№ 2
ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК ЭНЕРГЕТИКА
2014
УДК 338.984
© 2014 г. ВЕСЕЛОВ Ф.В.1, ФЕДОСОВА А.В.12
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТОВ РАЗВИТИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ЕДИНОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ РОССИИ
Приведены методические подходы к оценке экономической эффективности создания интеллектуальной энергосистемы России и результаты их количественного моделирования для ЕЭС России на период до 2030 г.
Введение. Интенсивный рост активности стратегических разработок в сфере интеллектуальной энергетики, постоянно растущие масштабы финансирования инновационных решений [1] и количество пилотных проектов [2] в сфере "умных" сетей, управления спросом, распределенной генерации обусловлены системными вызовами новой экономики XXI века и современной электроэнергетики.
Положения, стимулирующие переход к новой философии энергоснабжения, технологическим средствам и системам управления, различны в разных странах (см., например, [3—5]). Наиболее значимые из них:
1) снижение ущербов субъектов экономики за счет повышения надежности и качества электроснабжения, прежде всего — в сфере "цифровой" экономики;
2) интеграция возобновляемой энергетики и электромобилей в энергетическую систему, критически необходимая для существенного прогресса в снижении эмиссии парниковых газов;
3) усиление конкуренции на розничном рынке через активное управление потреблением и развитие распределенной генерации, создающих новые условия для рыночного ценообразования на основе спроса и предложения;
4) интеграция энергетических систем и объединение рынков, создающие новые возможности для конкуренции на оптовом уровне и оптимизации использования энергетических ресурсов в национальном масштабе.
В долгосрочной перспективе перечисленные положения будут влиять на стратегию интеллектуализации электроэнергетики в России — четвертой в мире страны по объемам производства электроэнергии и установленной мощности электростанций. В то же время есть ряд технологических особенностей, которые будут определять приоритеты, масштабы, темпы и в итоге — затраты и эффекты развития интеллектуальной энергетики в России:
1) наличие Единой электроэнергетической системы (ЕЭС России), в которой используются технические средства и методы оперативного управления, в ряде аспектов они могут рассматриваться как компоненты интеллектуальной энергетики;
2) высокая степень износа оборудования в электроэнергетической отрасли, требующая ее масштабного технического перевооружения и позволяющая реализовать дей-
1Институт энергетических исследований РАН (ИНЭИ РАН), г. Москва.
2Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" (НИУ ВШЭ), г. Москва.
ствительно системные решения в комбинировании новых технологий и методов управления энергетическими системами;
3) низкая плотность основной электрической сети, требующая особенного внимания к новым методам управления потоками мощности и резервированию;
4) начавшееся интенсивное развитие распределенной генерации у промышленных, коммерческих, коммунальных потребителей, в системах муниципального энергоснабжения;
5) из-за высокой значимости системы централизованного теплоснабжения на базе ТЭЦ, развитие интеллектуальной энергетики должно охватывать сферу электро- и теплоснабжения.
Таким образом, вопрос о Smart Grid в России объективно рассматривается как переход к созданию интеллектуальных энергетических систем (ИЭС) в региональном и национальном масштабе. Очевидно, что их проектирование и последующая реализация невозможны без технико-экономического обоснования, в основе которого лежит анализ ожидаемых эффектов разного типа и оценка затрат на внедрение новых технических средств и систем управления, сопутствующих информационных и коммуникационных технологий.
Существующие методы анализа выгод и затрат интеллектуальной энергетики можно условно разделить на системно-ориентированные [6—9] и проектно-ориентирован-ные [10—12]. В ИНЭИ РАН в 2009 г. были сделаны предварительные оценки выгод и затрат для энергосистемы России [13], в настоящей статье дано их уточнение на более совершенной методической, модельной и информационной базе.
Система эффектов интеллектуальной энергетики
В общем случае методология анализа ожидаемых эффектов должна учитывать то, что создание интеллектуальной энергосистемы ведет не только к количественному увеличению производственного потенциала энергосистемы, но и к изменению существующих или появлению новых свойств в ее отдельных структурных подсистемах (генерации, передачи, распределения, потребления электроэнергии). Примерами таких изменений функциональности являются:
— повышение регулировочных возможностей у потребителей;
— возможности двустороннего (активного) взаимодействия с энергосистемой для потребителей с распределенной генерацией и/или накопителями различного типа;
— повышение наблюдаемости состояния, диагностики технических устройств генерации, сетевого комплекса, потребителей;
— автоматизация и удаленное управление (в т.ч. в реальном времени) техническими устройствами при передаче, распределении и учете потребления электроэнергии и энергосистемой в целом.
Изменениями функциональности определяется состав технологических эффектов, которые характеризуют меру изменения производственных параметров всей энергосистемы и ее структурных подсистем.
Одна часть технологических эффектов имеет локальный характер, т.е. изменение функциональности в одном из звеньев (подсистем) технологической цепочки энергосистемы за счет внедрения элементов интеллектуальной энергетики приводит к изме-
3
нению производственных параметров только для данной подсистемы .
Другая часть технологических эффектов носит системный характер, т.е. внедрение элементов интеллектуальной энергетики в одном из звеньев технологической цепочки и изменение производственных параметров данной подсистемы одновременно приводит
4
к изменению параметров в других подсистемах и во всей энергосистеме .
3Так, повышение автоматизации и удаленное управление сетевыми объектами позволяет уменьшить численность обслуживающего персонала.
Управляемые электрические нагрузки
промышленные установки *свет/тепло/холод *бытовые приборы
Распределенные
источники
электроэнергии
*ко-генерация *мини-электростанции *установки на ВИЭ
Дополнительное предложение мощности на рынок Снижение потребности в мощностях для пикового спроса
Активный потребитель (просьюмер) Дополнительное предложение услуг по регулированию частоты и напряжения
Обеспечение надежной автономной работы в аварийном режиме "острова'
Рынок системных услуг
Технологии
аккумулирования
электроэнергии
Участие в оптимизации текущих и перспективных режимов загрузки сети, появление эластичного спроса на сетевые услуги
Сетевые компании
Рис. 1. Основные технологические компоненты активного потребителя и его вклад в повышение эластичности спроса на электроэнергетических рынках
Стоимостная оценка технологических эффектов позволяет определить прямые экономические эффекты, возникающие на уровне отдельных подсистем (локальные) и энергосистемы в целом (системные). Они формулируются, как правило, в виде снижения (экономии) затрат на функционирование и развитие энергосистемы.
Часть экономических эффектов имеет локальный характер и определяется локальными технологическими эффектами, проявляющимися в отдельной подсистеме электроэнергетики (например, эксплуатационных затрат за счет сокращения численности персонала).
Другая часть экономических эффектов имеет системный характер и является результатом совместного влияния системных технологических эффектов, например, снижение капиталовложений в дополнительные генерирующие мощности общесистемных электростанций с учетом снижения максимума нагрузки или снижение затрат на развитие сети за счет интеллектуальных методов управления пропускными способностями ЛЭП.
Для потребителей экономический эффект обусловлен, во-первых, снижением ущербов от ограничений или низкого качества поставок электроэнергии при повышении надежности энергоснабжения за счет технологий интеллектуальной энергетики. Во-вторых, ценовой эффект у потребителей возникает за счет относительного снижения стоимости энергоснабжения в результате расширения форматов рыночной торговли электроэнергией при создании интеллектуальной энергосистемы. В-третьих, необходимо учитывать дополнительный эффект, возникающий у потребителя в связи с расширением технологических возможностей его активного участия в управлении режимами функционирования энергосистемы, что позволяет получать дополнительный доход в качестве поставщика энергии, мощности и системных услуг (рис. 1).
Более актуальна (и политически значима) оценка так называемых внешних, экстер-нальных эффектов, ожидаемых от создания Smart Grid [14, 15].
Данные эффекты демонстрируют, в какой мере создание ИЭС соответствует социальным требованиям общества и экономики к новым стандартам энергоснабжения, и поэтому должны стать составной частью развернутого технико-экономического обоснования создания ИЭС. Можно выделить наиболее значимые эффекты: снижение экологической нагрузки, инновационный импульс для экономики, повышение энергетической безопасности, улучшение условий для экономической интеграции и конкуренции, повышение производительности и безопасности труда.
4Системным является эффект снижения максимума нагрузки в результате управления спросом у конечных потребителей, который влечет за собой пропорциональное сокращение необходимых объемов ввода генерирующих мощностей для обеспечения балансовой потребности и нормативных резервов.
Технологическое поле элементов ИЭС и варианты развития подсистем электроэнергетики с разным составом и насыщенностью элементами ИЭС
Технически допустимые варианты создания ИЭС на основе интеграции различных инженерных решений в отдельных подсистемах электроэнергетики
Технологические модели производственных процессов и процессов управления в отдельных подсистемах (генерация, передача, распределение, потребление)
Технологические модели производственных процессов и процессов управления в энергосистеме в целом (взаимодействи
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.