Энергетика. Личный опыт

Сегодня мне хотелось бы поговорить о современной энергетике и о тех историях, которые произошли со мной с тех пор как я пришел в энергетику. Я пришел в энергетику как физик, поэтому первая моя встреча с энергетикой была достаточно интересной. Я пришел сразу в руководство энергокомпанией и первый мой вопрос, который я задал содержательно, был такой: “Смотрите, по цифрам получается, что у вас КПД примерно 112%, это же лучше, чем вечный двигатель”. И ответ мне был дан простой: “Ты ничего не понимаешь в энергетике”.  И только главный инженер потом подошел ко мне и тихо сказал: “Понимаешь, мы так договорились”. 

О том, что такое была для меня энергетика. Я пришел в полувоенную организацию, где договорились - исполняем. Где то, что возникает во взаимоотношениях между людьми и является той истиной, которая существует сейчас. И мы имеем дело с очень опасными, сложными, конкретными, и очень долго живущими железяками. Энергетика - это очень сложно, очень важно. Во всяком случае в 90е годы, когда был кризис в России, очень значительное число людей просто погибло, потому что мы не умели в тот момент управляться с энергетикой, не сумели где-то поддержать энергетику в холодный период. И можно представить себе сейчас любой город, который остался вдруг без электричества и теплоснабжения зимой, и сразу понять, что это будет история сравнимая с блокадой Ленинграда без всяких военных действий. А это всего несколько объектов на территории. В Иркутске, например, это всего единственная теплостанция. И что такое критическая инфраструктура, что такое уровень ответственности людей, которые стоят и фактически охраняют очень важную и нужную часть нашей жизни, история про это. 

Энергетика устроена как передний край обороны перед хаосом. И в этом отношении у меня поначалу были какие-то претензии, но я быстро понял, что так устроена ситуация. Я обратил внимание на то, что можно найти в ней очень интересные для себя моменты, связанные уже с тем, как развивается эта махина. И, казавшиеся мне простыми вещи, как физика, история связаны с тепловыми станциями, оказались вдруг тонкими в тонкой настройке в извлечении максимального КПД (коэффициента полезного действия). А уж тем более в том, как строить сети. Обнаружив, что две линии могут быть лучше, чем три в определенных ситуациях просто потому, что сеть, топология - это гораздо более тонкая и сложная структура, чем кажется с первого взгляда. Когда эти провода соединяются в единую систему, вдруг возникает эмерджентное свойство огромной сложности. И каждое воздействие на эту систему превращается в балансирование на лезвии ножа. Ты либо попал, либо у тебя перестало работать то, что работает. А делать его неработающим опасно. И тут я начал для себя понимать, что вся эта система действительно построена людьми из очень консервативных принципов, почти как врачебное дело. Что мы берем и собираем систему так, чтобы она работала и работала надежно даже если случаются какие-то серьезные воздействия. И часто она работает на почти механических принципах, когда никакие электронные устройства особенно не используются. Его собрали - оно работает. Это удивительная история. 

И буквально за какие-то 10 лет я обнаружил, что отрасль трудно узнать. И это было столкновение с очень интересным явлением, которое называется IT и микроэлектроника. Появилась отрасль, которая начала заполнять собой, как что-то, и растет безудержно, и вообщем-то не знает границ своему росту за счет того, что она оказалась очень полезной, нужной людям. Она растет, и этот рост только приветствуется. 

Я начинал не энергетиком, я начинал IT-специалистом. Сколько я себя помню, действовал закон Мура, он эмпирический, но раз в полтора года все удваивается. Экспонента и она воспринимается как данность, и она воспринимается прекрасно во многих случаях пока она не встречается с какими-то остановками. Но тут возникла интересная история, когда эта экспоненциальная растущая отрасль встретилась с консервативной поддерживающей жизнь другой отраслью, и она начала радикально меняться. 

Появились разные электронные устройства, сначала специализированные, а потом вообще управляемые с помощью компьютеров фактически общего назначения. Оно столкнулось друг с другом и это приветствовалось потому что за счет бесконечной избыточности мощности вычислительных устройств решать задачи стало возможно совершенно другим способом. Можно приделать очень дешевый процессор к размыкателю и вместо бесконечно сложной истории с выключателем, когда нужно сделать так, чтобы разорвать дугу на высоком напряжении. На среднем напряжении у нас порядка 10-35 кВ можно просто подгадать в том месте, где ноль, и выключить. Просто потому что измерительные устройства и электроника, которые его обсчитывают стала стоить ноль. Она ничего серьезного не вносит в устройство. У тебя из дорогущего масляного или сухого вакуумного выключателя вдруг возникает история, когда дешевое устройство начинает работать и можно повесить управляемое устройство практически на каждом столбе.  И таких историй в энергетике огромное количество. 

Современная история с балансировкой мощности. Например, связанная с IT, это батарейки от наших телефонов, которые выросли до размеров хороших поселков, и они встретились друг с другом. Но гораздо более интересная история: наши чайники и водонагревательные котлы встретились с большой энергетикой, начали помогать балансировать мощность. То, что я говорил в самом начале. Эта огромная сложность системы, внутри которой все время поддерживается единая частота в 50 Гц. Она поддерживается за счет исключительного баланса потребления и генерации. И для того, чтобы непредсказуемое потребление балансировать, существует сложнейшие устройства и механизмы, которые помогают нам это делать. И какие-то устройства, генерирующие электроэнергию, позволяют так называемый маневр мощности, а какие-то нет. Наши атомные станции - это те механизмы, которые не позволяют маневрировать мощностью. Наши любимые ветро- и солнечные батареи не позволяют маневрировать мощностью, но в отличие от атомных станций они непредсказуемы, и фактически становятся продолжением той же истории с непредсказуемостью потребителей теперь уже электрогенерации. И на кого-то ложится история, а как все это балансировать. Как соблюсти баланс потребления и генерации. Потому что электричество - простой товар. Сколько вы произвели его в этот момент - столько сразу и потребили. Других таких товаров нет. Это единственная тема, где существует обязательный всегдашний баланс. И этот баланс - это то, что мы можем решить, вообще практически ничего не делая за счет электроники, просто договорившись с потребителями, саккумулировав мощность инерционной нагрузки, которую представляют, не сильно распространенные в нашей стране водонагреватели, которые во многих странах работают все время, где нет централизованного горячего водоснабжения вообще. Собрав в этих странах управление котлами в единый пул мощности, мы можем строить виртуальные электростанции, то есть электростанции маневра мощности огромной мощности. Это уже гигаватты, это уже тот маневр мощности, который, например, в Сибири осуществляет Братская ГЭС и тот маневр мощности, из-за которого произошла авария на Саяно-Шушенской ГЭС. 

Это можно сделать, просто договорившись, и расположив простые электронные устройства. И обеспечить, растущую по закону Мура, цифровую телекоммуникацию. Решать сложные задачи странным способом стало просто.  Они как будто перестали становиться сложными. Но это только “как-будто”, поэтому эта встреча происходит не так просто, как кажется IT-специалистам.  Потому что IT-специалисты не привыкли жить на пределе, когда от тебя зависит жизнь многих людей. У тебя на операционном столе город, не один пациент как у врача. Это фактически война с хаосом. В IT это не принято. Отказ от сервиса - это нормально. Но отказ от сервиса может иметь разную стоимость, и просто для того, чтобы договориться этим двум структурам, необходимо очень внимательное и очень сильное действие. Сейчас то, что делают наши коллеги Энерджинет, это на самом деле не столкновение двух полюсов, а прокладка договора между этими двумя полюсами. Потому что без договоров, без очень сложной коммуникации, которая, как кажется, определяется в деньгах, но деньги - это тоже коммуникация. Фактически просто представляет часть коммуникации, но то, что лежит внутри, скрыто за финансовыми отношениями, оно тоже очень значимо и иногда пропадает из структуры эффективного менеджмента. Например, авария на Саяно-Шушенской ГЭС - это была встреча энергетики с эффективным менеджментом. Да, иногда случается, но когда иногда случается что-то в энергетике, бывает так. Бывает когда гибнут десятки и сотни людей.

Для размышления

Посмотрите вокруг себя и обнаружьте, какие с вашей точки зрения окружающие вас решения можно считать примером победы дешевой сложности над более простым решением? Продвинутый вариант вопроса - пример того, как это приводит к человеческим жертвам?

Материалы

• История появления закона Мура, современные темпы развития микроэлектроники, аналитика мирового и отечественного производства микросхем.
• ГОЭЛРО - прорыв в будущее: 100 лет великому плану // Егор Яковлев
• Экосистема НТИ: Олег Гринько – о том, когда Интернет энергии станет реальностью