Украина может частично сбалансировать свою энергосистему силой рек. Это потребует больших вложений, но сулит и немалые выгоды.
У электричества, полученного на гидроэлектростанциях, три главных преимущества: оно относительно дешевое, производится из возобновляемого источника почти без вредных выбросов в атмосферу и может быстро подстраиваться под график потребления (маневрирование мощностей). Из минусов – негативное влияние таких станций на экосистему и низкий коэффициент использования установленной мощности (в среднем 50%).
ГЭС – это мощнейшие производители электричества из возобновляемых источников. Поэтому увеличение их доли в энергобалансе стало глобальным трендом. Если в 1990-е в мире добавилось 100 ГВт гидроэнергетических мощностей, то в следующем десятилетии – вдвое больше. Общая мощность всех ГЭС и ГАЭС уже превышает 1000 ГВт. Доля гидроэнергии в мировом производстве электроэнергии в 2016 г. составляла 16,6% (при этом всех возобновляемых источников энергии в целом лишь 24,5%). Согласно данным Международной ассоциации гидроэнергетики по состоянию на 2016 г. общая выработка гидроэнергии в мире достигла 4102 ТВт·ч, из них на Украину приходилось 12,2 ТВт-ч.
Какой напор
Украинская гидроэнергетика вырабатывает около 10% электричества, отпущенного в “общий котел” – оптовый энергорынок (ОРЭ), откуда его покупают потребители. Гидроэнергетические мощности объединенной энергетической системы (ОЭС) превышают 6000 МВт, в том числе:
– ГЭС Днепровского каскада – 3660,8 МВт,
– ГЭС Днестровского каскада – 743 МВт,
– Киевская ГАЭС – 235,5 МВт,
– Ташлыкская ГАЭС – 302 МВт,
– Днестровская ГАЭС (три агрегата) – 972 МВт,
– малые гидроэлектростанции – около 100 МВт.
За прошлый месяц они дали более 1,5 млн. МВт·ч, а это свыше 14% всего поставленного в ОРЭ электричества (правда, зимой было до 9%). И потенциал данного вида генерации не исчерпан. Два года назад правительство приняло Программу развития гидроэнергетики до 2026 г., которой предписано за это время ввести в эксплуатацию 3300,5 МВт мощностей. Речь идет о достройке Днестровской и Ташлыкской ГАЭС и возведении Каховской ГЭС-2. Ожидается, что после этого будет задействован практически весь экономически эффективный гидроэнергетический потенциал страны – 17,5 млрд. кВт·ч, а доля гидроэнергетики по установленным мощностям в ОЭС достигнет 15,5%. Рассчитывать на большее при современных технологиях наши водные ресурсы не позволяют.
Итак, после запуска трех гидроагрегатов Днестровской электростанции (почти за 15 млрд. грн.) до 2019 г. должны сдать в работу четвертый агрегат мощностью 324 МВт, а до 2026-го – еще три суммарной мощностью 972 МВт. По предварительным расчетам, на все понадобится свыше 11 млрд. грн. Строительство Каневской ГАЭС мощностью 1000 МВт до 2023 г. оценивается в 12 млрд. грн. Для достройски Каховской ГЭС-2 и введения в эксплуатацию четырех гидроагрегатов Ташлыкской ГАЭС Украина ведет переговоры о кредитах с международными финансовыми организациями.
Дешевая сила
Электричество силой рек обходится очень недорого. Так, в апреле ГЭС и ГАЭС поставляли электричество по 311,02 грн. за МВт·ч, что дешевле продукции других видов генерации, в частности тепловой, где цена – 1933,06 грн. за МВт·ч. Особняком стоят так называемые малые ГЭС, которые работают по “зеленому” тарифу до 4 тыс. грн. за МВт·ч, но их доля в производстве электричества всего 0,2-0,3%. Только благодаря атомной и гидроэнергетике цены на электричество для населения у нас существенно ниже европейских (хотя рыночная стоимость соизмерима).
Кроме того, ГЭС и ГАЭС могут заменить мощности тепловой генерации, особенно в графике балансирования суточной нагрузки, а значит, потребуется меньше топлива на работу ТЭС. По расчетам “Укргидроэнерго”, один гидроагрегат на Днестровской ГАЭС обеспечивает экономию 69 млн. куб. м газа и 367 тыс. т угля в год, а это десятки млн. долларов.
Только на указанной станции до 2026 г. планируется достроить еще четыре гидроагрегата.
Вода против газов
Повышение доли гидроэнергии в энергобалансе сраны также дает возможность уменьшить вредные выбросы в окружающую среду. К примеру, три гидроагрегата Днестровской ГАЭС позволяют сократить использование ТЭС, а значит, и выбросы: 181 тыс. т CO2, 2,3 тыс. т SO2, 0,6 тыс. т NO и 0,7 тыс. т пыли ежемесячно. Это важно и в связи с присоединением Украины к Парижскому климатическому соглашению, в соответствии с которым нужно последовательно сокращать углеродную энергетику и ориентироваться на возобновляемые источники. С другой стороны, негативное влияние на окружающую среду от ГЭС и ГАЭС тоже есть. Прежде всего это затопление территорий, изменение климата и экосистемы. Здесь главное – масштаб станции. Впрочем, и относительно небольшие напорные ГЭС мощностью по 60 МВт, которые планируют построить на Днестре, вызвали недовольство среди экологов.
Главное – маневр
Одна из основных функций гидроэнергетики – поддерживать стабильность энергосистемы во время дневных перепадов потребления электричества. У нас отношение минимальной нагрузки ночью к максимальной в вечерние часы пик составляет около 0,76. Чтобы сбалансировать предложение, приходится ежедневно то увеличивать, то уменьшать работу некоторых генерирующих мощностей, они называются маневренными (в отличие от базовых, которые работают ровно). Больше всего для этого предназначены ГЭС – они могут существенно нарастить объемы выработки в считанные минуты, ТЭС для этого требуются часы, АЭС – сутки. Поэтому именно гидрогенерация в первую очередь позволяет поддерживать баланс в ОЭС. В частности, ГАЭС выполняют роль аккумуляторов, которые ночью закачивают воду в хранилище, а в пиковые часы – высвобождают напор, приводящий в работу турбину и генераторы. Однако мощностей гидроэнергетики в Украине не хватает, и к балансированию системы подключаются ТЭС.
В принципе теплогенерация тоже имеет маневренный потенциал, однако им приходится злоупотреблять. Некоторые угольные блоки тепловых станций вообще отключаются ночью. Такие непроектные режимы работы приводят к досрочному износу оборудования, повышению аварийности, а также увеличивают расход топлива, прежде всего газа и мазута. По нормам на пуск энергоблока мощностью 150-200 МВт необходимо около 60 т угля и 50 тыс. куб. м природного газа. В частности, поэтому введение в эксплуатацию новых мощностей ГЭС и ГАЭС позволяет сократить потребление углеводородного топлива и выбросы CO2.
Проблема в том, что в Украине недостаточно маневренных мощностей (половина генерации приходится на АЭС, которые работают в базовом режиме). По разным данным, нужно еще от 1 ГВт.
Программой развития гидроэнергетики до 2026 г. предполагается увеличить мощности ГЭС и ГАЭС на 3 ГВт. Однако и этого может оказаться недостаточно, поскольку увеличивается доля выработки ветровых и солнечных электростанций (ВЭС и СЭС), которые работают нестабильно, в зависимости от погодных условий. Поэтому со временем маневренных мощностей может понадобится еще больше.
Мало и дорого
Отдельная тема – работа малых, микро- и мини-гидроэлектростанций до 10 МВт (МГЭС). В целях развития этой генерации у них покупают электричество по высокому “зеленому” тарифу – свыше 1 евро за кВт·ч. Согласно данным Госагентства по энергоэффективности и энергосбережению, к 1 октября 2017 г. в Украине было 133 такие станции общей установленной мощностью 94 МВт. А Национальный план действий по возобновляемой энергетике до 2020 г. предусматривает увеличение мощностей МГЭС до 150 МВт. Однако эти станции в сравнении с другими возобновляемыми источниками энергии требуют значительно больше капитальных вложений в индивидуально подобранное оборудование и строительство – возведение сложных гидротехнических сооружений. Инвестиционный цикл может затянутся на 11 лет. Поэтому новые МГЭС у нас появляются нечасто.
Словом, в Украине целесообразно раскрывать потенциал гидроэнергетики. Хотя в некоторых случаях это может быть слишком дорого, да и сила рек, к сожалению, не бесконечна. (Алексей Шевнин, Деловая столица/Энергетика Украины и мира)