Децентрализация энергетики

ТЭЦ №2 г. Иваново. Мощность – 200 тыс. кВт (электрическая) и 670 Гкал/ч (тепловая). Введена в строй в 1955 году. Численность персонала – 191 человек. Фото с сайта www.tplusgroup.ru

От огромных электростанций площадью в 250 га с трубами высотой с небоскреб, от перекрывающих Енисей гигантских плотин – к миллионам маленьких станций в доме у каждого потребителя. Именно в этом направлении, все ускоряясь, движется мировая электроэнергетика. По данным, которые приводят Институт энергетических исследований РАН и Аналитический центр при правительстве РФ в монографии «Прогноз развития энергетики мира и России 2016», расширение распределенной генерации будет идти почти на 40% быстрее, чем развитие всей мировой генерации. По оценке KMPG и исследовательских организаций Германии, доля выработки электроэнергии в мире на традиционных крупных тепловых и атомных станциях, которая еще совсем недавно составляла 75%, к 2030 году сократится до 32%. Распределенная энергетика наступает на централизованную, увеличивая свою долю за этот период более чем в два раза – с 15 до 39%. А с чего все начиналось?

Энергосистемы России и зарубежных стран исторически развивались в похожей логике. Крупные электростанции сооружали обычно в удобных местах – в первую очередь там, где хватало воды и дешевого и доступного топлива. Строительство станции было тем дешевле (в расчете на единицу мощности), чем она мощнее (эффект масштаба), поэтому средняя мощность станции постоянно росла, увеличившись с 1920-х до 1980-х годов в 500 и более раз. Эти гиганты строились на большом удалении от городов и промышленных предприятий, а энергия к потребителям передавалась по разветвленным сетям общей длиной в десятки тысяч километров. 

Несколько десятилетий эта логика развития энергосистем оставалась неизменной. Централизованные энергосистемы успешно, надежно, по разумной цене обеспечивали потребителей электроэнергией. Но к концу XX века эффект масштаба перестал работать так хорошо, как это было в 1950-х.

Катализатором изменений стала распределенная генерация – а именно появление в США и Европе в 1980-х новых технологий производства электроэнергии, которые позволили создавать недорогие и эффективные газовые электростанции небольшой мощности (в том числе производящие тепло). В те же годы был дан старт программам поддержки энергосбережения, управления спросом на электроэнергию.

В начале XXI века началось бурное развитие возобновляемых источников энергии. Правительства стран Европы, США и других развитых стран, стремясь к безуглеродной энергетике и уменьшению зависимости от экспорта энергоресурсов, приняли долгосрочные программы поддержки возобновляемых источников энергии, после чего стоимость решений в области солнечной и ветряной энергетики упала в разы при существенном росте их технологической эффективности.

В результате всего за 20–30 лет потребитель от ситуации детерминированного электроснабжения только от централизованной энергетики пришел к возможности выбора широкого спектра альтернативных решений. Масштаб произошедших изменений можно оценить на примере Дании.

Появление множества новых небольших генераторов усложнило процессы их интеграции в единую энергосистему, процессы управления и регулирования. Потребовались новые технологии построения сетей и управления ими, которые позже получили общее название Smart Grid. Потребитель электроэнергии начал играть все большую роль в энергосистеме, получая новые потенциальные роли – генератора и накопителя электроэнергии. Резко увеличивается свобода потребительского выбора. В то же время открываются широкие возможности для управления спросом, энергоэффективностью как на уровне конкретного домохозяйства, так и на уровне экономики в целом. Для реализации этих возможностей государства меняют модели рынков электрической энергии и мощности в сторону их либерализации.

Процесс перехода к «новой энергетике» получил название Energy Transition – энергетического перехода. 

ТЭЦ на окраине г. Леуварден, Нидерланды. Мощность – 700 кВт (электрическая) и 3 Гкал/ч (тепловая). Запущена в 2010 году. Численность персонала – 0 человек. Фото с сайта www.wikipedia.org

В России к началу 2000-х годов энергетический переход тоже стихийно запустился, хотя и пошел, как водится, «своим путем» и гораздо медленнее. Тому были объективные причины, среди которых – дешевый и доступный природный газ, холодный климат и доставшаяся нам «в наследство» с советских времен крупнейшая в мире надежная централизованная энергосистема, благодаря которой Россия пережила череду кризисов конца XX века и времена тотальных неплатежей практически без масштабных аварий в электро- и теплоснабжении – при минимальных по нищете тех лет затратах на обновление и даже на ремонт.

Тем не менее уже в 1990-х годах «Газпром» инвестировал в создание малых электростанций для своих уральских предприятий. К началу 2010-х строить собственные энергоцентры начали уже практически все: от домохозяйств до крупных нефтегазовых компаний. Причины этого стихийного движения лежали не в плоскости борьбы с парниковыми газами, а в плоскости экономической эффективности. Так сложилось, что подключать новые объекты к энергосистеме становилось все сложнее и дороже, и благодаря сооружению собственных станций компании сокращали долгосрочные затраты на электроэнергию. В наши дни среди домовладельцев распределенная генерация пока остается уделом энтузиастов и серьезного развития еще не получила, но среди потребителей покрупнее примеры исчисляются сотнями – это и «Сургутнефтегаз» в Тюменской области, и агрохолдинг «Майский» в Татарстане, и птицефабрика в Якутии, и девелопер индустриальных парков DEGA в Московской области, и жилые микрорайоны в Южно-Сахалинске и Новосибирске.

Главной особенностью «российского пути» развития распределенной генерации стала преимущественно автономная работа новых энергоцентров (без подключения к энергосистеме). Существующая в России модель рынка электроэнергии не заточена на интеграцию таких станций в систему и получение системных эффектов для всех ее участников (подобно тому, как это организовано в развитых странах). И если сторонники децентрализации настаивают на изменении модели рынка с тем, чтобы достичь этих системных эффектов, то ее противники возражают, указывая на снижение надежности энергосистемы при включении в нее множества малых станций, на сложность администрирования и технического регулирования в условиях невысокой квалификации новых игроков рынка. Понять эту логику можно, подобный «сам себе энергетик», заходя в непрофильную для себя и сложную сферу деятельности, вполне может спровоцировать не только аварию на собственном производстве (из-за отключения новых генераторов, что не раз случалось у тех же нефтяников), но – теоретически – и аварию в энергосистеме. Если это случится где-нибудь в Сибири зимой, то речь может идти об угрозе здоровью и жизни людей.

Сторонники децентрализации в ответ на это возражают, что энергосистема стареет и подобные аварии уже давно не редкость и без какого-либо влияния со стороны распределенной энергетики.

Пока продолжаются споры о надежности, потребители вместе со своими энергоцентрами продолжают постепенно «убегать» из централизованной энергосистемы. А она продолжает жить в своей логике, мало изменившейся за 100 лет, со времен плана ГОЭЛРО: централизованное прогнозирование спроса на энергию, централизованное планирование строительства новых крупных объектов, централизованные масштабные инвестиции и строительство. Сроки создания новых крупных станций в энергетике не могут быть короче 5–7 лет, а ведь за это время потребители могут с десяток раз поменять планы развития своего бизнеса. Итогом наложения этих процессов является строительство не очень нужных дорогостоящих станций и сетей, а также перекладывание части затрат по содержанию энергосистемы на потребителей, оставшихся в ней.

Так сложился «российский путь». Но есть ли шанс с него свернуть? Ведь за рубежом энергетический переход не привел к авариям, не повысил цены на электроэнергию и не отменил крупные электростанции. Наоборот, современные технологии повысили гибкость, прозрачность «старой» системы, оптимизировали затраты на ее развитие, резко повысили производительность труда. Мировой опыт показывает, что есть возможность гармонично встраивать новые распределенные решения в традиционную энергосистему – там, где это экономически целесообразно с учетом конкретных местных условий – от климата до удаленности и износа электросетей. В той же Дании начали с развития распределенной когенерации – небольших станций, производящих и электроэнергию, и тепло для своего потребителя, – и добились лучших в мире показателей их эффективности. При правильной настройке рынка новые технологии не разрушают систему, а дополняют ее. Но, конечно, добиться такой правильной настройки не так просто.

Каким образом эффективнее решить проблему старения крупных станций в России? Идти ли традиционным для нас путем – централизованно восстанавливать старые и строить новые крупные объекты или поворачиваться в сторону «энергетического перехода», открывая двери перед распределенной энергетикой? Представляется, что комбинация этих методов может стать хорошей альтернативой выбору какого-то одного. Технологии «новой энергетики» проникнут в Россию даже через асфальт запретов – и если так, то почему бы не использовать этот потенциал не для разрушения, а для развития уникальной российской энергосистемы?