Развитие энергетического потенциала страны

Энергостратегия РФ до 2035 года – Альтернативная энергетика

Саммари проекта энергетической стратегии РФ в части развития альтернативной энергетики

Оценка состояния и тенденции развития российской энергетики

Основным видом возобновляемой энергетики Российской Федерации является гидроэнергетика, которая вносит заметный вклад в деятельность всей электроэнергетической отрасли. Выработка электрической энергии гидроэлектростанциями (далее – ГЭС) за период с 2008 по 2018 годы увеличилась на 15,8%. Доля ГЭС, включая гидроаккумулирующие электростанции (далее – ГАЭС), в структуре генерирующих мощностей России составляет около 20%. Гидроэнергетический потенциал России составляет около 9% от мирового и обеспечивает масштабные возможности развития гидроэнергетики.

Получила развитие выработка электрической энергии на основе возобновляемых источников энергии (далее – ВИЭ). Установленная мощность возобновляемой энергетики (без учета гидроэнергетики) в ЕЭС России в 2018 году достигла 1,018 ГВт (СЭС – 0,834 ГВт, ВЭС – 0,184 ГВт). Общая мощность малых гидроэлектростанций превышает 1,2 ГВт.

Использование местных видов топлива (торф, отходы лесной промышленности и сельского хозяйства и твердые бытовые отходы) занимает в региональных ТЭБ незначительное место. Добыча торфа с 2008 года остается приблизительно на одном уровне и составляет в среднем за период с 2008 по 2018 год 1,2 млн т, наибольший объем добычи достигнут в 2013 году (1,5 млн т). Основным направлением использования торфа остается удовлетворение коммунально-бытовых потребностей в тех регионах, где данный вид топлива экономически выгоден, а также потребностей сельского хозяйства и смежных отраслей.

Механизм государственной поддержки использования ВИЭ на оптовом рынке электрической энергии и мощности России посредством договоров на поставку мощности (далее – ДПМ) позволил повысить инвестиционную привлекательность отрасли ВИЭ. Создано и развивается производство высокотехнологичного инновационного оборудования и рынок инжиниринговых услуг по созданию объектов солнечной энергетики и ветроэнергетики различной мощности и сложности. В ряде российских университетов появились учебные специальности, связанные со строительством, проектированием и эксплуатацией объектов энергетики с использованием ВИЭ.

На базе российских технологий создано высокотехнологичное производство высокоэффективных гетероструктурных фотоэлектрических модулей с КПД фотоэлектрической ячейки более 23 % (далее –ФЭМ). Последние научные разработки позволяют получать устойчивую энергию при рассеянном свете в крайне низких и высоких температурах. Начиная с 2017 года осуществляются экспортные поставки ФЭМ российского производства, а также инжиниринговых услуг в области солнечной энергетики, география которых постоянно расширяется.

В Российской Федерации локализуется производство оборудования и компонентов для ветроэнергетических установок, в том числе гондол, стальных башен, лопастей, безредукторного генератора. Развиваются отечественные компетенции в сфере проектирования, строительства, инжиниринга ветроэнергетических установок. Кроме того, российской промышленностью производится оборудование для микро- и малых гидростанций с единичной мощностью от 5 кВт до 1 МВт.

Основными проблемамии факторами риска для развития гидроэнергетики являются длительные сроки строительства объектов гидроэнергетики, неурегулированность правового статуса водохранилищ для целей гидроэнергетики, растущие затраты на обеспечение безопасности гидротехнических сооружений и отсутствие механизма возврата инвестиций в строительство новых объектов гидроэнергетики.

Основной проблемой использования ВИЭ является их недостаточная экономическая конкурентоспособность по отношению к иным технологиям производства электрической энергии.

Тенденции и вызовы развития мировой энергетики

Важным структурным изменением мировой энергетики станет рост доли электрической энергии в конечном потреблении – около 25 % от общего энергопотребления в 2040 г. (рост примерно на 60 % по сравнению с 2017 г.) – и, соответственно, рост доли первичных энергоресурсов, используемых для ее выработки. Ожидается, что более 40 % указанного прироста обеспечат неуглеродные ресурсы.

Основу электроэнергетики большинства стран мира в прогнозном периоде будут составлять существующие системы централизованного электроснабжения, базирующиеся на крупных электростанциях: традиционных (ТЭС, АЭС, ГЭС) или на базе ВЭС и СЭС, функционирующих в составе электроэнергетических систем.

Новые технологии распределенного производства, микрогенерации, управляемого потребления, виртуального агрегирования ресурсов создают принципиально новые условия для развития конкурентного розничного рынка, построенного на базе автоматизированных локальных торговых площадок по торговле электрической энергией, что с одной стороны ведет к сдерживанию роста цен на электроэнергию, является источником дополнительных инвестиций в развитие систем управления гибкостью на стороне потребителей, а с другой – снижает предсказуемость для инвесторов в отношении возврата инвестиций в объекты оптовой генерации.

Развитие и распространение прорывных технологий

К прорывным технологиям, способным вызвать существенный передел мировых энергетических рынков, относятся технологии разработки запасов гидратов метана и углеводородов нефтематеринских пород.

К технологиям, способным привести к организационным и технологическим изменениям в управлении и функционировании электроэнергетических систем, и способствовать переходу энергетики на новый технологический базис («энергетический переход»), относятся:

а) ВИЭ и накопители энергии;

б) гибридные и электромобили, включая автомобили на водородном топливе;

в) технологии беспилотного и «подключенного» транспорта;

г) сетевые технологии в электроэнергетике (активно-адаптивные сети, распределенная генерация, «энергетический интернет» и т.п.);

д) энергоэффективные технологии в секторе жилых, коммерческих и административных зданий (дом с нулевым потреблением энергии, «умный дом», «умный город»);

е) информационно-технологические платформы планирования (прогнозирования) и управления энергетической инфраструктурой и энергоприемниками на стороне потребителей электрической энергии, обеспечивающие минимизацию стоимости потребляемых энергоресурсов за счет оптимизации режимов работы технологического оборудования у потребителей, а также способных участвовать в оптовом рынке.

К технологиям, которым отводится особенная роль в низкоуглеродном развитии, относятся водородные энергетические технологии. Прогнозируется, что водород, используемый сегодня в основном в химической и нефтехимической промышленности, в перспективе способен стать новым энергоносителем, замещающим углеводородные энергоносители, и сформировать «водородную экономику». Россия обладает значительным потенциалом производства водорода.

Растет интерес к технологиям улавливания, хранения и использования углерода, которые в перспективе могут оказать существенное влияние на использование ископаемых видов топлива.

Перечисленные технологии в настоящее время находятся на разных стадиях развития и распространения. Их внедрение, с одной стороны, стимулируется политическими мерами (включая субсидии), а с другой – сдерживается рыночными экономическими условиями, в том числе уровнями цен на традиционные энергоресурсы.

Быстрыми темпами разрабатываются и внедряются, в том числе в отраслях ТЭК, цифровые технологии, в состав которых включают Интернет вещей, 3D-моделирование, моделирование и прогнозирование на основе Big Data, нейросети, облачные и туманные вычисления, виртуальную и дополненную реальность, машинное обучение, компьютерную имитацию на основе цифровых двойников, интеллектуальные датчики, роботизацию производства, аддитивные технологии.

Развитие и распространение прорывных технологий в мире может не только усилить конкуренцию, но и значительно изменить структуру международных потоков продукции, технологий и услуг в сфере энергетики. Вместе с тем, учитывая значительную инерционность энергетики, выраженную в высокой капитало- и ресурсоемкости инвестиционных проектов и их долговременном характере, в перспективе до 2035 года ископаемые виды топлива продолжат составлять основу мировой энергетики, с постепенным ростом доли возобновляемой энергетики в мировом и национальных ТЭБ.

Сценарные условия развития российской энергетики

В основу прогнозных оценок возможностей и рисков развития российской энергетики положены два сценария, условно именуемые «нижним» и «верхним», сформированных с учетом основных параметров долгосрочного прогноза социально-экономического развития. Сценарии определяют диапазон возможных изменений показателей развития отраслей ТЭК (параметров ТЭБ) и значений целевых показателей реализации Стратегии. Выход за пределы указанного диапазона может свидетельствовать о необходимости принятия дополнительных мер или пересмотра стратегических ориентиров развития ТЭК.

В обоих сценариях предполагается:

а) сохранение в качестве основы мировой энергетики ископаемых видов топлива, с постепенным увеличением доли ВИЭ в мировом и национальных ТЭБ;

б) долговременный характер начатой в 2014 году рядом государств дискриминационной по отношению к России и российскому ТЭК политики;

в) преимущественно эволюционный (при этом нуждающийся в постоянном мониторинге с целью упреждающей реакции на резкие изменения) характер мирового научно-технологического развития.

Пространственное и региональное развитие сферы энергетики

Задачами возобновляемой энергетики в рамках пространственного и регионального развития являются:

а) в части гидроэнергетики – повышение эффективности функционирования ГЭС;

б) в части ВИЭ – повышение эффективности энергоснабжения удаленных и изолированных территорий.

Решению указанных задач в гидроэнергетике будут способствовать следующие меры:

а) создание условий для инвестиционной привлекательности гидроэнергетики;

б) совершенствование нормативно-правовой базы, определяющей требования по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений и сохранению биоразнообразия, а также правовой статус водохранилищ для целей гидроэнергетики.

в) обеспечение производства необходимого оборудования и достаточных для развития гидроэнергетики строительных мощностей.

В комплекс ключевых мер, обеспечивающих развитие энергетики на основе ВИЭ, входят:

а) совершенствование национальных стандартов, касающихся ВИЭ, с учетом лучших мировых практик; 44

б) поддержка российского экспорта оборудования и оказания услуг по проектированию, строительству, эксплуатации и сервисному обслуживанию генерирующих объектов на базе ВИЭ за рубежом;

в) совершенствование механизмов стимулирования развития возобновляемой энергетики на среднесрочную и долгосрочную перспективу;

д) стимулирование добровольного спроса на электрическую энергию, выработанную на основе ВИЭ.

Показатели решения задачи представлены в Таблице 12

Таблица 12 – Показатели решения задач по развитию возобновляемой энергетики

Источник

Потенциал развития ВИЭ на территориях России с децентрализованным энергоснабжением

Во всём мире актуальна проблема экономии энергетических ресурсов. Развитые страны в решении данной проблемы делают упор на сокращение удельного энергопотребления и рост использования ВИЭ.

В мире существует более миллиарда зданий, на строительство и эксплуатацию зданий приходится более 4 0 % всех материалов и энергии [1]. Концепция устойчивого развития активно обсуждается, воплощается и популяризуется во всём мире. Она подразумевает под собой обеспечение безопасной окружающей природной среды, сохранение ресурсов для будущих поколений, ограничение негативного воздействия на окружающую среду, а также обеспечение рационального использования всех видов природных ресурсов при осуществлении любой градостроительной деятельности.

Многие развитые страны мира принимают срочные меры по развитию энергетической политики. К примеру, страны Европейского союза выстроили стратегию по энергосбережению Energy Strategy 2020, направленную на сокращение выбросов парниковых газов более чем на 2 0 %, увеличение доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ) более чем на 2 0 %, а также на экономию энергии не менее чем на 2 0 % к 2020 году [2]. Повышение энергоэффективности в Европе осуществляется за счёт инвестиций в «зелёное» строительство, создания законодательной базы для стимулирования ВИЭ, разработки и внедрения технологий использования ВИЭ и т. д. В настоящее время Евросоюзом уже создана долгосрочная стратегия Energy Strategy 2050, направленная на сокращение выбросов парниковых газов более чем на 80–9 5 % в сравнении с 1990 годом [3].

Государственная программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2030 года», утверждённая Правительством РФ в 2009 году, направлена на совершенствование нормативно-правовой базы и реализацию механизмов повышения энергетической эффективности, повышение экологической безопасности, сокращение удельной энергоёмкости валового внутреннего продукта более чем в два раза (по сравнению с уровнем 2005 года) [4].

ВИЭ для регионов с децентрализованным энергоснабжением

Энергетика сельского хозяйства России характеризуется рассредоточенностью сельских потребителей, невысокой потребительской мощностью, протяжённостью электрических, тепловых и газовых сетей, малой плотностью населения территорий без централизованного энергоснабжения, на которых осуществляется сельскохозяйственное производство. Эти особенности формируют дополнительные требования по надёжности к системам энергоснабжения вследствие существенного износа линии передач и низкого качества питания, сбоев и потери мощности в линиях. Сельские территории обладают огромным потенциалом развития возобновляемой энергетики для решения многих проблем энергоснабжения таких районов.

Бóльшая часть сельских населённых пунктов России расположена в районах с децентрализованным энергоснабжением. Проблема энергообеспечения существенно влияет на условия жизни населения, демографическую ситуацию и развитие сельскохозяйственного производства на этих территориях. Значительная часть населённых пунктов, не имеющая доступа к электросетям, питается от топливных генераторов. Ежегодно до 8 млн тонн топлива и до 30 млн тонн угля импортируется в районы Крайнего Севера, Дальнего Востока и Сибири, при этом для труднодоступных районов страны стоимость топлива превосходит цену мирового рынка [5].

В некоторых случаях нехватка топлива ставит под угрозу жизни людей. По данным сельскохозяйственной переписи, менее 3 5 % крупных и средних сельскохозяйственных предприятий имеют доступ к централизованной системе газоснабжения, причём только 2 0 % из них подключены к централизованным системам отопления [6].

Территориями для запуска масштабного внедрения ВИЭ в России могут стать изолированные населённые пункты территории Арктики. Арктические регионы России имеют значительный потенциал для развития ВИЭ. В районах со средними скоростями ветра 6–7 м/с и более может развиваться ветроэнергетика. Имеются благоприятные условия для развития солнечной энергетики. Среднегодовое поступление энергии прямого солнечного излучения в Арктике варьируется от 2 до 5 кВт·ч/( м²·день).

На Камчатке и Чукотке есть условия для развития геотермальной энергетики, в южной части западных регионов — для развития биоэнергетики на основе использования древесных отходов и низкосортной древесины. В более отдалённой перспективе интерес может представлять развитие приливной энергетики.

Низкая удельная мощность энергетических установок и их удалённое взаимоположение на огромных территориях обеспечивают максимальную эффективность внедрения энергосистем на основе ВИЭ. Эти особенности позволяют сократить сроки окупаемости и обосновать целесообразность их использования. Более того, такие энергосистемы дают возможность поддерживать современный уровень доступности электроэнергии в малонаселённых пунктах, и их реализация является единственным вариантом достижения этой цели в большинстве случаев.

Для большинства регионов России внедрение автономных и комплексных систем энергоснабжения с ВИЭ являются наиболее целесообразными. Как правило, интегрированные системы, основанные на различных видах ВИЭ, должны иметь возможность использовать весь эффективный период их работы. Данные системы должны быть спроектированы так, что ВИЭ выполняют функцию первичного источника энергии, в то время как другие источники используются в случае сбоя основного источника (или если мощности в настоящее время недостаточно).

По сравнению с традиционными способами энергоснабжения при использовании ВИЭ исключаются некоторые расходы и возможные неисправности: работы по прокладке электрических сетей; потери в сетях: от 20 до 3 0 % в электрических сетях до 6 0 % в тепловых сетях; износ и необходимая реконструкция сетевого оборудования до 8 0 %; увеличение платы за подключение; сбои энергоснабжения, низкое качество энергоснабжения, приводящее к потерям и повреждениям; расходы на доставку топлива; транспортные расходы на доставку топлива; ежегодное увеличение стоимости энергоснабжения за счёт традиционных, прежде всего углеводородных, ресурсов.

И в дополнение к перечисленному все проблемы экологии: загрязнение окружающей среды, выбросы CO ₂ , ухудшение условий жизни населения и др.

Во всём мире можно отметить активное развитие технологий солнечной энергетики, что непосредственным образов влияет на доступность солнечных батарей. К примеру, в настоящее время стоимость тонкоплёночных фотоэлементов третьего поколения составляет от $ 0,25 за 1 кВт. На рис. 1 изображена кривая изменения цен на солнечные панели с 1976 года, где можно наблюдать равномерное снижение [7].

Заключение

В декабре 2019 года было внесено изменение в Федеральный закон №35-ФЗ «Об электроэнергетике» в части развития микрогенерации. В соответствии с этим изменением, было введено понятие о микрогенерации.

Данный федеральный закон предписывает энергоснабжающим организациям приобретать энергию, выработанную микрогенерирующими установками (избыточную энергию), по установленному на данной территории оптовому тарифу. Если электростанция находится в распоряжении частного лица, то доходы от продажи электроэнергии не будут относиться к предпринимательской деятельности, а также не облагаются налогами (НДФЛ) до 1 января 2029 года.

Производители оборудования для возобновляемой энергетики имеют право претендовать на льготы, связанные с природоохранным законодательством.

В последние годы внимание к ВИЭ в России растёт, но практическое развитие ещё не стало массовым. Стимулирующие меры правительства послужат росту объёмов генерации энергии на основе возобновляемых источников. Освоение новых технологий и производство оборудования поможет загрузить малоиспользуемые производственные мощности.

Источник