Вовлечение возобновляемых источников энергии и нетрадиционных энергетических технологий в региональные энергетические балансы

В.К. Аверьянов, В.Н. Толмачев, Ю.В. Юферев

В настоящее время обеспечение требуемых показателей энергетической безопасности, создание и массовое внедрение энергоэффективных и топливозамещающих технологий становятся непременными условиями для устойчивого развития экономик многих государств.

В соответствии с этим промышленно-развитые страны ведут активное обновление своих энергетических стратегий, ключевыми составляющими которых, наряду с дальнейшим совершенствованием инженерной инфраструктуры, становятся: диверсификация видов и способов обеспечения топливно-энергетическими ресурсами и ускоренное развитие эффективных технологий генерации и рационального использования тепловой и электрической  энергии.

Зарубежный опыт показывает, что на первых  этапах освоения перспективных  возобновляемых источников  энергии (ВИЭ) необходимы целенаправленные средства, поскольку изначальная ориентация на экономическую эффективность новых установок делает процесс их освоения затруднительным. Помимо государственной поддержки,  активное участие в реализации проектов внедрения возобновляемых источников энергии принимают крупнейшие  энергетические компании, в том числе газовые.

С этих позиций для ОАО «Газпром», как одной из ведущих мировых энергетических компаний, участие в программах внедрения ВИЭ, на наш взгляд, будет способствовать:

• расширению сфер деятельности Общества на внешних и внутренних энергетических рынках; 
• получению  синергетического  эффекта  при  организации  эффективного  энергоснабжения  потребителей от использования различных видов ВИЭ совместно с традиционными энергоисточниками на природном  газе;
• улучшению показателей энергетической безопасности регионов за счет приближения доли доминирующего ресурса газа к нормативным значениям;
• решению вопросов газозамещения возобновляемыми энергетическими ресурсами удаленных населенных пунктов, особенно при газификации в регионах;
• определению  перспективных  направлений  для  инвестиций Общества  на  территории  РФ  и  за  рубежом, в том числе в сфере ВИЭ.

Сложившаяся в России система энергообеспечения, базирующаяся в основном на крупных энергоисточниках,  использующих почти на 84 % невозобновляемые виды топлива, по всей вероятности, и далее будет ориентироваться  на  сохранение  своей основной роли в инфраструктуре энергетического комплекса  страны  с  ее позитивным развитием в комбинации с установками малой энергетики. Такая интеграция для надежного и бездефицитного функционирования энергетической отрасли позволит обеспечить на ближайшую перспективу поступательное развитие  экономики промышленных регионов страны.

Вместе  с  тем, по разным оценкам от  50 до  70 %  территории нашей  страны обеспечивается  электроэнергией  от автономных источников, требующих обновления и коренной модернизации. Возрастающая же, по известным  причинам, стоимость органических видов топлива, экологические и энергетические требования безопасности формируют необходимость и благоприятные условия для развития возобновляемых источников энергии и в России  как в зонах централизованного, так и децентрализованного энергоснабжения.

В  конце  2007  года мировое потребление первичных  энергоресурсов, по  данным Мирового  энергетического  агентства и Бритиш Петролеум, составило около 12 370 млн т н.э. в год, в том числе органических ресурсов 9768 млн  т н.э. в год (79 % от общего потребления энергоресурсов), атомной энергии 622 млн т н.э. в год (5 %), возобновляемых  энергоресурсов — 1980 млн т н.э. в год (16 %). Общая установленная мощность электростанций на всех видах топлива в мире составляет сейчас около 4400 ГВт. В 2008 году общая установленная мощность электростанций на основе  ВИЭ достигла 280 ГВт (без учета большой гидроэнергетики), или примерно 5 % от мощности всех электростанций  мира. Согласно расчетам Мирового Энергетического Совета, суммарное производство энергии по крайней мере  до середины XXI столетия по оптимистическому прогнозу достигнет 6,3•1020  Дж, а вклад нетрадиционной энергетики составит 3,1•1020  Дж, или 49 %.

Анализ многочисленных прогнозов развития ВИЭ на перспективу показывает устойчивое и ускоренное  повышение доли их использования. По данным одного из прогнозов до 2030 года, общий объем производства  электроэнергии  за  счет ВИЭ  должен  увеличиться более чем  в  2 раза,  а  тепловой  энергии — более чем  в  10  раз.

Аналитическое прогнозирование экономически целесообразных направлений развития и конкурентоспособности  традиционных и инновационных мировых  энергетических  технологий базируется, прежде всего, на  сравнительном анализе их технико-экономических показателей. На Рисунке 1 представлены усредненные показатели  различных  энергоисточников.  Опыт  строительства  энергетических  объектов  с  применением  ВИЭ  показывает,  что на энергетическую эффективность, конкурентоспособность таких проектов существенное влияние оказывают  схемные решения, масштабность и опыт строительства подобного рода объектов.

Как следует из рисунка, технологии автономной теплоэнергетики, а также отдельные виды нетрадиционной  энергетики (например, биоэнергетические технологии, ветроэлектростанции и другие) имеют устойчивую тенденцию к относительному снижению стоимости оборудования и вырабатываемой энергии, что обеспечит им в ближайшем будущем экономический паритет с классическими энергетическими технологиями.

В мире сложилась определенная система стимулирования использования ВИЭ. Это, как правило, экономические стимулы. Они могут быть как прямыми, так и косвенными — в виде субсидий и кредитов с низкими процентными ставками, а также государственных гарантий по банковским ссудам. Нередко на энергию, вырабатываемую  возобновляемыми источниками, устанавливаются фиксированные закупочные цены, а ее производство освобождается от части налога на прибыль и т. д. В настоящее время почти в 50 странах мира приняты и действуют законы  и меры государственной поддержки внедрения возобновляемых источников энергии, в том числе и ветроэнергетики. В ФРГ на каждый кВт тепловой мощности теплового насоса, запущенного в эксплуатацию, выплачивается  компенсация из федерального бюджета Изменение соотношения видов ТЭР будет способствовать реализации основных приоритетных задач энергетической стратегии страны (энергетическая безопасность, экологическая, энергетическая и экономическая эффективность).

При прогнозируемом увеличении в 2030 году добычи первичных ТЭР при благоприятном варианте развития  до 2 470 млн т у.т. инновационными источниками планируется заместить около 180,3 млн т у.т. Масштабность задач  внедрения инновационных для России источников обуславливает необходимость в определении наиболее эффективных энергетических технологий и условий активного вовлечения ВИЭ в региональные энергетические балансы.

Из условий энергетической безопасности, в том числе и при газификации регионов, доля монотоплива как доминирующего  ресурса,  в  зависимости  от  степени  обеспеченности  региона  собственными  топливными  ресурсами,  для приемлемого  состояния не  должна превышать  40-90 %. В  связи  с  этим, при формировании  топливноэнергетических балансов одним из возможных направлений снижения доли монотоплива является более активное  вовлечение возобновляемых энергетических ресурсов.

В стране в последние 1,5 года проводится соответствующая работа по созданию законодательных механизмов  и формированию государственной политики в области поддержки развития ВИЭ. В ноябре 2007 года был принят  закон (ФЗ № 250-ФЗ от 04.11.2007) о внесении изменений в ФЗ № 35-ФЗ «Об электроэнергетике», в котором зафиксированы следующие позиции: основные меры господдержки развития электроэнергетики на ВИЭ;   — полномочия органов власти в части реализации механизмов господдержки энергетики на ВИЭ.   — Указ Президента РФ № 889 от 04.06.2008 и «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников  энергии на период до 2020  года», утвержденные распоряжением Правительства РФ от 8 января 2009  года № 1-р,  предусматривают снижение энергоемкости ВВП и развитие ВИЭ в России. На период до 2020 года устанавливаются  следующие значения целевых показателей объема производства и потребления электрической энергии с использованием ВИЭ в России (кроме гидроэлектростанций установленной мощностью более 25 МВт): в 2010 году — 1,5 % ;  в 2015 году — 2,5 %; в 2020 году — 4,5 %.

Указ Президента РФ обязывает с 2009 года при формировании тарифной политики и проектов федерального  бюджета предусматривать бюджетные ассигнования, необходимые для поддержки и стимулирования реализации  проектов использования ВИЭ. Кроме того, в качестве критерия выделения субсидий из федерального бюджета будет  учитываться применение на  территории  субъекта РФ  энергосберегающих и  экологически чистых производственных технологий, к которым относится и ВИЭ.

Таким  образом,  в  России  законодательно  закреплена  реальная  возможность  получения  финансирования  со  стороны  государства под  конкретные пилотные и  типовые проекты по  возобновляемой  энергетике,  которые  можно будет тиражировать.

С целью интенсификации работ в рассматриваемом направлении была разработана «Программа развития ВИЭ  в России до 2020 года», в которой планируется ввести к этому сроку свыше 35 000 МВт мощности, что должно обеспечить производство электроэнергии в объеме около 80,0 млрд. кВт?ч, или 4,5 % от общего объема производства  электроэнергии в России к 2020 году.

Основная проблема вовлечения ВИЭ в региональные энергетические балансы в России заключается в отсутствии утвержденных на государственном уровне экономических стимулов для их внедрения. Кроме этого, существует и ряд технико-экономических проблем, к которым относятся:

• природная нестабильность ВИЭ (малая плотность потока и изменчивость во времени), требующая для суровых климатических условий России создания более сложных и материалоемких гибридных систем энергоснабжения локальных энергоузлов;
• включение ВИЭ в энергетическую систему и управление режимами при совместной работе с энергоисточниками соизмеримой мощности приводит к необходимости установки дополнительного оборудования;
• организационно-экономическая  и  психологическая  неготовность  крупных  электросетевых  компаний к массовому приему злектроэнергии по заявочному принципу от ВИЭ;
• гибридные  установки,  использующие  помимо ВИЭ  и  органические  виды  топлива,  за  счет  повышенной сложности, требуют оснащения их современными средствами автоматизации и, как следствие, высококвалифицированного обслуживания, что в отдаленных районах не всегда достижимо;
• сложность  организации  доставки  и монтажа  крупногабаритного  оборудования  в местах  расположения энергоисточников, находящихся в труднодоступных районах.

Показатели потенциальных возможностей ВИЭ и вариантов систем энергоснабжения с ВИЭ могут быть включены в качестве подсистемы в комплексную модель оптимизации ТЭБ региона с последующей разработкой на этой  основе энергетической стратегии, генсхемы энергоснабжения и программ развития энергетики региона.

Таким образом, директивно  закрепленная  стратегия вовлечения ВИЭ в ТЭБ региона в последующем для  ее  реализации, помимо мониторинга, должна поддерживаться комплексом рыночных и стимулирующих механизмов  на федеральном и региональном уровнях. В этом заключается основной, на наш взгляд, алгоритм широкомасштабного вовлечения ВИЭ в энергетику регионов.

Оценка  потенциальных  возможностей  ВИЭ  была  осуществлена  при  разработке  Энергетической  стратегии  г. Москвы, разработанной ОАО «Газпром промгаз» и принятой Правительством Москвы в 2008 году. В соответствии  с ней, с учетом существующей нормативно-правовой базы, природно-климатических условий города и темпов развития нетрадиционной энергетики реально достижимый объем производства энергии на основе ВИЭ на уровне  2025 года в Москве принят в размере ((1?2) %.

Отечественный и зарубежный опыт внедрения технологий ВИЭ в топливно-энергетические балансы регионов,  а также разработки в этом направлении позволили при формировании энергетической стратегии Камчатского края, в частности, для изолированных энергоузлов Корякского округа (КО), рассмотреть различные варианты энергоснабжения с использованием возобновляемых источников энергии.

 Как следует из таблицы, применение технологий ВИЭ в проектах энергоснабжения изолированных энергоузлов КО является вполне конкурентноспособным решением, позволяющим эффективно использовать имеющийся  потенциал возобновляемых источников энергии в Камчатском крае, значительно снизить затраты, связанные с поставками дорогостоящего дальнепривозного дизельного топлива, и повысить надежность энергоснабжения потребителей.

Выводы

1.  Зарубежный  опыт  свидетельствует  об  ускоренном  развитии  технологий  ВИЭ.  Общий  объем  производства  электроэнергии  за  счет ВИЭ  до  2030  года прогнозируется  увеличить  в  2 раза,  а  тепловой  энергии —  более  чем в 10 раз.

2.  Рост внутреннего спроса России на первичные энергоресурсы и увеличение их экспорта формируют необходимость вовлечения в топливно-энергетические балансы регионов страны возобновляемых источников энергии  (около 7  % к 2030 году).

3.  В настоящее время в РФ формируется нормативно-правовая база, стимулирующая внедрение ВИЭ. Принятые документы (Указ Президента РФ от 04.06.2009 № 889, Постановление Правительства РФ от января 2009 года,  Программа развития ВИЭ в России до 2020 года и другие) являются основой государственной политики в области  ВИЭ и создания ведомственных научно-методических документов.

4.  Источники электрической и тепловой энергии на основе ВИЭ отличаются высокой науко- и капиталоемкостью. Однако, за счет отсутствия в них топливной составляющей, они становятся конкурентоспособными по сравнению  с  традиционными  энергоисточниками. В  соответствии  с  этим  в настоящее  время  в России формируется  достаточно обширный инвестиционно-привлекательный рынок строительства энергоустановок на базе ВИЭ.

5.  Вовлечение ВИЭ в региональные топливно-энергетические балансы России с учетом разрабатываемых регламентирующих, рыночных и стимулирующих механизмов позволяет с новых позиций подойти к оптимизации  ТЭБ регионов и активизировать инвестиционную деятельность в этом направлении по следующему алгоритму:

• определение для рассматриваемого района потенциалов видов ВИЭ и их уточнение для предполагаемых  мест размещения энергоисточников;
• оценка эффективности комплексного использования технологий преобразования ВИЭ и традиционных  энергоустановок в исследуемом районе;
• исследование вариантов формирования топливно-энергетического баланса региона с учетом использования ВИЭ на комплексной модели оптимизации ТЭБ региона, выбор (идентификация) оптимального варианта;
• разработка на основе оптимального варианта ТЭБ энергетической стратегии региона;  
• разработка на основе энергетической стратегии генеральных схем энергоснабжения региона;  
• формирование программ развития энергетики региона.