Направления развития электроэнергетики Казахстана: Угольная генерация

Ещё совсем недавно энергетика Ка­захстана была избыточной. В 2017 году избыток выработки электроэнергии составил 4,53 млрд кВт-ч. Однако, про­исходящие в мире события привели к тому, что за последнее время имеющи­еся в энергосистеме резервы мощности оказались исчерпаны. По информации, из избыточной, энергетика респу­блики превращается в дефицитную.

Акценты в направлении развития энергетики Казахстана, а также причины и следствия рассмотрел доктор технических наук, профессор, Академик Энергетической академии и АН Высшей школы, эксперт Федерального реестра экспертов научно-технической сферы МОН РФ ФГБНУ НИИ РИНКЦЭ, экс-ректор АУЭС, экс-президент Союза инженеров-энергетиков, заслуженный энергетик СНГ и Республики Казахстан Герман Геннадьевич Трофимов в своей статье, опубликованной в журнале Вестник Союза инженеров-энергетиков №3(78)2021 «ЭНЕРГЕТИКА». Специально для читателей E2nergy публикуем с дополнениями автора.

Проведённый анализ показывает, что потребление электроэнергии в Ка­захстане растёт опережающими темпа­ми. Ежегодный прирост производства электроэнергии за последние пять лет составлял 2 %, тогда как прирост её по­требления – 3 %. По прогнозам потре­бление в Казахстане продолжит расти. За 6 месяцев 2021 года потребле­ние электроэнергии в Казахстане вы­росло на 6,1 % по сравнению с уровнем потребления за аналогичный период 2020 года. И хотя производство элек­троэнергии также возросло на 7,1 % от аналогичного периода 2020 года, одна­ко суммарный объём спроса за 6 меся­цев практически ежедневно в 1,5 раза превышал объём предложения.

В связи с чем, Президент Казах­стана Касым-Жомарт Токаев поручил правительству разработать энергети­ческий баланс республики до 2035 года. А 1.09.2021 г. он обратил внимание парламента на то, что к 2030 году в Казахстане может наступить дефицит электроэнергии. Он подчеркнул, что этот вопрос необходимо рассмотреть и с точки зрения развития инженерного дела, и обратить внимание на мирный атом.

Для Казахстана наличие дефицита мощности имеет особое значение, так как Казахстан – индустриальная стра­на, в которой доля электроэнергии в промышленности в 2017 г. составля­ла 59 %, причём до сих пор Казахстан остается одной из самых энергоёмких стран в мире. Дефицит электроэнергии может нанести значительный ущерб экономике республики.

К сожалению, в республике от­сутствует долгосрочная стратегия по развитию сектора энергетики, которая могла бы пролить свет на планы ис­пользования разных типов генерации в энергетике республики и устранения дефицита в краткосрочном или долго­срочном периоде.

Поэтому уже сегодня приходит­ся искать выход и выбирать путь ликвидации создавшегося дефицита мощности. Причём в первую очередь следует решить вопрос о многолетнем дефиците энергии на юге Казахстана. Отмечается, что на юге респу­блики участились перебои электро­снабжения. Именно здесь, вероятно, в первую очередь необходимо разме­стить энергетические мощности для покрытия этого дефицита, что также будет способствовать снижению об­щего дефицита мощности в республи­ке. В этих условиях естественно на­прашивается вопрос – а за счёт каких энергоносителей можно преодолеть имеющийся дефицит?

Полагаю, что устранение дефи­цита мощности в электроэнергетике республики связано с более глобаль­ным вопросом выработки концепции развития генерирующих мощностей в энергетическом секторе Казахстана. Только такой путь, направленный в бу­дущее, с учётом минимальных эконо­мических издержек и тенденций раз­вития мировой энергетики необходим для республики.

Устремляясь в будущее развитие энергетического сектора республики, целесообразно представлять себе и перспективы развития энергетики в мире. Эти знания необходимы чтобы, учитывая мировые тенденции, выра­ботать то решение, которое окажется наиболее рациональным для развития электроэнергетики в Казахстане.

Совсем недавно DNVGL, меж­дународный сертификационный и классификационный центр в энерге­тическом секторе, представил свой новый отчёт “ENERGY TRANSITION OUTLOOK 2021, A global and regional forecast to 2050”, в котором дан пер­спективный прогноз мирового энер­гетического развития до 2050 года.

На Рис.2 показаны перспективы мирового производства электроэнер­гии по типам электрических станций, а на Рис.3 дан прогноз потребле­ния первичной энергии.

Из отчёта видно, что солнечная ге­нерация станет крупнейшим произво­дителем электричества в мире (36%), а её установленная мощность достиг­нет 11,5 ТВт.

Гибридные объекты «солнце плюс система накопления энергии» станут распространённым типом электро­станций, на которые придётся 12% вырабатываемой электроэнергии в 2050 году.

Увеличивается доля ГЭС, а также ветровой и газовой генерации. Роль атомной энергетики практически не изменится. В тоже время роль уголь­ной генерации и потребления угля по­низятся.

Отметим, также, что и вопрос сни­жения дефицита мощности и процесс развития энергетики связаны не толь­ко с проведением разумной техниче­ской и государственной политики, но и с привлечения финансовых ре­сурсов государственного и частного сектора и инвестиций разного рода к более зеленой глобальной экономике республики. Учитывая, что как для устранения дефицита, так и для пер­спективного развития энергетики, требуются немалые вложения целесо­образно оценить стоимость электро­энергии, получаемой от различных источников.

Лучше всего для этой цели подой­дет показатель – нормированная стои­мость энергии, или выровненная стои­мость электроэнергии (LCOE).

Он является показателем средней чистой приведенной стоимости произ­водства электроэнергии для генериру­ющей станции за весь срок её службы и используется для планирования ин­вестиций и для сравнения различных методов производства электроэнергии на постоянной основе.

LCOE также представляет собой средний доход на единицу произве­денной электроэнергии, который по­требуется для возмещения затрат на строительство и эксплуатацию генери­рующей установки в течение предпо­лагаемого финансового срока службы и рабочего цикла. LCOE как показа­тель затрат на производство 1 мегават­та электроэнергии в час определяется для конкретного технологического ре­шения и включает капитальные затра­ты, затраты на эксплуатацию и техни­ческое обслуживание, коэффициенты использования установленной мощно­сти и затраты на топливо, поделённые на ожидаемую продолжительность жизненного цикла системы.

Обычно нормированная стои­мость электроэнергии рассчитывает­ся на 20-40 лет жизненного цикла и даётся в единицах стоимости на кВт-ч, или на МВт-ч. Показатель LCOE по­зволяет сопоставлять стоимость элек­троэнергии, получаемой из различ­ных источников.

Показатель LCOE приведенный в английском варианте Wikipedia (Levelized cost of energy) показан на Рис.4а, а в русском варианте Википе­дии (Нормированная стоимость элек­троэнергии) на Рис.4б.

Исходя из этого, рассмотрим пер­спективы развития энергетики Ка­захстана, целесообразность и воз­можность использования различных источников в энергетике республики.

При этом необходимо также учесть, что в энергетике мира прои­зошли революционные изменения. Раньше электроэнергетика состояла из трёх самостоятельных частей: ге­нерация электроэнергии, передача и распределение электроэнергии, и по­требление электроэнергии которые были связаны одной цепочкой. Сегод­ня ситуация изменилась – появились накопители энергии, которые наруши­ли последовательную традиционную структуру электроэнергетики, так как они с успехом могут подсоединяться к любому из звеньев этой цепочки и помогать ему выполнять предназна­ченные им функции. Кроме того, и для нас это особенно важно, накопители функции, а также устранять дефицит мощности в системе. Поэтому в концепции разви­тия энергетики обязательно должна присутствовать часть, относящаяся к накопителям, как источникам не толь­ко маневренной мощности, но и крат­ковременным источникам энергии.

Кроме того, в концепцию развития энергетики необходимо включить и проблему устранения дефицита мощ­ности на юге объединённой энергоси­стемы Казахстана. Это связано с тем, что решить эту проблему можно не за счёт установки дополнительных источ­ников энергии, а за счёт современного способа модернизации электрической сети, который уже в течении многих лет применяется в энергосистемах многих стран мира, но пока не нашёл применения в энергетике республики Казахстана и определении возможных источников энергии у нас есть выбор между продолжением и наращивани­ем угольной генерации, дальнейшим развитием гидроэнергетики и спо­собностей газовой генерации, разви­тием возобновляемых источников, возрождением атомной энергетики, прерванной после закрытия атомного реактора БН-350 в Актау и развитием накопителей энергии разного рода в энергосистеме.

Рассмотрим эти направления.

Угольная генерация

Мавр сделал свое дело, мавр может уходить.
Фраза из пьесы «Заговор Фиеско в Генуе» немецкого поэта Иоганна Фридриха Шиллера.

Альтернативы дешёвой уголь­ной генерации электрической энер­гии сегодня в Казахстане нет. Самые крупные электрические станции Ка­захстана, это Экибастузская ГРЭС-1 (мощность электростанции составля­ет 4000 МВт) и Экибастузская ГРЭС-2 (мощность электростанции составля­ет 1000 МВт), работают на угле. Может быть есть смысл вспомнить советский проект, в соответствии с которым со­бирались построить 4 электростан­ции в этом регионе, мощность каждой из которых должна была составлять 4000 МВт? Они могли бы удовлетво­рить не только потребность Казахста­на, но и передавать энергию в Россию и на Запад. Или, завершив полную модернизацию Экибастузской ГРЭС- 1, приступить к модернизации Экибастузской ГРЭС-2 и нарастить её мощ­ность до 4000 МВт?

Однако, время ушло. Ситуация из­менилась. А вместе с ней и отношение к угольной энергетике.

С начала нашего века экологические проблемы привлекли внимание миро­вого сообщества. Большинство уче­ных сошлись во мнении, что выбросы загрязняющих веществ и парниковых газов от производства электроэнергии на основе ископаемого топлива состав­ляют значительную часть мировых вы­бросов парниковых газов. Евросоюз обратил внимание на более «чистые» источники генерации электроэнергии.

Это привело к падению спроса на угольную энергетику со стороны евро­пейских стран и постепенной переори­ентации их на газ и ВИЭ.

Еще в 2017г. Европейская ассоци­ация производителей электроэнергии (Eurelectric) приняла решение о том, что развитие угольной энергетики непер­спективно и опубликовала заявление об отказе её членов от планов строи­тельства новых угольных электростан­ций после 2020 года. И хотя заявление Ассоциации не содержит обязательств закрыть действующие станции, но в целом оно признает, что использование угля несовместимо с борьбой с измене­ниями климата и что данное решение является бесповоротным.

А Европейская компания Climate Analytics, основанная в 2008 году, для решения проблем изменения климата, вызванного деятельностью человека в этом же году предложила странам Ев­росоюза поэтапно отказаться от всех своих угольных электростанций к 2030 году, если он хочет достичь дол­госрочных целей Парижского соглаше­ния по температуре.

На это ссылается и крупнейшая европейская коалиция, занимающа­яся проблемами климата и энерге­тики CAN Europe, которая работает над предотвращением опасного из­менения климата и продвижением устойчивой климатической и энер­гетической политики в Европе. Она насчитывает более 130 организа­ций-членов из более чем 30 европей­ских стран, представляющих более 44 миллионов граждан.

Как же в Европе продвигается это решение? 22 июля аналитический центр Ember (Великобритания) опу­бликовал отчёт о состоянии рынка электроэнергетики стран ЕС в первом полугодии 2020 года. В выводах отчё­та указывается, что в Европе процесс отказа от угля ускоряется. Доля угля в целом по ЕС с 2016 года сократилась уже вдвое и составляет сейчас всего 12%. Угольная генерация в Германии в первой половине 2020 года впервые оказалась ниже, чем в Польше, кото­рая по этому показателю вышла на первое место в Европе. Остальные 25 стран ЕС суммарно вырабатывают столько же электроэнергии на уголь­ных электростанциях, сколько одна только Польша. И хотя большинство стран, включая Германию, уже определили стратегию постепенного отка­за от угля, Польша пока не представи­ла свой план.

Однако отметим, что несмотря на то, что в планах Евросоюза чётко обо­значался дальнейший отказ от угле­водородных («грязных») источников генерации, сложившаяся ситуация с отсутствием ожидаемого ветра в кон­це 2020г. – начале 2021г. привела к противоположному эффекту – увели­чился спрос на газ, уголь и связанную с ними энергетическую промышлен­ность. Например, только за первое по­лугодие 2021 года на территории ФРГ доля угольной генерации увеличилась на семь процентов, если сравнивать с прошлогодними показателями за этот период; в Великобритании рост про­изводительности угольных ТЭС вырос почти на 200%.

В девяти странах ЕС используется газ. Отметим, что если в Европе уголь замещается ВИЭ, то в США его заме­няет газ. В тоже время азиатские раз­вивающиеся страны сохраняют статус крупнейших потребителей угля, и не планируют сокращать потребление угля в краткосрочной и среднесрочной перспективе.

На сегодняшний день уголь по-прежнему остается главным источ­ником мировой энергетики. В намеча­емом прогнозе увеличения мирового потребления энергии на 60% через 20 лет Международное энергетическое агентство, тем не менее, предсказывает увеличение его использования с учё­том применения современных высо­коэффективных технологий, позволя­ющих снизить влияние добычи угля и угольной генерации на окружающую среду. Однако в материалах DNVGL, как мы видели из Рис.3, доля угольной генерации оказывается значительно сниженной относительно 2019 года. Это говорит о том, что новые угольные станции вводиться не будут. А старые тихонько будут дорабатывать свой ре­сурс с использованием современных технологий очистки.

Однако невозможность ставить ставку в снижении дефицита мощно­сти в республике на угольную энер­гетику ясно и по другим причинам. В мае этого года президент республики Касым-Жомарт Токаев в видеообра­щении на Глобальном круглом столе по вопросам добывающих отраслей сказал, что Казахстан намерен достичь углеродной нейтральности к 2060 году. Он отметил, что приверженность Ка­захстана развитию декарбонизирован­ной экономики не имеет альтернативы.

По его словам, Казахстан первым в СНГ ратифицировал Парижское соглашение и стал первопроходцем в принятии активной климатической политики, направленной на дости­жение Целей устойчивого развития и напомнил, что намерение Казахстана достичь углеродной нейтральности к 2060 году было анонсирована в ходе Саммита по амбициозным задачам в связи с изменением климата в дека­бре 2020 года.

На основании этого, чтобы обе­спечить углеродную нейтральность, Казахстан должен идти по пути раз­вития безуглеродной энергетики, что показано на Рис.5.

Таким образом, так как Президен­том уже обозначен путь достижения Казахстаном углеродной нейтраль­ности к 2060 году, то в условиях на­растающего энергодефицита разви­тие электроэнергетики республики принципиально может происходить только за счёт ускоренного развития гидроэнергетики, энергетики атом­ной и ВИЭ. Только эти технологии способны обеспечить нулевые вы­бросы углекислого газа.

Сложившаяся ситуация с из­менением отношения к угольной генерации совсем не проста для Казахстана, так как сегодня почти 70% производства электроэнергии в стране зависит от угля. Это есте­ственно для республики, поскольку Казахстан занимает 7 место в мире по объёму доказанных запасов угля и поэтому их хватит на сотни лет, даже при самом активном наращива­нии добычи.

На отдельных тепловых станци­ях республики можно за счёт смены типа угля и использования техноло­гий, разработанных в КазНИИ Энергетики им. Ш. Ч. Чокина, надеяться на значительное сокращение выбро­сов. Однако надежд на улучшение процесса сжигания экибастузского угля у меня нет.

При установившейся парадигме безуглеродной энергетики угольная генерация должна будет прекратить свое существование.

Для снижения зависимости энер­гетического баланса республики от угольной генерации в настоящее время разрабатывается Концепция низкоуглеродного развития Казах­стана до 2050 года.

Продолжение следует …

Facebook Comments
Print Friendly, PDF & Email

Просмотров: 615