У липні 1990 року в півфіналі чемпіонату світу з футболу грали Англія і Німеччина. У напруженому матчі в основний і додатковий час переможця виявити не вдалося. Лише в серії післяматчевих пенальті визначився фіналіст — пощастило Німеччині.

Мільйони британців дивилися той драматичний матч. В перерві перед пробиттям 11-метрових вони масово увімкнули чайники. Це призвело до різкого, на рекордні 2,8 ГВт, збільшення споживання електроенергії. Приблизно стільки ж в Україні генерує Південноукраїнська атомна електростанція.

Такі великі перепади у споживанні електроенергії потребують швидкого збільшення потужності електростанцій. В іншому випадку це може призвести до відключень споживачів або до проблем у роботі техніки.

В Україні, як і в інших державах, є система, яка регулює такі перепади: Об'єднана енергосистема України (ОЕС). Саме вона забезпечує безперервне постачання електрики — попри збої, зміни погоди та коливання у споживанні.

Один з ключових елементів системи — диспетчери, невидимі для споживачів диригенти. За їх командою вмикаються і вимикаються енергоблоки, узгоджується виробництво та споживання електроенергії в масштабах країни.

ЕП напередодні новорічних свят побувала в диспетчерському центрі НЕК “Укренерго” і дізналася, як працюють ці “невидимі диригенти”.

Що потрібно вміти і знати, аби брати на себе відповідальність за світло в домівках мільйонів українців, і наскільки українська енергетика залежить від російського палива та хакерських атак. Про все це — в репортажі ЕП з головної диспетчерської країни.

Передбачити мільйони чайників

Різкі коливання бувають у всіх енергосистемах. В Україні теж є характерні періоди, коли споживання електроенергії різко зростає. Нехай футбольна збірна України не грає у півфіналах світової першості, й українці не споживають чай у “британських” дозах, але ніхто не скасовував свята.

Наприклад, у новорічну ніч максимум споживання зміщується ближче до середини ночі, а мінімум припадає на 13:00, бо в цей час люди переважно сплять. У звичайні дні найменше споживання припадає на 4:00 ранку.

Приблизно така ж ситуація щороку трапляється у Великодні свята.

“Люди пішли до церкви, відсвяткували, розговілися, тому мінімум споживання зсувається на денну зону. Навіть якщо взяти великі церковні свята, особливо це видно на заході України, де люди більш релігійні, то споживання електроенергії значно зменшується”, — пояснює головний диспетчер “Укренерго” Віталій Зайченко, з яким ЕП провела день.

Відповідні періоди добре видно на графіках споживання, і цю статистику вивчають українські диспетчери.

Так само є різниця між споживанням взимку та влітку. У зимовий період є ранковий та вечірній піки навантаження. У літній період, коли підвищується температура повітря, є лише один пік — орієнтовно о 14:00. Причина — кондиціонери. Особливо відчутно це у великих містах.

Загалом структура споживання змінюється не лише протягом свят. Щовечора енергосистема країни проходить через вечірній пік споживання, а щоночі — через нічний провал.

Мозок енергосиситеми

Проходженням таких піків та провалів керують з єдиного диспетчерського центру в київському офісі НЕК “Укренерго”. На зміні — лише чотири людини. Від їх роботи залежить, чи буде в квартирах світло, чи їздитиме метро, чи працюватимуть підприємства.

“Що буде, якщо вони втратять керування?” — питає ЕП.

Якщо це станеться, енергосистема якийсь час працюватиме: є графік, якого повинен дотримуватися кожен виробник електроенергії. Проте загальну ситуацію контролює тільки центральний диспетчер.

“Диспетчер бачить, скільки електроенергії в конкретний момент виробляється, скільки споживається, і дає команди завантажити чи розвантажити електростанції. Він має перелік недовантажених енергоблоків і вибирає найбільш економічно доцільний. Ця команда проходить через комп'ютерні мережі і швидко виконується. Крім того, є підтвердження по телефону”, — пояснює головний диспетчер.

Диспетчерський пункт — велика зала, у якій розміщена схема усіх електростанцій та ліній електропередач високої напруги. Система обладнана датчиками, які показують, скільки електроенергії в конкретний момент виробляється та яка потужність на кожній високовольтній лінії. Якщо буде відхилення, диспетчер це побачить.

У кожного працівника диспетчерського пункту — п'ять моніторів, які показують інформацію про роботу всіх електростанцій, розподільних станцій та ліній електропередач.

“У мене на моніторі — поточний рівень споживання енергосистеми. Синя лінія — це прогнозований рівень споживання, жовта — реальний. Звичайно, вони не збігаються. Більше людей прокинулися раніше чи пізніше, змінилася погода. Що завгодно може змінити очікування”, — розповідає головний диспетчер, пояснюючи суть балансування енергосистеми.

За його словами, зміна температури на 1°C змінює прогнозований рівень споживання десь на 600 МВт або на 2,5% від загального споживання України.

Різниця потреб в електроенергії у сонячний і хмарний дні становить близько 500 МВт. Для порівняння: один енергоблок атомної електростанції виробляє 1 тис МВт.

У 2017 році споживання електроенергії в Україні зросло на 2%.

Українські резерви

Ключова річ у балансуванні енергосистеми — резервні потужності, які можуть швидко компенсувати раптовий дефіцит в енергосистемі.

Найбільш швидкі резерви в українській енергосистемі — гідроелектростанції. Якщо є непередбачена потреба в електроенергії, то запускають саме їх.

ГЕС дозволяють спокійно вмикати чайник увечері без остраху, що через нестачу потужності відключиться цілий район.

Вони можуть швидко увімкнутися, якщо вийде з ладу якийсь енергоблок. Хоча кінцевий споживач цього не бачить, зупинка блоків електростанцій — не така рідкісна подія.

Головне завдання диспетчерського пункту — спланувати, який обсяг електроенергії у конкретний момент буде спожитий наступного дня, тижня, місяця.

Прогнозовані відхилення покриваються завдяки тепловим електростанціям, які працюють на вугіллі. Вони не такі швидкі, як гідроелектростанції, але забезпечують великі обсяги постачання електрики, потрібної для балансування.

Найменш гнучкими в системі є атомні електростанції. Вони завжди працюють на певному сталому рівні потужності, його збільшення чи зменшення вимагає спеціальних процедур та багато часу.

У грудні 2014 року, коли на ТЕС не було достатніх запасів вугілля, енергосистема працювала на межі своїх можливостей.

За словами Зайченка, у таких випадках диспетчер стежить не за забезпеченням споживачів електроенергією, а за збереженням цілісності енергосистеми. Він має спеціально розроблені графіки відключення споживачів.

“Якщо дефіцит стався раптово, наприклад, від'єдналися два атомні блоки, то диспетчер відключатиме промислових споживачів. Якщо нема вугілля, відключають побутових споживачів — не більше, ніж на дві години”, — каже він.

Плануючи роботу енергосистеми, головний диспетчер враховує найрізноманітніші фактори. Наприклад, відсутність власного антрациту, на якому працює більша частина теплової генерації в Україні. Усі запаси залишилися на неконтрольованих територіях, тож таке вугілля доводиться везти з Південної Африки, Індонезії, Австралії, США.

“Я аналізую, де перебуває баржа з вугіллям, бо без цього не можна скласти повну картину”, — говорить Зайченко.

Після кризи 2014 року частину ТЕС переобладнали на вугілля газової групи, якого в Україні достатньо.

“Найпотужніший ривок був у 2017 році, коли перевели чотири “антрацитових” блоки на вугілля газової групи: два блоки по 200 МВт — на Зміївській ТЕС і два блоки по 150 МВт — на Придніпровській ТЕС. Крім того, тривають роботи з переведення енергоблоків на Трипільській ТЕС і Криворізькій ТЕС”, — каже головний диспетчер.

АЕС в Україні працюють на російському ядерному паливі, але поступово відбувається процес диверсифікації.

“Частина станцій уже завантажена паливом американської компанії Westinghouse. Відбувається його дослідна експлуатація. Однак нема жодного блоку, який би повністю відпрацював на цьому паливі”, — зазначає Зайченко.

За його словами, у 2014 році був випадок, коли потяг, який віз ядерне паливо з Росії, не пустили в Україну через “нестабільну політичну ситуацію”.

Прямий зв'язок з міністром

Якщо завдання головного диспетчера — максимально точно спланувати відхилення в енергосистемі, то працівники диспетчерського центру оперативно реагують на самі відхилення.

На зміні зазвичай перебувають чотири диспетчери, які працюють по 12 годин. Всього є п'ять змін. Також є шість регіональних диспетчерських пунктів, де працюють по дві-три людини. Кожна ланка диспетчерів має чітку сферу відповідальності.

У зміні обов'язки чітко розподілені. Керівник балансує енергосистему, дає команди на завантаження чи розвантаження станцій. Також є диспетчер, який керує обладнанням, перемикає котли. Диспетчер-інформатор збирає дані про всі аварійні відключення, які сталися в енергосистемі, в тому числі у мережах обленерго.

Диспетчер також має прямий телефонний зв'язок з міністром енергетики.

“Міністру телефонують, коли відключається енергоблок на 1 тис МВт на атомній електростанції. Також його інформують, коли є необхідність відключення споживачів”, — пояснює головний диспетчер.

Найбільше роботи у працівників вранці і ввечері — у піки споживання.

“На графіках чітко видно, коли змінюються тарифні зони. Коли починає діяти нічний тариф, одразу відбувається підвищення споживання. Вранці, коли нічний тариф закінчується, є невеликий спад”, — розповідає керівник зміни Віталій Токар, який працює диспетчером уже 17 років.

Промисловість споживає більше електроенергії, але населення сильніше впливає на графік навантаження станцій.

“Це залежить від звичок: прокинулися, увімкнули світло, чайник, мікрохвильову піч. Такий ранковий пік припадає орієнтовно на 7 годину ранку. Коли мешканці виходять з будинків, відбувається спад споживання електроенергії. Наступний пік — коли всі приходять на роботу та вмикають техніку. Також є вечірні піки”, — пояснює Зайченко.

Промислові споживачі більш раціонально ставляться до споживання електроенергії. Багато підприємств переходить на нічний тариф, оптимізуючи витрати.

Шлях у диспетчерську

Працювати диспетчером може фахівець з вищою освітою за спеціальністю інженер-електрик або інженер-технік та досвідом роботи на електростанції чи в електричних мережах. Крім того, за словами Зайченка, майбутні диспетчери проходять ґрунтовний курс навчання за внутрішніми програмами НЕК “Укренерго”.

“Підготовка триває понад півроку. Після цього вони складають екзамени і деякий час працюють дублерами: приймають інформацію, але віддають команди тільки під керівництвом старших колег. Через деякий час вони знову складають екзамени та отримують дозвіл на самостійну роботу”, — зазначає головний диспетчер.

Упродовж навчання диспетчер повинен відвідати всі типи електростанцій та ознайомитися з їх роботою, щоб не давати команди, які не можна виконати.

Диспетчери мають спеціальні інструкції на випадок аварій, де відпрацьовані різні ситуації. Один з методів навчання — моделювання аварійних ситуацій.

“Ми організовуємо загальні протиаварійні тренування, до яких залучається працівники НАК “Укренерго”, обленерго, персонал електростанцій всіх типів. Наші працівники аналізують режими роботи енергосистеми, придумують аварійну ситуацію, на яку повинні адекватно реагувати диспетчери. Спеціальна комісія стежить за діями працівників. У нас записуються всі телефонні переговори, в тому числі під час навчань, їх потім аналізують”, — каже Зайченко.

Доба без комп'ютерів

Комп'ютери у диспетчерському центрі з'явилися 30 років тому, але диспетчери мають алгоритми роботи на випадок їх відключення. Такі ситуації відпрацьовують під час навчань.

Цей досвід знадобився у 2016 році, коли вірус Petya вивів з ладу більшість комп'ютерів диспетчерського центру.

“У цій ситуації диспетчер перейшов на роботу за процедурою, яка передбачена при втраті комплексу. У такому випадку навантаження на людину зростає багатократно. Працівник по телефону повинен з'ясувати всі параметри роботи енергосистеми і на основі отриманої інформації зробити аналіз та вжити заходи”, — розповів головний диспетчер.

Вірус Petya вивів з ладу основний комплекс, але залишився резервний, через який можна було отримувати частину інформації.

“Робота в ручному режимі тривала понад добу. Висновки ми вже зробили. Наш ІТ-підрозділ вжив заходи, щоб не допустити таких випадків. Зараз хакери уже не зможуть вивести енергосистему з ладу”, — підкреслює Зайченко.

Роботи з модернізації диспетчерського центру тривають. Найближчим часом у диспетчерській залі планують замінити щит, складений з мозаїки з під'єднаними до неї елементами телемеханіки. Замість нього з'являться відеокуби, які дозволять виводити для диспетчерів більше інформації.

Володимир РИХЛІЦЬКИЙ, журналіст руху “Сильні громади”