О нормативных документах в области качества электроэнергии и условий потребления реактивной мощности
Железко Ю. С.
В течение длительного времени (в области потребления реактивной мощности с начала 30-х годов, а в области качества электроэнергии с 1984 г.) взаимоотношения энергоснабжающих организаций и потребителей электроэнергии регулировались скидками (надбавками) к тарифам на электроэнергию. В области реактивной мощности аналогичная практика существовала и за рубежом. О практике зарубежных энергосистем в части качества электроэнергии подробнее будет сказано далее.
С развитием рыночных отношений в нашей стране усилилось внимание к правовому статусу нормативных документов, затрагивающих экономические интересы сторон договорных отношений. Такие документы должны в обязательном порядке пройти регистрацию в Минюсте и быть опубликованными в открытой печати. Действовавшая до 1 января 2001 г. Инструкция о порядке расчетов за электрическую и тепловую энергию, которой устанавливались указанные скидки (надбавки), была утверждена Госкомцен РФ и Минтопэнерго РФ 30 ноября 1993 г. и 28 декабря 1993 г. зарегистрирована Минюстом РФ за № 449. Однако 24 апреля 2000 г. письмом № 3053-ЭР в адреса Федеральной энергетической комиссии и Минтопэнерго России [1] Минюст сообщил, что упомянутая Инструкция вошла в противоречие с законодательными и иными правовыми актами более высокого уровня, принятыми после регистрации Инструкции, в связи с чем она должна быть приведена в соответствие с действующим законодательством или отменена. Приказом Минэнерго России от 28 декабря 2000 г. № 167 Инструкция была признана утратившей силу с 1 января 2001 г.
Далее в статье излагаются технико-экономические и правовые аспекты совершенствования нормативных документов в указанных областях.
О технико-экономической целесообразности нормирования уровней потребления и генерации реактивной мощности потребителями и их влияния на качество электроэнергии в сетях общего назначения.
Реактивная мощность.
Известно, что большинство электроприемников (все двигатели, электромагнитные устройства и т.п.), а также средства преобразования параметров электроэнергии (например, трансформаторы) в силу своих физических свойств требуют для своей работы кроме активной энергии, поступающей однонаправленно из сети в электроприемник, некоторой “обменной” энергии, которая в течение половины периода основной частоты сети направлена в сторону электроприемника, а в течение другой половины периода - в обратную сторону. Эта энергия, необходимая для создания электромагнитного поля, получила название реактивной. Она не совершает никакой работы и сама по себе не в состоянии превратиться в какую-либо полезную вещь. Поэтому ее невозможно рассматривать как самостоятельный товар. Реактивная энергия создает условия, в которой активная энергия совершает работу.
На создание реактивной энергии топливо практически не расходуется. Однако эта “обменная” энергия загружает электрические сети, отнимая некоторую часть их пропускной способности и приводя к дополнительным потерям активной энергии. В частности, если предприятие потребляет, например, 4 единицы активной энергии и дополнительно “гоняет” по сети 3 единицы реактивной энергии, сеть оказывается загруженной на √42 + 32 = 5 единиц, а потери в ней возрастают с величины, пропорциональной 42 = 16 единицам, до величины, пропорциональной 42 + З2 = 25 единицам. В результате сеть загружается на 25% больше, а потери в ней становятся на 56% больше по сравнению с режимом передачи только активной энергии.
В то же время реактивная энергия легко может производиться непосредственно в местах, где она требуется, с помощью конденсаторных установок. Практика такого производства реактивной энергии широко распространена во всем мире и известна под термином “компенсация реактивной мощности”. При определении необходимой степени такой компенсации выделяют два аспекта: технические условия, состоящие в ограничении уровня передаваемой (генерируемой) реактивной мощности техническими возможностями сети (при их превышении напряжение в узлах выходит за допустимые пределы, а в ряде случаев нарушается устойчивая работа линий электропередачи), и экономические условия, представляющие собой предельный уровень потребления реактивной мощности, которую экономически целесообразно получать из сети энергоснабжающей организации, а не от собственных компенсирующих устройств потребителя. Экономическая целесообразность производства реактивной энергии на местах наступает в подавляющем большинстве случаев раньше, чем технические ограничения по ее передаче.
Известно, что потери в сетях энергоснабжающих организаций включаются в тарифы на электроэнергию. Это дает основание некоторым специалистам говорить о том, что не должно быть никакой отдельной платы за реактивную энергию, так как все ее последствия оплачены потребителями через тариф на активную энергию. Ошибочность этого утверждения заключается в рассмотрении потребителей как единого целого, осуществляющего некую общую оплату за электроэнергию.
Известно, что в силу различий в технологических процессах на предприятиях различных отраслей существенно различается и потребление ими реактивной энергии. Если один из потребителей потребляет 10 единиц активной энергии и 8 реактивной, а другой при таком же потреблении активной всего 3 единицы реактивной, то вклад в потери в сетях первого потребителя будет пропорционален 102 + 82 = 164 единицам, а другого 102 + 32 = 109 единицам. Общие потери будут пропорциональны 273 единицам. Отсутствие экономического механизма нормализации потребления реактивной энергии приводит к равной оплате каждым потребителем общих потерь в 273 единицы, т.е. по 136,5 единиц. В результате первый потребитель не “оплатил потери, обусловленные потреблением реактивной энергии своими электроустановками”, как это ошибочно представляется, а заставил всех остальных потребителей оплатить последствия своего режима потребления. На экономическом языке это называется перекрестным субсидированием. Из этого следует и ошибочность утверждения о двойной оплате потребителем потерь, обусловленных потреблением реактивной энергии (один раз через тариф, другой - через надбавку к нему).
Следует отметить, что даже равное относительное потребление реактивной энергии всеми потребителями, но сверх экономического предела, экономически невыгодно самим потребителям. Тариф на электроэнергию возрастает в этом случае в гораздо большей степени, чем затраты на компенсацию повышенного потребления реактивной мощности.
Недостаточное осознание этого очевидного факта объясняется тем, что вклад в общие потери конкретного потребителя достаточно мал, поэтому его индивидуальное повышенное потребление реактивной энергии почти не скажется на общем тарифе, если все другие потребители не превышают нормированного потребления. В связи с этим у конкретного потребителя складывается ощущение, что компенсируй - не компенсируй, а тариф все равно не изменится, поэтому нежелательны никакие дополнительные надбавки за повышенное потребление реактивной энергии. В силу того, что при отсутствии ограничивающих нормативных документов каждый конкретный потребитель захочет воспользоваться возможностью переложения части своих затрат на чужие плечи, процесс увеличения потребления реактивной мощности может стать неуправляемым. И здесь велика роль государственного регулирующего органа, который должен упорядочить эти отношения.
Экономически выгодная степень компенсации реактивной мощности в каждой точке сети определяется параметрами линий, соединяющих эту точку с источниками питания. Эти параметры индивидуальны для каждой точки и, следовательно, для каждого потребителя. Однако тарифы на электроэнергию не устанавливаются индивидуально для каждого потребителя, а в соответствии с [2] дифференцируются по трем уровням напряжения питания: 110 кВ и выше, 6 - 35 кВ и 0,4 кВ. Поэтому экономические уровни компенсации реактивной мощности следует принимать одинаковыми в рамках каждой из указанных групп. В соответствии с расчетами экономические значения коэффициентов реактивной мощности (отношение реактивной мощности к активной), минимизирующие сумму затрат на оплачиваемые потребителем потери и на эксплуатацию собственных компенсирующих устройств, для различных узлов сетей указанных ступеней напряжения находятся в диапазонах 0,42 - 0,57; 0,34 - 0,45 и 0,25 - 0,37. Средние (нормативные) значения с округлением до первого знака после запятой могут быть приняты равными соответственно 0,5; 0,4 и 0,3. Компенсация реактивной мощности ниже этих значений приводит к затратам на компенсирующие устройства, большим, чем снижение тарифа за счет снижения потерь, а потребление реактивной мощности сверх указанных значений приводит к большему увеличению тарифа, чем экономия на компенсирующих устройствах.
Иногда высказываются соображения, что, если потребитель установил компенсирующие устройства в соответствии с техническими условиями присоединения, то в условиях эксплуатации никаких дополнительных регулирующих воздействий экономического плана быть не должно. Эти соображения основаны на незнании технических параметров компенсирующих устройств, эксплуатируемых в сетях отечественных потребителей, и отличии менталитета последних от менталитета западных коллег.
Компенсирующие устройства западных изготовителей представляют собой комплектные автоматически регулируемые устройства, безотказность работы которых аналогична телевизорам “Sony” или фотоаппаратам “Kodak”. В сетях отечественных потребителей в настоящее время установлено порядка 30 млн. квар конденсаторов, из которых 18-20 млн. квар включаются и отключаются вручную. Если не контролировать потребление реактивной энергии из сети энергосистемы, не ясно, что будет заставлять потребителя эксплуатировать их в нужном режиме?
При выходе компенсирующего устройства из строя западный потребитель в силу присущей ему дисциплинированности приложит все силы, чтобы заменить его на новое. Как будет действовать отечественный потребитель при отсутствии каких- либо документов?
Заканчивая данный раздел, можно отметить, что у проблемы нормализации потребления реактивной мощности есть два аспекта: энергосбережение за счет снижения потерь в сетях и устранение перекрестного субсидирования. В связи с этим важна позиция в этом вопросе Департамента государственного энергетического надзора и энергосбережения Минэнерго России (Госэнергонадзор России) и Федеральной энергетической комиссии.
Качество электроэнергии.
Специфика электрической энергии как товара, в отличие от других видов промышленной продукции, состоит в том, что конкретный потребитель может ухудшать ее качество в сети энергоснабжающей организации. При этом он не только сам потребляет энергию пониженного качества, что может быть допустимо для его энергоустановок, но и заставляет других потреблять некондиционную энергию. Если считать, что “исправлять” параметры электроэнергии независимо от причины их ухудшения - дело исключительно энергоснабжающей организации, она вынуждена будет вкладывать средства в дополнительные устройства, устраняющие проблемы, внесенные конкретным потребителем. Стоимость этих средств через тариф на электроэнергию оплатят все потребители в равной мере.
Здесь очевидны те же проблемы перекрестного субсидирования, что и в части реактивной энергии. Следует добавить, что ухудшение параметров качества приводит также и к некоторому увеличению потерь в сетях.
