Обеспечение России энергией в XXI веке

И. С. Кожуховский, генеральный директор Агентства по прогнозированию балансов в электроэнергетике, сопредседатель технологической платформы «Малая распределенная энергетика»

Недостатки существующей модели

Электроэнергетический комплекс в Российской Фе-
-дерации исторически формировался как централизованная система, в основу которой был положен принцип концентрации производства на относительно небольшом количестве крупных тепловых (конденсационных), гидравлических и атомных электростанций с передачей электроэнергии по высоковольтным сетям на далекие расстояния. В настоящее время большинство промышленных потребителей и населенных пунктов снабжаются электроэнергией из внешних источников, работающих в составе единой энергосистемы. Когенерация не является преобладающим типом энергоснабжения для большинства мелких и средних населенных пунктов страны.

Такой централизованный способ организации электроснабжения дал возможность в сжатые сроки провести электрификацию страны – основу для ее ускоренного промышленного развития – и обеспечить достаточно надежное и экономичное энергоснабжение потребителей.

Однако сейчас привлекательность данной модели снизилась в связи с нечувствительностью централизованной электроэнергетики к современным требованиям; неспособностью качественно удовлетворять спрос на электроэнергию; неэффективностью конденсационных генерирующих установок по сравнению с когенерационными установками; высокими потерями электроэнергии в длинных, многоступенчатых по уровням напряжения и разветвленных электрических сетях и др.

Много недостатков и у существующей системы централизованного теплоснабжения, построенной на основе крупных тепловых источников ТЭЦ и районных котельных, а в малых населенных пунктах и большинстве средних городов России – исключительно на основе котельных. Среди них – низкая надежность, плохое качество услуг (например, в ряде российских городов до сих пор отсутствует централизованное горячее водоснабжение) и высокая стоимость тепловой энергии. Факторами последней являются высокая степень изношенности ТЭЦ, парка котельных и тепловых сетей, потеря ТЭЦ проектных тепловых нагрузок, низкий КПД котельных установок, высокие потери в тепловых сетях, большое число мелких котельных и трудность координации планов их развития.

Энергообеспечение, в основе которого лежит раздельное производство электрической энергии на крупных электростанциях, а тепловой энергии – на котельных, неэффективно и приводит к высоким тарифам, а в специфических российских условиях – еще и к низкому качеству электро- и теплоснабжения, замедляющему экономическое развитие регионов страны. Рассматриваемые и реализуемые в настоящее время проекты развития энергетического хозяйства малых городов по инерции носят также раздельный характер, с отдельным планированием развития электроэнергетики и теплоснабжения.

Технические предпосылки развития малой генерации

Эволюционная спираль развития технологий в электроэнергетике привела в конце XX – начале XXI века к появлению генерирующих установок малой мощности, сопоставимых по своей эффективности с крупными генерирующими установками. Кроме того, достигнутый уровень технологий в сфере электроники, компьютерной техники и телекоммуникаций создал предпосылки для появления в будущем «умных» сетей, в рамках которых будет обеспечено гибкое управление процессами потребления электроэнергии и непосредственное участие потребителей в оказании услуг уже самой централизованной системе электроснабжения.

Это позволит в перспективе наиболее эффективно использовать распределенные ресурсы малой генерации, местных видов топлива и возобновляемой энергии для снижения стоимости энергоснабжения, возможности гибкого регулирования нагрузки потребителей в качестве альтернативы отбору генерирующих мощностей при проведении аукционов на рынке мощности; предоставить потребителям возможность самостоятельно выбирать уровень надежности своего электроснабжения, а также оплачивать электроэнергию по ценам реального времени, что повысит надежность и гибкость энергоснабжения потребителей и эффективность функционирования рынка электроэнергии в целом.

Дальнейшее инновационное развитие изменит саму модель организации и принципы управления в электроэнергетике, потребует переосмысления роли крупных централизованных и малых распределенных генерирующих источников, разработки мер по сочетанию их согласованного развития, изменит способ взаимодействия потребителей с централизованной энергосистемой, предъявит новые требованию к проектированию развития централизованной энергосистемы и к правилам ее функционирования.

Достигнутый в мире уровень технологического развития позволяет приступить к созданию таких технических систем XXI века уже сегодня. Главное препятствие для широкомасштабного перехода к «интеллектуальной» электроэнергетике – отсутствие экономической и коммерческой эффективности. Однако с ростом цен на традиционные топливные ресурсы, удешевлением новых технологий, ужесточением требований к охране окружающей среды ситуация будет меняться, и развитые страны мира, завершив необходимый цикл НИОКР и демонстрационных проектов, смогут быстро перейти к масштабному использованию распределенных энергетических ресурсов в электроэнергетике.

Россия стоит в самом начале пути осмысления перспективной модели энергоснабжения. В стране предпринимаются пока еще недостаточно системные действия по выработке государственной политики, подготовке нормативно-правовой базы и поиску необходимых бюджетных механизмов и средств для поддержки проведения НИОКР и пилотных проектов в области распределенных энергетических ресурсов. Принято решение о создании технологических платформ по «интеллектуальным» сетям, малой распределенной энергетике, перспективным технологиям возобновляемой энергетики. Они начали работу в 2011 году. Координатором технологической платформы «Малая распределенная энергетика» является ЗАО «АПБЭ».

«Дикая» децентрализация

В то же время происходит нерегулируемый и часто деструктивный процесс «бегства потребителей» из централизованной системы электроснабжения, связанный с постоянным ростом стоимости услуг централизованного электроснабжения и теплоснабжения, стимулирующим их к строительству собственных мощностей.

Особенно активно идет сооружение источников малой генерации. Этот процесс носит стихийный характер и пока является плохо наблюдаемым. Так, по данным Таможенного комитета, ввоз в страну малых генерирующих установок превышает объемы ежегодных вводов большой генерации. При этом стимулами служат не технологические и экономические факторы, а краткосрочные проблемы, связанные с незавершенностью и ошибками реформирования отрасли и неэффективной системой государственного регулирования (перекрестное субсидирование, отсутствие стимулов к инвестициям, проблемы с надежностью электроснабжения, высокая плата за присоединение к сетям).

Без надлежащего регулирования со стороны государства такой способ «децентрализации» может в ближайшем будущем серьезно обострить проблему надежного и экономичного энергоснабжения страны.

Перспективы развития

Дальнейшее развитие систем электро- и теплоснабжения страны может происходить по двум сценариям.

Первый – инерционный, продолжающий практику строительства преимущественно крупных электростанций и раздельного подхода к развитию электроэнергетического комплекса и систем централизованного теплоснабжения.

Второй – сценарий структурного маневра, в рамках которого модернизация и развитие системы централизованного электроснабжения страны будут происходить совместно с опережающим развитием распределенной энергетики, включая малую распределенную энергетику с использованием традиционных и возобновляемых источников энергии, а также ресурсы регулируемой нагрузки потребителей. Для эффективного использования этих ресурсов необходимо активное развитие технологий «интелектуальных» сетей.

При этом резко возрастет роль потребителей электрической и тепловой энергии, которые будут инвестировать в строительство объектов малой распределенной энергетики и станут полноправными участниками рынка, поставляя туда избытки энергии.

Потребители будут активно участвовать в управлении режимами электроснабжения, предлагая свои ресурсы регулируемой нагрузки системному оператору. Будут созданы «интеллектуальные» системы локального энергоснабжения концентрированных потребителей – «микро-смарт-грид». Появятся энергетические компании, аккумулирующие избыточную электроэнергию, поступающую от потребителей, и поставляющие ее в единую энергосистему с целью сглаживания пиков нагрузки и регулирования качества.

Потребность в электроэнергии из системы централизованного электроснабжения сократится. Строительство новых крупных генерирующих объектов будет вестись в гораздо меньшем объеме, чем это предусматривается в инерционном варианте.

Корректное сравнение затрат и  выгод каждого из двух вариантов еще предстоит провести. Косвенные экспресс-оценки показывают, что  структурный маневр в сторону распределенной энергетики, опирающийся на новые энергетические технологии и в максимально возможной мере реализующий потенциал когенерации и возобновляемых источников энергии, позволит не только говорить о сдерживании темпа роста цен на электроэнергию и тепло, но и приступить к их реальному сокращению в абсолютном выражении.

Именно поэтому здесь крайне важной является целеполагающая и организующая роль государства. Выбор здесь невелик – либо Россия, вслед за развитыми странами мира, начнет вкладывать средства в финансирование научных исследований и технологических разработок в сфере применения распределенных энергетических ресурсов с постепенной модернизацией старого технологического уклада энергоснабжения, либо ее технологическое отставание от ведущих экономик мира будет нарастать, а конкурентоспособность на мировом рынке – падать.