Распределяй и властвуй!

solar roof energy Credit: flickr.com/photos/johnathaneric/

Электростанции – на пенсию

На сегодняшний день недостатка энергии в России нет – большая часть электростанций страны работает на неполной мощности. Переизбыток мощностей российских электростанций составляет примерно 20-30 ГВт. Десять лет назад отечественные экономисты делали довольно амбициозный прогноз роста потребления электроэнергии. В Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики РФ до 2020 года закладывался среднегодовой темп роста спроса на электроэнергию от 4,3% до 5,6%. Фактически же за период с 2008 года потребности росли гораздо медленнее – в среднем менее чем на 1% в год.

Согласно анализу Института энергетических исследований РАН (ИнЭИ), в период с 2016 по 2035 годы спрос на энергию составит в среднем 0,9-1,2% в год. Это означает, что существующий переизбыток генерирующих мощностей может быть исчерпан не ранее, чем через пять лет – в 2023-2027 гг.

Но энергетики предупреждают: генерирующее оборудование стремительно стареет. Средний возраст тепловых электростанций (ТЭС) – около 32 лет. В 2025–2035 гг. потребуется вывести из эксплуатации, реконструировать или заменить новыми мощностями около 70 ГВт наиболее изношенных российских ТЭС – такие цифры приводит Минэнерго.

Специалисты «Сколково» в своем докладе называют старение и необходимость масштабных инвестиций в модернизацию основным вызовом для российской энергетики. Но количество станций, которые необходимо модернизировать, может быть существенно снижено благодаря развитию распределенной энергетики – утверждают эксперты.

Базовый вариант развития российской энергетики описан в утвержденной Правительством в июне прошлого года в Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2035 года. Многие эксперты называют ее «путем стагнации». Документ предполагает развитие энергосистемы России в текущей «ископаемой» парадигме – структура энергобаланса в течение следующих 20 лет остается практически неизменной, а возникающий дефицит мощностей традиционно предполагалось закрыть проектами модернизации действующих электростанций или их заменой новыми крупными блоками.

Правительство запланировало модернизацию по договорам предоставления мощности (ДПМ) с гарантией возврата инвестиций. На обновление российской энергетики за шесть лет будет привлечено 1,5 трлн рублей за счет частных инвесторов. Об этом заявил президент РФ Владимир Путин, выступая 1 марта с Посланием Федеральному собранию. По его словам, системы электроэнергетики по всей стране должны перейти на цифровой режим работы. «С помощью так называемой распределённой генерации нужно решить вопрос энергоснабжения отдалённых территорий», – отметил Путин.

Децентрализация плюс

Большинство стран мира в последнее время активно развивают децентрализованную модель энергетики. Ее главный элемент – распределенная генерация как на основе возобновляемых источников энергии (солнце, ветер), так и с использованием традиционных видов топлива (газопоршневые и газотурбинные установки, микротурбины, малые когенерационные установки и др.).

Что такое «распределенная энергетика»? Это технологии, которые позволяют генерировать электроэнергию рядом с местом ее потребления. То есть энергию вырабатывают не гигантские электростанции, а небольшие установки. Российские эксперты относят к ней генерирующие объекты с установленной мощностью менее 25 МВт, некоторые иностранные эксперты проводят разграничение уже на уровне 10 МВт, другие – на уровне 50 МВт. Распределенная энергетика не ограничивается только генерацией – в ее состав также входят системы распределенного хранения электроэнергии, программы ценозависимого снижения потребления, мероприятия по повышению энергоэффективности потребителей, микрогриды и электромобили.

По оценке консалтинговой компании Navigant Research, в 2018 году в мире ожидается ввод большего объема распределенной генерирующей мощности, чем централизованной генерации, а размер глобального рынка технологий распределенной генерации в период с 2016 по 2021 году должен вырасти с $69,7 до 109,5 млрд при среднегодовом росте в 9,5%.

Единого шаблона развития распределенной энергетики нет. В США, к примеру, большую часть установленной мощности распределенных энергоресурсов составляет не генерация, а ценозависимое снижение потребления и мероприятия по повышению энергоэффективности. Только программы различных энергокомпаний по стимулированию снижения потребления электроэнергии в часы наибольшего спроса способны сократить пиковое потребление (и необходимость в строительстве дополнительных блоков и сетевой инфраструктуры) на 5-6%. В масштабах США это измеряется десятками гигаватт.

Германия в 2011 году запустила масштабную перестройку энергетики, после того как был принят план отказа от АЭС. Государство субсидировало строительство объектов альтернативной энергетики и компенсировало потребителям до 50% тарифа. Энергетика перешла на новый принцип балансировки на основе виртуальных электростанций. «Умные» системы в реальном времени собирают информацию о доступных мощностях, спросе на текущий момент и в будущем, возможностях ограничить отдельных потребителей и т.д. Аналитика на основе этих данных позволяет планировать загрузку энергосистемы, управлять спросом, а также вести расчеты между производителями и потребителями. Причем регулируется оно таким образом, чтобы ограничивать использование дорогих электростанций.

Распределенная энергетика обладает возможностями по снижению издержек и высоким инновационным потенциалом. Размещение объектов генерации рядом с точками потребления позволяет снижать потери при передаче и распределении электроэнергии, более гибко реагировать на изменение спроса, а также во многих случаях повышает надежность системы.

Гибкость и ум

Эксперты «Сколково» называют распределенную энергетику «катализатором и ключевым элементом «энергетического перехода» от традиционной организации энергосистем XX века к новым технологиям и практикам XXI века.

«Энергетический переход» осуществляется на базе децентрализации, цифровизации, интеллектуализации систем энергоснабжения, – пишут они, – с активным вовлечением самих потребителей и всех видов энергетических ресурсов, и характеризуется повышением энергетической эффективности и снижением выбросов парниковых газов (прежде всего за счет возобновляемых источников энергии)».

«Ожидается, что к 2025 году объем ввода мощностей распределенной генерации превысит объемы ввода централизованной генерации в три раза. По оценке Международного энергетического агентства, распределенная энергетика обеспечит до 75% новых подключений в ходе глобальной электрификации до 2030 г…» – такие данные приводят аналитики «Сколково».

Распределенная энергетика имеет две особенности. Первая – гибкость, поскольку это – новая экономическая модель, в которой тонко учитываются интересы производителя, потребителя и посредников, распределены роли, и согласована методика учета. Вторая особенность – применение «умных» технологий, поскольку экономические модели в энергетике основываются именно на них, в первую очередь на виртуальных электростанциях, системах прогнозирования и аналитики энергопотребления.

Размер имеет значение

В энергетике размер по-прежнему имеет значение, но его роль постепенно становится второстепенной, а на первый план выходят другие соображения: снижение рисков и экология, гибкость.

Данные показывают: разница между большой и малой энергетикой с точки зрения издержек уже снижается. В 2017 году в США стоимость электроэнергии от маленьких крышных солнечных установок, микротурбин и геотермальных станций почти сравнялась со стоимостью электроэнергии от в сотни тысяч раз более мощных традиционных ТЭС на угле и газе, притом, что строятся объекты микрогенерации гораздо быстрее и рассчитаны на работу в течение 30-50 лет. К тому же у «больших» станций есть такая особенность: им приходится кормить весь бюрократический аппарат, они ограниченны в гибкости реакции на изменения во внешней среде.

«Крупные сетевые электростанции по-прежнему самые эффективные, но распределенная генерация выгодна за счет экономии на тарифе за услуги передачи энергии (составляет 60% конечной цены электроэнергии)», – рассказывает «Ведомостям» директор по электроэнергетике Vygon Consulting Алексей Жихарев.

«На самом деле альтернативы развитию децентрализованной энергосистемы нет, поскольку сохранение старых подходов и логики развития отрасли ради комфорта полумонопольных и неповоротливых энергетических монстров означает углубление технологического отставания в инфраструктуре и потерю конкурентоспособности экономики в целом», – уверен председатель наблюдательного совета Сообщества потребителей энергии Александр Старченко.

Энергия для окраин?

Распределенная генерация уже играет заметную роль в российской энергетике – суммарная установленная мощность малых электростанций составляет 12-17 ГВт. На собственную генерацию вынуждены переходить и российские промышленные предприятия – из-за дороговизны подключения к сети, высоких тарифов на электроэнергию и их постоянного роста.

По классификации МЭА, пока Россия находится на первой стадии интеграции ВИЭ, когда новые производители энергии почти не влияют на энергетику.

Энергосистема, которую РФ получила по наследству от СССР, была максимально централизована и включала в себя крупные объекты генерации. Если сегодня во многих европейских странах на распределенную генерацию приходится уже 20-30% всей выработки, то в России на настоящий момент насчитывается всего лишь около 50 тыс. объектов – против 12 млн в США.

«Российская энергосистема пока остается в стороне как от «энергетического перехода», так и от широкомасштабного развития распределенной энергетики, – утверждают специалисты «Сколково». – Распределенная энергетика фактически игнорируется в существующей практике перспективного планирования развития российской энергосистемы, за исключением удаленных и изолированных территорий. Необходимость распределенной энергетики очевидна на отдаленных территориях, где невозможно использовать централизованные системы – их в России две трети территории».

«Северный» путь

Важную роль в вопросе малой генерации играет ее законодательное регулирование. В России, несмотря на некоторые первые шаги, распределенная энергетика как отрасль пока никак не регулируется. Специалисты «Сколково» считают, что необходима разработка целого пакета соответствующих нормативно-правовых актов Правительства РФ, федеральных министерств и ведомств, определяющих конкретный порядок, связанный с ценами, присоединением и стимулированием развития малой генерации.

Из-за «дыр» в законодательстве многие в России воспринимают распределенную энергетику как обособленный субъект, способный только лишь на энергоснабжение изолированных объектов. В то же время в мире малая генерация уже сейчас считается одним из важнейших элементов энергетики будущего. Кроме того, распределенная энергетика меняет роль потребителя – он становится просьюмером, то есть тем, кто одновременно генерирует и потребляет энергию.

«Развитие распределенной энергетики в России определяется не климатической повесткой или стремлением к независимости от импорта энергоресурсов (как во многих других странах), а соображениями экономической целесообразности у потребителей энергии, – пишут авторы доклада «Сколково». – Бездумное копирование технологий и подходов, сложившихся в отличных условиях в других странах, безусловно, было бы ошибкой. Но, с другой стороны, важно оценить объективные преимущества и потенциал распределенной энергетики, а также возможности ее использования для решения проблем в российской электроэнергетике».

«Исследование показало, что распределенная энергетика в России обладает значительным потенциалом, при оценке которого авторы отталкивались от потребности страны в генерирующих мощностях, а также потенциала повышения энергоэффективности, управления спросом, развития распределенной когенерации, собственной генерации потребителей и распределенных ВИЭ. Даже в сценарии частичного использования этого потенциала с помощью различных технологий распределенной энергетики возможно закрыть более половины потребности в генерирующих мощностях (около 36 ГВт к 2035 году). При этом наибольшей перспективой в России обладает распределенная когенерация (технология, показывающей высокую эффективность и в северных странах Европы) – по самым скромным оценкам ее потенциал составляет около 17 ГВт. Собственная генерация потребителей может обеспечить дополнительно около 13 ГВт, управление спросом – до 4 ГВт, энергоэффективность – 1,5 ГВт и микрогенерация на ВИЭ – 0,6 ГВт. Сценарий полного использования потенциала распределенной энергетики показывает возможность закрыть с ее помощью всю прогнозную потребность в генерирующих мощностях. Таким образом, развитие распределенной энергетики может стать альтернативным сценарием развития российской энергосистемы – приходят к выводу авторы доклада.

Для реализации сценария с максимальным потенциалом распределенной энергетики необходимо осуществить системные и масштабные изменения в архитектуре российской электроэнергетики и в её нормативно-правовом регулировании, «узаконив» появление субъектов нового типа (таких как просьюмеры, агрегаторы спроса) и, главное, сбалансировав их интересы в рамках обновленной рыночной модели. Новая архитектура энергетики должна строиться на принципах децентрализации управления и обеспечения свободного обмена энергией между всеми субъектами рынка на основе технологий «Интернета энергии».

Ольга Подосенова