Создать правила. Задачи научно-технической политики в области распределенной энергетики
В настоящее время широкое внедрение источников распределенной генерации является одним из трендов развития мировой энергетики. В современном понимании термин «распределенная энергетика» является собирательным, включающим в себя объекты распределенной генерации (РГ) на базе ВИЭ и РГ на базе электростанций на органическом топливе, накопители электрической энергии, электротранспорт и управляемую нагрузку (рис. 1).Наиболее бурно развивающимся типом распределенной энергетики в зарубежных странах является РГ на базе ВИЭ. По состоянию на 2015 год их доля в суммарной установленной мощности в мире составила более 25%. При этом, согласно прогнозам, вклад ВИЭ в прирост мощности к 2040 году составит более 50% (рис. 2), а мировая структура генерирующих мощностей продолжит изменяться в направлении снижения доли электростанций, использующих ископаемое топливо в качестве первичного энергоресурса (рис. 3), и увеличении доли электростанций на базе ВИЭ.
Вопросы развития распределенной генерации АО «ЭНИН» рассматривались при разработке Стратегии развития электроэнергетики России
в рамках Энергетической стратегии России на период до 2030 года, где доля РГ в производстве электроэнергии на тепловых электростанциях к 2030 году была определена величиной 15%.
При разработке программы модернизации ЕЭС России на период до 2030 года была выполнена оценка масштабов развития перспективных источников РГ. Было выявлено, что:
- Экономически целесообразный потенциал выработки электроэнергии за счет когенерации на базе существующих котельных при условии их регулирования по графику отпуска тепла составляет порядка 370 млрд. кВт/ч/год;
- Экономически целесообразный потенциал выработки электроэнергии на электростанциях, использующих сельскохозяйственные отходы, составляет порядка 45 млрд. кВт/ч/год;
- Срок окупаемости ветряных и солнечных фотоэлектрических электростанций при рассмотренных в работе уровнях цен составил 11 и 15 лет соответственно.
Рис. 1. Типизация распределенной энергетики
В России к факторам, способствующими развитию РГ, можно отнести:
- Появление эффективных технологий РГ;
- Значительный рост тарифов на электрическую и тепловую энергию в системах централизованного электро- и теплоснабжения;
- Значительная плата за технологическое присоединение к централизованным системам электроснабжения;
- Высокие тарифы на передачу электрической энергии;
- Стимулирование развития отдельных видов генерации, в том числе на базе ВИЭ;
- Наличие топлива, сопровождающего другие производства (попутный газ, отходы и др.);
- Наличие труднодоступных и удаленных районов.
Рис. 2. Установленная мощность электростанций в мире (источник: world energy outlook 2016)
При этом уже в настоящее время в России развитие РГ на базе ТЭС и нетрадиционных источников имеет место в ряде регионов, в том числе в Республике Крым, Белгородской, Московской областях и в регионах Дальнего Востока, и предусматривается рядом документов, в том числе:
- Дорожной картой по реализации научно-технологической инициативы EnergyNet;
- Национальным проектом «Интеллектуальная энергетическая система России».
В то же время развитие РГ в России не сопровождается созданием соответствующей нормативно-правовой базы, как это имеет место в США, ЕС и других странах, отраженной, в частности, в материалах ENТSO-E, Директиве ЕС 2016/631 от 14.04.2016, стандартах IEEE серии 1547, технических брошюрах CIGRE по распределенной генерации и др.
В то же время для обеспечения рационального развития РГ необходимо создание системы технологических и коммерческих правил совместной работы централизованных систем электроснабжения и систем с РГ, обеспечивающей оптимальную структуру и развитие этих систем, а в целом обеспечивающей оптималь ное вхождение распределенной энергетики в систему энергоснабжения страны. При этом возникает необходимость учитывать нестационарный характер производства электроэнергии объектами РГ на базе ВИЭ и ее резервирование, необходимость перехода на вероятностные критерии надежности энергосистем, усложнение оперативно-диспетчерского управления, систем релейной защиты и противоаварийного управления, возникающие при масштабном внедрении РГ с характеристиками, отличными от характеристик существующих в энергосистемах источников, в том числе в части регулирования частоты и напряжения.
Требуется определить технические требования к источникам РГ для их работы в составе ЕЭС России, адаптировать требования по надежности и устойчивости энергосистем к новым условиям, разработать систему ценообразования, а в целом – систему управления, обеспечивающую оптимальное функционирование и развитие источников РГ в составе ЕЭС России.
В части общего подхода к решению указанных выше задач представляется целесообразным учитывать опыт и наработки в данной области США, стран ЕС и Китая с последующей выработкой собственных решений, учитывающих специфику отечественной электроэнергетической отрасли.
Рис. 3. Структура генерирующих мощностей в мире по типам первичных энергоресурсов
(источник: world energy outlook 2016)
Здесь следует выделить две связанные платформы:
- IEEE Smart Grid Newsletter Compendium 2015 (Руководство по интеллектуальной сети). На рис. 4 показаны области и подобласти интеллектуальной сети (IEEE Smart Grid Domains and Sub-Domains). Ядром интеллектуальной энергосистемы являются фундаментальные поддерживающие системы, ответственные за:
- архитектуру построения системы;
- бизнес-процессы;
- коммуникационные системы;
- модели экономического обеспечения функционирования и развития системы;
- образование и тренинги;
- оценку воздействия на окружающую среду и эффективность;
- информацию и управление данными;
- стратегию, политику, процедуры и стандарты;
- «упругость системы» (кибербезопасность, защищенность критической инфраструктуры, обеспечение надежности).
- Платформа TE systems (Transactive Energy System – система экономических и управляющих механизмов, которая позволяет обеспечить динамический баланс спроса и поставок электроэнергии во всей электроэнергетической инфраструктуре, используя стоимость как ключевой операционный параметр). TE systems предназначена для обеспечения требуемого уровня надежности и безопасности энергосистем при увеличении эффективности их работы путем соответствующей координации деятельности увеличившегося числа источников генерации и компонентов энергосистем.
С учетом изложенного выше и общемировых трендов на развитие и массовое внедрение новых технологий производства, передачи и распределения электроэнергии для электроэнергетической отрасли России первоочередными задачами являются:
- Разработка методов (технологических и экономических) управления функционированием и развитием энергосистем в условиях идущего в стране увеличения разнообразия источников генерации и компонентов энергосистем, включая развитие распределенной генерации на базе ГТУ, дизельных, газопоршневых, ветровых и солнечных электростанций, потребителей – производителей электроэнергии, систем управления спросом, накопителей энергии.
- Разработка технических требований к новым источникам генерации для их работы в составе ЕЭС России, адаптация требований по надежности и устойчивости энергосистем к новым условиям, разработка системы ценообразования, а в целом – системы управления, обеспечивающей оптимальное «вхождение» источников РГ в состав ЕЭС России и оптимальное функционирование и развитие ЕЭС России.
Рис. 4. Области и подобласти интеллектуальной сети (IEEE Smart Grid Domains and Sub-Domains)
