Почти каждый пятый киловатт электроэнергии в России дают гидроэлектростанции (ГЭС). По прогнозу Ассоциации «Гидроэнергетика России», 2050 году мощности отечественных ГЭС могут увеличиться на 22 ГВт. Один из ключевых драйверов роста — оптимизация ресурсов и повышение надежности станций за счет новых подходов к управлению. Например, уже второй год на Саяно-Шушенской ГЭС, кстати, крупнейшей в стране, и одной из крупнейших в мире действует алгоритм раннего выявления дефектов направляющего аппарата гидротурбин. Благодаря его внедрению количество внеплановых остановок оборудования снизилось более чем на треть. Разработчица алгоритма, инженер-энергетик Саяно-Шушенской ГЭС Дарья Высоких рассказала, как прогнозная аналитика сохраняет свет в домах граждан и обеспечивает непрерывную работу предприятий.
- Дарья, благодаря внедрению созданного вами алгоритма, риски внеплановых остановок агрегата уменьшились порядком на 30%, эксплуатационные затраты сократились на 18%, а проблему вы выявляете за 3-5 недель до возможного отказа оборудования, тем самым предотвращая его выход из строя. В чем заключается ваш алгоритм?
- Разработанный мною алгоритм касается одного из важнейших узлов гидроагрегата так называемого направляющего аппарата гидротурбин. Он отвечает за пропуск воды к турбине. Соответственно, при остановках оборудования аппарат должен полностью остановить подачу воды. Но работая дежурным инженером, я столкнулась с тем, что направляющие аппараты, в том числе и после ремонта, далеко не всегда схлопывались до конца. То есть, вода продолжала поступать даже, когда подача должна была прекратиться и агрегат полностью остановиться.
Я проанализировала косвенные диагностические параметры оборудования при ряде аварийных остановов и установила, что отказы не носили внезапный характер. Во всех случаях авариям предшествовал устойчивый рост отдельных параметров, свидетельствующий о постепенном ухудшении технического состояния направляющего аппарата.
Я сопоставила значения диагностических параметров оборудования, работавшего в штатном режиме, с показателями агрегатов, которые впоследствии вышли из строя, и выявила повторяющиеся предаварийные зависимости. На основе выявленных признаков риска мной был разработан алгоритм раннего выявления дефектов оборудования, основанный на расчете доверительного интервала.
Мы его внедрили в 2021 году. Он позволяет вовремя выявить риски и устранить неисправности не дожидаясь аварии.
- Вам самой приходилось принимать решения при авариях на ГЭС?
- Да. Я работаю дежурным инженером и во время смен бывает всякое. Отмечу, что большинство аварий, или, как мы их называем, событий, потребители даже не замечают, поскольку подача энергии не прекращается. Событие — это когда выходит из строя какое-нибудь оборудование станции и нужно быстро принять решения, чтобы минимизировать последствия инцидента.
- Как вы принимаете эти решения? Это наверное очень ответственно, учитывая, что Саяно-Шушенская ГЭС обеспечивает 10% гидрогенерации в стране…
- Да, это очень ответственно и требует огромной концентрации и вовлеченности. Оборудование ГЭС гигантское, если что-то выходит из строя, то часто сразу слышишь гул, чувствуешь вибрации, и, практически в этот же момент на центральном пульте управления начинают загораться датчики, свидетельствующие об аварийной ситуации, звонят диспетчеры. И в это время нужно сохранить спокойствие и провести необходимые переключения, для сохранения устойчивого режима энергосистемы.
- Это требует невероятной стрессоустойчивости. Как вы ее добились?
- На самом деле уровень стрессоустойчивости проверяется еще при трудоустройстве. На такой работе без холодной головы — никак. Кроме того, панику вызывает незнание, когда понимаешь, что происходит, можно быстро принять решение. Я сама на Саяно-Шушенской ГЭС проходила практику еще когда училась в Сибирском федеральном университете. Меня эта станция всегда манила, поражала, это одна из крупнейших ГЭС в мире, величайшее достижение инженерной мысли. Поэтому к моменту окончания магистратуры я уже хорошо знала устройство станции. Вообще Саяно-Шушенская ГЭС привлекает специалистов со всей страны и попасть на работу сюда совсем непросто. Например, когда я устраивалась на станцию в 2019 году на должность дежурного инженера главного щита, мне пришлось выдержать конкуренцию из более чем 200 кандидатов.
- Вы разрабатывали инновационный алгоритм для избежания аварий в рамках рабочих обязанностей или для души?
- У меня было огромное желание повысить надежность ГЭС. Когда задумываешься о том, что станция дает энергию для миллионов потребителей, что от нее питаются заводы и предприятия непрерывного цикла, которые не должны останавливаться ни при каких обстоятельствах, хочется сделать все, чтобы снизить даже минимальные риски. Поэтому созданием алгоритма я занималась в свободное время.
- В 2022 году вы вошли в состав жюри авторитетного профессионального конкурса «Гидроэлектростанция в XXI веке». Каким был ваш судейский опыт?
- Оценивать чьи-то работы крайне сложно. Но я понимаю, что это необходимо, отрасли нужны ориентиры, чтобы понимать, от чего отталкиваться в новых разработках. К слову, такого же подхода я придерживаюсь при рецензировании научных статей. Я вхожу в редколлегии двух профессиональных журналов «Оперативное управление в электроэнергетике: подготовка персонала и поддержание квалификации» и Current Research. На этапе рецензирования я оцениваю научную новизну, подход, актуальность для отрасли.
- С учетом вашего колоссального опыта и научных достижений, расскажите, каким вы видите будущее гидроэнергетики? Не вытеснят ли ГЭС атомные электростанции или солнечная генерация?
- Нет, такого не произойдет. Атомная энергия действительно дешевая, более того, появляются атомные гидроэлектростанции. Но атомная энергетика, несмотря на все свои преимущества имеет один большой риск — это потенциально очень опасный объект и последствия при ЧП, как мы все помним по Чернобылю, могут быть катастрофическими. ГЭС значительно менее опасны. Сравнивать гидроэнергетику с солнечной или ветровой некорректно. ГЭС более управляемы - мы понимаем, как работает станция, можем контролировать ее мощность, подачу воды, а при использовании энергии солнца или ветра мы зависим от влияния стихий. Для частного домохозяйства солнечная батарея, безусловно, удобна, но таким образом не может получать энергию завод или, например, больница.
Большинство мировых ГЭС работают уже десятилетия и мне кажется, что новые станции, по крайней мере, массово, вряд ли будут строиться. Но уже действующие объекты будут модернизироваться, чтобы работать более эффективно и продуктивно.
Василий Черный