Балансировать “зеленую” энергетику можно еще до ее попадания в единую энергосистему. Насколько эффективны такие проекты и можно ли их реализовать?
Использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной генерацией.
Последняя значительно зависит от цен на топливо, загрязняет окружающую среду и увеличивает энергозависимость страны.
“Зеленая” генерация играет ключевую роль в борьбе с изменением климата, ведь в мире она признана одним из главных механизмов сокращения выбросов СО 2.
Впрочем, идеальных технологий не существует. Ахиллесовой пятой “зеленой” генерации, особенно солнечных (СЭС) и ветровых (ВЭС) электростанций, является изменчивая природа такой генерации, требует необходимой гибкости энергетической системы.
Украинская энергосистема перенасыщена устаревшими и неманевременными мощностями тепловых и атомных электростанций, а государство игнорирует модернизацию системы для повышения ее гибкости. Поэтому в ближайшие годы стране угрожает дефицит генерирующих мощностей.
Это приведет к веерным отключениям электроэнергии, ведь новую “зеленую” генерацию в условиях постоянных ограничений и отключений не построишь, а старую традиционную генерацию имеют выводить из эксплуатации.
Как балансировать энергосистему
Чтобы не допустить кризиса, есть два варианта.
Первый – балансировать энергетическую систему с помощью маневровых генерирующих мощностей и систем накопления энергии.
Второй – сбалансировать саму “зеленую” генерацию путем использования “зеленых” гибридных электростанций, которые становятся все более распространенными в мире.
По данным компании Zion Market Research, в 2017 г. объем мирового рынка “зеленых” гибридных электростанций оценивался 477710000 долл. К 2024 г. ожидается его рост почти вдвое – до 836 920 000 долл.
Таким образом, в едином энергогенерирующем объекте можно объединить несколько видов генерации из ВИЭ, которые будут помогать друг другу. В периоды “провала” одного вида генерации, например, солнечной ночью, общая генерация станции будет стабильной благодаря ветровой генерации или газовому котлу на биотопливе.
Такая “зеленая” гибридная станция может иметь различную конфигурацию на основе различных технологий: солнце, ветер, биомасса, малая гидроэнергетика, геотермальная энергия.
Часто в таких станциях используются системы накопления энергии (СНЭ), которые повышают надежность работы станций и могут предоставлять дополнительные услуги энергетической системе: балансировка и выравнивания частоты.
Как это работает
Существует много вариаций гибридных электростанций. Они являются своеобразным энергетическим “конструктором”, который можно складывать в произвольном порядке из разных видов ВИЭ в зависимости от особенностей их расположения и наличия ресурсов. Главной целью должно быть обеспечение прогнозируемого и стабильного выработки электроэнергии.
Обычно сочетают ветровую и солнечную генерации. Солнечная генерация активная днем, однако ночью ее производство падает до нуля. Ветровая генерация меняется в течение суток, позволяет различным видам генерации сбалансировать друг друга.
Такие станции можно строить в любом масштабе: и для нужд предприятия, и для поставки электроэнергии в региональной или национальной сетей. Должным образом настроена гибридная электростанция гарантирует высокий уровень надежности и безопасности поставок электроэнергии, критически важно в украинских реалиях.
Кому выгодны такие электростанции
Использование гибридных электростанций с ВИЭ выгодно системному оператору, который отвечает за надежность и безопасность работы энергетической системы.
Гибридные станции решают главную проблему “зеленой” генерации: значительно нивелируют изменчивую природу ВИЭ, повышают возможность диспетчеризации “зеленой” электроэнергии, уменьшают количество перепадов электроэнергии.
Сейчас в Украине системный оператор осуществляет балансировку по принципу “создавайте, пока мы вас не ограничим”, что негативно влияет на отрасль.
Использование гибридных электростанций значительно уменьшает физическую нагрузку на системного оператора путем обеспечения прогнозируемой и стабильной генерации электроэнергии. Это происходит благодаря использованию собственного ресурса для балансировки, что значительно уменьшает количество ограничений работы объектов ВИЭ.
Очевидно и преимущество для государства, поскольку значительно уменьшается потребность в компенсации за неотпущенную по приказу оператора “зеленую” электроэнергию.
“Зеленые” гибридные станции, по сравнению с объектами возобновляемой генерации, работающих только на одном виде ВИЭ, имеют преимущества и для девелоперов. Прежде всего – значительное сокращение капитальных затрат. На них приходится львиная доля расходов, связанных с жизненным циклом “зеленой” электростанции.
Исследование международной инженерной компании Aecom свидетельствуют, что совместная работа нескольких видов “зеленой” генерации сокращает капитальные затраты на 3-13%, операционные расходы, по сравнению со строительством отдельных объектов генерации – на 3-16%. Это снижает стоимость “зеленой” электроэнергии, от чего выиграют конечные потребители.
Это сокращение происходит благодаря использованию общей инфраструктуры, более эффективному использованию площадей, разработке совместной проектно документации, например, обязательной для объектов ВИЭ оценки воздействия на окружающую среду.
Так, по данным Австралийского агентства по возобновляемой энергетике (Arena), строительство СЭС Gullen Range в Австралии мощностью 10 МВт на территории ВЭС мощностью 165 МВт стоило на 5 млн. долл. меньше, чем отдельное строительство СЭС, а возведение гибридной электростанции Parc Cynog в Уэльсе дало в 10% экономии капитальных затрат только благодаря использованию общей инфраструктуры.
Оптимизировать использование энергосети отличает обычные электростанции от гибридных. Эта оптимизация достигается путем использования одной точки для присоединения объекта к сети вместо, например, двух, если строить и использовать отдельно солнечную и ветровую электростанции.
При использовании, например, солнечной и ветровой технологий на одном объекте значительно повышается и коэффициент использования установленной мощности всего объекта. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), в 2018 г. этот коэффициент составлял 23-44% для ВЭС и 10-21% – для СЭС.
Контролируемый и предполагаемый уровень генерации позволяет построить долгосрочную бизнес-модель и способствует продажи электроэнергии по корпоративным договорам купли-продажи (Corporate PPA), ведь открывается возможность полностью удовлетворять почасовые энергетические нужды предприятия.
Благодаря более прогнозируемой генерации электроэнергии значительно уменьшается возможность возникновения небалансов, за которые, согласно закону №810-IХ, производители из ВИЭ имеют 50-процентную ответственность, а с 2022 уровень ответственности за доставленные небалансы составит 100%.
То есть гибридные “зеленые” станции предоставляют финансовые преимущества и своим владельцам.
Возможно ли использование гибридных станций
Сейчас использование “зеленых” гибридных электростанций не предусмотрено в украинском законодательстве. Эта технология новая и юридически сложная. Ее закрепление в национальных законодательствах только начинается. Например, Польша и Греция только недавно ввели гибридные станции со своим законодательством.
Необходимые технические расчеты, законодательные наработки и разработка системы поддержки, чтобы встроить эту технологию в национальный энергорынок. Более того, соответствующее законодательство необходимо не только для построения “зеленых” гибридных электростанций, но и для трансформации имеющихся объектов ВИЭ.
Это один из вариантов одновременного решения текущих проблем балансировки энергосистемы и дальнейшего развития ВИЭ, которым пользуются ведущие государства.
Например, в начале 2021 испанская компания EDP Renewables выиграла национальный “зеленый” аукцион на установку 97 МВт солнечных мощностей на площадках существующих ВЭС. То есть с целью повышения гибкости их работы работающие ветростанции будут превращены в гибридные электростанции.
Критики таких проектов утверждают, что близкое соседство технологий значительно снизит эффективность работы солнечных панелей через тень от ветряков. Однако специалисты Берлинского научно-исследовательского института Reiner Lemoine Institut говорят, что производительность панелей снизится в среднем лишь на 1-2%.
Эффективность таких проектов можно проследить на примере Индии. В 2018 г. она реализовала первый масштабный проект: преобразование ВЭС мощностью 50 МВт на гибридную станцию путем добавления 28,8 МВт солнечных мощностей.
Индия хочет построить 10 ГВт гибридных “зеленых” станций до 2022 г. В 2020 г. страна инициировала строительство крупнейшей гибридной электростанции в мире. Она будет состоять из ветровых турбин и солнечных панелей и иметь общую мощность 30 ГВт, что в четыре раза превышает общую установленную мощность ВИЭ в Украине.
“Зеленые” гибридные электростанции – это пример взаимовыгодного технологии для всех игроков энергетического рынка. Для государства, обеспечивает свою энергетическую независимость и стабильность энергосистемы. Для производителя, который может построить длительную успешную бизнес-стратегию. Для потребителя, который получает доступ к чистой энергии, которая со временем будет дешеветь в условиях честной конкуренции.
Эта технология может изменить энергетический сектор Украины, устранив текущие вызовы и угрозы. Технология “зеленых” гибридных электростанций рано или поздно появится и в Украине. Возможно, стоит ускорить этот процесс? (Сергей Качан, аналитик Украинской ветроэнергетической ассоциации, Epravda.com.ua/Энергетика Украины и мира)
