Развитие направления «Локальная энергетика с максимальным использованием ВИЭ для удалённых территорий». 12/2019. Фото 1

Энергосистема Российской Федерации неоднородна: 2/3 территории, особенно в Арктике и на Дальнем Востоке, не имеет стабильных сетей. Расходы на электроснабжение удалённых посёлков от дизельгенераторов составляют львиную долю муниципальных бюджетов. Запутанная система субвенций развращает и ведёт к кражам топлива. Но, делая вывод о том, что развитие энергетики здесь не нужно, поскольку малó потребление, в России путают причину со следствием. С другой стороны, к посёлкам, отстоящим друг от друга на десятки и сотни километров, при потребности с учётом развития даже 3 МВт и выше, тянуть ЛЭП невыгодно. В конечных точках стабильных сетей значительны технологические потери.

В Научно-производственном центре (НПЦ) «Локальная энергетика» ДВФУ удалось решить ряд организационных и технологических вопросов, рассчитана экономика гибридных локальных энергетических систем (ЛоЭС), исполнен ряд пилотных для России проектов. Они являются однозначно прибыльными. Но какое-либо финансирование темы отсутствует в течение длительного времени.

Локальные энергосистемы удалённых, энергоизолированных территорий, обеспечивающие потребности в электрической и тепловой энергии, находятся в критическом состоянии. Используются исключительно дизельные электростанции (ДЭС) с большим удельным расходом топлива. Себестоимость электроэнергии достигает в некоторых точках 100 руб. за 1 кВт·ч. Износ зданий и сооружений постройки 1960–1970-х годов составляет до 90%. Системы топливообеспечения и пожаротушения не соответствуют элементарным нормам и являются пожароопасными. Не уделяется внимание внедрению ВИЭ и иных энергосберегающих технологий, так как существующая система «топливных» субвенций и перекрёстного субсидирования вполне устраивает собственников данных энергообъектов.

Для решения данных проблем, по инициативе д.т.н., профессора А. Т. Беккера, создан и работает с 2003 года Научно-производственный центр «Локальные энергосистемы» (НПЦ «ЛоЭС»), задачей которого является разработка энергоэффективных ЛоЭС с максимальным использованием ВИЭ, обеспечивающих категорийное энергоснабжение посёлков.

Расшифрован термин «локальная энергетика» — это «подотрасль, где, в отличие от централизованной административной системы «большой» энергетики, местные органы самоуправления и граждане реализовывают самостоятельно свои права на гарантированное и безопасное получение энергии нужного им качества и цены».

Введены термины «энергетический остров», «энергетическая аэрология» (в отличие от «строительной аэрологии») и др. Область применения (регулирования) подотрасли: энергоснабжение «энергетических островов» и конечных точек сетей, обычно требующих реконструкции и подпора. Генерация максимально приближена к потребителям, что позволяет уменьшить потери за счёт компактности, подпора сетей и снижения роли посредников. Рассматриваются исключительно целостные системы, обеспечивающие категорийное энергоснабжение потребителей, а не отдельные (например, ВЭУ) источники энергии. Термин «ЛоЭС», включая английскую аббревиатуру LoES, и его опубликованные расшифровки возникли раньше «вброшенных» терминов Smart Grid и Microgrid. Итого ЛоЭС — это комплексные, комплектные и полностью автоматизированные энергетические системы, использующие произвольные источники энергии [1].

Развитие направления «Локальная энергетика с максимальным использованием ВИЭ для удалённых территорий». 12/2019. Фото 2

Создана методика экономического анализа «ЛоЭС-Баланс» [2], учитывающая специфику источников энергии, позволившая сделать прозрачными и точными для инвесторов экономические параметры проектов сетевых ВЭС и гибридных ЛоЭС (рис. 1, 2). Представлена усреднённая по мощности и комбинации источников ЛоЭС. По сравнению с дизельными электростанциями, изолированные ЛоЭС по кумулятивным дисконтированным затратам обеспечивают снижение себестоимости до двух раз при сроке амортизации основных фондов 20–25 лет.

Развитие направления «Локальная энергетика с максимальным использованием ВИЭ для удалённых территорий». 12/2019. Фото 3

Ниже приведены финансовые результаты сводных экономических расчётов для Тернейского района Приморского края (восточное побережье, 10 посёлков). Сроки окупаемости гибридных ЛоЭС (ДГ + ВЭУ + ГЭС) при этом составляют пятьшесть лет с момента ввода.

На основе данного концептуального подхода исполнены последующие разработки. В 2007 году разработана программа использования ВИЭ в Сахалинской области [3]. Единственный в России ветроизмерительный комплекс, проработавший с 2009 по 2015 год, совокупность его данных уникальна. В 2009 году разработан первый в России предпроект Дальневосточной ВЭС мощностью 36 МВт на островах Русский и Попова [4]. В 2012–2013 годах была представлена «Программа развития локальной энергетики КГУП «Примтеплоэнерго» до 2020 года» [5].

Подробнее об одном из проектов, исполненном в 2010 году: пилотная ветродизельная ЛоЭС для посёлков Головнино и Дубовое, остров Кунашир (заказчик — «Курильская программа») [6]. Мощность — около 1 МВт, доля ВЭУ в годовом энергобалансе — 74%. Разница условий труда существенная: ЛоЭС может работать без персонала по удалённому доступу. Мы, коллектив разработчиков, готовы ответить на вопросы по основным технологическим решениям. Отметим, что доля затрат в ВД ЛоЭС 0,4 кВ в смете составляет от силы 40%, остальное — инфраструктура. Иными словами, удельные расходы на создание ЛоЭС всего на 30–35% выше, чем на строительство новой ДЭС.

Разработаны предварительные техникоэкономические обоснования (пред-ТЭО) ветропарков общей мощностью до 400 МВт. Их возможные потребители:

1. Муниципальные образования — до 50% их бюджетов идёт на топливные субвенции. Перспектива муниципальных ЛоЭС в ДВФО — не менее 300 МВт, а с учётом ветропарков намного больше. Ожидаемый прямой экономический эффект (без учёта развития территорий) — не менее 50 млрд руб.

2. Местные компании — лесозаготовка и деревообработка, горнорудные разработки, предприятия пищевой и лёгкой промышленности.

3. Подразделения Министерства обороны РФ, базирующиеся на значительном удалении от населённых пунктов.

4. Структуры «Газпрома» и «Роснефти» — обустройство добычи и транспортировки ресурсов при отсутствии инфраструктуры.

Данные потребители готовы купить отлаженные, серийные отечественные энергосистемы, удельные капитальные затраты которых будут примерно на 40% ниже по сравнению с закупками основного оборудования за рубежом, а дисконтированная себестоимость энергии снизится более чем в два раза по сравнению с дизелями. Но, являясь точечными покупателями, преследующими цели своих ведомств либо бизнеса, они не готовы инвестировать в создание систем, область применения которых — федеральная. Даже на уровне регионов.

Например, нами разработана программа для Сахалинской области, но потенциальный покупатель для более чем 30 ЛоЭС, то есть «Курильская программа» (по нашему опыту — грамотный и слаженный заказчик), такими функциями не наделена. В то же время их принуждают использовать отечественное оборудование. Но его нет. Приморский край, в отличие от других регионов Дальнего Востока, даже не заказывал программу с целью определить затраты и кумулятивный эффект от её внедрения.

На государственном уровне законы и подзаконные акты «заточены» под специфичный российский сетевой рынок. И здесь также имеются большие пробелы в части гарантий возврата инвестиций. А «энергетические блохи» долгое время не были даже включены в перспективную схему расположения мощностей. Рынка здесь нет, как и нет разницы: это посёлок на 1000 жителей или частный дом, электроснабжение или теплоснабжение — подход един. То есть это сфера жилищнокоммунального хозяйства.

Со стороны Инженерной школы ДВФУ мы предлагаем ряд разработок:

1. Разработка региональных программ развития локальной энергетики. Например, программы локальной энергетики Приморского края по типу «Курильской программы» (рис. 3). Предполагается предпроектная разработка, НИОКТР, а не совокупность научных предположений. Результат: совокупность технико-экономических показателей и технических заданий (ТЗ) на проектирование. Программа перманентно, с 2003 года, отвергается на фоне постоянной смены руководителей департаментов.

Развитие направления «Локальная энергетика с максимальным использованием ВИЭ для удалённых территорий». 12/2019. Фото 4

2. Создание «Федерального полигона локальных энергосистем» ДВФУ на острове Русский как межкафедральной, междисциплинарной базы. Тема безрезультатно инициируется нами с 2004 года.

Точки размещения №1 и №2 предварительно обоснованы (рис. 4): создание прототипа комплектной российской ЛоЭС, формирование типового мощностного ряда и дальнейший запуск в серию.

Развитие направления «Локальная энергетика с максимальным использованием ВИЭ для удалённых территорий». 12/2019. Фото 5

3. Исполнение пилотных проектов (ПИР) ветровых парков и изолированных ЛоЭС.

Дальнейшую разработку темы ЛоЭС, имеющей большое социально-экономическое значение, включая значительное замещение импорта, мы связываем со структурами «Роснано», «Роснефти», «Газпрома» и с целевым грантовым финансированием со стороны Правительства РФ в лице Минобрнауки.

Текущая ситуация

Финансирование отсутствует даже на стадии НИОКТР, не говоря о пилотных проектах. И это на фоне того, что в локальной энергетике Приморского края ожидается снижение себестоимости электроэнергии от ЛоЭС в 1,8–2 раза в сопоставимых ценах на срок эксплуатации ЛоЭС не менее 20 лет. То есть при простых сроках окупаемости (пять-шесть лет) тарифное регулирование этого «не видит».

По опыту эксплуатации нашего проекта ЛоЭС «Головнино» (остров Кунашир), снижение удельного расхода топлива на 50–70% приводит к кражам топлива, поскольку нормативный расход для ДЭС (например, 300 г. на 1 кВт·ч) так и не был изменён властями.

После «пробивных» государственных актов — Федерального закона от 4 ноября 2007 года №250-ФЗ и распоряжения Правительства РФ от 9 января 2009 года №1-р (4% генерации) — мало что изменилось.

Сделано всё, чтобы исказить их суть и застопорить развитие ВИЭ в России. Доказательства налицо: результата нет, объём ввода ВИЭ в России ничтожен по сравнению с другими странами. А то, что имеется, зачастую не имеет никакого отношения к рентабельности, кроме ряда миниГЭС. Частник не уравнен в правах с государственными структурами: собственник новой горнорудной разработки в тайге, далёкий от Минэнерго и ОРЭМ, рискнувший внедрить ВИЭ, не получит от государства компенсаций, так как «посягает» на малую долю сбыта топлива и сетевой электроэнергии.

Далее — технологические проблемы. Мы можем закупать генерирующее оборудование мини-ГЭС и СЭС в ряде стран (Китай). И даже в России. Что касается ветроэнергетических установок малой мощности (100–300 кВт), а именно такие чаще всего нужны по многим причинам, то здесь ситуация очень непростая. Они во всём мире почти сняты с производства. Те, что имеются, вызывают вопросы в части адекватности совместной работы с дизель-генераторами.

Выводы

1. Необходимо выравнивание в правах частных и подгосударственных структур.

2. Безусловная компенсация себестоимости генерации ВИЭ собственникам. Причём не от установленной мощности, а от реальной выработки. Один из выходов — сохранение «топливных» субвенций на срок окупаемости.

3. Своего рода «демонополизация». Подчинение локальной энергетики Минстрою России в целях развития конкуренции. Пусть по типу Индии, где иными методами решить вопрос было невозможно. В своё время Министерство регионального развития РФ с этой задачей не справилось. Тему перманентно связывают с Минэнерго, которое радо получить новую сферу влияния, но на деле заниматься ею не будет, так как основные средства (ДЭС, котельные) принадлежат муниципалитетам либо частникам и вряд ли перейдут в собственность, например, «РусГидро». Возникла патовая ситуация: местные разработчики не допускаются к посёлкам, ситуацию в которых они знают десятилетиями. Они готовы интегрировать электротеплоснабжение, внедрить ВИЭ с целью кумулятивного снижения затрат. Центральные структуры не в состоянии проектировать объекты ЛоЭС, в частности, из-за отсутствия полной информации по энергии ветра и гидротоков, по геологическим и иным особенностям. 4. Отладка новых для России гибридных ЛоЭС должна осуществляться на полигоне, а не на категорийных объектах в экстремальных условиях. Нельзя ставить опыты над населением, а такие «кулибинские» примеры имеются.

5. Необходимо не только развивать производство российских моделей ВЭУ малой мощности, но и, как временное явление, брать лицензии на производство снятых с потока европейских ветроэлектрических установок. Яркий пример — ВЭУ Vestas V-27 мощностью 225 кВт, которая зарекомендовала себя очень хорошо. Также не следует отказываться от восстановления бывших в употреблении ветроэлектрических установок с малой наработкой, находящихся на складах.

6. Во многих регионах просто не понимают последовательности действий. Зачастую несистемно вырываются одиночные объекты. Назначаются случайные проектные структуры, которые не в состоянии предоставить отлаженную технологическую базу для данных уникальных проектов: здесь конкурсный принцип наименьшей стоимости ПИР не действует. Изначально необходимы разработки комплексных программ регионального уровня на уровне НИОКТР с целью определения капитальных затрат и сроков окупаемости по сравнению с базой (ДЭС). Программы будут являться основой для обращений в федеральные структуры в целях софинансирования.

Например, для Тернейского района нами рассчитаны капитальные затраты в 1,508 млрд руб. в ценах 2012 года, что ныне должно быть пересчитано в связи с курсовой разницей. Резкое снижение рублёвой инфляции в России с 2015 года определяет пересчёт дисконтирования. Также произошли существенные изменения мировой технологической базы в данном секторе.