Азербайджан богат своими природными ресурсами, и их добыча промышленным путем, переработка и транспортировка вызывают огромную потребность в использовании электроэнергии. Еще в 1883 г. компания “Братья Сименс” построила 2 турбины, превращавщие механическую энергию воды в электрическую для медеплавильного завода в Галакенде Гедабекского района. В том же году компания “Братья Нобель” ввела в эксплуатацию первую теплоэлектростанцию в Баку. Акционерное Общество “Электросила” ввело в эксплуатацию электростанции промышленных масштабов в 1901 г. на Биби-эйбете и в 1902 г. – в Агшехере. В царской России Азербайджан занимал третье место (после Москвы и Санкт-Петербурга) по установленной мощности электростанций. В начале 20 в. в Баку эксплуатировались две электростанции общей мощностью 55 МВт.
Потребность в электроэнергии на участках нефтедобычи удовлетворялась также за счет мелких электростанций общей мощностью 12 МВт. Наряду с постройками новых генерирующих мощностей шел также процесс развития распределительной сети и в целом всей энергосистемы.
Основное развитие Энергетики как науки в Азербайджане берет свое начало с 1920 г. созданием факультета Энергетики в Бакинском Политехническом Институте (нынешняя Азербайджанская Государственная Нефтяная Академия). Наряду с подготовкой высококвалифицированных инженеров проводились и научно-исследовательские работы. Позднее (в 1935 г.) в азербайджанском отделе Закавказского Филиала АН СССР был создан новый раздел энергетики. В отделе работали группы по областям электротехники, теплотехники, гидротехники и нефтетехники, и, в частности, по исследованиям энергоресурсов республики, разработкам методов эффективного использования существующих энергоресурсов, решению энергетических вопросов нефтепромышленности и сельского хозяйства. Дальнейшее развитие энергетической науки в Азербайджане связанно с созданием в 1945 г. Азербайджанского Научно-Исследовательского Института Действующая в Институте лаборатория по изучению процессов, связанных с молнией, а также методов молниезащиты, была на тот период единственной лабораторией в СССР в этой области. На основе лабораторий гидроэнергетики и гидравлики этого института в 1960 г. был создан новый Институт Водных Проблем.
Энергетики (нынешний Азербайджанский Научно-Исследовательский и Проектно-Изыскательский Институт Энергетики) на основе этого отдела.
Главными задачами в период 1920–35 гг. являлись развитие и реконструкция энергопромышленности, повышение технических показателей энергооборудования, определение энергоресурсов рек республики, создание и проектирование электростанций и распределительных сетей и т.д. В начале 30-х гг. 20 в. бурение нефтяных скважин, нефтедобывающая промышленность полностью обеспечивались электроэнергией. Такие задачи, как создание эффективных систем обеспечения электроэнергией месторождения нефти, уменьшение энергопотерь, повышение КПД электроприводов подводных насосов нашли свое решение. Для повышения статической и динамической устойчивости энергосистемы Азербайджана в 1937–41 гг. были введены в эксплуатацию системы регуляторов автоматического возбуждения, автоматического перезапуска, автоматы ускорителей релейной защиты и скорости выключателей линий электропередач, оборудование синхронизации электрических машин и др.
Применены асинхронные генераторы с замкнутым ротором, проведен ряд вычислений, определяющих уровень токов короткого замыкания. В 1944–54 гг. практически и теоретически были изучены режимы несимметрических нагрузок генераторов в случае отсутствия токов возбуждения во время их работы, а также изучены возможности запуска генераторов путем самосинхронизации. В этот же период были изучены вопросы создания новых генерационныx мощностей на основе малых гидро- и дизельных станций, проведения теоретических и практических исследований для энергоснабжения потребителей, эквивалентирования систем электроэнергетики, проведения комплексных исследований в области изучения устойчивости надежности электроэнергетических систем. В 1950–56 гг. в республике возникла необходимость разработки специальных методов повышения статической и динамической устойчивости синхронных машин, статических компенсаторов, конденсаторных батарей и других энергоузлов. Ввод в эксплуатацию Мингечаурской ГЭС в 1954 г. повлек за собой применение задач, связанных с новыми режимами энергосистемы, устойчивостью линий электропередач, с экономным распределением активной мощности между ТЭЦ и ГЭС и т.д. На основе строительства данной ГЭС и развития западной энергосистемы Азербайджан и Грузия, а затем и Армения объединились для создания единой энергосистемы. Началось изучение пропускных способностей линий электропередач, электромеханического подключения резервных гидроагрегатов, наладки системной автоматики и оптимизации рабочих режимов. Ученым-энергетиком чл. корр. АН Азербайджана Фиридуном Гусейновым был проведен ряд глубоких исследований по упрощению схем замещения для различных режимов работы энергосистемы, полученные результаты были применены при решении задач по этим режимам. Рассчитан топливо-энергетический баланс Азербайджана и созданы научные методы эффективного использования энергоресурсов. Для первостепенных энергопотребителей изучались методы улучшения качества электроэнергии, расчета потерь мощности в сети, для некоторых промышленных потре бителей были экспериментальным пу тем определены статические и динамические характеристики в узлах нагрузки.
Мингечевирская Гидроелектростанция.
Еще в начале 30-х гг. 20 в. энергетики Азербайджана, проводя исследования в области процессов развития молний и защиты от них, организовали экспедиции в Загаталы, на озеро Гойджа, в Шушу и др. Проводились комплексные изучения разрядов молнии, механизмов ее развития и параметров. Чл. корр. АН Азербайджана Агасамедом Ализаде с сотрудниками были измерены параметры разрядов молнии на линиях электропередач, а также на высокогорных объектах, изучались вопросы молниезащиты объектов, исследовались связи между амплитудой и крутизной тока молнии. Для выявления молниеустойчивости линий электропередач были определены оптимальные значения параметров молний. Разрабатывались и применялись регистраторы разрядов молний, различные датчики и др. автоматические устройства. Были разрабо-таны и представлены научные рекомендации по молниезащите в тропических условиях. Проведен ряд изыскательских работ для Социалистической Республики Вьетнам в области защиты энергетических объектов от поражений молнией, а также изучения местных особенностей молний. В 1932–48 гг. проводился ряд комплексных исследований по опреснению морской воды и извлечению из нее ценных компонентов. Была доказана возможность использования опресненной морской воды в стационарных паровых генераторах барабанного типа. Результаты исследований были применены на электрических станциях страны во время Второй Мировой Войны. В Научно-Исследовательском Институте Энергетики Азербайджана и на электроэнергетическом факультете Азербайджанского Института Нефти и Химии (нынешней Азербайджанской Государственной Нефтяной Академии) были разработаны предложения по автоматическому регулированию напряжения в электрической сети путем последовательно соединенных конденсаторов, а также исследованы связанные с этим переходные процессы в нелинейных электрических динамических системах, применены новейшие математические модели для расчетов устойчивости систем, разработаны меры по предотвращению аномальных режимов в компенсированных электрических сетях. В сфере автоматизированных электрических приводов в 1960–70 гг. академик Азад Эфендизаде и сотрудники на основе проведенных исследований разработали общую теорию переходных процессов для автоматических инверторов напряжения и систем частотно-регулируемых электроприводов. С этой целью были созданы математическая модель системы и методика выбора эффективных параметров, также с целью снижения потерь проведен также ряд исследований по оптимальному управлению асинхронными электродвигателями, регулировавшимися по частоте. Чл. корр. АН Азербайджана Ягуб Гадимов с сотрудниками разработали ряд новейших способов анализа и синтеза систем электрических приводов с распределенными параметрами путем применения импульсных систем и дискретных преобразований Лапласа. Были изучены и реализованы в лабораторных условиях новые методы в области защиты от пеенапряжений, ограничения токов короткого замыкания и т.д., получены математические выражения для численных расчетов волновых процессов в сложных электрических сетях, с полным учетом поверхностного эффекта в земле и проводах линии электропередачи, а также диссипативных факторов, связанных с явлением коронирования проводов в линиях электропередачи, что сыграло важную роль в создании теории нелинейных электрических цепей с распределенными параметрами.
Научные работы по физико-техническим проблемам энергетики проводились под руководством акад. Чингиза Джуварлы в трех направлениях: переходные процессы и возникновение перенапряжений в высоковольтных сетях; физические процессы в электрической изоляции под влиянием сильных электрических полей; использование сильных электрических полей и разрядов в технологических процессах. Научные исследования в Азербайджанском Научно-Исследовательском Институте Энергетики в этой области, начиная с 1962 г., проводились совместно с Институтом Физики Академии Наук Азербайджана. Повышение выработки электроэнергии и увеличение пропускной мощности линий электропередач требовали изучения вопросов применения более высоких напряжений. В конце 60 х гг. 20 в. возникла необходимость повышения точности моделирования линий электропередач напряжением 500–750 кВ и выше. Проведенные научные работы и разработанные способы расчетов способствовали развитию методов моделирования высоковольтных линий электропередач и изучения происходящих в них явлений.
Были разработаны программы и алгоритмы для вычисления электромагнитных волновых процессов в электрических сетях и трансформаторах. В 1973 г. Ч. Джуварлы и Евгению Дмитриеву присуждена премия Академии Наук СССР имени П.Н. Яблочкова за работу по анализу волновых процессов и разработке методов их вычисления с помощью ЭВМ при учете нелинейных факторов в сложных электрических сетях. Был создан метод частичного заземления нейтрали для ограничения токов однофазного короткого замыкания. Частичное заземление бетэловыми резисторами повышает устойчивость энергосистемы и ограничивает токи короткого замыкания в сети и перенапряжения в нейтралях трансформаторов с низким уровнем изоляции. Впервые новый режим нейтрали был применен в энергосистеме Азербайджана. Таким образом, появилась возможность предотвращения недопустимых перенапряжений и выявления оптимального соотношения параметров в сети. В 1978 г. Ч.М. Джуварлы, Е.В. Дмитриев, А.М. Гашимов, Х.Г. Исмаилов, М.Н.Алиев, Т.А.Нурмамедов были удостоены Государственной премии Азербайджанской Республики за достижения в этой области и широкомасштабное применение полученных результатов. Для ограничения токов короткого замыкания в Институте Физики АН Азербайджана были исследованы и разработаны методы заземления нейтрали с помощью реактора, соединения обмоток трансформаторов мощных блоков “звезда-звезда” и т.д. в сетях с повышенным уровнем перенапряжений. Были изучены физико-химические процессы в изоляционных маслах. Изучены теоретические основы ряда эффективных процессов с применением сильных электрических полей и разрядов. Определены характеристики частичных разрядов в электрической изоляции и их воздействие на эксплуатационные свойства изоляции. Разработана теория электрического разряда в воздушном промежутке, ограниченном диэлектрическими барьерами, определена связь между содержанием полимеров в диэлектриках и их механическими и физическими свойствами. Разработан и применен метод вычисления и координации изоляции, загрязненной воздействием атмосферы. Исследованы причины флуктуации напряжений в узлах системообразующих высоковольтных и сверхвысоковольтных сетей, входных напряжений основных линий электропередач и трансформаторов в зависимости от их нагрузок, изучены флуктуации параметров режима тока и нагрузки, что позволило разработать соответствующие способы защиты. Достигнуты значительные успехи в эквивалентировании сложных энергосистем, стабилизации послеаварийного режима, исследовании статической и динамической устойчивости системы и в управлении сложными энергосистемами. С целью обеспечения надежной работы турбо- и гидрогенераторов в электростанциях, определения уровня и характера их вибрации были созданы электрокинетические преобразователи информации. На основе изучения изменений магнитного поля электрических машин (генераторов и электродвигателей) создано оборудование для диагностики возникающих неисправностей в электрических машинах. Разработаны и применены в производстве способы использования стохастических и аналитических методов в сфере электрических систем и автоматического управления их элементами.
В период с 1975 г. по 90-й и в 2000 гг. исследованы основы теории регулирования асинхронных электрических приводов. Развитие техники преобразователей и разработка тиристорных преобразователей частоты, управляемых выпрямителей создали возможность использования на практике регулируемых электрических приводов постоянного и переменного тока.. Решены вопросы разработки методов моделирования систем электро-энергетики, оптимальной структуры систем энергоснабжения, повышения качества электроэнергии, уменьшения потерь при передаче электроэнергии, повышения надежности работы энергоснабжения и др. Созданы программы и алгоритмы для разработки новых технических средств. Составлены математические модели развития энергетики как науки, энергосистемы и ее основных элементов и разработана оптимальная стратегия по строительству новых ее составляющих. Созданы и введены в эксплуатацию системы автоматического управления с целью минимизирования потерь энергии в электрических сетях.
Проведены значительные исследования Азербайджанским Государственным Научно-исследовательским и Проектным Институтом Нефтяной Промышленности (нынешний Азербайджанский Государственный Научно-исследовательский и Проектный Институт Нефтяной и Газовой Промышленности) в сфере создания регулируемых приводов переменного тока для применения в новых системах электрического оборудования, установках бурения нефтяных скважин, маломощных синхронных моторах, станках-качалках и механизмах автономного питания. Разработаны электрические приводы станков-качалок с электромагнитным диском и скользящей муфтой и применены в нефтяной промышленности Апшерона.
Чл. корр. АН Азербайджана Беюкага Азимов и др. исследовали способы контроля и управления рабочим режимом больших синхронных машин. В Азербайджанском Институте Нефти и Химии чл. корр. АН Азербайджана Фиридун Гусейнов и сотр. изучили параметры синхронных и асинхронных машин, разработали способы вычисления и проектирования электрических машин с массивными магнитопроводами.
В 1975–90 гг. в сфере теплоэнергетики разработан и применен способ получения водно-мазутной эмульсии. Были исследованы тепловые свойства углеводородов, их многокомпонентных смесей, солевых растворов, минерализованной морской воды, промышленных и геотермальных вод, исследованы тепло- и массообмен во время изменения агрегатного состояния и процессы сгорания жидкого топлива на электрических станциях, а результаты введены в национальные и интернациональные (США, Япония, СССР, Германия и др.) стандарты. Проведены теоретические исследования аэродинамики турбин, работающих на основе диссипативных газов. Полученные аналитические формулы и уравнения широко применяются в различных отраслях техники. С учетом теплообмена определен ряд функций и выражений реального газа во время движения с высокой скоростью, некоторые формулы потока реального газа в областях выше скорости звука (трансзвук) во время теплообмена, формулы для потоков с высоким давлением во время и вне теплообмена.
На ТЭЦ в Гяндже, ГРЭС в Али-Байрамлы, ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 Сумгайыта и других станциях проведены исследования по улучшению режимов водоснабжения. Исследованы термодинамические свойства жидкостей – бензола, толуола, этилбензола, а также др. углеводородов. Применение результатов в турбинах с высокими начальными параметрами, агрегатах турбин с высоким давлением и других повысили экономические показатели станций. Разработаны основные принципы совместной работы энергосистемы с региональными и зарубежными энергосистемами.
Комплексные работы в сфере возобновляемых источников энергии, в частности, солнечной, ветровой, геотермальной, биогаза и др. проведены Институтом Радиационных Проблем, Институтом Физики, Институтом Геологии НАНА, Азербайджанским Научно-Исследовательским и Проектно-Изыскательским Институтом Энергетики и Бакинским Гидро-проектным Институтом. В Институте Радиационных Проблем разработаны способ использования солнечной энергии для получения водорода и воспламеняющегося газа в гелиопроцессах, гелиоэнергетическая установка, научные основы превращения энергии ветра в электрическую, экспериментальная установка для получения воспламеняющегося газа из промышленных отходов, а также гелиосистема, осуществляющая очистку воды.
Для полного обеспечения страны электроэнергией, развития связей с интернациональными энергосистемами, использования новейшей технологии в энергосекторе и для применения новых способов управления подготовлен национальный план по использованию возобновляемых источников энергии, а также план развития энергосектора Азербайджанской Республики на период 2004–15 гг.
Уже с 2000 г. совместными усилиями Институт Физики НАНА и Азербайджанский Научно-Исследовательский и Проектно-Изыскательский Институт Энергетики издают интернациональный научно-технический журнал “Проблемы Энергетики”.
Ариф Гашымов, Керим Рамазанов
