Место малой энергетики в энергетическом балансе россии реферат

Обновлено: 05.07.2024

Общая характеристика
Малая энергетика позволяет потребителю не зависеть от централизованного энергоснабжения, использовать оптимальные для местных условий источники производства энергии. Закономерно, что такие технологии находят себе место и в промышленно развитых, и в развивающихся районах с различным климатом.

Общепринятого термина “малая энергетика” в настоящее время нет. В электроэнергетике наиболее часто к малым электростанциям принято относить электростанции мощностью до 30 МВт с агрегатами единичной мощностью до 10 МВт. Обычно такие электростанции разделяют на три типа:

• микроэлектростанции мощностью до 100 кВт
• миниэлектростанции мощностью от 100 кВт до 1 МВт
• малые электростанции мощностью более 1 МВт.

Малая электроэнергетика России сегодня – это около 50 000 электростанций общей мощностью более 17 млн кВт (8% от всей установленной мощности электростанций России), работающих как в энергосистемах, так и автономно. Общая годовая выработка электроэнергии на этих электростанциях достигает 5% от выработки всех электростанций страны. Средняя мощность малых электростанций составляет примерно 340 кВт.

В настоящее время значимость малой энергетики увеличивается в связи с изменяющейся в стране социально-экономической обстановкой. События последних лет показали существенную неустойчивость в обеспечении электроэнергией и теплом потребителей различных категорий от централизованных энергетических систем. Одна из причин этого – состояние “отложенного кризиса” в энергетике страны, обусловленное быстрым старением основного оборудования, отсутствием в достаточном объёме необходимых инвестиций для обновления и строительства новых энергетических объектов и их ремонта, сложности со снабжением топливом.

Другой причиной потери энергоснабжения являются природные (прежде всего климатические) катаклизмы, приводящие в ряде случаев к тяжелым последствиям для значительных территорий и населенных пунктов. Весьма уязвимыми являются централизованные системы энергоснабжения и с военной точки зрения. Уязвимыми являются централизованные системы энергообеспечения и для террористических актов.

Также причиной роста популярности малой энергетики в последнее время является постоянный рост цен на традиционные энергоносители (газ, мазут, дизельное топливо, бензин). Всё большую популярность приобретают энергетические установки, использующие в качестве топлива возобновляемые источники энергии (ветер, солнце, биомассу).

Области применения малой энергетики
Несмотря на относительно скромную долю малой энергетики в общем энергобалансе страны, значимость малой энергетики в жизни страны трудно переоценить.

Во-первых, по разным оценкам, 60-70% территории России не охвачены централизованным электроснабжением. На этой огромной территории проживает более 20 млн человек, и жизнедеятельность людей обеспечивается главным образом средствами малой энергетики.

Во-вторых, обширной сферой применения средств малой энергетики является резервное (иногда его называют аварийным) электроснабжение потребителей.

В-третьих, малая энергетика может быть конкурентоспособна для новых объектов промышленности и новых поселений, например, когда постоянное повышение платы за подключение к централизованным сетям или за увеличение мощности подталкивает потребителей к строительству собственных источников энергии.

Дизельные электростанции
Сегодня в малой электроэнергетике преобладающими являются дизельные электростанции, что определяется рядом важных преимуществ перед другими типами электростанций:

Главными недостатками дизельных электростанций являются высокая стоимость топлива и ограниченный по сравнению с электростанциями централизованных систем срок службы (ресурс).

Российская промышленность предлагает широкий выбор дизельных установок. Однако следует отметить, что наши отечественные установки существенно уступают лучшим зарубежным образцам этой техники прежде всего по массогабаритным показателям, характеристикам шумности и экологическим показателям. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой дизельными электростанциями, составляет 5-7,5 руб./кВт•ч, а стоимость 1 кВт установленной мощности – порядка 5-6 тыс. руб. В стоимости электроэнергии доля топливной составляющей (для работы на дизельном топливе) доходит до 80–85%.

Газодизельные и газопоршневые электростанции
В последнее время всё большее внимание уделяется газодизельным (ГДЭС) и газопоршневым (ГПЭС) электростанциям, использующим в качестве топлива природный газ. При современных отпускных ценах на дизельное топливо и природный газ топливная составляющая стоимости электроэнергии для газодизельных электростанций в несколько раз меньше, чем у обычных ДЭС. Наряду с высокой экономичностью ГДЭС и ГПЭС обладают хорошими экологическими характеристиками, поскольку состав выхлопных газов у них отвечает самым строгим мировым экологическим стандартам. При использовании газа значительно увеличивается и ресурс собственно дизельного агрегата.

Применение ГДЭС и ГПЭС целесообразно в зонах, имеющих систему газоснабжения. В этих условиях по стоимости электроэнергии они могут конкурировать с системами централизованного электроснабжения, использующими мощные традиционные электростанции, а по срокам окупаемости капиталовложений существенно опережать их.

В зонах без систем газоснабжения возможно применение ГДЭС и ГПЭС, использующих привозной сжиженный природный газ. Однако экономическая сторона этого варианта их применения требует дополнительного анализа.

Под гидроэнергетикой понимают производство электроэнергии при помощи гидротурбин разной мощности, устанавливаемых на постоянных водотоках (чаще всего — в руслах рек). Как правило, создание гидроэлектростанции требует возведения плотины, в которой устанавливаются гидротурбины, но возможно также создание бесплотинных ГЭС.

Мы рассмотрим возможности производства энергии при помощи малых ГЭС и микро-ГЭС (МГЭС). В российской практике под микро-ГЭС подразумевают станции мощностью до 100 кВт, а под малыми — общей установленной мощностью до 30 МВт с мощностью единичного гидроагрегата до 10 МВт и диаметром рабочего колеса гидротурбины до 3 м.

Как считают эксперты, подобная классификация затрудняет расчет валового энергетического потенциала малой гидроэнергетики, поскольку не позволяет определить технические параметры гидроэлектростанции. При этом под валовым потенциалом ВИЗ понимается его средний годовой объем, содержащийся в данном ресурсе, при полном его превращении в полезную энергию. На эту проблему следует обратить внимание, поскольку все расчеты потенциала возобновляемых энергоресурсов базируются на моделях и методиках, определяющих точность конечного результата, а значит и эффективность применения конкретного энергоресурса в конкретных условиях.

В наиболее полной работе по оценке гидроэнергетических ресурсов СССР, опубликованной в 1967 г., к категории МГЭС относились все гидроэлектростанции, создаваемые на равнинных реках, имеющие валовой потенциал до 2.0 МВт и горных — до 1.7 МВт. Эти классификационные признаки считаются оптимальными, поскольку не относятся к техническим параметрам будущих ГЭС.

В большинстве случаев предполагается, что МГЭС устанавливаются на малых реках и водотоках. Хотя малые реки являются одним из наиболее распространенных типов водных объектов, единого подхода к их определению в настоящее время нет. Применяются различные критерии при определении понятия малая река (малый водоток).

Достоинства и недостатки малой гидроэнергетики

Как и любой другой способ производства энергии, применение малых и мини-ГЭС имеет как преимущества, так и недостатки.

Среди экономических, экологических и социальных преимуществ объектов малой гидроэнергетики можно назвать следующие. Их создание повышает энергетическую безопасность региона, обеспечивает независимость от поставщиков топлива, находящихся в других регионах, экономит дефицитное органическое топливо. Сооружение подобного энергетического объекта не требует крупных капиталовложений, большого количества энергоемких строительных материалов и значительных трудозатрат, относительно быстро окупается. Кроме того, есть возможности для снижения себестоимости возведения за счет унификации и сертификации оборудования.

В процессе выработки электроэнергии ГЭС не производит парниковых газов и не загрязняет окружающую среду продуктами горения и токсичными отходами, что соответствует требованиям Киотского протокола. Подобные объекты не являются причиной наведенной сейсмичности и сравнительно безопасны при естественном возникновении землетрясений. Они не оказывают отрицательного воздействия на образ жизни населения, на животный мир и местные микроклиматические условия.

Возможные проблемы, связанные с созданием и использованием объектов малой гидроэнергетики, менее выражены, но о них также следует сказать.

Как любой локализованный источник энергии, в случае изолированного применения, объект малой гидроэнергетики уязвим с точки зрения выхода из строя, в результате чего потребители остаются без энергоснабжения (решением проблемы является создание совместных или резервных генерирующих мощностей — ветроагрегата, когенерирующей мини-котельной на биотопливе, фотоэлектрической установки и т.д.).

Наиболее распространенный вид аварий на объектах малой гидроэнергетики — разрушение плотины и гидроагрегатов в результате перелива через гребень плотины при неожиданном подъеме уровня воды и несрабатывании запорных устройств. В некоторых случаях МГЭС способствуют заиливанию водохранилищ и оказывают влияние на руслоформирующие процессы.

Существует определенная сезонность в выработке электроэнергии (заметные спады в зимний и летний период), приводящая к тому, что в некоторых регионах малая гидроэнергетика рассматривается как резервная (дублирующая) генерирующая мощность.

Среди факторов, тормозящих развитие малой гидроэнергетики в России, большинство экспертов называют неполную информированность потенциальных пользователей о преимуществах применения небольших гидроэнергетических объектов; недостаточную изученность гидрологического режима и объемов стока малых водотоков; низкое качество действующих методик, рекомендаций и СНиПов, что является причиной серьезных ошибок в расчетах; неразработанность методик оценки и прогнозирования возможного воздействия на окружающую среду и хозяйственную деятельность; слабую производственную и ремонтную базу предприятий, производящих гидроэнергетическое оборудование для МГЭС, а массовое строительство объектов малой гидроэнергетики возможно лишь в случае серийного производства оборудования, отказа от индивидуального проектирования и качественно нового подхода к надежности и стоимости оборудования — по сравнению со старыми объектами, выведенными из эксплуатации.

Гидропотенциал России, его использование

Согласно сделанным в начале 60-х годов XX века оценкам, СССР располагал 11.4% мировых гидроэнергетических ресурсов. Средняя годовая мощность гидроресурсов бывшего СССР оценивалась в 434 млн. кВт (3.800 млрд. кВт • ч отдачи энергии в год). Расчеты показывали, что технически возможно и экономически целесообразно получать около 1.700 млрд. кВ • ч электроэнергии, что более чем в 5 раз превышало выработку всех электростанций страны в тот период.

Основная часть этого гидропотенциала (74%) располагалась на территории Российской Федерации. Средняя годовая потенциальная мощность гидроресурсов России оценивалась в 320 млн. кВт (производство — 2.800 млрд. кВт • ч в год), из которых выработка более 1.340 млрд. кВт • ч в то время была технически возможна.

Характеристики некоторых действующ их в России МГЭС

При составлении таблицы использованы источники:

Согласно современным оценкам, опубликованным специалистами НИИ энергетических сооружений, технически достижимый потенциал МГЭС России позволяет производить 357 млрд. кВт • ч в год.

По своему потенциалу гидроресурсы России сопоставимы с существующими объемами выработки электроэнергии всеми электростанциями страны, однако этот потенциал используется всего на 15%. В связи с ростом затрат на добычу органического топлива и соответствующим увеличением его стоимости, представляется необходимым обеспечить максимально возможное развитие гидроэнергетики, являющейся экологически чистым возобновляемым источником электроэнергии.

При оптимистическом и благоприятном вариантах развития выработка электроэнергии на гидроэлектростанциях может возрасти до 180 млрд. кВт • ч в 2010 г. и до 215 млрд. кВт • • ч в 2020 г. с дальнейшим увеличением до 350 млрд. кВт • ч за счет сооружения новых гидроэлектростанций. Предполагается, что гидроэнергетика преимущественно будет развиваться в Сибири и на Дальнем Востоке. В европейских районах строительство МГЭС получит развитие на Северном Кавказе.

Исторический экскурс

В настоящее время гидроэнергетический потенциал практически полностью реализуется за счет больших и гигантских ГЭС. Вместе с тем, согласно имеющимся данным, в 1913 г. число действовавших в России ГЭС составляло 78 единиц, общей мощностью 8.4МВт. Крупнейшей из них была ГЭС на р. Мургаб, мощностью 1.35 МВт. Таким образом, согласно современной классификации, все действовавшие в то время ГЭС являлись малыми.

Менее чем через 30 лет — в 1941 г. в России работали 660 малых сельских ГЭС, общей мощностью 330 МВт. На 40-е и 50-е годы XX века пришелся пик строительства МГЭС, когда ежегодно в эксплуатацию вводились до 1000 объектов. По разным оценкам, к 1955 г. на территории Европейской части России насчитывалось от 4000 до 5000 МГЭС. А общее количество МГЭС в СССР после окончания Великой Отечественной войны составляло 6500 единиц.

Правда, уже в начале 50-х годов, в связи с переходом к строительству гигантских энергетических объектов и присоединением сельских потребителей к централизованному электроснабжению, это направление энергетики утратило государственную поддержку, что привело практически к полному разрушению и упадку созданной прежде инфраструктуры. Прекратилось проектирование, строительство, изготовление оборудования и запасных частей для малой гидроэнергетики.

В 1962 г. в СССР насчитывалось 2665 малых и микро-ГЭС. В 1980 г. их было около 100 с суммарной мощностью 25 МВт. А к моменту распада СССР в 1990 г. действовавших МГЭС оставалось всего 55. Согласно данным разных источников, в настоящее время по всей России действуют от нескольких десятков (60-70) до нескольких сотен (200-300) единиц.

Программой развития гидроэнергетики СССР до 2000 г. предусматривалось увеличение мощности действующих ГЭС почти в два раза. Предполагалось построить 93 новых гидроэлектростанции, затопить 2 млн. га плодородных земель и переселить с затопляемых территорий более 200 тыс. человек. (Малым ГЭС в этих планах места не нашлось.) Распад СССР и экономический кризис не позволили реализовать эти грандиозные планы.

В течение последних 10 лет доля вырабатываемой на гидростанциях электроэнергии в общем энергетическом балансе России снижается. В 1995 г. она составляла 21%, в 1996 г. — 18%, в 1997 г. — 16%. Это связано как с устареванием и износом оборудования на гидроэнергетических гигантах прошлого, так и с увеличением в энергобалансе страны доли более удобного энергоресурса — природного газа.

Некоторые характеристики действующих в России МГЭС

* КИУМ — коэффициент использования установленной мощности.

** КИРМ — коэффициент использования располагаемой мощности.

При составлении таблицы использованы источники информации:

1) Проблемы и перспективы развития вощзобновляемых источников энергии в России (материалы круглого стола), Российский союз нгаучных и инженерных обществ, Комитет Российского НИО по проблем ам использования возобновляемых источников энергии. Москва, 2003.

По мнению экспертов, в ближайшем будущем выработка электроэнергии на гидростанциях будет увеличиваться. Это будет происходить преимущественно в регионах с децентрализованным электроснабжением за счет ввода в действие новых малых ГЭС, которые будут замещать устаревающие и неэкономичные дизельные электростанции.

Место малой гидроэнергетики среди других ВИЗ

В производстве электроэнергии малая гидроэнергетика России делит первенство с тепловыми электростанциями на биотопливе. Согласно имеющимся данным за 2002 и 2003 гг., на МГЭС и био-ТЭС было произведено примерно равное количество электроэнергии — по 2.4 млрд. кВт • ч (2002 г.) и по 2.5- 2.6 млрд. кВт • ч (2003 г.). То есть вклад каждого из этих ресурсов в выработку электроэнергии в России составлял менее 0.3%.

Несмотря на финансовые проблемы, производится строительство новых и восстановление действовавших прежде, но остановленных и частично разрушенных МГЭС. В большинстве случаев их строительство и ввод в эксплуатацию производится без участия средств федерального бюджета. Для этого привлекаются средства из местных бюджетов, средства спонсоров и инвесторов.

В новом строительстве преобладают микро-ГЭС с единичной мощностью агрегатов от 10 до 50 кВт, объединенные в системы по 2-5 единиц. Строятся малые ГЭС с единичной мощностью агрегатов от 200 до 550 кВт, объединенных в системы по 2-7 единиц.

Как правило, МГЭС создаются в удаленных районах, где существует проблема с завозом органического топлива (в большинстве случаев — дизельного топлива, реже — угля). В Адыгее построены 2 МГЭС мощностью 50 и 200 кВт, используемые для подачи питьевой воды. В Кабардино-Балкарии построена МГЭС мощностью 1100 кВт. В 2003 г. в Краснодарском крае установлены 7 гидроагрегатов по 350 кВт. В республике Тыва и на Алтае построены 3 МГЭС с агрегатами 10, 50 и 200 кВт, объединенные по 2-3 единицы. В Карелии и Ленинградской обл. — 4 мини-ГЭС с агрегатами от 10 до 50 кВт. В Башкирии также 4 мини-ГЭС с агрегатами от 10 до 50 кВт. Кроме этого были построены заново или восстановлены другие МГЭС.

Ожидаемые сдвиги в энергобалансе

По мнению экспертов, основное назначение МГЭС в ближайшие годы будет заключаться в замещении завозимого в удаленные регионы России органического топлива (в первую очередь — дизельного) с целью снижения расходов федерального бюджета и повышения эффективности и энергетической безопасности энергодефицитных регионов. Строительство МГЭС производится на охраняемых природных территориях и в местах с достаточно стабильным режимом водности малых водотоков.

Планируется создание 5 МГЭС на реках Корякского АО. Это позволит заместить в энергобалансе до 18 тыс. т дизельного топлива, что составляет 30% от общего объема, ежегодно завозимого в регион.

В Дальневосточном регионе в настоящее время действуют более 3000 дизельных электростанций (ДЭС) мощностью до 500 кВт. Электроснабжение региона полностью зависит от стабильности поставок дизельного топлива и качества оборудования для его сжигания. Стоимость как самого дизельного топлива, так и его доставки в настоящее время столь высока, что возникла срочная необходимость в его замещении другими энергоресурсами. Кроме того, износ оборудования большинства ДЭС так велик, что необходимо срочно решать вопрос стабильности электроснабжения региона.

В этих условиях организации, проектирующие МГЭС и производящие соответствующие обследования малых водотоков выявили более 200 мест для строительства МГЭС, что позволит, по приблизительным оценкам, производить до 1.5 млрд. кВт • ч электроэнергии в год. В соответствии с более поздними исследованиями, электроснабжение ряда населенных пунктов Дальнего Востока и Приморья может быть оптимизировано за счет строительства 7-8 МГЭС, расположенных вблизи потребителей и объединенных в местную энергосистему.

Реализация этих проектов поможет сократить объем завозимого в регион дизельного топлива на 28 тыс. т в год, что высвободит автотранспорт и сократит загрузку местных портов. Все это существенно увеличит энергетическую независимость Дальнего Востока и Приморья.

Возможности восстановления разрушенных МГЭС

В разных регионах России до настоящего времени встречаются руины МГЭС, которые еще в середине XX века снабжали населенные пункты и сельскохозяйственные предприятия электроэнергией. Проведенные в последние годы инженерные обследования разрушенных МГЭС показали, что на многих объектах сохранились бетонные сооружения, восстановление которых может быть экономически оправданно.

Начиная с 1995 г. в НИИ энергетического строительсва производят работы по созданию базы данных гидротехнических сооружений и МГЭС на малых реках Европейской части России. В настоящее время база данных содержит сведения о 200 подобных объектах на реках бассейна верхней и средней Волги, а также северо-запада России. По 100 объектам выполнено инженерное обследование сооружений. Ряд объектов имеет проектную документацию. Практически все гидротехнические объекты, включенные в базу данных, имели в составе гидроэлектрические установки. На реках строились каскады из 2- 6 МГЭС, которые формировали хозяйственную прибрежную инфраструктуру. Кроме того, каскады обеспечивали защиту от наводнений.

Специалисты НИИЭС провели обследования некоторых частично разрушенных МГЭС и выполнили технико-экономические обоснования их восстановления. Среди обследованных объектов Веселовская МГЭС (Ростовская обл.), Копылковская МГЭС (р. Великая, Псковская обл.), Петровская и Мирславльская МГЭС (р. Нерль, Ивановская обл.).

Суммарная мощность гидро-ветрокомплекса составляет 70 кВт. Он состоит из двух ветроагрегатов по 10 кВт и двух гидроагрегатов мощностью 45 и 5 кВт. В ходе испытаний предполагается проверить способность комплексной системы работать на сеть и на локальную нагрузку, что позволит использовать подобные энергокомплексы для электроснабжения потребителей в удаленных регионах.

Малая распределённая энергетика – концепция развития энергетики, обеспечивающая возможности перехода от традиционной организации энергетических систем к новым методикам и практикам. Данный переход осуществляется в условиях децентрализации, цифровизации энергетических систем, с использованием различных видов энергетических ресурсов, с целью повышения энергетической эффективности, снижения экологического влияния на окружающую среду.

Наиболее развитой составляющей распределённой энергетики в России является распределенная генерация, которая представляет собой комплектные энергообъекты мощностью до 25 МВт, расположенные рядом с потребителем.

В настоящее время малая распределенная энергетика является единственным действенным инструментом снижения стоимости электроэнергии для предприятий малого и среднего бизнеса. Возможность работы оборудования малой распределённой энергетики на разных видах топлива (в том числе на сжиженном газе) позволяет устанавливать такие объекты на территориях с обширной географией.

Доля малой распределённой энергетики в мире

Малая распределенная энергетика вот уже несколько десятилетий является ведущим трендом развития мировой энергетики и, по оценкам экспертов, данная тенденция сохранится в ближайшее десятилетие. Navigant Research прогнозирует к 2026-му году в мире трехкратный разрыв новых вводов распределённой генерирующей мощности над централизованной. По оценкам компании SCC Research, размер глобального рынка технологий распределённой генерации в 2015-м году составил 65,8 млрд. долл. Ожидается, что в период до 2021 гг. он вырастет с 69,7 до 109,5 млрд. долл. при среднегодовом темпе роста в 9,5%.

Прогноз ввода новых мощностей централизованной и распределённой генерации в мире (МВт):

Доля малой распределённой энергетики в России

При формировании оценки доли малой распределённой энергетики в России и проведении анализа изменения показателей данной отрасли возникают определенные сложности, т. к. основные регуляторы данной сферы - Минэнерго России, Системный оператор Единой энергетической системы - не выделяют данные показатели при подготовке официальной публичной отчетности.

На объекты распределённой генерации на текущий момент в России приходится около 7% от общего объема выработки электроэнергии. Данный показатель ниже показателей мирового масштаба в два раза. Однако распределенная генерация как явление уже состоялась в России, и данная отрасль активно развивается.

Также по данным Росстата по состоянию на 2017 г. совокупную мощность объектов распределённой генерации в России можно оценить величиной около 23-24 ГВт и доля мощности распределённой генерации в общем объеме выработки электроэнергии страны составляет 9-9,5%.

Данные за 2006 и 2016 гг. представлены на основании расчетов ИНЭИ РАН по данным Росстата; данные за 2017 г. – на основании расчетов McKinsey&Company.

Большая часть проектов отрасли распределённой генерации реализуется с использованием когенерации.

Факторы увеличения темпов роста и емкости рынка малой генерации

К основным факторам увеличения темпов роста и емкости рынка малой генерации в ближайшие 3 года можно отнести:

Значительный рост стоимости электроэнергии

Внешние энергосбытовые и ресурсоснабжающие организации, как правило, повышают тарифы на ресурсы и услуги два раза в год. Система ценообразования электроэнергии - полностью рыночная.

Высокие издержки при передаче электроэнергии

Сетевые компании устанавливают постоянно растущий тариф на передачу электроэнергии по магистральным и распределительным сетям.

Непрозрачный процесс ценообразования

Система тарифообразования ресурсоснабжения и услуг является непрозрачной и недоступной по централизованным системам энергоснабжения, наблюдается путаница в цепочке собственников сетей и их вклада в общую стоимость, сложный процесс ценообразования в централизованной розничной электроэнергетике.

Дорогостоящее и длительное технологическое присоединение

Сегодня в энергетическом комплексе РФ повсеместно наблюдаются значительные сроки технологического присоединения энергопринимающих устройств к централизованным сетям энергоснабжения, высокая стоимость технологического присоединения, сложный механизм согласования и утверждения между субъектами электроэнергетики, отсутствие технической возможности подключения.

Неравномерное и удаленное расположение от централизованных энергоисточников новых промышленных объектов (объектов месторождений)

С экономическим развитием РФ с каждым годом увеличивается число новых промышленных объектов, расположенных в арктических и отдаленных территориях (Камчатский край, республика Саха (Якутия), Ямало-Ненецкий АО, Сахалинская область и др.) вдали от централизованной энергосистемы.

Потребность в замещении изношенных мощностей и повышении надежности энергоснабжения

Одна из глобальных проблем энергетической отрасли России - высокий износ основных средств в энергетическом комплексе, высокая аварийность, плановые и неплановые отключения.

Потенциал развития распределённой генерации в России

Увеличение мощности объектов для возможности замещения крупных ТЭЦ на рынке тепловой энергии

По данным исследования Энергетического центра Бизнес-школы Сколково в случае, если эти мощности будут выводиться из эксплуатации без обновления, отпуск тепловой энергии от действующих ТЭЦ снизится относительно 2016 г. на 26% к 2025 г. и на 30% к 2035 г. При замещении старых мощностей ТЭЦ новыми объектами с полной загрузкой в тепловом графике их мощность может составить около 20 ГВт на горизонте уже 2025-2030 гг. В случае, если из эксплуатации будут выводиться меньшие мощности ТЭЦ, то потенциал распределённой когенерации в этом секторе пропорционально снизится.

Увеличение потребности в тепловой энергии от централизованных источников

В целом по стране данный показатель относительно 2016 г. оценивается ИНЭИ РАН величиной всего 6% к 2035 г. При этом ожидается, что при поддержке теплофикации, как наиболее эффективного способа энергоснабжения, отпуск тепловой энергии от ТЭЦ будет расти быстрее, и увеличится на 7% к 2025 г. и 26% к 2035 г. В случае, если весь прирост спроса новых потребителей на тепловую энергию от ТЭЦ будет обеспечиваться только объектами распределённой когенерации, то их электрическая мощность может составить около 18 ГВт к 2035 г.

Ввод дополнительных объектов распределённой когенерации вместо существующих котельных

По оценке ИНЭИ РАН данные объекты могут, как минимум, полностью закрыть оставшуюся прогнозную потребность в дополнительных генерирующих мощностях. При этом годовая выработка тепловой энергии на котельных сократится, а электрическая мощность новых объектов распределённой когенерации может составить при этом около 30 ГВт к 2035 г.

Анализ факторов, обуславливающих потенциал распределённой когенерации, представлен на основании данных ИНЭИ РАН:

Объекты распределённой генерации малой мощности (до 25 МВт) относятся к объектам собственной генерации, строительство которых осуществляется также сторонними инвесторами для получения прибыли на рынках электрической и тепловой энергии.

В исследовании Энергетического центра Бизнес-школы Сколково на основании данных Росстата, СО ЕЭС и McKinsey&Company представлена динамика мощности собственной генерации в 2015-2035 гг.

Экстраполяция сложившихся за последние 10 лет в этом сегменте трендов позволяет сделать предположение о вводе дополнительно как минимум 12 ГВт к 2035 г. (малая и средняя генерация), а высоком сценарии – до 32 ГВт (малая, средняя и крупная генерация).

Технологии распределённой генерации

Множество технологий распределённой генерации энергии охватывает установки мощностью до 25 МВт, включая нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Наиболее известными и изученными среди них являются следующие технологии:

Кроме перечисленных технологий и установок перспективными представляются также микротурбины, двигатели стирлинга, роторно-лопастные двигатели, накопители энергии (химические, инерционные, гравитационные и др.), чиллеры (аппарат для охлаждения воздуха) и т.п.

Другим перспективным направлением распределённой генерации является использование попутного нефтяного газа (ПНГ) на предприятиях нефтегазовой отрасли.

Возобновляемая энергетика

Возобновляемая энергетика - направление альтернативной энергетики, основанное на использовании практически неисчерпаемых ресурсов для получения электрической энергии (солнечная, ветряная, речная, морская, геотермальная и др.).

Автономная гибридная энергоустановка Ветряная электростанция

У возобновляемой энергетики есть как свои преимущества, так и недостатки.

возобновляемый источник энергии;
экологически чистый источник энергии;
низкая себестоимость электроэнергии.

полная зависимость от внешних условий;
нестабильное качество энергии;
высокая стоимость;
необходимость дополнительного оборудования;
низкий КИУМ.

Газовая распределенная генерация – наиболее эффективная технология малой энергетики

На сегодняшний день отрасль малой генерации, основанная на использовании мобильных и высокоэффективных газопоршневых установок, является современным, эффективным и высокорентабельным видом энергетического бизнеса, стремительно набирающим популярность в последние годы.

Мировыми предпосылками развития газовой генерации являются:

Природный газ является самым доступным и эффективным видом топлива в перспективе на ближайшие 30-40 лет.

Постепенный отказ от использования угольного топлива

Уголь является дорогим и неэкологическим видом топлива. В частности, это подтверждается в последнее время переводом крупных электростанций на газовое топливоснабжение.

Атомная энергетика является дорогим видом выработки электроэнергии с высокой долей технологического риска. Данный факт подтверждается сворачивание или уменьшением доли ядерной выработки в энергетических проектах в России и мире.

Высокая эффективность когенерации и тригенерации

Тепловая малая генерация на базе ГПУ является высокоэффективным способом выработки электроэнергии, позволяющим получать попутные виды энергии (тепловая энергия и холод).

Оборудование малой распределённой генерации. ГПУ

Газопоршневые установки (ГПУ) представляют собой двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и искровым зажигание горючей смеси в камере сгорания. ГПУ использует в качестве топлива газ. Утилизация тепла происходит посредством теплообменника, что обеспечивает повышение общего КПД установки.

высокий электрический КПД (40-44%);
увеличенный срок службы (до 240 000 ч);
оптимизация как для параллельной, так и для автономной работы;
увеличенные межсервисные интервалы;
увеличенный ресурс до капительного ремонта;
возможность работы на разных видах газообразного топлива;
относительно низкая стоимость установки.

дополнительные эксплуатационные затраты (масло, свечи);
загрузка не менее 40%.

Что дает малая энергетика потребителю

На вопрос, что дает малая энергетика потребителю и какие мотивы движут теми, кто строит объекты распределённой генерации, можно ответить коротко – снижение тарифа на энергоресурсы. Но, конечно, не только это. Самое главное – размещение объекта генерации возле потребителя, за счет чего потребитель экономит на транспорте энергии, электрической и тепловой, снижая стоимость конечного продукта. Есть и другие важные моменты, например, повышение надежности электроснабжения.

Еще один весомый аргумент - скорость ввода мощностей. Если брать сетевые компании, то техприсоединение с учетом строительства линий может растянуться на годы. В среднем это около двух лет и то при условии, что в соответствующем центре питания есть свободные мощности. Если их нет, дольше. Потому что процедура подключения новых объектов в России конкурсная, связанная с оформлением земельных участков, линейных объектов строительства и пр. Для сравнения: минимальный срок запуска мощностей малой энергетики – около 8 месяцев. Достаточно быстро.

Безусловно, для строительства собственной мини-ТЭС, нужны инвестиции. Однако объем вложений разнится в зависимости от мощности электростанции и вариантов ее реализации. Стоимость одного киловатта можно оценить в диапазоне от 500 до 650 евро. Это значительно ниже, чем стоимость больших объектов энергетики (ГРЭС, ТЭЦ). А значит, и срок окупаемости более интересный – 3-4 года. Попутно также продается тепло – весомая составляющая в экономике. С учетом снижения его стоимости срок окупаемости будет еще меньше.

При этом важно понимать: малая энергетика – не против большой. Они практически не конкурируют. Все зависит от задачи. Это как в авиации: есть самолеты большие – боинги, двухэтажные лайнеры А380. Есть самолеты маленькие, буквально на 12-15 человек. Если у нас задача доставить быстро пассажиров из Москвы в Санкт-Петербург, конечно, нет смысла отправлять огромный самолет, он не окупится, не будет загружен полностью. А малая авиация с этим успешно справится. С другой стороны, перелеты через океан ей уже не под силу. Также и в энергетической отрасли: большая энергетика решает задачу энергоснабжения экономики всей страны, малая распределенная – отдельных объектов.

При подготовке материала использовались открытые данные исследования Энергетического центра Московской школы управления СКОЛКОВО "Распределенная энергетика в России: потенциал развития", 2018 г.

В России малая энергетика делает первые шаги, имея большие перспективы для развития и не имея соответствующей законодательной базы. В статье автор рассматривает актуальные вопросы регулирования, существующие проблемы и ближайшие планы развития малой генерации в нашей стране. Автор приводит как плюсы — эффективность, экологичность, экономичность, автономность малой энергетики, так и присущие ей недостатки — проблемы со сбытом электроэнергии, низкой надежностью, негативным влиянием на других потребителей. Автор выражает надежду на полноценное развитие малой генерации при условии снятия существующих барьеров в отрасли.

Производство электрической и тепловой энергии для собственных нужд или в непосредственной близости от конкретного потребителя с каждым годом становится все более актуальным. И если на Западе это уже стало трендом, например, в Дании на долю нецентрализованной генерации приходится порядка 50% от всей вырабатываемой в стране электрической энергии, то в России малая энергетика 1 скорее делает свои первые шаги. Во многом это связано с историческими особенностями развития нашей страны, когда энергетика в течение длительного времени существовала как единый хозяйственный комплекс. В результате Единая энергетическая система (ЕЭС) России сформировалась и функционирует на основе принципов централизованной выработки электроэнергии и концентрации генерирующих мощностей на крупных электростанциях.

К этому нужно прибавить трудности с получением и выполнением технических условий на необходимую мощность, сложность и дороговизну присоединения новых объектов к сетям, а также недостаточную надежность существующих схем энергоснабжения. Поэтому в сложившихся условиях малая энергетика обладает значительным потенциалом и является достойной альтернативой традиционному централизованному энергоснабжению.

При этом, несмотря на то что Энергетическая стратегия России на период до 2030 г. 4 упоминает развитие малой энергетики в числе основных приоритетов, в законодательстве до сих отсутствует даже ее определение, не говоря уже о правовой основе для ее развития и механизмах поддержки.

В специальной и научной литературе под малой энергетикой понимается направление энергетики, обеспечивающее получение энергии (мощности) независимо от централизованных источников 5 . При этом цель создания объекта энергетики (обеспечение собственных нужд или нужд других потребителей) или тип используемого топлива (традиционное или из возобновляемых источников) значения не имеют.

Ограничение верхнего предела мощности объекта по производству электрической энергии планкой в 25 МВт для этой цели не случайно. Так, закон об электроэнергетике 8 и правила оптового рынка электрической энергии и мощности 9 предусматривают обязанность субъектов генерации с установленной генерирующей мощностью 25 МВт и выше реализовывать произведенную ими электрическую энергию исключительно на оптовом рынке. Субъекты с меньшей генерирующей мощностью могут продавать выработанную электрическую энергию на розничных рынках. А поскольку выход на оптовый рынок и деятельность на нем сопряжены с определенными трудностями 10 , соответствие генерирующего объекта данному критерию означает возможность без дополнительных препятствий продавать излишки произведенной электрической энергии в сеть. Кроме того, на оптовом рынке функционирование малой генерации неэффективно технологически, т.к. себестоимость производства чаще всего несопоставимо выше оптовой цены на электрическую энергию.

В свою очередь объекты малой генерации иногда разделяют на три подкласса: микрогенерация — станции мощностью до 15 кВт, мини-электростанции мощностью до 1 МВт, малые электростанции мощностью более 1 МВт.

Экологичность

Малая генерация в основном ассоциируется с использованием первичной энергии возобновляемых источников энергии (ВИЭ), таких как солнце, ветер, тепло земли (геотермальные источники). Кроме того, в последнее время появляются проекты по строительству малых станций, функционирующих на основе вторичных энергоресурсов: твердых бытовых отходов и отходов производства (от древесных опилок и стружек до выхлопных газов газоперекачивающих агрегатов), что также экологичнее углеводородного топлива, на котором работают крупные электростанции.

Эффективность

Комбинированная выработка электрической и тепловой энергии (когенерация), а также холода (тригенерация), в режиме которой работает большинство малых станций на традиционных видах топлива, многократно повышает их эффективность. В таком режиме при производстве электрической энергии вырабатывается вторичный (попутный) энергоресурс в виде тепла, который может быть использован для целей теплоснабжения или кондиционирования. Современные когенерационные и тригенерационные установки на каждый мегаватт электрической мощности дают примерно столько же тепловой мощности. При этом стоимость ее производства приближена к нулю.

Кроме того, за счет непосредственной связи генерирующего объекта с потребителями многократно повышается эффективность загрузки генерирующих мощностей, увеличивается коэффициент использования мощности (КИУМ) и сокращаются потери при передаче электрической энергии.

Экономичность

Субъекты малой генерации могут предложить более низкую цену электрической энергии за счет исключения сетевой составляющей и сбытовых надбавок. Использование возобновляемых источников энергии, местных энергоресурсов и продуктов собственного производственного процесса, таких как попутный газ, создают дополнительный положительный эффект за счет снижения топливной составляющей.

Эффективное использование собственной генерации наряду с сетевой электроэнергией помогает сократить платежи за последнюю на розничном рынке. В первую очередь — за счет уменьшения энергопотребления из сети в часы пиковой нагрузки, когда стоимость электроэнергии самая высокая.

Определение объема мощности, подлежащего оплате конкретным потребителем, происходит не в зависимости от величины присоединенной мощности, а пропорционально объемам фактического пикового потребления. Если время реальной пиковой нагрузки конкретного потребителя не приходится на часы, определенные коммерческим оператором для всего региона (например, в результате использования потребителем в эти часы собственной генерации), то такой потребитель практически не платит за мощность.

Автономность

Объекты малой энергетики позволяют снизить зависимость от источников большой генерации, что актуально, например, на случай ремонта или аварий в сетях. Развитие малой энергетики в зонах децентрализованного энергоснабжения приводит к повышению эффективности использования местных энергоресурсов, развитию местного электросетевого хозяйства и сокращению объемов потребления завозимых нефтепродуктов 11 . Кроме того, если мы говорим об отдаленных и труднодоступных регионах, такие объекты позволяют отказаться от необходимости строить протяженные линии — что, в свою очередь, означает уменьшение потерь энергии при передаче и повышение энергоэффективности.

Однако функционирование объектов малой генерации в нашей стране сопровождается рядом практических проблем и недостатков.

Проблемы со сбытом электроэнергии

Во-первых, субъектам малой генерации трудно конкурировать с крупными производителями в части цены электрической энергии, поскольку себестоимость производства последних значительно ниже за счет большой мощности. А высокие котловые тарифы на передачу делают поставку от распределенной генерации до потребителя по распределительным сетям еще более невыгодной, даже несмотря на их территориальную близость.

Во-вторых, им трудно конкурировать с гарантирующим поставщиком за потребителей. Однако этот фактор скорее субъективный, поскольку на практике сами потребители отдают предпочтение гарантирующему поставщику, не решаясь заключить договор с независимым производителем, несмотря на преимущества, которые предоставляет малая генерация. Связано это по большей части с неосведомленностью самих потребителей, которые за долгие годы привыкли к тому, что в условиях централизованной системы у них отсутствовала возможность выбора поставщика 12 .

В-третьих, сами гарантирующие поставщики часто препятствуют выходу на рынок розничных производителей, создавая искусственные ограничения для потребителей в выборе контрагентов. Происходит это из-за недостаточной проработки механизма продажи электрической энергии субъектами распределенной генерации и на практике может выражаться в отказе уменьшать объемы электрической энергии, приобретаемой потребителем у гарантирующего поставщика, на объемы, приобретаемые им у производителя, в отказе гарантирующего поставщика от заключения договора на приобретение у производителя излишков электрической энергии.

В-четвертых, независимые производители сталкиваются с трудностями при продаже электроэнергии в сеть, что объясняется слабостью нормативной базы. Самый, казалось бы, очевидный способ — продажа сетевым организациям для целей компенсации потерь — наталкивается на ряд законодательных препятствий. Среди них приоритет покупки у источников генерации, работающих на ВИЭ, а также необходимость установки сетевыми организациями приборов учета, обеспечивающих почасовой учет, на всех объектах сетевого хозяйства. В итоге это приводит к тому, что независимые производители вынуждены выдавать электроэнергию в сеть бесплатно.

Низкая надежность

Другой важной проблемой распределенной генерации, не связанной со сбытом, является низкая надежность энергоснабжения при работе в островном режиме, когда потребитель параллельно не будет присоединен к сетям. С другой стороны, при сохранении подключения к сети экономическая эффективность генерации для собственных нужд действует ровно до того момента, пока не будет введена плата за резерв сетевой мощности 13 .

Негативное влияние на иных потребителей

Использование собственной генерации при сохранении подключения к сетям и отсутствии платы за резерв сетевой мощности на розничных рынках электрической энергии приводит к тому, что расходы на поддержание сетей в готовности к передаче объема энергии, необходимого такому потребителю, фактически перекладываются на остальных потребителей региона.

В условиях существующей системы переход участников рынка на собственную генерацию в итоге приводит к росту тарифов за счет увеличения платежей для поддержания энергосистемы, что, в свою очередь, дает оставшимся участникам еще больше стимулов к уходу. В итоге получается такая псевдоэффективность: с одной стороны, малая генерация действительно эффективна с точки зрения конкретного потребителя, но, с другой стороны, сам такой потребитель неэффективен в качестве участника рынка, поскольку провоцирует для остальных участников необоснованное увеличение их финансовой нагрузки. В итоге это наносит ущерб всей энергосистеме. Отдельные авторы в связи с этим даже высказывают опасение, что развитие распределенной энергетики может подорвать благополучие Единой энергосистемы страны: уход потребителей в распределенную энергетику приведет к быстрому сокращению ее финансовой базы 14 .

В качестве вывода

Проведенный анализ показывает основные преимущества и недостатки современной малой энергетики в России. Несмотря на привлекательность для потребителей и несомненную эффективность, распределенная генерация пока не является полноценным элементом российской энергосистемы. Официальные документы если и говорят о необходимости ее развития, то чаще всего применительно к энергетически изолированным или удаленным районам, нежели как о полноценной альтернативе традиционному централизованному энергоснабжению по всей стране.

Для дальнейшего полноценного развития малой генерации в России необходимо сформировать соответствующую законодательную базу. В первую очередь, необходимо ввести определение объекта малой (распределенной) генерации, урегулировать деятельность субъектов малой генерации на розничных рынках электроэнергии, установить порядок ценообразования в отношении отпускаемой ими электроэнергии, упростить процедуру выдачи разрешений на строительство объектов малой генерации и их присоединения к электрическим сетям.

Первым шагом на пути к законодательному урегулированию малой энергетики в России можно считать принятые в конце 2019 г. изменения в части урегулирования микрогенерации и стимулирования ее дальнейшего развития. В законодательство об электроэнергетике введено понятие и критерии объекта микрогенерации 15 , владельцы таких объектов получили право реализовывать излишки произведенной электрической энергии на розничных рынках 16 , доходы физических лиц от продажи излишков произведенной электроэнергии освобождены от налога до 1 января 2029 г. 17

2 Утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 3 апреля 2013 г. № 511р.

4 Утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715р.

6 Утв. приказом Минпромторга России от 22 февраля 2011 г. № 206.

7 Утв. приказом Минэнерго России от 13 августа 2012 г. № 387.

9 Утв. Постановлением Правительства Российской Федерации от 27 декабря 2010 г. № 1172.

10 В среднем процедура выхода на ОРЭМ занимает от нескольких месяцев до полутора лет.

Читайте также: