Из истории развития электроэнергетики СССР

БАРИНОВ В. А., доктор техн. наук, ЭНИН им. Г. М. Кржижановского

В развитии электроэнергетики СССР можно выделить несколько этапов: соединение электростанций на параллельную работу и организация первых электроэнергетических систем (ЭЭС); развитие ЭЭС и образование территориальных объединенных электроэнергетических систем (ОЭС); создание единой электроэнергетической системы (ЕЭС) европейской части страны; формирование ЕЭС в масштабе всей страны (ЕЭС СССР) с включением ее в состав межгосударственного энергообъединения социалистических стран.
Перед первой мировой войной суммарная мощность электростанций дореволюционной России составляла 1141 тыс. кВт, а годовая выработка электроэнергии — 2039 млн. кВт-ч. Самая крупная тепловая электростанция (ТЭС) имела мощность 58 тыс. кВт, наибольшая мощность агрегата была 10 тыс. кВт. Суммарная мощность гидроэлектростанций (ГЭС) составляла 16 тыс. кВт, самой крупной была ГЭС мощностью 1350 кВт. Протяженность всех сетей напряжением выше генераторного оценивалась величиной около 1000 км.
Основы развития электроэнергетики СССР были заложены разработанным под руководством В. И. Ленина Государственным планом электрификации России (планом ГОЭЛРО), предусматривающим строительство крупных электростанций и электрических сетей и объединение электростанций в ЭЭС. План ГОЭЛРО был принят на VIII Всероссийском съезде Советов в декабре 1920 г.
Уже на начальном этапе реализации плана ГОЭЛРО была проведена значительная работа по восстановлению разрушенного войной энергетического хозяйства страны, строительству новых электростанций и электрических сетей. Первые ЭЭС — Московская и Петроградская — были созданы в 1921 г. В 1922 г. вошла в эксплуатацию первая линия напряжением 110 кВ в Московской ЭЭС, и сети 110 кВ получили в дальнейшем широкое развитие.
К конечному 15-летнему сроку план ГОЭЛРО был значительно перевыполнен. Установленная мощность электростанций страны в 1935 г. превысила 6,9 млн. кВт. Годовая выработка превзошла 26,2 млрд. кВт-ч. По производству электроэнергии Советский Союз занял второе место в Европе и третье в мире.
Интенсивное плановое развитие электроэнергетики было прервано началом Великой Отечественной войны. Перебазирование промышленности западных районов на Урал и в восточные районы страны потребовало форсированного развития энергетического хозяйства Урала, Северного Казахстана, Центральной Сибири, Средней Азии, а также Поволжья, Закавказья и Дальнего Востока. Исключительно большое развитие получила энергетика Урала; выработка электроэнергии электростанциями Урала с 1940 по 1945 гг. увеличилась в 2,5 раза и достигла 281% всей выработки по стране.
Восстановление разрушенного энергетического хозяйства началось уже с конца 1941 г.; в 1942 г. восстановительные работы велись в центральных районах европейской части СССР, в 1943 г. — в южных районах; в 1944 г. — в западных районах, а в 1945 г. эти работы распространялись на всю освобожденную территорию страны.
В 1946 г. суммарная мощность электростанций СССР достигла довоенного уровня.
Наибольшая мощность ТЭС в 1950 г. составила 400 МВт; турбина мощностью 100 МВт в конце 40-х годов стала типовым агрегатом, вводимым на ТЭС.
В 1953 г. на Черепетской ГРЭС были введены энергоблоки мощностью 150 МВт на давление пара 17 МПа. В 1954 г. вошла в эксплуатацию первая в мире атомная электростанция (АЭС) мощностью 5 МВт.
В составе вновь вводимых генерирующих мощностей возрастала мощность ГЭС. В 1949—1950 гг. были приняты решения о строительстве мощных Волжских ГЭС и сооружении первых дальних линий электропередачи (ВЛ). В 1954—1955 г. началось строительство наиболее крупных Братской и Красноярской ГЭС.
К 1955 г. значительное развитие получили три работавшие раздельно объединенные электроэнергетические системы европейской части страны; Центра, Урала и Юга; суммарная выработка этих ОЭС составила около половины всей производимой в стране электроэнергии.
Переход к следующему этапу развития энергетики был связан с вводом в эксплуатацию Волжских ГЭС и ВЛ 400—500 кВ. В 1956 г. была введена в работу первая ВЛ напряжением 400 кВ Куйбышев — Москва. Высокие технико-экономические показатели этой ВЛ были достигнуты за счет разработки и реализации ряда мероприятий по повышению ее устойчивости и пропускной способности: расщепления фазы на три провода, сооружения переключательных пунктов, ускорения действия выключателей и релейных защит, применения продольной емкостной компенсации реактивности линии и поперечной компенсации емкости линии с помощью шунтирующих реакторов, внедрения автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) «сильного действия» генераторов отправной гидроэлектростанции и мощных синхронных компенсаторов приемных подстанций и др.
При вводе в работу ВЛ 400 кВ Куйбышев—Москва на параллельную работу с ОЭС Центра присоединилась Куйбышевская ЭЭС района Средней Волги; этим было положено начало объединению ЭЭС различных районов и созданию ЕЭС европейской части СССР.
С вводом в 1958—1959 гг. участков ВЛ Куйбышев—Урал произошло объединение ЭЭС Центра, Предуралья и Урала.
В 1959 г. вступила в эксплуатацию первая цепь ВЛ 500 кВ Волгоград—Москва, и в состав ОЭС Центра вошла Волгоградская ЭЭС; в 1960 г. произошло присоединение к ОЭС Центра ЭЭС центрально-черноземной области.
В 1957 г. было закончено строительство Волжской ГЭС имени В. И. Ленина с агрегатами 115 МВт, в 1960 г. — Волжской ГЭС им. XXII съезда КПСС. В 1950—1960 гг. завершены также Горьковская, Камская, Иркутская, Новосибирская, Кременчугская, Каховская и ряд других ГЭС. В конце 50-х годов были введены первые серийные энергоблоки на давление пара 13 МПа: мощностью 150 МВт на Приднепровской ГРЭС и 200 МВт на Змиевской ГРЭС.
Во второй половине 50-х годов было завершено объединение ЭЭС Закавказья; шел процесс объединения ЭЭС Северо-Запада, Средней Волги и Северного Кавказа. С 1960 г. началось формирование ОЭС Сибири и Средней Азии.
Велось широкое строительство электрических сетей. С конца 50-х годов началось внедрение напряжения 330 кВ; сети этого напряжения получили большое развитие в южной и северо-западной зонах европейской части СССР. В 1964 г. был завершен перевод дальних ВЛ 400 кВ на напряжение 500 кВ и создана единая сеть 500 кВ, участки которой стали основными системообразующими связями ЕЭС европейской части СССР; в дальнейшем и в ОЭС восточной части страны функции системообразующей сети стали переходить к сети 500 кВ, наложенной на развитую сеть 220 кВ.
Начиная с 60-х годов характерной особенностью развития электроэнергетики стало последовательное увеличение доли энергоблоков в составе вводимых мощностей ТЭС. В 1963 г. были введены первые энергоблоки 300 МВт на Приднепровской и Черепетской ГРЭС. В 1968 г. вошли в эксплуатацию энергоблок 500 МВт на Назаровской ГРЭС и энергоблок 800 МВт на Славянской ГРЭС. Все эти блоки работали на сверхкритическом давлении пара (24 МПа).
Преобладание ввода мощных агрегатов, параметры которых неблагоприятны по условиям устойчивости, усложнило задачи обеспечения надежной работы ОЭС и ЕЭС. Для решения этих задач стали необходимыми разработка и внедрение АРВ сильного действия генераторов энергоблоков; потребовалось также использование автоматики аварийной разгрузки мощных ТЭС, в том числе, автоматики аварийного управления мощностью паровых турбин энергоблоков.
Продолжалось интенсивное строительство ГЭС; в 1961 г. на Братской ГЭС вошел в строй гидроагрегат 225 МВт, в 1967 г. на Красноярской ГЭС были введены первые гидроагрегаты 500 МВт. В течение 60-х годов было завершено сооружение Братской, Боткинской и ряда других ГЭС.
В западной части страны развернулось строительство атомных электростанций. В 1964 г. вошел в эксплуатацию энергоблок 100 МВт на Белоярской АЭС и энергоблок 200 МВт на Нововоронежской АЭС; во второй половине 60-х годов были введены вторые энергоблоки на этих АЭС: 200 МВт на Белоярской и 360 МВт на Нововоронежской.
В течение 60-х годов продолжалось и было завершено формирование европейской части СССР. В 1962 г. по ВЛ 220—110 кВ соединились на параллельную работу ОЭС Юга и Северного Кавказа. В том же году были закончены работы на первой очереди опытно-промышленной линии электропередачи 800 кВ постоянного тока Волгоград—Донбасс, положившей начало межсистемной связи Центр—Юг; строительство этой ВЛ было завершено в 1965 г.

* Без ВЛ 800 кВ постоянного тока. ** В том числе ВЛ 400 кВ.
В 1966 г. замыканием межсистемных связей 330—110 кВ Северо- Запад—Центр было осуществлено присоединение на параллельную работу ОЭС Северо-Запада. В 1969 г. была организована параллельная работа ОЭС Центра и Юга по распределительной сети 330—220—110 кВ, и все энергообъединения, входящие в состав ЕЭС, стали работать синхронно. В 1970 г. по связям 220— 110 кВ Закавказье — Северный Кавказ присоединилась на параллельную работу ОЭС Закавказья.
Таким образом, в начале 70-х годов был начат переход к следующему этапу развития электроэнергетики нашей страны — формированию ЕЭС СССР. В составе ЕЭС европейской части страны в 1970 работали параллельно ОЭС Центра, Урала, Средней Волги, Северо-Запада, Юга, Северного Кавказа и Закавказья, включавшие 63 ЭЭС. Три территориальные ОЭС — Казахстана, Сибири и Средней Азии работали раздельно; ОЭС Востока находилась в стадии формирования.
В 1972 г. в состав ЕЭС СССР вошла ОЭС Казахстана (две ЭЭС этой республики — Алма-Атинская и Южноказахстанская — работали изолированно от других ЭЭС Казахской ССР и входили в состав ОЭС Средней Азии). В 1978 г. с завершением строительства транзитной ВЛ 500 кВ Сибирь—Казахстан—Урал присоединилась на параллельную работу ОЭС Сибири.
В том же 1978 г. было закончено строительство межгосударственной ВЛ 750 кВ Западная Украина (СССР) — Альбертирша (ВНР), и с 1979 г. началась параллельная работа ЕЭС СССР и ОЭС стран — членов СЭВ. С учетом ОЭС Сибири, имеющей связи с ЭЭС МНР, образовалось объединение ЭЭС социалистических стран, охватывающее громадную территорию от Улан-Батора до Берлина.
От сетей ЕЭС СССР осуществляется экспорт электроэнергии в Финляндию, Норвегию, Турцию; через преобразовательную подстанцию постоянного тока в районе г. Выборга ЕЭС СССР соединена с энергообъединением Скандинавских стран НОРДЭЛ.
Динамика структуры генерирующих мощностей в 70 и 80-х годах характеризуется нарастающим вводом мощностей на АЭС в западной части страны; дальнейшим вводом мощностей на высокоэффективных ГЭС, в основном в восточной части страны; началом работ по созданию Экибастузского топливно-энергетического комплекса; общим ростом концентрации генерирующих мощностей и увеличением единичной мощности агрегатов.

В 1971—1972 гг. на Нововоронежской АЭС были введены в эксплуатацию два водо-водяных реактора мощностью по 440 МВт (ВВЭР- 440); в 1974 г. пущен первый (головной) водографитовый реактор мощностью 1000 МВт (РБМК-1000) на Ленинградской АЭС; в 1980 г. на Белоярской АЭС введен в работу реактор-размножитель мощностью 600 МВт (БН-600); в 1980 г. на Нововоронежской АЭС был введен реактор ВВЭР-1000; в 1983 г. на Игналинской АЭС пущен первый реактор мощностью 1500 МВт (РБМК- 1500).
В 1971 г. на Славянской ГРЭС был введен в эксплуатацию энергоблок 800 МВт с одновальной турбиной; в 1972 г. в Мосэнерго вошли в строй два теплофикационных энергоблока 250 МВт; в 1980 г. на Костромской ГРЭС был введен в работу энергоблок 1200 МВт на сверхкритические параметры пара.
В 1972 г. вошла в строй первая в СССР гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) — Киевская; в 1978 г. был введен в работу первый гидроагрегат 640 МВт на Саяно-Шушенской ГЭС. С 1970 по 1986 г. были введены на полную мощность Красноярская, Саратовская, Чебоксарская, Ингурская, Токтогульская, Нурекская, Усть-Илимская, Саяно- Шушенская, Зейская и ряд других ГЭС.
В 1987 г. мощность наиболее крупных электростанций достигла: АЭС — 4000 МВт, ТЭС — 4000 МВт, ГЭС — 6400 МВт. Доля АЭС в суммарной мощности электростанций ЕЭС СССР превысила 12%; доля конденсационных и теплофикационных энергоблоков 250—1200 МВт приблизилась к 60% общей мощности ТЭС.
Технический прогресс в развитии системообразующих сетей характеризуется последовательным переходом к более высоким ступеням напряжения. Освоение напряжения 750 кВ началось с ввода в эксплуатацию в 1967 г. опытно-промышленной ВЛ 750 кВ Конаковская ГРЭС— Москва. В течение 1971—1975 гг. была сооружена широтная магистраль 750 кВ Донбасс—Днепр—Винница—Западная Украина; эта магистраль была затем продолжена введенной в 1978 г. ВЛ 750 кВ СССР— ВНР. В 1975 г. была сооружена межсистемная связь 750 кВ Ленинград— Конаково, позволившая передать в ОЭС Центра избыточную мощность ОЭС Северо-Запада. Дальнейшее развитие сети 750 кВ было связано в основном с условиями выдачи мощности крупных АЭС и необходимостью усиления межгосударственных связей с ОЭС стран — членов СЭВ. Для создания мощных связей с восточной частью ЕЭС сооружается магистральная ВЛ 1150 кВ Казахстан—Урал; ведутся работы по сооружению электропередачи постоянного тока 1500 кВ Экибастуз — Центр.
Рост установленной мощности электростанций и протяженности электрических сетей 220—1150 кВ ЕЭС СССР за период 1960—1987 г. характеризуется данными, приведенными в таблице.
Единая энергетическая система страны — развивающийся по государственному плану комплекс взаимосвязанных энергообъектов, объединённых общим технологическим режимом и централизованным оперативным управлением. Объединение ЭЭС позволяет повысить темпы роста энергетических мощностей и удешевить энергетическое строительство за счет укрупнения электростанций и увеличения единичной мощности агрегатов. Концентрация энергетических мощностей с преимущественным вводом наиболее мощных экономичных агрегатов, изготавливаемых отечественной промышленностью, обеспечивает повышение производительности труда и улучшение технико-экономических показателей энергетического производства.
Объединение ЭЭС создает возможности рационального регулирования структуры расходуемого топлива с учетом изменяющейся топливной конъюнктуры; оно является необходимым условием решения комплексных гидроэнергетических проблем с оптимальным для народного хозяйства в целом использованием водных ресурсов основных рек страны. Систематическое снижение удельного расхода условного топлива на отпущенный с шин ТЭС киловатт-час обеспечивается улучшением структуры генерирующих мощностей и экономическим регулированием общего энергетического режима ЕЭС СССР.
Взаимопомощь параллельно работающих ЭЭС создает возможность значительного повышения надежности электроснабжения. Выигрыш в суммарной установленной мощности электростанций ЕЭС за счет снижения годового максимума нагрузки вследствие разновременности наступления максимумов ЭЭС и сокращения необходимой резервной мощности превышает 15 млн. кВт.
Общий экономический эффект от создания ЕЭС СССР на достигнутом к середине 80-х годов уровне ее развития (в сравнении с изолированной работой ЕЭС) оценивается снижением капитальных вложений в электроэнергетику на 2,5 млрд. руб. и уменьшением ежегодных эксплуатационных расходов примерно на 1       млрд руб.