Энергетическая проблема является одной из самых актуальных для всего человечества. Нефть, газ и другие полезные ископаемые постепенно теряют свое значение в связи с ростом затрат на добычу и транспортировку, возможностью создания экологических проблем. В современных условиях ограниченности природных ресурсов могут возникнуть краткосрочные энергетические кризисы из-за быстро растущих потребностей. К 2030 году прогнозируется рост мировой потребности энергии на 60 процентов по сравнению с 2008 годом.

Поэтому все большее распространение получают относительно новые источники энергии, относящиеся к альтернативным или «зеленым» источникам энергии – различные солнечные панели, биореакторы, ветряные и гидроэлектростанции.

Суть «зеленой» энергетики заключается в том, чтобы преобразовать энергию от процессов, непрерывно происходящих в природе, в электроэнергию для последующего использования в повседневной жизни, во всех отраслях социальной и экономической сферы. Электроэнергия, вырабатываемая гидроэлектростанциями, считается "зеленой" энергией.

Гидроэнергетическая сеть Узбекистана имеет большие возможности и резервы для развития экономики страны, снижения экологических проблем за счет дальнейшего развития и поддержки производства «зеленой» энергии. В связи с этим перспективы развития «зеленой» энергетики за счет развития гидроэнергетических объектов становятся приоритетом достижения энергетического баланса республики.

В настоящее время располагаемая генерирующая мощность республики Узбекистан составляет 12,9 ГВт электроэнергии, из них мощность гидроэлектростанций (ГЭС) – 2,05 тыс. МВт или 15,8 % от валовой установленной мощности. Коэффициент использования водного потенциала республики составляет порядка 27%.

Гидроэнергетика Узбекистана включает 49 ГЭС, в том числе 14 крупных ГЭС, общей мощностью 1,76 ГВт (86% от общей мощности ГЭС), 23 средних ГЭС (СГЭС), общей мощностью 0,262 ГВт (13%), 9 малых ГЭС (МГЭС), общей мощностью 0,0285 ГВт (0,014%) и 3 микроГЭС, общей мощностью 0,86 МВт (0,004%). По природному водотоку работают 30 ГЭС мощностью 532 МВт (4 крупных – 317 МВт и 26 МГЭС– 215 МВт). При водохранилищах имеется 10 ГЭС суммарной мощностью 1,4 ГВт.

Обеспечение стабильного роста гидроэнергетики в условиях возрастающего спроса зависит от ряда проблемных вопросов, в которых фактор рабочей силы, капитал и современные технологии действуют слабее факторов естественных законов, так как трудно прогнозировать изменения природных ресурсов (воды, осадков, тепла).

Выбор оптимальных методов прогнозирования выработки гидроэлектроэнергии на основе систематизированной информации о стоке рек, среднегодовых осадках, максимальных и минимальных температурах в условиях изменения климата становятся важнейшим для определения перспективного развития электроэнергетики страны вообще.

Исследование объема выработки электроэнергии в зависимости от изменения влияющих на него факторов осуществлялось на основе деятельности каскада Урта-Чирчикских ГЭС. В состав каскада входят три гидроэлектростанции: Чарвакская ГЭС-6, Ходжикентская ГЭС-27, Газалкентская ГЭС-28. В исследовании проведен анализ динамики выработки электроэнергии каскада Урта-Чирчикских ГЭС за 1992-2019 годы.

Выявлено, что средний расход воды в реке Чирчик за исследуемый период имеет изменчивый характер. Анализ сезонных колебаний расхода воды показал его наибольшее значение в III декаде июня 1993 года в точке “Выпуск Газалкент ГЭС” (899,4 м3/с), а минимальное значение наблюдалось в II декаде апреля 2020 года (43,7 м3/с).

Исследование проводилось по информации из трех пунктов ирригационных систем и точек водовыделов реки Чирчик. Эти пункты: выпуск из Чарвакского водохранилища, выпуск Газалкентской ГЭС, гидропост Газалкент.

Характер изменчивости расхода воды в годовом разрезе, а также сезонные колебания определялись методом наименьших квадратов. С помощью пакетов программ было построено уравнение с определёнными коэффициентами при неизвестных в виде переменных, в зависимости от их степеней. Определённо можно отметить, что среднегодовой расход воды реки Чирчик имеет отрицательный тренд. То есть за этот период наблюдалось уменьшение расхода воды в реке Чирчик.

Для определения результативного признака выработки многофакторной регрессионной модели предварительно отобраны факторные признаки модели. Для этого составлена матрица парных коэффициентов корреляции. При этом была обнаружена мультиколлинеарность. Поскольку основной целью исследования является определение степени зависимости выработки электроэнергии от водных ресурсов, были выбраны такие переменные, как среднегодовой приток воды в реку Чирчик и количество осадков.

Для оценки влияния выявленных факторов на выработку электроэнергии была построена множественная линейная регрессия. Значение P для Y показало 5%, а значение P для X2 равно 0, что подтвердило гипотезу об основном влиянии на объем выработки электроэнергии среднегодового притока воды в реку. В результате расчета (Y=a0+a2X2) модель дает среднюю ошибку 2,9 %, а максимальная ошибка составляет 10 %. Расчеты показали, что оба коэффициента - а0 и а2 статистически значимые, здесь очень маленькие значения P =, что говорит о почти нулевой вероятности случайности результата. R-квадрат равен 0,95 это достаточно много, хорошие адекватные модели имеют R-квадрат выше 0,7.

Исходя из результатов исследования можно сделать вывод, что на объем выработки электроэнергии каскадом Урта-Чирчикских ГЭС оказывает влияние целый ряд факторов: среднегодовой приток воды в реку Чирчик, среднегодовой расход воды в деривационный канал, среднегодовой приток воды в пункте Попуск из Чарвакского водохранилища, среднегодовой расход воды в пункте Выпуск Газалкент ГЭС, среднегодовой расход воды в гидро пункте Газалкент, максимальная среднегодовая температура, минимальная среднегодовая температура, осадки. Однако в результате исследования выявлено, что наибольшее влияние оказывает «среднегодовой приток воды в реку Чирчик» (R-квадрат=0,95454).

Так, при увеличении на одну учетную единицу среднегодового притока воды в реке Чирчик (с гипотезой ceteres paribus), выработка электроэнергии увеличится на 327,6 единицы соответствующего показателя. То есть, при приближение водного показателя к максимальной годовой возможности условно 10 000 млн. м3 (в 1994 году среднегодовой приток воды составил 9 494,81 млн. м3) можно прогнозировать выработку электроэнергии каскадом Урта-Чирчикских ГЭС в 4 373,5 млн. кВт∙ч.

Р.Жумаматов,
Ведущий научный сотрудник ИПМИ