Российская энергетика нуждается в тотальной модернизации. При чём это в равной степени касается как вывода из эксплуатации изношенного оборудования и модернизации морально устаревших энергогенерирующих объектов, так и использования «прорывных» технологий для создания принципиально новых решений. В свою очередь, модернизированный электроэнергетический комплекс страны станет прочной базой для дальнейшего развития экономики России.
Роль ЕЭС России в энергообеспечении страны
Основу производственного потенциала российской энергетики по состоянию на 1 января 2018 года составляют 748 электростанций мощностью свыше 5 МВт. Суммарная установленная мощность энергогенерирующих объектов ЕЭС России зафиксирована на отметке 239 812,2 МВт. Сетевое хозяйство РФ насчитывает свыше 10 700 ЛЭП класса напряжения 110-1150 кВ.
По состоянию на 1 января 2017 года установленная мощность электростанций ЕЭС России составляла 236 343,63 МВт. В 2018 году увеличения этого показателя удалось достичь за счёт ввода нового, а также модернизации действующего энергогенерирующего оборудования.
В 2017 году на электростанциях единой энергосистемы России было реконструировано и модернизировано 3 468,57 МВт мощности. Ввод новой мощности (с учётом генераторов промышленных предприятий) составил 3 607, 54 МВт. В то время как было демонтировано, или отключено от сети 1 435,35 МВт неэффективного, изношенного и морально устаревшего оборудования.
В структуре установленной мощности электростанций Российской Федерации по состоянию на 1 января 2018 года с большим отрывом лидируют ТЭС (68,24%). На долю гидравлических станций приходится 20,6%, АЭС составляют 11,16%, СЭС и ВЭС соответственно 0,22% и 0,06%.
Если говорить о генерации, то согласно данным, опубликованным системным оператором единой энергосистемы России, в прошлом году в зависимости от источника энергии было выработано:
ТЭС – 611 341,5 млн. кВт/ч.;
ГЭС – 178 901,6 млн. кВт/ч;
АЭС – 202 642,4 млн. кВт/ч.
Порядка 80% тепловых электростанций в европейской части страны (включая Урал) для генерации энергии используют газ и мазут. В то время как на востоке России более 80% работают на угле.
В 2017 году в ЕЭС России структура генерации выглядела так:
ТЭС – 66,09%;
ГЭС – 17,07%;
АЭС – 16,84%;
ЭПП – 5,72%;
СЭС – 0,05%;
ВЭС – 0,01%.
В 2017 году рынок энергетики в целом был профицитным: выработка составила 1 053 861,5 млн. кВт/ч электроэнергии, что на 0,5% больше, чем годом ранее. В то время как энергопотребление не превысило отметку в 1 039 789,9 млн. кВт/ч. Превышение составило 13 982,1 млн. кВт/ч.
Верной дорогой идёте, товарищи?
Распределённая энергетика представляет собой комплекс решений, обеспечивающих генерацию электроэнергии непосредственно на месте её потребления. Этот тот тип энергогенерирующих объектов, который отличается сравнительно невысокой мощностью, поэтому к термину «распределённая энергетика» нередко добавляют уточнение «малая».
В российском топливно-энергетическом комплексе к категории малой и распределённой энергетики относятся энергогенерирующие объекты мощностью менее 25 МВт. Мнения зарубежных экспертов в этом вопросе разошлись. Большинство из них проводят границу на уровне 10 МВт, а некоторые поднимают планку до 50 МВт.
В настоящее время на российском энергетическом рынке распределённая генерация уже играет заметную роль. По мнению экспертов, на её долю приходится около 5-10% от суммарной выработки электроэнергии в России. Общая установленная мощность малых электростанций оценивается в 12-17 ГВт. К тому же, многие крупные промышленные предприятия владеют генераторами мощностью выше 25 МВт.
Территория России составляет 17 125 191 км². В районах с низкой плотностью населения и недостаточно высоким уровнем производства использование централизованной энергетики невозможно, поскольку они расположенные вдали от электросетевого хозяйства страны.
Если говорить о крупных промышленных предприятиях, то многие из них переходят на собственную генерацию из-за дороговизны подключения к централизованным сетям, высоких тарифов на электроэнергию и их постоянного роста.
В регионах с высокой стоимостью 1 кВт/ч электроэнергии строительство собственных энергогенерирующих установок экономически оправдано. Особенно, если энергообъект функционирует в режиме совместной выработки электрической и тепловой энергии. По оценкам аналитиков, срок окупаемости таких проектов не превышает 2-3 лет, а прибыль доходит до 5-6 руб. за 1 кВт/ч.
Переход потребителей на использование распределенной генерации отражается на работе всей энергосистемы страны. Как показывает практика, ЕЭС России покидают наиболее сильные (как с точки зрения энергопотребления, так и в плане финансов) промышленные предприятия. При этом на плечи оставшихся потребителей перекладывается груз затрат на содержание всего электросетевого хозяйства России.
Аналитики говорят, что основная проблема заключается не в самом развитии распределенной энергетики, а в том, что она развивается стихийно. К тому же и сам процесс существенно отличается от мировых тенденций.
Во-первых, для России это достаточно новое явление. Поэтому пока мы отстаём от лидеров мировой распределённой энергетики. Россия получила в наследство от бывшего СССР энергосистему, которая отличается высокой степенью централизации и гигантскими размерами энергогенерирующих объектов.
США и страны Европы в своё время также сталкивались с такой ситуацией. Но они начали реконструкцию своих энергетических систем намного раньше. Это произошло ещё несколько десятилетий назад, когда появились технологии возобновляемой энергетики и начала внедряться методика генерации электроэнергии за счёт газа в небольших масштабах. На сегодняшний день в энергетическом комплексе европейских стран на долю распределённой генерации приходится 20-30% всей выработки электроэнергии.
Во-вторых, за рубежом под «распределённой энергетикой» всё чаще подразумеваются проекты на базе возобновляемой энергетики. В России это направление практически на 99% представлено газопоршевыми и газотурбинными установками, а также генераторами на дизельном топливе.
ВИЭ наступает
Дизельные установки широко используются на удалённых территориях страны. Хотя в течение последних нескольких лет там также стали вводиться в действие солнечные электростанции. В основном это направление альтернативной энергетики развивается в Якутии. Главным стимулом внедрения передовых технологий является экономия энергоносителей (в частности, дорогостоящего дизтоплива) и снижение затрат на обеспечение потребителей электроэнергией.
Однако на сегодняшний день переход удалённых регионов России на возобновляемые источники энергии происходит недостаточно активно. В эксплуатацию введено только около 2-х десятков солнечных СЭС. Мощность каждого из этих энергообъектов, за редким исключением (например, Орская СЭС — 40 МВт), не превышает и 25 МВт. Установка ветрогенераторов в удалённых районах является ещё менее распространённым явлением.
В 2016 году реализация проектов в сфере солнечно-дизельной генерации была отнесена к категории национальных проектов. До 2021 года в России планируется построить свыше 100-а гибридных электростанций. Например, в 2017 году ГК «Хевел» (совместное предприятие ГК «Ренова» и ОАО «Роснано») подписала соглашение с корейским Hyundai и Агентством Дальнего Востока, в рамках которого на территории Дальневосточного федерального округа будут построены солнечно-дизельные электростанции суммарной мощностью 40 МВт.
Отечественные производственные предприятия, как правило, устанавливают оборудование, которое генерирует энергию с использованием природного газа. В то время как проекты, реализованные на базе ВИЭ, можно пересчитать по пальцам.
К примеру, в 2016 год компания «Хевел» доставила на территорию деревоперерабатывающего завода «Кадрин» (г. Бийск, Алтайский край) 1 080 тонкоплёночных солнечных батарей общей мощностью 134,5 МВт. Они предназначены для строительства первого в Сибири объекта распределённой генерации для промышленности.
«До 5% в стоимости продукции нашего предприятия приходится на электроэнергию. Строительство собственных генераторов, работающих на солнечных модулях, позволит приостановить увеличение доли этой составляющей в себестоимости продукции. Как для коренного сибиряка, для меня очень важно, что нам удалось найти эффективное решение, безопасное для экосистемы Алтайского края, которое поможет сохранить природную красоту родных мест», — сказал директор деревоперерабатывающего завода «Кадрин» Владимир Пругов.
В России распределённую энергетику нередко воспринимают как один из вариантов микрогенерации. Принято считать, что экономически выгоднее поставить в отдалённом регионе один такой энергообъект, чем тянуть туда сотни километров проводов. Причём такие взгляды на электроэнергетику разделяют и главы некоторых энергетических компаний.
В мире наметилась тенденция, в рамках которой малой генерации отводится роль одного из важнейших элементов энергетики будущего. В перспективе она будет включать в себя не только энергогенерирующие объекты небольшой мощности, но и накопители энергии, интеллектуальные сети, энергоэффективные технологии и электромобили. К тому же распределённая энергетика изменит роль потребителя. Наряду с энергопотреблением, он начинает генерировать электрическую энергию и накапливать её.
Если посмотреть на ветроэнергетику России, то здесь акцент с разговоров об эффективности и перспективах возобновляемой энергетики сместился на технологии, необходимые для успешного развития отрасли. Уже определены участники рынка. Известно, кто и как будет свои функции. Вопрос – чем?
Государственная корпорация «Росатом», которая к концу 2022 года планирует построить в России ветропарки суммарной мощностью 970 МВт, разработала самую масштабную программу локализации производства ВЭУ на территории страны. Уже определены внутриотраслевые связи и схемы производственной кооперации.
Для сборки ступицы и гондолы корпорация планирует организовать собственное производство на базе АО «Атомэнергомаш» (машиностроительный дивизион «Росатома») в г. Волгодонск. Там же будут изготавливаться и башни. В сотрудничестве со специалистами петрозаводского «Атомэнергомаша» запланировано выполнение литья.
Одним из ключевых элементов ветрогенераторов являются лопасти. Их будут изготавливать в рамках контракта с UMATEX. По оценкам специалистов, в перспективе уровень локализации производства ВЭУ может достичь 70%. В свою очередь, это создаст благоприятные предпосылки для того, чтобы продуктом стала не только энергия, но и само генерирующее оборудование, изготовленное в России.
Это же «цифра»!
В России также ведутся разговоры об интеллектуализации сетей и развитии электромобильной отрасли, осуществляется реализация «дорожной карты» Национальной технологической инициативы EnergyNet и её пилотных проектов. По сути, начинается эра уникальных инноваций в бизнесе, когда революционные технологии из фантастических концепций постепенно трансформируются в реальность. На фоне этого сформированы 5 основных технологических трендов, положенных в основу цифровой энергетической сети:
Максимальный охват пользователей в рамках одной сети. Сегодня все электронные устройства подключены к сетям, которые могут быть как локальными, так и глобальными. Этот факт в корне меняет все сложившиеся в энергетике правила и стереотипы. Всеобщая подключённость выступает ключевым драйвером внедрения цифровых технологий в сферу энергетики. Она обеспечивает тесное взаимодействие поставщиков энергии, потребителей, активов, трудовых ресурсов и информации;
Моментальные вычисления. «Цифра» раздвигает границы вычислительных возможностей. При поддержке вычислений в оперативной памяти, которые выполняются в режиме online, открываются неограниченные возможности для ведения деятельности в сфере энергетики;
Облачный сервис. Технологическая инфраструктура, разработанная на базе инновационных информационных технологий, позволяет всем участникам энергетического рынка внедрять новые бизнес-проекты в течение считанных дней;
«Умные» сети. Установка цифровых датчиков, автоматизация, как технологических процессов, так и станций или подстанций, использование роботов и дальнейшее внедрение искусственного интеллекта помогает энергетическим компаниям в удалённом режиме контролировать работу оборудования, отслеживать сбои сети и оперативно устранять возникающие неполадки. При этом прогнозные модели позволяют оптимизировать цифровые сети;
Кибербезопасность. Цифровая сеть открывает новые возможности не только для участников энергетического рынка, но и для злоумышленников, существенно увеличивая риск атак и саботажа. Поэтому в процессе проектирования и эксплуатации «умных» сетей, на первый план выходят вопросы кибербезопасности.
На сегодняшний день в российской энергетике собрался целый «букет» проблем. В первую очередь, речь идёт о моральном и физическом старении действующего оборудования. По оценкам экспертов, более 50% активов сетей ЕЭС России эксплуатируются сверх нормативного срока (более 25 лет), а износ энергогенерирующего оборудования составляет 50-70%.
К тому же на российском рынке электроэнергетики преобладают поставки импортных систем управления и автоматизации предыдущих поколений. Таким образом, отечественные энергетики инвестируют в развитие зарубежных технологий, а взамен получают устаревшие решения.
Большинство этих проблем можно решить установкой автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП). Она собирает и фиксирует первичную информацию по всем параметрам технологических процессов, обеспечивает качественный метрологический контроль, выполняет комплекс мер, связанных с прямым регулированием и дистанционным управлением работой оборудования.
Автоматизированная система обеспечивает оперативной информацией все уровни управленческой структуры и определяет эффективность управления всей энергосистемой. В АСУ ТП могут быть интегрированы:
Система релейной защиты (РЗА);
Противоаварийная автоматика (ПА);
Автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии (АСКУЭ);
Регистраторы аварийных событий (РАС);
Система мониторинга и диагностики силового оборудования;
Система определения места повреждения кабеля (ОМП);
Система сбора и передачи технологической информации;
Системы контроля качества электроэнергии;
Инженерные системы;
Вспомогательные системы и др.
Интересен тот факт, что до недавнего времени в российской энергетике для контроля и управления массово применялись аналоговые каналы связи с медными проводами, множеством датчиков, а также с огромным количеством индикаторов и реле. Эксплуатация «дедовского» оборудования была материало- и энергоёмкой, затратной и негибкой при проектировании, неэффективной при модернизации, а также требовала больших человеческих ресурсов.
Энергетическому рынку России жизненно необходима модернизация на базе интеллектуальных систем с целью повышения эффективности и снижения капитальных и операционных затрат.
В октябре 2017 года в Москве прошла вторая ежегодная отраслевая конференция «Цифровая трансформация электроэнергетики России». Все наработки, материалы, документы и предложения, сделанные в ходе её проведения, Минэнерго России планирует использовать в процессе формирования предложения программы «Цифровая электроэнергетика» для последующего её направления на рассмотрение в правительство РФ.
Стартапам — зелёную улицу
Международный опыт показывает, что вектор развития рынку энергетики нередко задают стартапы. Например, французская компания Electricity de France финансирует перспективные проекты начинающих предпринимателей, инновационные решения и проекты на базе ВИЭ. Ежегодно она проводит выставку, которая по формату больше напоминает смотр подающих надежды новичков. Таким образом, корпорации удаётся идти на шаг впереди своих конкурентов и раньше других открывать тренды электроэнергетического рынка.
Такая же «ярмарка талантов» проводится в рамках ежегодной финской конференции Slush. Российские стартапы также рассматривают эту площадку как возможность рассказать о себе потенциальным партнёрам на отечественном рынке и подать заявку для выхода на международную арену.
Ярким примером такого проекта стал петербургский стартап Watts Battery по изготовлению модульных систем для накопления энергии. WATTS – это первая в мире мощная батарея, которая может заряжаться от энергии солнца, ветра и сети. По мнению экспертов, этот накопитель может стать значимым событием на рынке электроэнергетики.
«Что происходит с инновациями в отечественной энергетике? Лидером российского рынка является крупнейшая в стране энергетическая компания ПАО «Россети». Однако главной целью её деятельности является не развитие технологий и внедрение инноваций, а обеспечение надёжного электроснабжения потребителей. Большинство участников рынка разделяют эту точку зрения: в настоящее время будущим отрасли распоряжаются поставщики электроэнергии, а не разработчики инновационных решений. В то же время нельзя сказать, что никаких шагов в сторону инноваций не делается. Например, проект «Ленэнерго» в рамках которого планируется построить в городе зарядки для электромобилей», — говорит генеральный директор компании Quadro Electric Владимир Млынчик.
Как показывает опыт зарубежных компаний, универсальная схема по внедрению новых технологических решений выглядит так: государственная компания создаёт венчурный фонд и финансирует разработку перспективных технологий. По мнению экспертов, такая методика более эффективна, чем научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР), которые нередко так и остаются на бумаге и не выходят за пределы исследовательских лабораторий.
В России на рынке электроэнергетики действуют тысячи компаний, но лишь незначительная часть из них является полноценными игроками. Остальные (как правило, мелкие) нередко сотрудничают с одним-двумя заказчиками и им этого вполне достаточно. В то время как разработками занимаются лишь немногие.
Одна из них – компания «Стример». Она реализует уникальные молниеотводы для линий электропередачи в разные страны мира. Примечателен тот факт, что этому производителю удалось преодолеть сложный путь от небольшого производственного объединения до одного из крупнейших отечественных производителей устройств защиты от молний.
По мнению аналитиков, будущее российской электроэнергетики формируют три мировых тенденции. Речь идёт о желании потребителей стать менее зависимыми от традиционных источников генерации, электрокары и внедрение технологий энергосбережения.
Уже в скором будущем потребители будут сами владеть энергогенерирующим оборудованием и реализовывать избыток мощности в сеть. Первые шаги в этом направлении уже пройдены, следующий этап развития технологий – масштабирование.
По-прежнему важным трендом остаются солнечные батареи. Уже сегодня потребители могут накапливать электроэнергию ночью по дифференцированному тарифу, а пользоваться ею в дневное время. В денежном эквиваленте экономия составит 50%.
Компания Илона Маска работает над проектом, в рамках которого разрабатывает систему, способную замкнуть солнечные батареи дома, накопители электроэнергии и электромобиль в одну цепь. По замыслу разработчиков, по необходимости, каждое из этих «звеньев» может стать источником энергии для другого. С каждым годом альтернативная генерация становится всё более доступной и очень скоро она сможет измерить мир.
После переоборудования на электротягу все автомобили могут ускоряться одинаково быстро. В то время как их владельцы получают уникальную возможность экономить значительные суммы на горюче-смазочных материалах. Некоторые оптимистично настроенные специалисты утверждают, что постепенно рынок бензиновых авто останется в прошлом. А глава крупнейшей японской автомобилестроительной корпорации Toyota Motor Corporation Акио Тойода даже сравнил электромобиль Tesla с iPhone.
Организатор петербургской конференции «Электро Эра» Василий Селиванов убеждён, что «через 5 лет 20% представленных на российском авторынке автомобилей будут электрокарами».
Сегодня в электроэнергетике России перед технологиями энергосбережения открываются широкие перспективы. Например, обширным является сектор энергосервисных услуг. По оценкам экспертов, он составляет порядка 3,5 трлн. руб. В то время как количество заключённых энергосервисных контрактов остаётся крайне незначительным. Чтобы стимулировать его рост, необходима поддержка государства. Да, пока рисков при осуществлении энергосервисного контракта много. Но работа в этом направлении ведётся.
