Тема 3.3: Ожидаемые эффекты от внедрения ИЭС ААС

 

Изучаемые вопросы:

 

1. Основные ожидаемые эффекты интеллектуальной электроэнергетики.

2. Прогнозные оценки изменений балансовых условий в ЕЭС России при развитии интеллектуальной энергетики.

3. Стоимостные оценки затрат и эффектов при развитии интеллектуальной энергетики в ЕЭС России.

4. Контрольные вопросы.

 

Учебная цель:

 

Ознакомить студентов с ожидаемыми эффектами от внедрения ИЭС ААС.

 

Время: 2 часа

 

 

Литература:

 

1. Савина Н.В. Инновационное развитие электроэнергетики на основе технологий Smart Grid: учебное пособие / сост. Н.В. Савина. - Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2014. - 136 с.

2. Политика инновационного развития, энергосбережения и повышения энергетической эффективности ОАО «Россети» Утверждено Советом директоров ОАО «Росссти» (протокол № 150 от 23.04.2014), 2014.-39с.

3. Основные положения концепции интеллектуальной энергосистемы с активно-адаптивной сетью. Концепция рассмотрена и одобрена на совместном заседании НТС ОАО «ФСК ЕЭС» и Российской академии наук в октябре 2011г.-Москва, 2012.-51 с.

4. Технологическая платформа «Интеллектуальная энергетическая система России». - М.: Российское энергетическое агентство, 2012. - 53 с.

 

1. Основные ожидаемые эффекты интеллектуальной электроэнергетики. Интеллектуальная энергетика справедливо рассматривается как целостная технологическая платформа, отвечающая энергетическим нуждам инновационной экономики XXI века, запросам постиндустриального общества, требованиям устойчивого развития.

Наиболее комплексная методическая проработка подходов к анализу и стоимостной оценке эффектов, ожидаемых от интеллектуальной энергетики в отрасли, обществе и экономике в целом, ведется в Electric Power Research Institute (EPRI) — основном американском центре исследований в области экономики энергетики. В последние годы специалистами EPRI была проведена систематизация разного рода эффектов при реализации конкретных пилотных проектов Smart Grid.

Проектирование и последующая реализация интеллектуальной энергетической системы невозможны без развернутого технико-экономического обоснования, в основе которого лежит, с одной стороны, анализ ожидаемых эффектов разного типа, с другой — оценка затрат на внедрение новых технических средств и систем управления, сопутствующих информационных и коммуникационных технологий.

При экономическом обосновании проектов в энергетике в качестве основных эффектов обычно рассматривают прямые экономические эффекты, в том числе экономические затраты на выполнение и реализацию проектов и экономические выгоды от их внедрения. Вместе с тем все большую актуальность (и политическую значимость) приобретает оценка так называемых экстернальных (внешних), эффектов. Эти эффекты демонстрируют, в какой мере создание ИЭС ААС соответствует социальному запросу общества и экономики к новым стандартам энергоснабжения.

В качестве наиболее значимых экстернальных эффектов ИЭС ААС можно выделить:

- снижение экологической нагрузки;

- инновационный импульс для экономики;

- повышение энергетической безопасности путем повышения надежности энергоснабжения потребителей за счет автоматизации управления сетями,

- развития источников распределенной генерации и аккумулирования электроэнергии, микросетей, создающих возможности для оперативного перехода потребителей к автономному энергоснабжению в случае системных аварий;

- улучшение условий для экономической интеграции и конкуренции посредством управления режимами сетей, пропускными способностями и потоками мощности, внедрения интеллектуальных систем учета электроэнергии, перехода к динамическому ценообразованию и активному взаимодействию потребителей с энергосистемой;

- повышение производительности и безопасности труда за счет внедрения автоматизированных систем удаленного контроля и управления.

Практически все экстернальные эффекты могут быть оценены количественно, однако их последующая корректная стоимостная оценка возможна не всегда. Кроме того, существующие в настоящее время подходы дают чрезвычайно широкий диапазон неопределенности. Поэтому в рамках технико-экономического обоснования создания интеллектуальной энергосистемы целесообразно в качестве основных рассматривать прямые экономические эффекты, используя экспертные оценки экстернальных эффектов как дополняющие (либо ограничивающие) условия.

 

2. Прогнозные оценки изменений балансовых условий в ЕЭС России при развитии интеллектуальной энергетики. Создание ИЭС ААС будет сопровождаться рядом общесистемных эффектов, имеющих значительное влияние на балансовую ситуацию в ЕЭС России.

Основные их типы связаны с переходом к новому качеству управления в энергосистеме:

- эффекты управления спросом обеспечивают изменение режимов электропотребления, снижение максимума и уплотнение графика нагрузки в энергосистеме, а в ряде случаев сопровождаются и общим снижением уровня электропотребления;

- эффекты управления потерями при передаче и распределении электроэнергии формируются за счет сокращения ненагрузочных потерь при внедрении новых типов проводов и силового оборудования и уменьшения Haipy-зонных потерь при переходе к интеллектуальному качеству управления режимами сети, а также вследствие изменения режимов электропотребления при реализации эффектов управления спросом;

- эффекты управления пропускными способностями линий в основной и распределительной сети обеспечивают увеличение допустимых перетоков мощности за счет внедрения технологий гибких передач, новых систем автоматизированного мониторинга статической устойчивости сети и др.

- эффекты управления генерацией позволяют добиться рационального использования крупной и распределенной генерации. Одним из важных эффектов в этой сфере является интеграция в энергосистему больших объемов распределенной генерации и повышение управляемости потоками электроэнергии, производимой на электростанциях с нерегулярными режимами выработки энергии (ветровых, солнечных и др.);

- эффекты управления надежностью и качеством энергоснабжения обеспечивают снижение частоты и продолжительности аварийных ситуаций, служащих причиной прямого недоотпуска электроэнергии потребителям или ненадлежащего качества поставки. При этом, как следствие, снижаются прямые экономические потери потребителей из-за упущенной финансовой выгоды, порчи сырья, оборудования, расходных материалов и пр.

Для предварительной оценки возможных системных эффектов в ЕЭС России при создании интеллектуальной электроэнергетики были использованы данные по результатам пилотных проектов и комплексных программ развития Smart Grid, реализация которых начата в различных странах. Следует отметить, что по многим причинам сохраняется крайне высокая неопределенность ожидаемых эффектов от внедрения элементов Smart Grid.

Итоговые параметры изменения балансовых условий приведены в табл. 9.1. Они отражают средние и нижние показатели рассмотренных пилотных проектов. Параметры для 2020 г. предполагают реализацию проекта ИЭС ААС в объеме 25% от показателей 2030 г.

 

 

Таблица 9.1. - Параметры изменения балансовых условий, принятые для оценки эффектов развития интеллектуальной энергетики в ЕЭС России, %

	Пилотные	Целевые показатели интеллектуаль-
Условие	проекты	ной энергосистемы в ЕЭС России
	Smart Grid	2020 г.	2030 г.
Снижение прогнозного максиму-	10—20	2,5	10
ма нагрузки
Снижение конечного электропо-	5—15	2	8
требления
Снижение потерь в сетях (относи-	20—50	7,5	30
тельно отчетного уровня)
Снижение необходимых резервов	20—30	5	20
мощности в генерации (относи-
тельно отчетного уровня)
Увеличение пропускных способ-	5—10	2,5	10
ностей межсистемных связей

 

Совместное влияние данных эффектов количественно отражается на балансовой ситуации в ЕЭС России через изменение потребности в электроэнергии и установленной мощности (рис. 9.1).

 

Рис.9.1. Количественная оценка изменения балансовых условий в ЕЭС России 2030 г. при развитии интеллектуальной энергетики

 

Оценки, сделанные для исходных балансовых условий базового варианта Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики, показывают, что реализация к 2030 г. основных мероприятий по созданию интеллектуальной энергетики в России позволит снизить потребность в установленной мощности более чем на 10% (на 34 ГВт) и электропотребление почти на 9% (140 млрд. кВт-ч). При этом относительный уровень потерь в сетях последовательно снизится на 30% — с 12 до 10 % в 2020 г. и до 8% в 2030 г.

Совместное влияние технологических эффектов на балансовые условия приводит к их взаимному усилению (синергии). В результате изменения потребности в электроэнергии и установленной мощности электростанций оказываются больше, чем рассчитанные в виде простой суммы эффектов.

Ожидаемая эффективность от перехода на ИЭС ААС для ЕЭС России приведена в таблице 9.2 по оценкам ОАО «ФСК ЕЭС».

 

Таблица 9.2. — Ожидаемая эффективность для ЕЭС России от перехода на ИЭС ААС

Параметр	Количественная характеристика
Снижение потерь электроэнергии	25% в сетях всех классов напряжения, что даст экономию порядка 34-35 млрд. кВт*ч в год, что эквивалентно выработке в год электростанциями мощности равной 7,5 ГВт
	Снижение потерь с 4,8% до 3,6% в магистральных электрических сетях
Оптимизация генерации и потребления	Сглаживание графиков нагрузки
	Повышение пропускной способности линий электропередачи до 30%
Сетевые показатели	Вероятность снижения системных аварий на 30%
	Снижение недоотпуска электроэнергии потреби- телям в 2 раза
Снижение объемов прироста сетевого и генерирующего оборудования	Экономия прироста установленной мощности электростанций на 3-5% за счет снижения резерва генерирующей мощности

 

Оценки, сделанные для исходных балансовых условий базового варианта Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики, показывают, что реализация к 2030 г. основных мероприятий по созданию интеллектуальной энергетики в России позволит снизить потребность в установленной мощности более чем на 10% (на 34 ГВт) и электропотребление почти на 9% (140 млрд. кВтч). При этом относительный уровень потерь в сетях последовательно снизится на 30% — с 12 до 10 % в 2020 г. и до 8% в 2030 г.

3. Стоимостные оценки затрат и эффектов при развитии интеллектуальной энергетики в ЕЭС России. На основе ожидаемых изменений балансовых условий в ЕЭС России были получены интегральные экономические оценки эффектов от развития интеллектуальной энергетики в ИНЭИ РАН на основе переноса американского опыта оценки эффективности Smart Grid (EPRI, США), табл. 9.3. По оценке ОАО «СО ЕЭС», данные эффекты являются завышенными.

 

 

Таблица 9.3. Итоговые экономические эффекты при развитии интеллектуальной энергетики в ЕЭС России

 

Показатель	До 2020 г.	2021-2025	2026-2030	Всего 2015-2030
1. Снижение потребности в гене-	7,8	15,3	11,0	34,1
рирующей мощности, ГВт
2. Экономия топлива на ТЭС за	4,7	44,1	124,8	173,6
счет снижения необходимой вы-
работки и оптимизации режимов.
млн т.у.т.
3. Снижение эмиссии парниковых	8,4	75,6	213,6	297,6
газов, млн т С02 за счет снижения
расхода топлива
4. Экономические эффекты.	716	1172	1560	3448
Млрд.  руб.
5. Экономия капиталовложений в	682	744	527	1953
отрасли за счет масштабов необ-
ходимого прироста мощностей,
млрд рублей, в т.ч.:
5.1. Электростанции	612	671	451	1734
5.2. Сетевая инфраструктура для	70	73	76	219
выдачи мощности и усиления
межсистемных связей
6. Снижение условно-постоянных	17	190	353	560
затрат
7. Снижение топливных затрат	12	192	552	756
8. Экономия платы за эмиссию	5	46	128	179
парниковых газов, млрд. рублей.

Примечание: стоимостные оценки приведены в рублях 2010 г.

 

Оценки показывают, что переход к инновационному варианту развития ЕЭС России на базе интеллектуальной энергетики будет сопровождаться существенным снижением вводов новых электростанций и связанных с ним сетевых объектов для выдачи мощности. Снижение капиталовложений является наиболее значимым системным экономическим эффектом, и до 2030 г. их объем может снизиться почти на 2 трлн. руб.

Вторым наиболее крупным эффектом является снижение топливных затрат электростанций на 750 млрд. рублей. Снижение условно-постоянных затрат в электроэнергетике при меньших объемах вводов оценивается в период до 2030г. на уровне 560 млрд. рублей. Дополнительный эффект может быть достигнут с учетом экономической стоимости выбросов парниковых газов: даже при сравнительно невысокой цене 600 руб./т С02 (эквивалентно 20 долл./т) экономия за счет снижения платы за эмиссию составит 180 млрд. рублей.

Таким образом, суммарный экономический эффект при развитии интеллектуальной энергетики в ЕЭС России до 2030 г. может составить около 3,5 трлн. Рублей. Однако, его величина должна быть сопоставлена с инвестициями, которые необходимо затратить на массовое внедрение новых технологических средств и систем управления у потребителей, в распределительном комплексе, ЕНЭС, генерации, в контурах технологической и коммерческой диспетчеризации.

Сопоставление не дисконтированных значений экономических эффектов и необходимых затрат на создание ИЭС ААС (рис. 4.2) показывает, что уже к 2030 г. экономические выгоды от реализации проекта интеллектуальной энергетики в масштабе ЕЭС России окажутся сопоставимыми с необходимыми капиталовложениями. Даже при пессимистической оценке, капиталовложения на интеллектуализацию ЕЭС России будут полностью компенсированы полученными эффектами, а при более низкой оценке стоимости реализации программы ИЭС ААС эффекты превысят капитальные затраты почти на 1 трлн. Рублей. При этом значение чистого эффекта после 2030 г. будет дополнительно прирастать примерно на 1 трлн. руб. за пятилетие в период последействия принятых ранее инвестиционных решений по развитию интеллектуальной энергетики.

Приведенные экономические оценки показывают потенциальную привлекательность и эффективность вложений в «интеллектуализацию» ЕЭС России и необходимость перехода от стадии поисковых исследований к интенсивной концептуальной проработке и практическому проектированию новой электроэнергетики России, выбору рациональных технических решений, обоснованию оптимальных подходов к системе интеллектуального управления энергосистемой.

При этом принципиально важно не допустить, чтобы задача создания интеллектуальной электроэнергетики ставилась и решалась исключительно как совокупность не координированных по срокам и техническим решениям инновационных программ отдельных энергокомпаний и потребителей, ориентированных на достижение частных корпоративных эффектов от внедрения отдельных элементов новой энергетики.

Только в случае действительно системного подхода к проектированию и созданию национальной интеллектуальной энергосистемы у России появится шанс на подлинно инновационное, а не догоняющее развитие электроэнергетики.

 

 

Контрольные вопросы

1. Перечислить наиболее значимые экстернальные эффекты внедрения ИЭС ААС.

2. Ожидаемые эффекты, связанные с переходом к новому качеству управления в энергосистеме ИЭС ААС.

3. Балансовые условия для оценки эффектов развития интеллектуальной энергетики.

4. Показатели итоговых экономических эффектов при развитии интеллектуальной энергетики в ЕЭС России.

5. В чём заключается потенциальная привлекательность и эффективность финансовых вложений в «интеллектуализацию» ЕЭС России.

 

 

Лекция рассмотрена и одобрена на заседании кафедры ВИЭ и ЭСС,

протокол №______ от______________

 

 

Лекцию разработал доцент кафедры ВИЭ и ЭСС

Н.М. Шайтор