Zubakin_V.A._Upravlenie_elektroenergetikoy_v_sovremennoy_ekonomike

2030 г.» и федеральном законодательстве термин «распределенная генерация» отсутствует, но в реальной жизни потребители ежегодно вводят в действие сотни мегаватт мощности такой генерации. Экономическими сигналами является ежегодный рост тарифов на электрическую и тепловую энергию, перекрестное субсидирование, штрафы за сжигание попутного газа и так далее.

Другим новым участником энергетического рынка является активный потребитель – новый субъект электроэнергетики, который, кроме традиционного потребления энергии от сторонних источников, обладает возможностью гибко, в том числе, по удаленным командам, изменять профиль своего потребления из сети, а также накапливать энергию (Demand response, Virtual power plant).

При этом потребитель фактически замещает сверхдорогую пиковую генерацию, предлагая на рынок так называемую «отрицательную мощность». Группа таких потребителей, объединенная компанией-интегратором, представляет собой «виртуальную» электростанцию, торгующую на рынке наряду с реальными.

Рассмотрим масштабы деятельности и динамику роста доли новых субъектов электроэнергетики в мире и России. В США и странах ЕЭС – 10 20% мощности энергосистемы – это распределенная генерация, 3 6% в балансе потребления занимают активные потребители. При этом в 2018 г. в мире ввели больше распределенной генерирующей мощности, чем централизованной генерации, а к 2026 г. ожидается трехкратный разрыв между этими видами генерации [6]. Ожидается, что с 2016 по 2021 гг. мировые инвестиции в объекты распределенной генерации вырастут с 69,7 до 109,5 млрд. долл США при среднегодовом темпе роста в 9,5%. Такими же быстрыми темпами растет доля активных потребителей в балансе: мощность в программе управления спросом вырастет с 39 ГВт (в 2016 г.) до 144 ГВт

(в 2025 г.) [6].

11

Совокупная мощность объектов распределенной генерации в России по состоянию на 2017 г. оценивается в 23 24 ГВт [6]. По данным Росстата, совокупная установленная мощность электростанций в России в 2016 г. составляла около 255 ГВт. Таким образом, долю мощности распределенной генерации в энергосистеме страны можно оценить в 9 9,5%, и эта доля в России, как и во всем мире, продолжает расти.

В России, как было сказано, бизнес, связанный с распределенной генерацией энергии, является «полулегальным» – с одной стороны, он законодательно не кодифицирован, с другой – не наказуем ни административно, ни уголовно. Тем не менее, экономические сигналы для этого бизнеса существуют. Например, по личным данным автора только ПАО «ЛУКОЙЛ» вложило в объекты распределенной генерации около 120 млрд. руб за 10 лет.

Гигантские инвестиции частного сектора экономики без участия и регулирования государства не могли остаться незамеченными: Минэнерго России активно продвигает проект постановления Правительства РФ о введении платы за резерв мощности для распределенной генерации в интересах электросетевого комплекса. Такой нормативный акт сделает нерентабельными существующие мощности распределенной генерации и уничтожит стимулы дальнейшего развития.

При этом, по оценке специалистов Московской школы управления «Сколково», распределенные энергоресурсы могут обеспечить до половины прогнозируемого дефицита генерирующей мощности в ЕЭС на 2025 2035 гг. (около 36 ГВт к 2035 г.). При этом максимальный потенциал получается у распределенной когенерации (мини-ТЭЦ на базе котельных) – около 17 ГВт, собственная генерация промышленных предприятий может обеспечить дополнительно около 13 ГВт.

Спрос начал управляться в России в 2016 г., и по состоянию

12

на 2018 г. касается только крайне незначительных в масштабах энергосистемы объемов потребляемой мощности 54 МВт (0,02% от совокупной мощности). Основная причина слабый экономический сигнал потребителям. Потенциал «активного потребления» в России по аналогии с рынком PJM в США (близок по архитектуре к российскому рынку электроэнергии и мощности) составляет 13 ГВт (5% суммарной мощности [6]).

Где находятся такие резервы «отрицательной мощности»? По оценке автора, только отключение насосов ППД (поддержания пластового давления) на промыслах одного лишь ПАО «ЛУКОЙЛ» может обеспечить 1 ГВт снижения потребления в пиковые часы. На рынке PJM 50% ресурсов снижения не относились к промышленности, и до трети – это бытовое отопление, вентиляция, кондиционирование, холодильная техника и освещение. Таким образом, в роли «активного потребителя» при адекватных экономических стимулах могут быть самые разные участники экономики.

13

3. ТРАНСФОРМАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ: МУЛЬТИАГЕНТНЫЙ ПОДХОД

Традиционная централизованная архитектура электроэнергетики в значительной степени исчерпала свой потенциал и в условиях трансформации по четырем D-направлениям не может считаться более эффективной и оптимальной. Новыми вызовами начала XXI века являются:

cнижение эффективности электроэнергетики, выражающееся в низкой загрузке сетевых и генерирующих мощностей, росте издержек, тарифов и стремлении потребителей решить эту проблему;

изменение характера спроса потребителей, рост разнообразия их требований, вплоть до желания активно участвовать в энергообеспечении;

быстрое и широкое распространение ВИЭ, распределенной генерации, систем накопления энергии, причем доступных для потребителей уже по принципу «Plug and play»;

появление на рынках новых бизнес-моделей и сервисов, базирующихся на цифровых технологиях.

Рассмотрим влияние этих вызовов на макро- и микроуровень систем управления в электроэнергетике.

Для инвестора, планирующего строительство энергоемкого производства, наиболее важны стабильность и предсказуемость тарифов и цен на энергоносители. Если же тарифы и цены на энергоносители растут быстрее цены на продукт потребителя, необходимо хеджирование этого риска, в том числе за счет собственного источника электрической и/или тепловой энергии. Дополнительный эффект для инвестора создает отказ от перекрестного субсидирования, размеры которого в российской электроэнергетике постоянно растут [7].

14

Потребитель, создающий собственный энергоцентр, сокращает доходную базу генерирующих и сетевых энергокомпаний, регулятор вынужден повышать тариф, и собственный энергоцентр становится выгодным большому кругу потребителей. Снова сокращается доходная база энергокомпаний, снова рост тарифа и опять появляются экономические сигналы для инвестиций потребителей в «самообеспечение» энергией. Такого рода «система с положительной обратной связью» нанесла тяжелейший урон централизованному теплоснабжению и когенерации в России [8]. Теперь, если не изменить систему управления электроэнергетикой, может наступить очередь сферы производства электрической энергии.

С участием автора разработана экономико-математическая модель оценки эффективности инвестиций в создание объектов распределенной генерации, базирующаяся на сопоставлении издержек альтернативных вариантов энергоснабжения [9].

Модель разработана в соответствии с известным принципом оценки эффективности инвестиционного проекта, согласно которому она определяется сопоставлением последствий реализации инвестиционного проекта с отказом от него, т.е. сравнением ситуаций «с проектом» и «без проекта». Ситуации «без проекта» (рис. 1) соответствует централизованное энергоснабжение предприятия (вариант 1), а ситуации «с проектом» – с использованием собственной генерации (вариант 2).

В основе модели лежит оценка экономического эффекта F, характеризующего сумму экономии издержек энергоснабжения промышленного предприятия за период строительства объекта распределенной генерации за счет использования энергии собственной энергоустановки. Эта оценка базируется на сопоставлении издержек при реализации инвестиционного проекта (С2) с характерными для централизованного энергоснабжения промышленного предприятия (С1).

15

Рис. 1. Графическое изображение дисконтированных затрат на электроэнергию по двум вариантам энергоснабжения с использованием распределенной генерации («собственная» генерация для основного потребителя) и без нее

Положительное значение экономического эффекта F свидетельствует о целесообразности инвестиционного проекта собственного источника энергии.

Преимущества предлагаемой модели:

–использование непрерывного дисконтирования денежных потоков для более точной оценки суммарных дисконтированных затрат;

–учет специфических особенностей денежных потоков в течение расчетного периода (во время строительства объекта распределенной генерации, в год его ввода в эксплуатацию, в течение дальнейшей эксплуатации);

–отказ от учета амортизационных отчислений, как элементов денежных потоков, при выполнении инвестиционного проекта, поскольку амортизация является экономической категорией и не

грозит финансовыми оттоками, а ее учет в инвестиционном

16

моделировании приводит к двойному счету инвестиционных затрат.

Экономический эффект F предлагается оценивать по формуле

где С2 – суммарное значение дисконтированных издержек на производство энергии на объекте распределенной генерации за расчетный период T, приведенных к началу расчетного периода, руб; С1 – суммарные дисконтированные издержки на оплату электрической и тепловой энергии из ЕНЭС за расчетный период T, приведенных к началу расчетного периода, руб; k1, k2, k3 – коэффициенты аппроксимации капитальных вложений в объект распределенной генерации; – обобщенный коэффициент дисконтирования; – мощность собственного источника энергии, МВт; – множитель, представляющий собой сумму удельных элементов денежных потоков в расчете на единицу установленной мощности объекта распределенной генерации; γ экономия затрат на оплату электрической энергии и мощности внешнему поставщику в год завершения строительства электростанции .

При постоянном общем объеме потребляемой энергии и мощности в расчетный период можно утверждать, что на экономический эффект F от реализации инвестиционного проекта по установке объекта распределенной генерации существенное влияние оказывает его мощность.

С одной стороны, увеличение мощности объекта может снизить затраты на электроэнергию, по сравнению с приобретением её у поставщика. С другой, инвестиционные затраты на покупку, монтаж, наладку и пуск энергоустановки, а также операционные возрастают с увеличением мощности объекта.

В общем случае взаимосвязь между экономическим эффектом

17

от создания объекта распределенной генерации и его мощностью характеризует рис. 2.

Согласно этой зависимости, существует такое значение мощности , при котором экономический эффект будет максимальным. Однако решение о реализации инвестиционного проекта может быть принято только в случае, если значение экономического эффекта F попадает в зону приемлемых для инвестора значений. При этом мощность объекта не должна превышать потребность основного («базового») потребителя в энергии с учетом расхода энергии на собственные нужды электростанции.

Рис. 2. Вид зависимости экономической эффективности объекта распределенной генерации от мощности «собственного» (для основного

потребителя) источника

С учетом этого оценить оптимальную мощность можно следующим образом:

где F – экономический эффект по формуле (1), то есть размер накопленной экономии издержек энергоснабжения основного («ба-

18

зового») потребителя за время реализации проекта с помощью энергии, произведенной на объекте распределенной генерации, руб; G – значение приемлемого для инвестора экономического эффекта, руб; – оптимальная мощность объекта распределенной генерации, МВт; – максимальная мощность, потребляемая «базовым» предприятием, МВт; – коэффициент расхода электроэнергии на собственные нужды электростанции.

Функция F определена и дифференцируема на всей действительной оси. В соответствии с необходимым условием экстремума, если – точка экстремума функции F, а функция F диффе-

То есть выгода от внедрения и использования собственной генерации энергии максимальна при оптимальной мощности энергоустановки (формула (5)). Значение оптимальной мощности должно удовлетворять условиям (3) и (4).

Как видно из приведенных формул, наличие основного («базового») потребителя для энергии, вырабатываемой объектом распределенной генерации – необходимое условие для реализации инвестиционного проекта. При этом для высокоэффективного проекта необходима и электрическая, и тепловая энергия, а в «идеальном» случае – т.н. «тригенерация» (электричество, тепло, холод). Излишки вырабатываемой продукции могут продаваться через сети общего пользования, причем по цене ниже оптового рынка, стимулируя сбытовые компании на приобретение этой энергии.

Энергооборудование потребителей – и промышленных, и бытовых – постоянно усложняется и становится все более «требова-

19

тельным» к качеству и надежности энергообеспечения. Минутный перебой в работе современного нефтеперерабатывающего предприятия способен нарушить технологическую цепочку, а востанавливать штатный режим придётся в течение нескольких суток и с многомиллионными экономическими потерями. Сбой в энергоснабжении датацентра приводит к нарушению множества финансовых транзакций, потере информации и огромным убыткам. Нарушение энергоснабжения объектов инфраструктуры (транспорт и связь) грозит не только бизнесу, но и здоровью людей. Усложнение технологий во всех сферах экономики и общества сделало их «хрупкими» и зависимыми от качества энергоснабжения.

Потребители определились с оборудованием для собственного энергоснабжения, а бизнес обеспечил им адекватное предложение. Самый яркий пример – компактный аккумулятор TESLA

в помещении, так и на открытом воздухе, имеет встроенный инвертор для преобразования энергии от солнечных фотоэлектрических панелей в переменный ток. На рынке есть такого рода аккумуляторы для промышленных предприятий с любым размером и структурой потребления. Барьеры доступа для потребителей преодолеваются с помощью разного рода финансовых схем (лизинг или энергосервисные контракты).

Сегодняшний потребитель «испорчен» множеством современных бизнес-схем и сервисов в транспорте, связи, торговле и не понимает, почему показания электросчетчика в квартире нужно снимать вручную и подолгу слушать мантру «о важности звонка каждого клиента» в очереди колл-центра, чтобы эти сведения передать.

Несомненно, усилия Правительства РФ направлены на упро-

20