Исследование воздействия угроз энергетической безопасности на электроэнергетическую систему региона на основе теории анализа рисков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование воздействия угроз энергетической безопасности на электроэнергетическую систему региона на основе теории анализа рисков

В.А. Савельев,

В.В. Батаева

Энергетическая безопасность (ЭБ) - состояние защищенности граждан, общества, государства, экономики от угроз дефицита в обеспечении их потребностей в энергии экономически доступными энергетическими ресурсами приемлемого качества в нормальных условиях и при чрезвычайных обстоятельствах, а также от нарушений стабильности, бесперебойности топливо- и энергоснабжения [1]. При этом в качестве топливно-энергетических ресурсов рассматриваются: уголь, газ, мазут, электрическая и тепловая энергия.

ТЭК России обладает специфическими свойствами как на региональном, так и на федеральном уровне. Стратегия обеспечения энергетической безопасности объединяет все функциональные характеристики ТЭК и должна строиться с учетом наиболее полной реализации его производственных возможностей. Это касается и электроэнергетики. Так как энергетическая безопасность относится, прежде всего, к потребителям, то состав и решение основных проблем должны определяться на местах.

Сегодня известно несколько методов оценки региональной ЭБ: метод анализа иерархий [2, 3], теория нечетких множеств [4, 5] и индикативный анализ [6]. Однако практическое применение получил лишь последний из перечисленных методов. Многочисленные расчеты, проведенные этим методом, выявили следующие его недостатки:

- предлагаемые 8 индикаторов, описывающих ТЭК региона, не являются универсальными для всех регионов и не дают полного представления о складывающейся ситуации;

- не учтена эффективность производства, передачи, распределения и потребления ТЭР;

- не учтены виды станций, работающих на не традиционном виде топлива (АЭС, ГЭС и ВИЭ и др.);

- весовые коэффициенты, используемые для задания важности индикаторов в общей системе оценки, не универсальны;

- влияние отдельных угроз оценивается без учета их взаимовлияния;

- необходимо привлечение экспертной оценки на всех стадиях анализа.

Перечисленные недостатки в ряде случаев приводят к существенному искажению результатов оценки.

Так как электроэнергетика играет ключевую роль в ТЭК любого региона и ее нормальное функционирование имеет определяющее значение для обеспечения энергетической безопасности, то принято решение основное внимание уделить оценке влияния угроз ЭБ на функционирование и развитие электроэнергетической системы региона.

В связи с вышесказанным необходимы исследования по разработке и развитию методики оценки энергетической безопасности в области электроэнергетики на региональном уровне в комплексном взаимодействии с показателями ЭБ регионального ТЭК в целом.

Расчеты для реальных электроэнергетических систем осложняются тем, что они обладают большой степенью резервирования и существенной неопределенностью, касающейся как вероятности возникновения негативных событий, так и их последствий.

Методы исследования. Теория рисков для оценки энергетической безопасности государства была предложена Международным энергетическим агентством. Однако эта методика не применима к оценке ситуации в регионах России. Для оценки уязвимости ЭЭС региона к воздействию угроз ЭБ впервые предлагается применить теорию риска сложных технических систем [7].

Любой риск характеризуется вероятностью некоторого негативного события и ущербом, который это событие может нанести. Так как угроза, как и риск, существует всегда, то отпадает необходимость определения вероятности возникновения негативного события. Ущерб, который может причинить рассматриваемая угроза ЭБ, в современных условиях функционирования ЭЭС регионов характеризуется локальным риском ЭБ. Процедура анализа риска снижения энергетической безопасности представлена на рисунке и проводится в шесть этапов.

Этап 1. Комплексный анализ ТЭК региона: на наличие топливных месторождений, состав генерирующих мощностей, состояние основных производственных фондов предприятий ТЭК, электрических сетей и межсистемных связей с другими регионами, наличие магистральных газо- и нефтепроводов и нефтеперерабатывающих производств, топливно-энергетические балансы, состав и особенности потребителей территории.

Этап 2. Математически формализованное описание ЭЭС региона, отражающее ее специфические черты, составленное на основе собранной на предыдущем этапе информации.

Этап 3. Выявление наиболее существенных угроз ЭБ региона - качественно оцениваются локальные риски ЭБ.

Этап 4. Количественная оценка локальных рисков. Составляется матрица уязвимости ЭБ региона к реализации локальных рисков.

Этап 5. Составление карты локальных рисков. Выявляются наиболее проблемные места в энергетической безопасности региона.

Этап 6. Расчет общего индекса риска, который и определяет интегральный риск снижения ЭБ региона от воздействия угроз ЭБ на ЭЭС.

При анализе ЭЭС региона представляется как техническая система, состоящая из совокупности предприятий, объектов и установок для получения, переработки, преобразования, транспорта и распределения электрической энергии. Остальные подсистемы ТЭК рассматриваются как вспомогательные или смежные. Считается, что система выполняет свои функции в полном объеме тогда, когда обеспечено состояние защищенности граждан, общества и экономики региона от угроз дефицита в обеспечении их потребностей в электрической энергии приемлемого качества, от угроз нарушений бесперебойности электроснабжения [1]. При этом под состоянием защищенности понимается в нормальных условиях обеспечение в полном объеме обоснованных потребностей в электроэнергии, а в экстремальных ситуациях - гарантированное обеспечение минимально необходимого объема.

Источниками исходных данных для анализа служат следующие официальные данные:

- отчеты генерирующих, сетевых, сбытовых компаний, работающих в регионе;

- отчеты системного оператора;

- данные государственных органов статистики;

- топливно-энергетические балансы.

Оценка риска снижения ЭБ региона

Подход реализуется в рамках концепции приемлемого риска [8]. Основные теоретические положения относительно поставленной задачи формулируются следующим образом:

- риск - это мера опасности и ущерба при реализации угрозы ЭБ;

- любому уровню воздействия угрозы соответствует некоторый уровень риска, т.е. уязвимость ЭЭС к воздействию угрозы ЭБ;

- допускается сочетание нескольких источников воздействия;

- локальные риски формируют общий риск снижения ЭБ региона;

- существует некоторый предельно допустимый уровень риска ЭБ;

- уровень приемлемого риска можно установить с учетом экономических, социальных и других условий;

- уровнем риска можно управлять, воздействуя на условия его формирования;

- при превышении допустимого уровня риска велика вероятность существенного ущерба.

Крупномасштабные аварии в электроэнергетике возникают, как правило, при сочетании нескольких негативных событий, в связи с этим выделить одну конкретную причину нарушения сложно. Поэтому основная идея подхода заключается в оценке уязвимости ЭЭС при воздействии совокупности угроз ЭБ, реализующихся с различной степенью интенсивности.

Для этого рассматриваются шесть локальных рисков энергетической безопасности региона. В табл. 1 приведены рассматриваемые риски ЭБ региона и условия их формирования.

Результаты исследования. Предлагаемый подход был применен для оценки риска снижения энергетической безопасности ряда регионов МРСК Центра. В качестве анализируемого периода принят 2016 год. В табл. 2 приведены результаты расчетов в сопоставлении их с оценкой методом индикативного анализа за тот же период.

Математический аппарат, используемый для оценки, представлен в [9].

Для большинства регионов европейской части России свойственен риск топливообеспечения электроэнергетики региона. Он обусловлен острой зависимостью от поставок газа и существенным перекосом в его сторону в топливно-энергетическом балансе. Для Белгородской, Владимирской и Брянской областей этот риск ограничен, так как через территорию этих регионов проходят несколько мощных ниток газопроводов и можно говорить о более высокой надежности поставок газа. Риск достаточности электроэнергии ограничен для Белгородской, Владимирской и Брянской областей высокой пропускной способностью межсистемных связей этих регионов при условии обеспечения необходимой надежности этих связей. Риск эффективности производства и распределения электроэнергии реализуется в рассматриваемых регионах с различной интенсивностью в зависимости от состояния сетей и коэффициента использования установленной мощности станций и вносит различный вклад в общий риск снижения энергетической безопасности.

Таблица 1. Локальные риски ЭБ региона

Таблица 2. Оценки риска снижения энергетической безопасности ряда регионов МРСК Центра

Риск структурной надежности электроэнергетики специфичен для регионов, на территории которых один крупный генерирующий источник. Это Смоленская, Воронежская, Тверская, Тамбовская, Рязанская, Орловская и Костромская области. Этот риск также может быть ограничен при условии контроля за состоянием наиболее крупного источника электрической энергии и состоянием региональных распределительных сетей. Высокий износ ОПФ электроэнергетики является общей специфической чертой для рассматриваемых регионов. Ситуация по этому показателю отличается в большинстве случаев в зависимости от того, ведется ли обновление ОПФ электроэнергетики региона или нет и в какой степени.

Таким образом, локальные риски, реализуясь с различной интенсивностью, формируют общий риск снижения энергетической безопасности для каждого региона.

По итогам анализа, наименьший риск снижения ЭБ из рассматриваемых субъектов имеет Белгородская область, наибольший - Костромская область.

Предлагаемый подход является более точным инструментом для оценки энергетической безопасности на региональном уровне, так как учтены факторы, приводящие к искажению результатов в наиболее распространенном методе. Кроме того, он дает больше возможностей для сопоставления ситуации в различных регионах друг относительно друга, позволяет выявить направления конкретных мероприятий по повышению энергетической безопасности региона.

Предложенный метод имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с известными методами оценки региональной энергетической безопасности:

- вводятся результаты оценки ущерба;

- учитывается взаимовлияние угроз;

- учитывается влияние комбинации угроз различной интенсивности;

- более простой переход от качественной оценки к количественной;

- гибкость и возможность изменения состава и количества рассматриваемых рисков;

- исключена субъективность при задании важности рисков в общей системе ценностей;

- отсутствует необходимость привлечения экспертной оценки на всех этапах анализа.

угроза энергетический безопасность

Список литературы

1. Энергетическая безопасность России: проблемы и пути решения / отв. ред. чл.-корр. РАН Н.И. Воропай, М.Б. Чельцов; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т систем энергетики им. Л.А. Мелетьева. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2011. - 198 с.

2. Елохин В.Р., Гасникова А.А. Анализ основных факторов обеспечения энергетической безопасности Мурманской области // Север и рынок: формирование экономического порядка. 2005. - № 1(14). - С. 10-15.

3. Гасникова А.А. Метод анализа иерархий как средство оценки сценариев развития энергетики региона с точки зрения энергетической безопасности // Теория и практика социально-экономических процессов в регионе: Труды Института экономики Карельского научного центра РАН. Вып. 10. - Петрозаводск, 2006. - С. 176-180.

4. Мызин А.Л., Мезенцев П.Е. Исследование отраслевых и региональных проблем формирования энергетической безопасности // Экономика региона. - 2008. - № 3. - С. 82-89.

5. Анализ направлений энергосбережения в электроэнергетических системах / П.Е. Мезенцев, А.Л. Мызин, Л.Л. Богатырев, С.С. Ананичева // Материалы IX Всерос. науч.-техн. конф. «Энергетика: экология, надежность, безопасность». - Томск: ТПУ, 2003. - С. 27-29.

6. Сендеров С.М., Смирнова Е.М. Методы оценки и анализ уровня энергетической безопасности // Академия энергетики. - 2009. - № 6(32). - С. 30-40.

7. Махутов Н.А., Резников Д.О. Оценка уязвимости технических систем и ее место в процедуре анализа риска // Проблемы анализа риска. - 2008. - Т. 5, № 3.

8. Ковалев Е.Е. Концепция приемлемого риска как основа нормализации медико-экологической ситуации в алтайском крае // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. - 1993. - Вып. 6. - С. 3-20.

9. Савельев В.А., Батаева В.В. Оценка влияния угроз на региональную энергетическую безопасность с использованием элементов теории риска // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики / отв. ред. Н.И. Воропай, А.Н. Назарычев. - Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2015. - Вып. 65. - С. 396-404.

Размещено на Allbest.ru