Игорь Петрик: десять самых дешевых электростанций не создают эффективной энергосистемы (интервью)

19.09.2019 12:02
електроенергія , ВДЕ

Mind

Украина вступает в эпоху революционных преобразований в энергетической отрасли, когда общественное восприятие не всегда успевает за быстрыми технологическими изменениями. В частности, в условиях приоритетного развития «зеленой» энергетики и стремительного наращивания доли ВИЭ в стране растет потребность в качественно новых принципах планирования развития энергосистемы. Речь идет о создании максимально эффективной структуры генерирующих мощностей на базе математического моделирования, когда те или иные технологии отбираются не только по принципу цены, но и с учетом их влияния на общую эффективность системы.

И на этом пути украинским энергетикам не стоит изобретать велосипед – мировое энергетическое сообщество на примере современных передовых рынков электроэнергии уже накопило немалый опыт, как сбалансировать и гармонизировать базовые и современные маневренные мощности для достижения их лучшей экономической эффективности.

В частности, финская Wärtsilä Corporation моделировала 80 энергосистем мира, а в целом ее привлекали к моделированию 145 регионов. Такая работа позволяет распространить современные подходы на планирование энергосистем, заранее подготовиться к смене режимов их функционирования и обеспечить конкурентную среду для притока инвестиций. Сейчас финские специалисты занимаются соответствующим моделированием в Украине и дают свои рекомендации украинским энергетикам.

Как достичь гибкости отечественной энергосистемы? Какие высокоманевренные мощности и в каком количестве следует строить? Как обеспечить приход инвесторов в конкурентный энергорынок? С этими и другими вопросами Mind обратился к директору по развитию бизнеса финской Wärtsilä Energy в Восточной Европе Игорю Петрику.

Ваша компания моделировала энергосистемы для обеспечения их гибкости во многих странах мира. Опыт каких стран вы считаете наиболее интересным и достойным для использования в Украине?

Прежде всего интересен опыт нескольких стран, которые можно считать близкими к Украине по многим параметрам. В первую очередь это Аргентина и Южная Африка. Общий размер энергосистемы, состав генерирующего оборудования, обеспеченность энергоресурсами – все это очень похоже на Украину.

Цель обоих стран – энергонезависимость и переход к более полному использованию энергии ветра и солнца. В значительной степени они опередили Украину на этом пути. Аукционы ВИЭ там уже функционируют и приносят положительные изменения в виде снижения цены электроэнергии. Примером для подражания может служить решимость руководства этих стран в пересмотре и изменении устаревших подходов к планированию. На основе моделирования не только создаются новые перспективные планы развития, но и выбираются победители конкурсов на строительство новой мощности.

Конечно, мы моделировали энергосистемы и высокоразвитых рынков, например, Калифорнии (США) или Великобритании. Есть чему поучиться и на примере этих рынков. Мы рекомендуем серьезно присмотреться к рынку электроэнергии в двух наиболее передовых, на наш взгляд, энергосистемах: в Техасе и Австралии. Но важно находить именно релевантный опыт.

В каждой стране или регионе дизайн рынка составлялся исходя из исторической обусловленности, со всеми недостатками и преимуществами. В этом контексте Украине стоит присмотреться к разным моделям рынка электроэнергии для того, чтобы использовать положительный опыт и не набивать собственных шишек.

Что касается организации процесса разработки национальной политики в сфере энергетики и воплощения ее в жизнь, я бы предложил рассмотреть модель Бразилии. Политику здесь утверждает Национальный энергетический совет – орган уровня Кабмина. За воплощением наблюдает постоянно действующий Комитет по мониторингу. Собственником и проводником утвержденной политики является Минэнерго, которое согласовывает и координирует деятельность с регулятором.
Например, у министерства есть полномочия своим решением определять объем и распределение технологий мощностей для аукционов – исходя из принципов политики, утвержденной нацсоветом. А регулятор непосредственно руководит процессом подготовки аукциона, включая оценку предложений и утверждение победителей.

Кроме наличия политического руководителя – Нацсовета,  интересна практика деятельности Агентства энергетического планирования. Это «техническое» государственное учреждение, подчиненное Минэнерго, которое ежегодно разрабатывает 5-летние планы развития энергосистемы, кстати, на основе моделирования 2000 сценариев, из которых выбираются пороговые для определения потребности в инвестициях. Это же агентство задает технические требования для участия в аукционах, проводит техническую квалификацию и, опять же,  моделирует работу энергосистемы с учетом каждого отдельного предложения. Это делается для определения влияния каждого предлагаемого проекта на работу всей энергосистемы и ранжирования предложений еще до ценового соревнования.

Мне кажется, что наличие в Украине двух параллельных структур с неточно распределенными полномочиями, а именно Минэнерго и Госэнергоэффективности, можно было бы исправить по бразильскому типу, передав агентству, возможно, даже часть функций системного оператора в сфере долгосрочного планирования.

Характерной тенденцией многих национальных и региональных энергорынков сегодня является постепенное замещение традиционной генерации в базовом графике нагрузки возобновляемыми источниками, с параллельным строительством высокоманевренных станций. Можно ли назвать такую тенденцию основной доминантой современной мировой энергетики?

Понятно, что постепенный переход на потребление преимущественно возобновляемой энергии означает сокращение традиционных источников, таких как атомная и тепловая генерация. И в этом процессе, кроме политического фактора, есть и экономический. Например, в США, несмотря на риторику президента о поддержке угольной отрасли, очень быстро сокращаются угольные генерирующие мощности. Только в конце августа было объявлено о закрытии четырех станций мощностью 2 ГВт в Иллинойсе, а в прошлом году та же самая компания «Вистра  Энерджи» вывела из эксплуатации еще 4 ГВт угольных мощностей. Причины две: это дешевые газ и энергия ВИЭ, а также неспособность традиционных электростанций работать в циклическом режиме.

В то же время на фоне высоких темпов роста СЭС и ВЭС увеличивается потребность в балансировании их переменной мощности. Мы, как интеграторы энергосистем, считаем, что лучшего универсального способа обеспечить такое балансирование не существует. Всегда есть специфика местных условий и особенности технологий, которые необходимо учитывать при планировании. Кроме того, есть различные потребности в энергосистеме. Речь идет о первичном, вторичном и третичном регулировании, а также о таком новом типе резервирования, как компенсация погрешности прогноза ВИЭ.

Все эти потребности можно совместить в термине – потребность в гибкости энергосистемы. В широком смысле есть четыре вида источников гибкости: гибкая генерация, сетевые решения (это перетоки, интерконнектор, умные сети), регулирование спроса, а также системы накопления энергии. Наиболее эффективный способ повысить гибкость – комбинация различных технологий. С учетом местной специфики это может быть, например, сочетание ГАЭС и маневренных газовых станций.

Недавно вышло очередное исследование Bloomberg New Energy Outlook, в котором прогнозируются объемы новой мощности до 2030 года. Интересно, что ежегодный новый ввод мощностей традиционной базовой нагрузки постоянно будет падать, зато они будут замещаться ветровыми и солнечными станциями, ежегодные объемы которых возрастут соответственно втрое и вдвое. А вот темпы ввода маневренных газовых мощностей будут  в 14 раз выше, чем 2018 году. Кстати, ввод батарей вырастет в 13 раз.

Так что ответ на ваш вопрос – да.

По оценкам Минэнергоугля Украины, в течение следующих пяти лет потребность в дополнительных балансирующих мощностях в энергосистеме составит до 2,5 ГВт. Какими маневренными источниками, по вашему мнению, лучше ее покрыть?

Должен сказать, что эти цифровые показатели уже устарели. Мы считаем, что 2 ГВт дополнительных высокоманевренных мощностей нужны будут уже при наличии 7,5 ГВт возобновляемых источников в энергосистеме Украины. А это ожидается к концу следующего года.

Как я уже говорил, объективным и прозрачным способом определения оптимальной структуры энергосистемы является моделирование будущих сценариев покрытия нагрузок при сравнении различных вариантов оборудования. Принципиально важна способность программного обеспечения учитывать динамические характеристики генерирующего оборудования, ведь режимы в энергосистеме теперь меняются не по старому графику суточных нагрузок, а непредсказуемым образом и очень быстро – именно из-за влияния ВИЭ.

Наше моделирование ОЭС Украины (объединенная энергосистема Украины. – Mind) с помощью программного комплекса PLEXOS и сравнения различных сценариев развития показало, что добавленная гибкость способствует лучшей интеграции ВИЭ в энергосистему и решает в определенной мере проблемы балансировки. Однако существует предел возможностей такого решения, связанный с «встроенной» негибкостью существующей энергосистемы. Пока в ОЭС есть  такой значительный объем негибкой атомной и неэффективной угольной генерации, невозможно полностью избавиться от эффекта ограничения ВИЭ. Путем подбора вариантов мы нашли оптимальное соотношение между объемами ВИЭ и маневренности. В диапазоне от 7,5 ГВт до 13,5 ГВт ВИЭ оптимальный объем маневренной генерации – 2 ГВт. Построение большей мощности улучшает интеграцию ВИЭ, но приводит к ухудшению экономического эффекта из-за более высоких капитальных затрат.

Модель показала, что при условии строительства 2 ГВт газопоршневых станций экономический эффект составит 300 млн евро в год – в основном за счет оптимизации использования угольных блоков и сокращения расходов на топливо. Кроме того, примерно на 15% сократятся выбросы СО2.

По состоянию на сегодня по комбинации маневренности и цены оптимальными являются газопоршневые станции. Мы моделировали также использование систем накопления энергии на основе аккумуляторных батарей для балансировки ВИЭ. Это очень перспективная технология, и при условии государственной поддержки она уже сейчас может эффективно участвовать в первичном регулировании. Но для переноса энергии она еще слишком дорогая.

На сегодняшний день химические накопители энергии являются неконкурентными по сравнению с гидроэнергетикой или газопоршневыми станциями. Значит ли это, что Украине пока стоит забыть о energy storage и вернуться к ним лет через 5–10?

Мы в Wärtsilä имеем значительные наработки в сооружении систем накопления энергии – более 70 реализованных проектов в разных странах с нашей собственной системой управления GEMS. Это все успешные коммерческие проекты, но их рентабельность обеспечивается либо субсидиями, либо созданием определенных рыночных условий. В Украине отсутствуют и первый, и второй факторы.

При текущих темпах удешевления систем накопления (а не только батарей как одного из элементов системы) они действительно могут стать конкурентоспособными примерно через 5 лет. Но мы видим, что в ЕС уже сейчас создаются рыночные продукты в сфере вспомогательных услуг, где технологии аккумуляторов могут быть рентабельными. Например, наш проект в Будапеште вполне коммерческий, потому что он объединяет в гибридную установку газопоршневые агрегаты и батареи – для предоставления более широкого диапазона сетевых услуг. Поэтому мы активно работаем над совершенствованием наших систем управления и накапливаем опыт, чтобы быть готовыми к буму спроса на батареи. А он может произойти быстрее, чем мы думаем.

Согласно отраслевой программе развития гидроэнергетики, в Украине планируется увеличить долю ГЭС и ГАЭС до 2026 года с нынешних 7–10% до 15,5%. Речь идет, в частности, о достройке гидроагрегата №4 Днестровской ГАЭС мощностью 0,32 ГВт (с возможным строительством гидроагрегатов №5–7) и строительство Каневской ГАЭС мощностью 1 ГВт. Значит ли это, что именно гидроэнергетика станет основным поставщиком маневренных мощностей в стране в среднесрочной перспективе на период до 2030 года?

Технология ГАЭС очень эффективна для регулирования суточных колебаний графика нагрузок. Это объясняется разницей между ночной ценой покупки электроэнергии для закачки и пиковой дневной ценой продажи. В таком режиме, собственно, имеющиеся ГАЭС и используются в Украине.

Но по мере роста доли ВИЭ будет появляться потребность в резервах для компенсации погрешности прогнозирования. Активация таких резервов будет непредсказуемой, а продолжительность активации может быть как длинной, так и короткой.

Поэтому для принятия решения о строительстве новых ГАЭС надо будет оценить экономическую эффективность такой инвестиции по сравнению с альтернативными технологиями. И, скорее всего, окажется, что для обеспечения инвестиционной рентабельности новая ГАЭС должна работать длительными интервалами.

Согласно нашим расчетам, ГАЭС экономически привлекательнее газопоршневых станций для предоставления резервов при условии работы 7 часов в сутки. Это объясняется относительно высокими капитальными затратами на строительство ГАЭС и продолжительностью строительства. Но емкость резервуаров, конечно, меньше, чем на 7 часов работы, поэтому надо обязательно провести оценку экономического эффекта различных технологий.

Если коротко, ГАЭС имеют преимущество, когда производят большое количество относительно дешевой энергии, но объем производства всегда ограничен размерами резервуара. Поэтому существующие объекты должны использоваться максимально, а вот новые требуют детального обоснования. Кроме того, существуют экологические ограничения для нового строительства.

Именно поэтому в прогнозе Bloomberg динамика запуска новых мощности ГАЭС демонстрирует некоторый подъем в краткосрочной перспективе, но с 2026 года, наверное, когда проекты, осуществляемые сейчас, будут завершены, новые запуски сокращаются.

Таким образом, оптимальным решением для Украины будет сочетание имеющихся и, возможно, достроенных ГАЭС с новыми, относительно более дешевыми, источниками гибкости. Выбор конфигурации будущей энергосистемы должен быть осуществлен на основе беспристрастного сравнения экономического эффекта от каждого решения для всей энергосистемы.

Какие компании могут поставить технологии газопоршневых станций Украине?

Технологии газопоршневых станций развиваются и становятся все более популярными из-за относительной дешевизны и высокой маневренности. Проекты таких станций базируются на ключевых элементах – газопоршневых агрегатах. Их производят несколько компаний, и их технические характеристики более-менее похожи. Конечно, заказчик предпочтет производителя с репутацией, который не только создаст «железо», но и приложит к ему «мозги». То есть тому, кто спроектирует весь объект как единое целое и даст длительные гарантии, а затем будет обслуживать станцию все 40 лет ее жизни. Но в целом нет проблемы найти поставщика.

Гораздо более сложным является вопрос создания инвестиционного проекта с надежной окупаемостью, достаточной для того, чтобы инвесторы вложили свои кровные именно в Украине, а не, условно говоря, в Бразилии. Для этого не нужно искать инвестора, деньги сами найдут дорогу – надо создать условия для инвестиций.

Наша позиция такова: если государство определяет какую-то потребность (в данном случае – в маневренной мощности) в качестве стратегической задачи, то оно должно применить стратегические возможности для покрытия этой потребности. Само государство не может построить то, что нужно для энергосистемы. Но это могут сделать частные инвесторы. Инвестор прагматично вложит деньги туда, где по совокупности факторов есть более привлекательные условия.

Я люблю ссылаться на пример Аргентины, где в 2016 году пиковое потребление превысило установленную мощность генерации, и правительство ввело чрезвычайное положение в энергетике. Но дальнейшие события не были связаны с драконовскими методами ручного регулирования. Наоборот, было решено привлечь частные инвестиции для построения 30 электростанций к концу 2018-го – менее чем за два года! И это было сделано за счет частного капитала. Но за это инвесторы потребовали гарантировать окупаемость за четыре года – до конца каденции тогдашнего правительства. И требование было обоснованным, потому что страна находилась в преддефолтном состоянии. Конечно, эти 30 станций обошлись в копеечку, но стратегический вопрос был решен, и это стоило меньше, чем стоили бы потенциальные потери от нерешенной проблемы.

Этот путь создания новой мощности называется привлечением независимых производителей, на английском ІРР – independent power projects. Это наиболее распространенный в мире способ инвестирования в условиях регулируемых или недостаточно конкурентных рынков. Элементы такой модели сейчас применяют даже в ЕС, поскольку дизайн существующих рынков электроэнергии устарел и не создает инвестиционных условий для новой мощности. Украина должна очень быстро принять модель ІРР, наполнив смыслом процедуру недавно утвержденного Кабмином Порядка проведения конкурсов («Порядок проведения конкурсов на строительство новой генерирующей мощности и выполнение мероприятий по управлению спросом». – Mind).

На чем стоит сосредоточиться Украины в первую очередь для того, чтобы обеспечить гибкость энергосистемы в ближайшие пять-шесть лет?

В Украине одновременно происходят грандиозные изменения, связанные с реформами во многих сферах, в том числе несколько реформ в энергетике. Однако было бы наивно ожидать, что во всех направлениях можно добиться высокой эффективности. Поэтому сегодня как никогда необходимо пересмотреть цели и актуализировать стратегию. Для этого должен появиться такой стейкхолдер, которого в бизнесе называют спонсором. Это не тот, кто платит деньги за рекламу. Это должен быть орган высшего уровня, который заинтересован в решении определенных специфических задач и способен влиять на государственные органы или политику страны. Например, таковым является уже упомянутый выше Национальный совет энергетической политики в Бразилии (CNPE) (правительственная организация Бразилии, ответственная за консультирование Президентства республики, задача которой – разрабатывать политику для электроэнергетического сектора страны. CNPE формируется из представителей правительства, экспертов по энергетике, неправительственных организаций и семи министров. – Mind).

А среди конкретных задач в развитии энергосистемы я бы отметил необходимость запустить как можно скорее процесс создания новых мощностей для балансировки. Для этого регулятор должен наконец утвердить отчет по оценке достаточности генерирующих мощностей, представленный НЭК «Укрэнерго» еще в конце прошлого года. После этого, согласно закону, НЭК может инициировать конкурс на строительство необходимой для энергосистемы мощности с определенными техническими характеристиками. С учетом всех процедур конкурса и времени, необходимого для привлечения проектного финансирования, организации проектов, проектирования и строительства объектов, такая мощность может быть введена в эксплуатацию не меньше чем через четыре года.

Кто в стране должен принимать окончательное решение по выбору той или иной маневренной технологии?

Согласно лучшим практикам, выбор инвестиционных проектов должен быть технологически нейтральным. Задача системного оператора (оператора системы передачи, ОСП. – Mind) – определить потребность в характеристиках, которых не хватает системе, и объем тех свойств, которые надо добавить энергосистеме. Как я уже говорил, прозрачным и одновременно эффективным способом определения такой потребности является моделирование режимов энергосистемы с различными комбинациями оборудования. Именно так сейчас поступают ОСП и консультанты правительств в ведущих странах.

А значит, на конкурсах надо отдавать предпочтение тем инвестиционным предложениям, которые соответствуют техническим требованиям и создают наибольший экономический эффект для системы. Цена единицы установленной мощности не является лучшим показателем, так как 10 самых дешевых станций не создают эффективной энергосистемы. К сожалению, утвержденный Кабмином порядок проведения конкурсов не предусматривает иных критериев, кроме цены.

То есть этот порядок не соответствует современным критериям выбора, поскольку не оценивает влияния той или иной технологии на общую эффективность энергосистемы?

Не только. Согласно оценке нашей компании, если этот порядок не изменят, инвесторы на конкурс могут просто не прийти.

Мы постоянно общаемся с различными инвесторами. Очень многие из них видят в Украине хороший потенциал, но не понимают каким образом вернуть деньги, потому что в порядке этот механизм не определен. Порядок просто отсылает его к конкурсной документации аукциона.

Я участвовал в рабочей группе и почувствовал настроения, которые там царят. Позиция членов такова: это частный бизнес, так почему государство должно что-то гарантировать? Пусть инвестор несет все коммерческие риски.

Но инвестор с этим не соглашается. Это означает, что после того, как объявят конкурс в следующем году, через шесть месяцев (срок для подачи предложений. – Mind), на него могут прийти недобросовестные участники с лоббистскими возможностями или политическим капиталом, но нормальный инвестор туда не придет. После этого объявят еще один конкурс – и пройдет еще шесть месяцев.

То есть с сегодняшнего дня может пройти больше года, а ничего так и не будет построено.

Сторонники традиционных видов генерации среди основных аргументов в свою пользу напоминают об извержении вулкана в Исландии в 2009 году, когда ряд европейских стран были вынуждены закрыть аэропорты. Что будет, спрашивают они, если такая история повторится в будущем, в условиях доминирования в энергосистемах солнечной генерации? Ведь именно ГЭС, ТЭС и АЭС в случае возникновения природных или технологических катаклизмов способны обеспечить резервную мощность от нескольких дней до нескольких месяцев и одного года?

Мы моделировали варианты полностью возобновляемых энергосистем. Ни при каком из сценариев невозможно достичь надежного электроснабжения и устойчивости только за счет СЭС и ВЭС. В любом случае должны присутствовать три элемента.

Первый элемент – это мощность базовой нагрузки, чью роль будут играть именно СЭС, ВЭС и биостанции.

Второй – это системы накопления энергии для выполнения двух функций – краткосрочной балансировки ВИЭ или регулирования частоты и суточного переноса энергии. То есть аккумуляторы мощности и аккумуляторы энергии.

И третий: нужна гибкая или маневренная генерация для резервирования на более длительные, чем несколько часов, интервалы. Скажем, в случае резкого падения производства ВИЭ вследствие сезонных факторов или непогоды. Конечно, эта генерация в условиях 100% ВИЭ должна работать на восстановленном топливе, таком как синтетический метан и др.

При этом установленная мощность каждого из трех видов является кратной по отношению к мощности пикового потребления. Например, чтобы обеспечить потребность в энергии за счет только ВИЭ, надо иметь примерно пятикратную мощность собственно ВЭС, СЭС и биостанций, плюс четырехкратную мощность батарей и однократную – маневренной генерации. То есть, если пиковое потребление – 100 ГВт, надо иметь примерно 500 ГВт ВИЭ, 400 ГВт батарей и 100 ГВт маневровой мощности.

Есть два основных прогнозных сценария энергетического развития человечества на долгосрочную перспективу: либо переход на 100%-ную возобновляемую энергетику, либо на так называемый энергетический микс. К какому из сценариев склоняетесь вы?

Наше видение закреплено в официальной формулировке миссии компании. Мы считаем, что рано или поздно энергосистемы станут на 100% возобновляемыми. Никто, правда, не знает, когда это произойдет. Но так будет. Цель достичь 40% или 50%, поставленная многими правительствами, является амбициозной, учитывая сложность и стоимость такого перехода, но она реалистична. Поэтому перспективу на 20–25 лет мы видим довольно четко. А дальше еще надо решить некоторые практические вопросы, такие как преобразование энергии в топливо и создание более эффективных и дешевых накопителей.

В чем вы видите миссию вашей компании в Украине?

Мы исследуем, проектируем, строим, эксплуатируем и обслуживаем энергосистемы в течение всего их жизненного цикла. В этой деятельности мы сотрудничаем с операторами систем передачи, регуляторами, государственными органами и другими стейкхолдерами, начиная с этапа создания дизайна будущей энергосистемы. Мы используем наше глобальное присутствие для предоставления возможности перенимать опыт других стран. Распространяем лучшие практики, проводим семинары по обмену опытом, организуем визиты для ознакомления на месте. За два прошедших года мы организовали встречи с зарубежными коллегами для нескольких делегаций из Украины.

На этапе строительства новых энергетических объектов мы часто выступаем девелоперами и соинвесторами или просто консультируем инвесторов. Затем проектируем электростанции или гибридные объекты, поставляем оборудование, строим объект под ключ. Как только в какой-то стране появляется наш объект, скажем, построенная нами электростанция, мы нанимаем местный персонал для сервисного центра и обучаем его, также обучаем персонал оператора станции и так далее.

На текущий момент мы видим нашу конструктивную роль в Украине в распространении тех знаний, которых здесь не хватает, но мы знаем, где их найти. Это касается и модели рынка, и моделей привлечения инвестиций, а также передовых технологий в генерации, накоплении энергии, управлении и моделировании энергосистемы.


Читайте також

Авторизация



Создать аккаунт


Авторизация

Возникла ошибка авторизации!
Извините, возникла ошибка авторизации. Пожалуйста, попробуйте еще раз (в окне социальной сети вам необходимо подтвердить авторизацию), или попробуйте авторизоваться через другую социальную сеть.

Пожалуйста проверьте свою почту
и перейдите по ссылке,
чтобы завершить свою регистрацию
на сайте.

Комментарий отправлен на модерацию