Важливий баланс. Як Україна підключалася до європейської енергомережі ENTSO-E

На відміну від викопних джерел енергії, таких як вугілля чи нафта, накопичувати електричну енергію у промислових обсягах складніше та дорожче. Тому її генерація та споживання повинні постійно перебувати в балансі, інакше неминуче аварійне відключення. В нашій країні непросте завдання його підтримки покладено на компанію «Укренерго». У цій статті ми розповімо про важливу роль ІТ у процесі підключення України до європейської мережі операторів системи передачі електроенергії ENTSO-E, яка без перебільшення рятує нас в умовах ворожих обстрілів інфраструктури.

Мабуть, до осені 2022 року, коли росія розпочала масовані обстріли української енергетичної інфраструктури, які призвели до блекауту, а також цілої низки планових та аварійних відключень електрики, «Укренерго» була не на слуху широкому загалу. Що й не дивно з огляду на специфіку її діяльності. «Національна енергетична компанія "Укренерго"» – її офіційна назва – є оператором системи передачі (ОСП або TSO). Вона не купує та не продає електроенергію, але відповідає за її передачу на великі відстані. А тому керує магістральними електромережами довжиною понад 19 тис. км по всій країні, включаючи транскордонні переходи, і є сполучною ланкою між генерацією (електростанції всіх видів – атомні, гідро, вугільні, сонячні, вітряні) та розподільними мережами (обленерго), які власне і продають її кінцевим споживачам. Для зниження втрат під час передачі електроенергії на значні відстані використовуються лінії високої напруги. Для керування цим параметром по всій Україні діють близько ста трансформаторних підстанцій класу 220-750 кВ.

З огляду на стратегічну роль «Укренерго» це акціонерне товариство на 100% належить державі. Як і у багатьох інших країнах. До того ж компанія входить до переліку тих, що не підлягають приватизації. Це одне з найбільших підприємств у власності держави, що входить до першої двадцятки платників податків. Структурно «Укренерго» включає чотири територіальні управління обслуговування мереж, до складу яких входить 15 регіональних центрів. Функції диспетчерського контролю виконують шість відповідних структур. Загалом у компанії працюють понад 6000 осіб по всій країні.

Гранично спрощено, «Укренерго» забезпечує баланс між генерацією та споживанням (за вирахуванням втрат при передачі) шляхом регулювання обсягів генерації та управління розподілом (диспетчеризацію), перебуваючи у постійній взаємодії з учасниками ринку. Ключові гравці, як виробники електроенергії, так і споживачі, щодобово заявляють свої планові обсяги, а диспетчери зі свого боку вносять корективи в залежності від поточної ситуації в енергосистемі, що динамічно змінюється. При цьому у пріоритеті управління генерацією. Наприклад, електростанція може отримати розпорядження знизити генерацію пропорційно до реальних потреб підключених до неї клієнтів. У деяких випадках це відбувається автоматично без участі людини. Все тому, що кінцевих споживачів на порядки більше, їх дії, по суті, хаотичні й тому керувати ними практично неможливо. Балансувати енергосистему країни і так доводиться з урахуванням місця розташування та можливостей генеруючих потужностей, потреб великих споживачів та безлічі технічних й економічних факторів. Причому з розвитком зеленої енергетики робити це стає дедалі складніше, оскільки остання залежить від капризів природи.

Чим більша енергосистема – тим з одного боку нею складніше управляти, а з іншого – простіше балансувати шляхом перетікання надлишків найближчим сусідам або навпаки запозичення у них у разі нестачі. Тому раніше українська енергосистема була з'єднана з білоруською та російською, а навесні минулого року перемикнулася на ENTSO-E. Європейська мережа операторів системи передачі електроенергії об'єднує 39 операторів у 35 країнах європейського континенту. Цікаво, що Молдова, наприклад, сьогодні фактично є частиною української енергосистеми, а країни Балтії все ще підключені до російської.

П'ять років тому, коли проєкт інтеграції української енергосистеми з європейською лише стартував, окрім очевидних стратегічних та технічних факторів, важливими моментами були також комерційний та екологічний. Для нашої країни це потенційно відкривало можливість експортувати надлишки електроенергії та заробляти на цьому. А європейських партнерів ця співпраця приваблювала також особливостями української системи генерації. У нас нетипово висока для більшої частини континентальної Європи частка атомної енергетики, яка дешевша за викопну і не обтяжена вуглецевим слідом. Втім, з початком повномасштабного вторгнення Росії стан справ радикально змінився і на сьогодні інтеграція з ENTSO-E, яка дивом відбулася, в першу чергу дозволяє нам балансувати енергосистему в форс-мажорних обставинах військових дій, нестабільної роботи або втрати частини генеруючих потужностей або промислових підприємств.

Технічна готовність «Укренерго» до перемикання на ENTSO-E на момент початку повномасштабного російського вторгнення до певної міри можна назвати щасливим збігом. Оскільки тривалий та складний процес підготовки до цієї події розпочався ще 2017 року. Згідно з прийнятим тоді розлогим і докладним «Каталогом заходів» на лютий та липень 2022 року було заплановано найважливіші випробування – так званий «ізольований режим» – у ході яких «Укренерго» мав продемонструвати здатність автономно підтримувати баланс об'єднаної енергосистеми країни в умовах пікового сезонного споживання. Перше з них стартувало за три години до початку вторгнення – українська енергосистема відключилася від північних сусідів та змогла встояти навіть за умов хаосу перших днів війни. Зважаючи на це, європейські партнери пішли назустріч і погодили екстрене підключення України до ENTSO-E, яке і відбулося 16 березня 2022 року. Хоча фактично всі необхідні процедури мали зайняти ще понад рік. Тепер наші енергосистеми працюють у синхронному режимі – тобто частота та синусоїда збігаються.

З урахуванням описаної лише загалом складності сучасної енергосистеми стає зрозуміло, що ефективно керувати нею без цілого спектра інформаційно-комунікаційних технологій просто неможливо. Не кажучи вже про забезпечення діяльності великої територіально-розподіленої структури з сотнями об'єктів по всій країні. Важливість ІКТ для «Укренерго» непогано ілюструє хоча б той факт, що роботу 6 тис. користувачів компанії забезпечує понад 700 співробітників ІТ-департаменту. Причому чималу їхню частину складають зв'язківці.

Левова частка зусиль ІТ-дирекції спрямована на збір інформації про стан енергосистеми та надання диспетчерам необхідної аналітики, а також набору інструментів, що дають змогу ефективно управляти об'єднаною енергосистемою. Важливу роль у цьому відіграють системи зв'язку та передачі даних, за розвиток яких також відповідає ІТ-департамент. Тому просто неможливо переоцінити професіоналізм і самовідданість ІТ-фахівців «Укренерго» в процесі підготовки до інтеграції з ENTSO-E. Особливо на фінальній стадії, коли все довелося робити в прискореному темпі та у форс-мажорних обставинах військового вторгнення.

Прийняття диспетчерами своєчасних та адекватних заходів щодо збереження балансу потребує об'єктивного контролю у режимі реального часу динамічно мінливого стану справ у всій енергосистемі та кожному з її сегментів, а також відповідності плановим показникам тощо. Моніторинг ситуації «Укренерго» здійснює за допомогою системи WAMS (Wide Area Monitoring System) від General Electric, яка включає вимірювальне обладнання на сотнях об'єктів енергосистеми по всій країні та програмне забезпечення. Вона безперервно реєструє безліч технічних параметрів, які потім за допомогою розгалуженої мережі передачі даних надходять до центрів управління різних рівнів для використання в системі збору даних та диспетчеризації SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Тепер у тому числі й у європейські. “Модернізація всієї ІТ-інфраструктури та приведення її у відповідність до загальних вимог до учасників ENTSO-E стала важливою частиною процесу підготовки до інтеграції”, підкреслив Сергій Галаган, директор з ІТ-технологій та член правління НЕК «Укренерго».

Сергій Галаган, директор з ІТ-технологій та член правління НЕК

Цікаво, наприклад, що всі ключові параметри в системі WAMS забезпечують високоточні позначки часу, щоб була можливість синхронізувати і спостерігати взаємопов'язані процеси в динаміці. Для цього використовуються спеціалізовані рішення, які дозволяють синхронізувати годинник на підстанціях з точністю до 100 наносекунд. “Цей проєкт тривав півтора року та завершився у січні 2022 року. Він був однією з важливих умов проходження ізольованого режиму. Оскільки це рішення дозволяє об'єктивно фіксувати, як реагує енергосистема на ті чи інші події. Втім, тепер наявність таких можливостей допомагає також зберігати стабільність та швидше відновлювати інфраструктуру у разі пошкоджень, спричинених ракетними обстрілами”, відзначив Сергій Галаган.

Весь цей значний обсяг даних про стан енергосистеми циркулює всередині компанії та стікається до центрів управління різного рівня. Крім співпраці з національними провайдерами, «Укренерго» також розвиває власну DWDM-мережу. Одних лише волоконно-оптичних ліній зв'язку в компанії понад 3 тис. км. Технологічна та корпоративна мережі «Укренерго» розділені та побудовані на обладнанні таких лідерів галузі, як Cisco та Aruba. У рамках підготовки інтеграції з ENTSO-E та для відповідності європейським нормам мережева інфраструктура також модернізувалася, причому з багаторазовим дублюванням критично важливих каналів зв'язку, у тому числі з використанням супутникових технологій.

Крім того, було виконано велику роботу, як на законодавчому, так і на технічному рівні, з розвитку балансуючого ринку в країні. Річ у тому, що кожного разу, коли «Укренерго» фіксує відхилення, що виникають внаслідок незапланованого підвищення або зниження споживання чи генерації (а такі ситуації виникають постійно), диспетчери шукають можливість швидко компенсувати це відхилення та повернути енергосистему у стан балансу. Для цього з одного боку використовується система автоматичного керування генерацією AGC – елемент SCADA, розробки General Electric. Вона допомагає пропорційно збільшити чи зменшити генерацію. Причому часто взагалі без участі людини. З іншого боку в справу вступає ще одна ІТ-система – MMS (Market Management System), яка визначає винуватця дисбалансу, що виник, і того, хто допоміг відновити баланс. Першого потім карають відповідною пенею, а другого заохочують премією. Причому щоразу система підбирає найкращий варіант як з технічної точки зору, так і з комерційної. На сьогодні «Укренерго» використовує для цього розробку компанії Navitasoft.

Також диспетчери «Укренерго» у своїй роботі застосовують багато допоміжних інструментів для візуалізації даних, аналітики та прогнозування, побудови звітів тощо. Тут застосовуються як рішення власної розробки, так і відомі галузеві програмні продукти.

Крім модернізації власної ІКТ-інфраструктури ІТ-фахівцям «Укренерго» потрібно було фізично об'єднати мережі з європейськими сусідами, щоб забезпечити передачу необхідної технологічної інформації партнерам з ENTSO-E, реалізувати можливість інтеграції інформаційних систем та синхронізації потоку даних. Відповідно до кожного з цих напрямів велася певна робота.

Неабияким викликом стало і питання фінансування. Як вже згадувалося, через початок повномасштабного вторгнення терміни проєкту інтеграції з ENTSO-E довелося значно скоротити й, відповідно, всі необхідні підготовчі роботи виконати швидше. Оскільки «Укренерго» державна компанія, тарифи на її послуги встановлює комісія з регулювання в галузі електроенергії та комунальних послуг (НКРЕКП). З огляду на це формується бюджет на рік. Тому для екстреного завершення проєкту довелося терміново вишукувати резерви.

Як і для багатьох інших підприємств, за фактом неоціненну допомогу у підготовці «Укренерго» до випробування війною надали Covid-19 та пов'язані з ним карантинні обмеження. Компанія розпочала впровадження хмарних рішень Microsoft ще до пандемії коронавірусу. Однак він змусив прискорити переведення багатьох співробітників на дистанційну роботу з використанням Office 365 і пізніше, у 2022 році, це також допомогло зберегти працездатність та керованість бізнесу навіть в умовах хаосу бойових дій та ракетних обстрілів.

Втім, попри всі складнощі та форс-мажорні обставини в умовах ворожого вторгнення, компанія «Укренерго» та енергосистема України показали себе на висоті. Випробування ізольованим режимом було пройдено гідно і 16 березня 2022 року, як вже згадувалося, наша країна офіційно приєдналася до європейської мережі операторів системи передачі електроенергії ENTSO-E у статусі спостерігача. Зараз ведеться робота над набуттям повноцінного членства. Різниця полягає у комерційних нюансах та певних обмеженнях на експорт та імпорт електроенергії. Але в умовах війни у нас її надлишок майже не утворюється. Натомість тепер Україна має можливість отримувати від європейських сусідів так звану технічну допомогу – імпортувати електроенергію для покриття періодичного дефіциту, що виникає, – і регулярно нею користується. Отже, п'ятирічний проєкт інтеграції з європейською енергосистемою, важливу в якому роль відіграв ІТ-дірекції «Укренерго», за фактом став вагомим внеском в енергетичну незалежність країни в умовах війни.

Усі ці роки суттєву та незамінну підтримку «Укренерго» на шляху до інтеграції з ENTSO-E, як фінансову, так і матеріально-технічну, надавали численні партнери. Прийде час і ці небайдужі друзі, які підставили плече допомоги у скрутну хвилину, можливо, стануть відомими громадськості. А поки що ми просто висловлюємо їм щиру подяку.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365