограничено ВЭУ до 1 кВт (поселения людностью до 5 человек). ВЭУ 1–10 кВт целесообразны для использования только в пределах III—V типовой зоны (4,0–5,3 м/с).

Третий район («приграничный запад и юго-запад»: от 10 до 30 чел./км2) — это ареал сплошного земледельческого освоения с преобладанием крупных селений приречного и прибалочного типа (11,6 % площади ЦЭР). Таксон включает крупные циклы первого яруса и растянутые древовидные коммуникации на периферии с очень низкой надежностью электроснабжения, за исключением пригородов областных центров. Специфична и экологическая характеристика таксона: зоны напряженной ситуации занимают примерно 40 % площади, кризисной — 50 %, а примерно для 10 % характерна ситуация катастрофы. Доминирование экологического аспекта продуцирует нарастание системной «болезни места», что требует корректировки стратегии природопользования с целью повышения экологической устойчивости и биоразнообразия. Локальные системы на основе МГЭС эффективны повсеместно для поселений людностью 5–5000 человек (от 1,8 до 3,7 тыс. кВт⋅ч/км2). Использование ветроэнергетики ограничено мощностью до 1 кВт (для поселений людностью до 5 человек). В Орловской области ВЭУ 10 кВт целесообразны ареально, а в других регионах по очаговому принципу.

Четвертый район («старопромышленный северо-восток»: от 10 до 30 чел./км2) включает циклы первого яруса, являющиеся продолжением сети областных центров и энергоузлов старопромышленных зон (4,4 % площади ЦЭР) с равномерным расселением пригородного типа. Морфология сети определяет высокую надежность энергоснабжения вблизи областных центров и низкую на периферии. В условиях высокого роста нужд рурального и полурурального населения фиксируется ситуация совпадения социально-экономического, инфраструктурного и энергетического аспектов на локальном уровне сельской местности. Развитие местных энергосистем целесообразно и для повышения биологического разнообразия в условиях экологической напряженности. МГЭС эффективны повсеместно для поселений людностью 5–5000 человек (от 1,0 до 2,2 тыс. кВт⋅ч/км 2). Использование энергии ветра ограничено ветроэнергетическими установками мощностью до 1 кВт.

Пятый район («пристоличный»: от 10 до 30 чел./км2) включает часть регионов, ранее входивших в эксплуатационную зону обслуживания «Мосэнерго». Таксон охватывает сетевые циклы первого и второго ярусов, функционально связанные с сетевыми комплексами Московской области (9,2 % площади ЦЭР). Морфология сети определяет доминирование иерархического типа управляющей структуры с высоким уровнем надежности энергоснабжения. Равномерное и плотное сельское расселение пригородного типа характеризуется высоким темпом роста потребностей, но на фоне устаревшей схемы энергоснабжения. Положение усугубляется кризисно-конфликтной экологической ситуацией, причем уровень деградации среды имеет склонность к обострению. Это ситуация комплексного совпадения социально-экономической, инфраструктурной, энергетической и экологической проблемы. Локальные системы на основе МГЭС эффективны повсеместно для увеличения энерговооруженности поселений людностью 5–5000 человек (от 1,3 до 7 тыс. кВт⋅ч/км2), а ветроэнергоустановки мощностью 110 кВт — для малых поселений (в пределах Московской области только в отдельных очагах).

Шестой район («столичный» 30 чел./км2) представлен только частью Московской области, занимающей 5,2 % площади ЦЭР. Это таксон сплошного и плотного сельского расселения пригородного типа в циклах второго и третьего топологических ярусов со смешанным типом управляющей структуры (высокая надежность). Темпы роста энергетических нужд и устаревшие сетевые схемы обостряют энергетические проблемы в условиях кризисно-конфликтной экологической ситуации. Таксон представляет фокус развития ЦЭР: соответственно развитие местных энергосистем перспективно по принципу «полюса роста» (сегмент общей энергосистемы), что способствует росту мультипликационных эффектов по принципу «домино» для ареалов с возрастающим спросом на энергию: поселков повышенной комфортности; зон массового перехода на электроотопление и т.д. Эксплуатация ВЭУ мощностью 1–10 кВт целесообразна в отдельных местностях по очаговому принципу. Объекты малой гидроэнергетики по ресурсной обеспеченности эффективны повсеместно и позволяют повысить уровень электрификации поселений людностью 5–5000 человек (от 6,7 до 7,0 тыс. кВт⋅ч/км2).

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Взаимосвязь централизации и децентрализации есть основа процесса формирования энергетического пространства любого масштаба и ранга. Исторически первичная децентрализованная энергетика, развивая электрификацию в локальной зоне обслуживания «вглубь», создала базу для последующей централизации энергоснабжения «вширь».

2. Территориальная организация разномасштабных энергосистем определяется универсальной закономерностью концентрации энергетики (централизации) и дисперсностью части потребителей (децентрализации) в пределах единого энергетического пространства. Поэтому периферийные, приграничные и глубинные части регионов — это зоны обострения энергетических проблем. Отсюда, чем разнообразнее варианты электрификации одновременно в локальной зоне обслуживания «вширь и вглубь», тем выше морфологическое разнообразие энергосистем и функциональная устойчивость энергетического пространства любого уровня.

3. Морфологическое разнообразие энергетического пространства определяет доминирующий тип структуры управления энергосистемы и уровень ее надежности. Централизация энергоснабжения в условиях крайне растянутых коммуникаций социально-экономического «моря периферии», объективно требует взаимного дополнения своим антиподом — пространственно обоснованной децентрализации на локальном уровне.

4. Противоречия между технико-экономическим подходом в территориальной организации систем энергоснабжения и социальной сущностью энергетики приводят к образованию энергетических «пустот», территорий с отсутствием или недостаточным развитием систем энергоснабжения с четко просматриваемой тенденцией роста площади охвата в зонах социально-экономической депрессии.

5. Социально-экологическая парадигма — ключевой фактор возрождения локальной энергетики на основе возобновляемых источников. В условиях централизованных энергосистем староосвоенных регионов Центральной России это целесообразно по комплексу стимулирующих причин: социальной востребованности, экологической необходимости, энергетической потребности, экономической эффективности, ресурсной обеспеченности и технической возможности.

Основные положения и выводы диссертации отражены

в следующих публикациях автора:

Научная монография:

1. Территориальная организация локальной энергетики ЦЭР России — монография / З.А. Атаев ; Ряз. гос. ун-т им. С.А. Есенина. — М. ; Рязань: МПСИ, 2006. — 344 с., 15 с. ил.

Статьи (курсивом обозначены публикации, изданные в рецензируемых журналах):

2. Экологические аспекты использования возобновляемых источников энергии // Рязанский экологический вестник. — Рязань: РИРО; Горизонт, 1995. — № 3. — С. 59—61.

3. Возможность, практика и перспективы ветроэнергетики в Рязанской области // Рязанский экологический вестник. Рязань: РИРО; Горизонт, 1995. — № 5. — С. 29–32.

4. Энергоизбыточность Рязанской области: миф или реальность? // Материалы 2-й Всероссийской научн. практ. конф. «Современные информационные технологии в образовании», 13–14 мая — Рязань: РИРО, 1998. — С. 133–136.

5. Ретроспективный анализ использования гидравлической энергии в Рязанской области // Проблемы региональной экологии. — Екатеринбург: Изд-во УРЦ Аэрокосмоэкология, 1998. — № 3 — С. 72–84.

6. Энергетические проблемы сельского населения Рязанской области // Вопросы региональной географии и геоэкологии — Сб. науч. тр. — Рязань: РГПУ, 1999. — С. 66–70.

7. Возобновляемая энергетика — резерв сельского энергоснабжения // Нива Рязани. Информационно-аналитический вестник, 1999. — № 8 (14) август — С. 14–16.

8. Система сельского расселения и проблемы энергоснабжения ЦЭР России // Проблемы региональной экологии. — Екатеринбург: Изд-во УРЦ Аэрокосмоэкология, 2000. — № 4 — С. 16–20.

9. Методология выбора схем энергоснабжения сельской местности ЦЭР России // Материалы и исследования по Рязанскому краеведению — Сб. науч. тр. — Рязань: РИРО, 2002. — Т. 3. — С. 297–300.

10. Состояние и перспективы сельского энергоснабжения Рязанской области // Возобновляемая энергия: ежемесячный бюллетень для России и стран СНГ. — М.: Интерсоларцент, 2002. — Июнь. — С. 5–7.

11. Актуальность использования возобновляемых источников энергии в ЦЭР России // Состояние и проблемы развития гуманитарной науки в Центральном регионе России: тр. 4-й регион. науч.-практ. конф., 5–6 июня 2002 г. — Рязань: РГПУ, 2002. — Т. 1. — С. 191–200.

12. Основные направления использования возобновляемой энергетики в сельской местности ЦЭР России // Состояние и проблемы развития гуманитарной науки в Центральном регионе России: тр. 4-й регион. науч.-практ. конф., 5–6 июня 2002 г. — Рязань: РГПУ, 2002. — Т. 2. — С. 58–61.

13. Университеты и региональные исследования // Университеты и региональное развитие: материалы международной науч.-практ. конф., 2–3 октября 2002 г. // Смоленск: Универсум, 2002. — С. 142–145.

14. Региональная концепция энергонезависимости // Вопросы региональной географии и геоэкологии — Сб. науч. тр. —/ Отв. ред. В.А. Кривцов. — Рязань: РГПУ, 2003. — Вып. 3. — С. 92–101.

15. Регионы России и перспективы развития возобновляемой энергетики // Региональные исследования — Смоленск: Универсум, 2003. — № 2 — С. 76–85.

16. Основы региональной концепции сельской энергетики // ВИЭ: материалы научной молодежной школы / Под общ. ред. В.В. Алексеева. — М.: Изд-во МГУ, 2003. — С. 13–17.

17. Региональные предпосылки развития возобновляемой энергетики в России (экономико-географический обзор по федеральным округам) // ВИЭ: материалы научной молодежной школы /Под общ. ред. В.В. Алексеева. — М.: Изд-во МГУ, 2003. — С. 18–23.

18. Выбор схемы энергетического снабжения села в ЦЭР России //Проблемы региональной экологии. — Смоленск: Камертон, 2004. — № 2 — С. 91–105.

19. Географический подход в методологии освоения возобновляемых источников энергии //«Энергообеспечение в сельском хозяйстве», тр. 4-й межд. конф., 12–13 мая 2004 г. — Ч. 4: ВИЭ, местные энергоресурсы, экология. — М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004. — С. 14–19.

20. Эколого-экономическая оценка локальных систем энергоснабжения ЦЭР России // Региональные исследования. — Смоленск: Универсум, 2004. — № 2 (4) — С. 79–89.

21. Территориальная организация локальной энергетики // Проблемы региональной экологии. — Смоленск: Камертон, 2005. — № 3 — С. 56–66.

22. Территориальная организация локальной энергетики: актуальность, проблемы, перспективы (на примере сельской местности Рязанской области) // М.: ИГРАН; МАРС, 2005. — С. 276–284.

23. Централизованные и локальные энергосистемы в свете положений концепции кластеров и ТПК (на примере морфологии электроэнергетики Московской области) // М.: ИГРАН; МАРС, 2006. — С. 71–81.

24. Оценка ресурсов развития малой гидроэнергетики ЦЭР России // «Современные проблемы гуманитарных и естественных наук», материалы международной межвузовской науч.-практ. конф., тр. РИУП, 1.12.2006 г. Рязань: РИУП. 2007. — Вып. 10. — С. 159–161.

25. Пространственный каркас локальных систем электроэнергетики (на примере Московской области) // Известия РАН. Серия География. — 2007. — № 2. — С. 84–95.

26. Централизация и децентрализация как современные тенденции развития электроэнергетики // М.: ИГРАН; МАРС, 2007 (в печати).

Карты:

27. Топливно-энергетический комплекс Рязанской области // Атлас Рязанской области / М.: РТГЭ филиал ФГУП «МАГП», 2006. — С. 45.

28. Малая гидроэнергетика Рязанской области (1940–1960 гг.) // Атлас Рязанской области / М.: РТГЭ филиал ФГУП «МАГП», 2006. — С. 45.


ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ТЕРРИТОРИАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЛОКАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ ЦЭР РОССИИ

1.1. Методология работы, основные понятия и определения

1.2. Централизация и децентрализация как современные тенденции

  развития электроэнергетики и их географические следствия

1.3. Территориальная организация локальных энергосистем:

  ЦЭР России, Московская область

1.4. Территориальная организация локальных энергосистем:

  Рыбновский район Рязанской области

Выводы к главе 1

ГЛАВА 2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ПРОБЛЕМЫ

И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ ЦЭР РОССИИ

2.1. Эволюция территориальной организации разномасштабных энергосистем

2.2. Состав, структура и проблемы электроэнергетики ЦЭР России

2.3. Топливная стратегия и перспективы развития электроэнергетики ЦЭР России

2.4. Система сельского энергоснабжения и расселения ЦЭР России

Выводы к главе 2

ГЛАВА 3. КЛЮЧЕВЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗВИТИЯ

ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ ЦЭР РОССИИ

3.1. Малая гидроэнергетика как основа сельской электрификации

  Рязанской области (1920–1960 гг.)

3.2. Историко-географическая типология районов Рязанской области

  по территориальной организации локальных энергосистем

  на основе объектов малой гидроэнергетики

3.3. Оценка ресурсного потенциала энергии ветра ЦЭР России

3.4. Оценка гидроэнергетических ресурсов ЦЭР России

3.5. Научно-производственный потенциал

  малой ветряной и гидравлической энергетики ЦЭР России

Выводы к главе 3

ГЛАВА 4. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

СИСТЕМЫ СЕЛЬСКОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ЦЭР РОССИИ

4.1. Эколого-географическое районирование ЦЭР России

4.2. Государственная политика и социально-экологическая парадигма,

как факторы стимулирования возобновляемой энергетики

4.3. Региональные механизмы стимулирования проекта возрождения

Кузьминской малой-ГЭС в Рыбновском районе Рязанской области

4.4. Многоуровневая модель энергетического пространства ЦЭР России

Выводы к главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Список рисунков и таблиц

Список принятых сокращений

 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.