Украинская энергосистема может экономить 300 млн. евро ежегодно. Предлагаю рецепт.
Ожидается, что до конца 2020 г. мощности возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Украине составят 7,5 ГВт, что соответствует половине летнего нагрузки всей энергосистемы.
Конечно, ВИЭ не покроют половину потребности, потому что солнце не светит 24 часа в сутки и ветер не всегда дует с полной силой.
Тем не менее, такой объем мощностей ВИЭ становится существенным фактором для энергосистемы и влияет на ее работу. Каким образом?
С имеющейся мощностью генерации и прогнозируемым объемом мощности ВИЭ энергосистема не способна принять более 30% объема производимой “зеленой” энергии через физические ограничения системы.
Таков один из выводов моделирования объединенной энергосистемы Украины, которое осуществила наша компания, имея опыт соответствующего анализа для около 80 энергосистем мира в помощь правительствам и операторам энергосистем.
Суть в том, что за относительно небольшой доли ВИЭ прерывистость производства компенсируется другими видами генерации, прежде всего, ТЭС. Однако после определенного предела гибкость энергосистемы становится недостаточной, и оператор системы должен ограничить выдачу “избыточной” “зеленой” энергии в сеть.
Это было бы не так угрожающе, если бы не стандартные условия соглашений с производителями по “зеленому” тарифу: потребленный энергия оплачивается по принципу take or pay. Соответственно, согласно нашим расчетам, потребители должны уплатить около 580 млн. евро в год за энергию, которая не будет использоваться.
Чтобы избежать такого сценария, в энергосистему необходимо добавить источники гибкости, то есть средства, способные быстро балансировать солнечную и ветровую генерацию.
По опыту наиболее развитых энергосистем, мощность средств балансировки должна составлять 25-30% от установленной мощности ВИЭ. Речь не идет о пиковые станции или мощности так называемого вторичного резерва. Это должны быть мощности, работающих в принципиально новом режиме, отсутствующем в традиционных энергосистемах. Назовем этот режим компенсацией погрешности прогнозирования.
Он не связан ни с цикличностью суточного потребления, ни с аварийными ситуациями в энергосистеме, а только с непредсказуемостью отклонений фактического производства солнечной и ветровой энергии от прогноза. Наличие значительных отклонений в условиях большой доли ВИЭ является новой реальностью, и энергосистемы должны стать более гибкими для быстрого реагирования на неожиданные ситуации.
Есть четыре типа источников гибкости: генерация (ГЭС и маневренные ТЭС), сетевые решения (интерконнектор для перетоков между странами и концепции Smart Grid), гибкость спроса (когда потребители регулируют свою нагрузку) и технологии накопления энергии (ГАЭС, батареи). Все эти источники имеют свои преимущества.
Лучшего результата можно достичь оптимальной комбинацией различных источников.
По нашему убеждению, украинская энергосистема является одной из самых негибких в мире. Около 55% генерации обеспечивает атомная энергетика, треть – старые жесткие ТЭС и ТЭЦ, возможности ГЭС ограничены водными ресурсами, а перетоки энергии между соседними странами ограничены техническими и политическими факторами.
В такой конфигурации по мере роста “зеленой” энергетики повышаются риски для устойчивости системы. Определенные надежды возлагаются на присоединение к европейской сети ENTSO-E в 2023 г., но условием присоединения является самодостаточность ОЭС Украины и наличие резервов для прохождения испытаний в изолированном режиме.
Итак, есть необходимость в создании источников гибкости для энергосистемы. Какие технологии нужно применить? Ответ не может быть найден в прошлом – опыт эксплуатации оборудования и традиционные режимы работы энергосистемы мало соответствуют будущим вызовам.
Минэнерго, “Укрэнерго”, эксперты понимают, что следует перенимать опыт передовых стран. Правительственный “Порядок проведения конкурса на строительство генерирующей мощности и выполнение мероприятий по управлению спросом” должен создать механизм привлечения инвестиций в новые технологии, необходимые для энергосистемы.
Важной задачей следующего этапа является наполнение прописанной в документе процедуры таким содержанием, которое будет соответствовать лучшим мировым практикам.
Они заключаются в объективном и беспристрастном определении оптимальной конфигурации энергосистемы через сравнение влияния различных технологий, представленных на конкурсе, на энергосистему в целом.
Наилучшим образом такая объективность достигается путем формализованного расчета себестоимости электроэнергии на уровне системы для различных сценариев и режимов с учетом динамических характеристик оборудования.
Отбор инвестиционных проектов для генерации, систем накопления и систем управляемого спроса в США, Аргентине, Бразилии происходит через моделирование работы энергосистемы с предложенными для конкурса техническими решениями.
Развитие ВИЭ требует большей гибкости от энергосистем, и это находит отражение в технических требованиях к конкурсным предложениям. Обычным делом в США стало требование 1500 пусков в год для маневренных тепловых станций.
Это стандартное требование для новейших ТЭЦ в Германии, а скорость пуска станции при этом устанавливается на уровне двух минут. В этом сегменте конкурируют только газопоршневые двигатели. Важно, что конкурсы технологически нейтральные, следовательно, другие технологии имеют возможность подтягиваться до уровня лидеров и конкурировать с ними.
Теперь об экономии 300 млн. евро в год. Станции могут запускаться 1500 раз в год, выходить на полную мощность за две минуты и способны находиться в резерве без потребления топлива – это принципиальное отличие от традиционного “горячего” резерва ТЭС. По результатам моделирования, для интеграции упомянутых выше 7,5 ГВт “ветра” и “солнца” необходимо 2 ГВт газопоршневых станций.
Эти станции освободят угольные ТЭС от неэффективного режима частичной нагрузки, в котором они работают для предоставления “горячего” резерва.
Большинство блоков ТЭС смогут нагрузиться до оптимального уровня, а старые блоки будут выведены из эксплуатации. Благодаря уменьшению потребления угля общий экономический эффект составит около 300 млн. евро в год. Выбросы СО2 сократятся на 13% и главное – почти не будет ограничений для “зеленой” энергии. Неплохие перспективы для украинской энергосистемы и украинский. (Игорь Петрик, директор по развитию рынков “Wartsila Energy в Восточной Европе”, Epravda.com.ua/Энергетика Украины и мира)