Проблемы развития энергетики и безопасность гидротехнических сооружений Красноярского края

Энергетика является одной из ведущих отраслей промышленности Красноярского края. Доля в общем объеме промышленной продукции составляет ~ 10 %, суммарная установленная мощность электростанций ~ 13,9 ГВт (ГЭС – 7 ГВт; ТЭС – 6,9 ГВт). По объемам производства электроэнергии край занимает третье место в России (Тюмень – 78,1 млрд. кВт?ч.; Иркутск – 56,7 млрд. кВт?ч.; Красноярск – 52,4 млрд. кВт?ч.) В общей выработке электроэнергии доля гидрогенерации превышает 40 %.

С целью обеспечения безопасности и защищенности ГЭС Сибири от тяжелых аварий необходима постановка специальных исследований причинно-следственного комплекса аварии для создания научно обоснованных нормативных документов в области расчетного анализа критериев риска, живучести и безопасности. С этой целью необходимо:

1. Разработать методологию оценки и повышения защищенности ГЭС, как критически важных объектов от тяжелых катастроф по критериям рисков.

2. Провести расчетно-экспериментальный анализ параметров ресурса, живучести, безопасности и рисков в условиях тяжелой катастрофы ГЭС.

3. Разработать методику уточненной расчетной оценки динамики, гидродинамики и аэродинамики возникновения и развития тяжелой катастрофы на гидроагрегатах.

4. Разработать методику построения специальной системы управления и автоматизированной защиты ГА и ГЭС в условиях перехода от штатной к аварийной и катастрофической ситуации.

С целью формирования общей нормативной базы защищенности ГЭС необходима реализация следующих мероприятий:

1. Разработка критериев безопасности плотин гидротехнических сооружений и оценка фактических коэффициентов запаса:

– по устойчивости бетонных сооружений на сдвиг;

– по прочности тела плотины;

– по контакту «кромка створа – плотина – основание».

2. Разработка расчетных моделей типовых секций плотин и проведение анализа особенностей напряженно-деформированного состояния плотин с учетом фактических изменений характеристик бетона, наличия трещин и повреждений.

3. Разработка критериев работоспособности оборудования ГЭС с учетом процессов кавитационного и коррозионного повреждения.

4. Разработка моделей и методов анализа риска при проектных, запроектных и гипотетических авариях (запроектные паводки, каскадные аварии плотин, размыв основания, разрушение тела плотины и т.п.) с учетом формирования и распространения волн прорыва, оценки территорий возможных затоплений.

5. Проведение модельных расчетов аварийных ситуаций и сценариев их развития для всех существующих ГЭС Сибири.

6. Разработка моделей и методов оценки социальных, экологических и экономических последствий аварий ГЭС.

7. Проектирование и постановка встроенных систем мониторинга и диагностики технического состояния технологического оборудования и плотины на всех существующих ГЭС с созданием единого пункта контроля.

Принципиальное значение для безопасной эксплуатации имеет создание системы технического и геодинамического мониторинга гидротехнических сооружений и водохранилищ Сибири. На государственном уровне отсутствует единая система контроля состояния каскадов ГЭС и водохранилищ. В Федеральном законе «О безопасности гидротехнических сооружений» необходимо предусмотреть разработку декларации безопасности каскада ГЭС в дополнение к декларации безопасности отдельных ГТС, входящих в состав каскада.

Оценки сейсмической опасности зоны Саяно-Шушенской, Красноярской и Богучанской ГЭС и водохранилищ указывают на возможность возникновения сейсмических событий, способных вызвать серьезные последствия для безопасной эксплуатации ГЭС. Сейсмически проблемной является зона Ангарского каскада ГЭС, где полностью отсутствует сеть геодинамического мониторинга. Требуются дополнительные исследования территории будущего водохранилища Богучанской ГЭС.

Для организации региональной системы технического и геодинамического мониторинга Ангарского и Енисейского каскадов ГЭС целесообразно создание Инженерно-технологического центра мониторинга на базе Специального конструкторско-технологического бюро «Наука» КНЦ СО РАН с решением следующих задач:

– создание банка данных геодинамической, технической, технологической информации о состоянии ГТС и их элементов;

– долго- среднесрочный и оперативный прогноз безопасности каскадов ГЭС в целом, контроль за состоянием проблемных природных территорий в зонах ГЭС и водохранилищ, контроль технического состояния ГТС с целью обеспечения информацией органов, ответственных за безопасность гидросооружений;

– математическое моделирование на основе данных мониторинга катастрофических процессов в природной среде и аварийных ситуаций в гидротехнических системах для прогнозных оценок последствий возможных тяжелых катастроф с целью их предотвращения.

В.В. Москвичев, В.Ф. Шабанов,
СКТБ «Наука», Красноярский научный центр СО РАН