Качеством решения кейсов – реальных задач из области бизнеса – на шестом году существования чемпионата уже не удивишь. Поэтому участники его отборочного этапа стараются привнести что-то новое в презентацию. «Помните, в «Логане» был тип, который лампочку включал, управлял электроэнергией? – интересовался капитан команды «Siberian Team» Александр Евсеев у своих товарищей за несколько минут до начала чемпионата в стенах Иркутского национального исследовательского технического университета. – Надо было его взять». Через полтора часа выяснилось, что «сибиряки» решили обойтись без суперспособностей: изюминкой стал их аккаунт в «Инстаграме». «Помимо расчёта кейса мы поставили перед собой такую цель, как популяризация науки в целом и энергетики в частности, – объяснил Евсеев. – Таким образом мы освещали ход нашего проекта».

Мерзлота, зима и газ

Команда выступала последней, восьмой по счёту. Порядок презентаций определялся ровно так же, как год и два назад: председатель жюри, которым на этот раз был назначен начальник отдела управления бизнес-процессами и стандартизации ОАО «Иркутская электросетевая компания» Роман Русанов, доставал из картонной коробочки листок с названием команды. Задание участникам отбора в студенческой лиге (в отдельных классах соревнуются также школьники, учащиеся техникумов и колледжей, молодые специалисты) раздали заранее, так что им оставалось только представить его решение. На это отводилось шесть минут (за превышение лимита – штрафные баллы), ещё от трёх до пяти минут должны были занять ответы на вопросы экспертов.

Темой чемпионата в 2018 году стало развитие Арктики в шести отраслях. Электроэнергетикам, в частности, нужно было разобраться, как решить накопившиеся проблемы в энергосистеме Ямало-Ненецкого округа – опорного региона для освоения Заполярья. Условия задачи можно найти в открытых источниках. Дана территория из состава Тюменской области площадью 769,3 тыс. кв. км с населением 536 тыс. человек. Климат, что критично для работы электрических сетей, – резко-континентальный, на него к тому же влияют вечная мерзлота, близость холодного Карского моря и его глубоко впадающих в сушу заливов, обилие болот, озёр и рек. Зима длится около восьми месяцев, средняя температура за год – 10 градусов Цельсия ниже нуля.

Ямало-Ненецкий автономный округ при этом даёт четыре пятых добычи природного газа в России – 554,7 млрд из 667,8 млрд кубометров, по официальной отечественной статистике за 2017 год. Его используют преимущественно для выработки энергии. На долю природного газа приходится 92% генерации электричества и 77,5% производства тепла. На нём работают и крупные централизованные генерирующие объекты – Уренгойская ГРЭС на 529,7 МВт и Ноябрьская парогазовая электростанция на 119,57 МВт. Первая расположена в Северном энергорайоне округа. Избытки электричества из него поставляются в Ноябрьский район, где находится вторая. Центрами питания Северного района являются шесть подстанций 220 кВ, которые соединяют 16 линий электропередачи того же класса напряжения протяжённостью 1340 км. Ноябрьский, в свою очередь, включает три подстанции 500 кВ и 11 подстанций 220 кВ, общая длина ЛЭП составляет 530,2 и 452 км соответственно.

Сети работают в крайне сложных условиях: к вечной мерзлоте и холодам следует добавить сильные ветра и регулярные циклоны, которые особо ярко проявляются в переходные сезоны и в начале зимы. Как следствие, только с 2012-го по 2017 год в сетях напряжением 110 кВ и выше зафиксировано 1208 технологических нарушений. На ЛЭП произошло 1155 из них, на подстанциях – 53. Преобладают грозовые отключения воздушных линий. Они стали причиной 112 аварий из 172, произошедших в прошлом году. Ещё 30 отключений было вызвано короткими замыканиями при сближении проводов и перекрытии изоляции. Если не считать аварии, природа которых не ясна, то в 2017 году также отмечено 13 случаев обрыва проводов и 12 – падения опор. Причина последних чаще всего кроется в пучении грунта: влага, которая в него попадает, при замерзании попросту разрывает почву. Опоры ЛЭП в таких условиях редко живут дольше пяти лет.

Как в Дубае, но в Заполярье

Некоторые сосредоточились на том, как предотвратить повреждения, имеющие экзотическую для наших широт природу. «Мы предлагаем очень интересное решение этой проблемы, – рассказывала, в частности, капитан команды «ГЭТ» Татьяна Распутина, студентка второго курса Института энергетики ИрНИТУ. – Возьмём за основу постройку фундамента в Дубае. В этой местности тоже очень затруднено строительство, потому что основой являются неуправляемый грунт и песок. Поэтому дубайцы строят на мощном свайном фундаменте. Именно этот метод подтолкнул нас к разработке своего варианта фундамента для подстанций и линий электропередачи».

С технической точки зрения он выглядит не слишком сложным. Сваи проходят через подвижные слои грунта и упираются в твёрдые слои. Для дополнительной жёсткости их соединяют балками. Основой при этом служит каркас из железобетона. Для того, чтобы исключить попадание влаги, на него наносят слой битума, который, в свою очередь, покрывают глиной. Промежутки между сваями и каркасом заливают бетоном, внутрь всей конструкции засыпают гравий, а сверху её накрывают железобетонной плитой. Глубина фундамента составляет 5 м, длина свай – 5,5 м. На изготовление подобной конструкции требуется 156 кубометров железобетона, 75 кубов гравия двух разных фракций и 25 кубов бетона.

– Прошу подводить итоги, у вас время уже, – прервал презентацию ведущий – представитель оргкомитета Международного инженерного чемпионата CASE-IN Дмитрий Сердюков.

– Сильно? – ответила Распутина. – Подробно не могу не рассказать. Мы не можем.

Подробностей осталось не так много. Например, цена подобного решения: по расчётам студентов, фундамент предложенной ими конструкции обойдётся в 678,5 тыс. рублей. Ещё 5250 рублей будет стоить установка стержневого молниеотвода на каждую опору ЛЭП. Цена тросового громоотвода для подстанции – 1 миллион 156 тысяч рублей. «Чувствуется детальная проработка», – отметил директор Института энергетики ИрНИТУ Вадим Федчишин, когда слово дали экспертам. Его коллеги из жюри, отметив оригинальность решения, в кулуарах долго обсуждали его дороговизну. А один из них – старший научный сотрудник отдела энергетической безопасности Института систем энергетики имени Л.А. Мелентьева СО РАН Дмитрий Крупенёв – вынес вердикт ещё во время презентации: «С точки зрения технологии стоило бы предложить что-то новое – сваи уже были, как и молниеотводы. Но самое плохое, что там нет глины и нет щебня».

От Ильича до «Ильича»

Представитель оргкомитета инженерного чемпионата Дмитрий Сердюков, впрочем, ещё в самом начале на всякий случай напомнил специалистам, что у кейса нет «однозначно правильного решения», поэтому любое предложение имеет место и к ребятам следует относиться сверхлояльно – они уже молодцы». Кто-то, впрочем, отличился не только умением найти технически приемлемое и экономически обоснованное решение, но и ёмкой презентацией, не вышедшей за временной лимит. И чёткими ответами на вопросы экспертов. «С подобным форматом отстаивания своей точки зрения ребята столкнутся в реальном бизнесе», – констатировал Русанов уже по завершении чемпионата.

Решая кейс, равно как и представляя решение, нужно было учесть множество факторов – от ветхого состояния сетей и высокой аварийности до роста потребления энергии с мощностью в перспективе. Последнее связано опять же с развитием газодобычи. Во многом благодаря этой отрасли, к слову, в Ямало-Ненецком автономном округе сегодня потребляется в 3,2 раза больше электричества на душу населения, чем в среднем по России. Учитывая, что ежегодно электропотребление в регионе растёт на 5%, команда «Ильич» среди прочего предложила достроить газовую ТЭС «Полярная» в Салехарде, работы по которой были заморожены в конце 2015 года. Студенты предложили возвести объект мощностью 70 МВт вместо 268 МВт, которые планировали запустить инвесторы. «В Салехарде необходимы дополнительные источники генерации, – подчеркнула Алина Янкович из «Ильича». – Почему именно там? Потому что там есть ЛЭП, которая снабжает железную дорогу».

Команда также предложила развить действующую автоматику предотвращения нарушения устойчивости на Уренгойской ГРЭС, модернизировать наиболее проблемные линии электропередачи 220 кВ Уренгой – Надым и Уренгой – Пангоды, смонтировать на всех сетях систему мониторинга гололёдообразования и постепенно устанавливать П-образные опоры, используя при этом торфяные подушки под фундаментами. Все мероприятия, по расчётам студентов, потенциально могут обойтись в 1,3 млрд рублей. Самыми большими статьями расходов – 1,14 млрд рублей в общем – являются реорганизация строительства ТЭС «Полярная» и модернизация оборудования Уренгойской ГРЭС.

Предложенные мероприятия замечаний у экспертов не вызвали. Кто-то даже поставил в плюс анализ потерь электричества и наличие проектов по их снижению. Кажется, ключевым вопросом к студентам была фраза, которую произнёс начальник отдела управления бизнес-процессами и стандартизации ИЭСК: «Почему «Ильич»?» «Ожидали, – улыбнулась капитан команды Мария Садохина. – В честь человека, который был инициатором плана ГОЭЛРО». На экране за её спиной тут же возник слайд с портретом Ленина в сопровождении цитаты: «Коммунизм есть Советская власть плюс электрификация всей страны, ибо без электрификации поднять промышленность невозможно».

Об оленях лучше

Название команды «Energy X», которая выступала следом, нельзя было истолковать столь однозначно. Зато презентация не предполагала разнообразия трактовок – каждое решение было сформулировано предельно чётко. Повысить надёжность работы энергосистемы, в частности, предложили за счёт строительства ЛЭП 220 кВ Уренгой – Муравленковская. Выбрали при этом неочевидный, на первый взгляд, более протяжённый и дорогой вариант – 292 км стоимостью 2,44 млрд рублей против 275 км и 2,29 млрд рублей. Свою роль сыграли потенциальные системные эффекты. Вдобавок в расчёт взяли соображения экологии – обе трассы ЛЭП не пересекают естественные пути миграции северных оленей.

– Откуда про них узнали? – поинтересовался кто-то из экспертов.

– Была карта, – пояснил Тимур Шаймарданов, один из четырёх членов команды. – Там не только оленьи тропы, но и пути малых народов Севера. Есть пастбища, через которые нельзя проводить линейные объекты.

Такое же внимание к мелочам «энергетики-икс» проявили, решая задачу по снижению аварийности. Снизить количество грозовых отключений они, к примеру, предложили за счёт деления грозотроса и секционного заземления. Сближению проводов и перекрытию изоляции должна препятствовать повсеместная установка гасителей Стокбриджа – конструкции из двух грузиков, соединённых тросиками с зажимом, который жёстко скрепляется с проводом. Устройство рассеивает энергию колебания благодаря взаимному трению проволочных спиралей, из которых сделан тросик. Более сложное решение – нагрев проводов высокочастотными волнами – должно быть внедрено для предотвращения обрывов на линиях электропередачи. Страховкой от падения опор ЛЭП призвано стать усиление их фундаментов крестовыми сваями.

На снижение потерь направлены, среди прочего, планирование графика нагрузки и установка статических компенсаторов реактивной мощности. Учтены и меры по энергосбережению. Решение кейса с ними, по расчётам студентов, в реальной жизни обошлось бы в 3,3 млрд рублей и окупилось бы за 7,1 года. «Стоит отметить, что самую дорогую часть проекта составит строительство воздушной линии 220 киловольт», – отметил капитан команды Азиз Турдиев. Примечательно, что «Energy X» постаралась учесть риски, которые могут помешать реализации проекта. Это изменение курсов валют, несоответствие реальных погодных условий расчётным, несвоевременный ввод объектов в эксплуатацию, потеря ликвидности, отсутствие новых потребителей и низкая квалификация рабочих.

– А как подсчитали аварийность и её снижение? – спросило жюри.

– Можем предоставить расчёты, – ответил Шаймарданов. – И технологические, и экономические.

В инженеры за четыре года

«Ильич» – это топчик», – прошептали в этот момент в зале. Так это или нет, можно было узнать только через пару часов – для начала должны были выступить ещё две команды, и только потом эксперты приступили к выставлению оценок. Нужно было дождаться и представителей других направлений, часть из которых числом превосходила электроэнергетиков. Лучшими всё же стали «Energy X», получившие путёвку в финал чемпионата CASE-IN, который состоится в Москве в конце мая. «Ильич» занял второе место. Тройку лидеров замкнула «Siberian Team». Она, к слову, состояла из дебютантов, тогда как отдельные участники первых двух команд уже засветились на чемпионате в прошлом году.

– Это нормально, – резюмировал Русанов уже после того, как призёры получили свои награды. – Ребята растут, их уровень подготовки, профессионализма становится выше. Очень хорошо прослеживается тенденция: первокурсники – это ещё студенты, но ближе к четвёртому курсу они становятся специалистами, квалифицированными инженерами. На мой взгляд, все проекты финалистов были выполнены на достаточно высоком уровне и с хорошим технико-экономическим обоснованием. Заказчиком по проекту были «Россети», МРСК Сибири, и не исключено, что руководство компании примет решение о реализации тех или иных элементов, которые предложили участники чемпионата.