Джордж Рижинашвили: Без мощных накопителей «зеленая энергетика» невозможна
В последние годы в мире стремительно растет доля ветро- и солнечной генерации в совокупной выработке электроэнергии. Вместе с тем, одна из ключевых проблем возобновляемых источников энергии (в первую очередь, СЭС и ВЭС) — непредсказуемость их загрузки, как в сутки, так и в течении года. Мы ведь не можем предсказать, когда скроется солнце или стихнет ветер, а потребители окажутся без электроэнергии.
И эта особенность ВИЭ может иметь последствия в российских реалиях уже достаточно скоро. Объекты новой «зеленой генерации» и вырабатываемые ими мощности без серьезных накопителей энергии могут просто стать «мертвым резервом», который не будет эффективно задействован. Между тем, по договорам поставки мощности на 2019–2024 годы, солнечные и ветряные электростанции должны вырабатывать 5,5 ГВт электроэнергии (1% всей генерации). При этом вопросы их интеграции в существующую энергосистему страны даже не рассматривались, как не поднимался вопрос, насколько они на самом деле необходимы в отдельных регионах.
Все это неизбежно приведет к разбалансировке всей энергосистемы страны. И в итоге следствием развития ВИЭ может стать результат, обратный тому, на который рассчитывают их сторонники и лоббисты: вместо снижения нагрузки на тепловую генерацию будет нужно увеличивать мощности за счет той же тепловой генерации, что в свою очередь увеличит работу ТЭС в неоптимальных режимах.
В Европе, Китае, Японии и других странах-лидерах ВИЭ-генерации уже осознали эту проблему. Поэтому большинство крупных ветропарков и солнечных электростанций изначально проектируются с системами накопления энергии. Это позволяет им быть востребованными и конкурентоспособными, добиваясь паритета с традиционными электростанциями не только в отношении цены, но и производительности. В качестве больших накопителей энергии в настоящее время по большей части используются гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), и пока им нет альтернатив. Если говорить простым и понятным языком, ГАЭС работает по тому же принципу, что и обычная гидроэлектростанция, не являясь при этом самостоятельным генератором мощности: она обязательно работает в связке с другим, гораздо более мощным и производительным, объектом генерации (АЭС, ТЭС или теми же ветропарком или солнечной электростанцией).
[bigallery list="2121242"]
Принцип работы ГАЭС следующий. Представьте себе два находящихся рядом больших водоема, один из которых находится выше другого над уровнем моря. Ночью, когда потребление электроэнергии минимальное, та же АЭС или ветропарк начинают работать по сути вхолостую, ведь остановить или резко снизить выработку на них нельзя, они низкоманевренные. Но если они связаны с ГАЭС, то за счет этих излишков вода перекачивается из нижнего водоема в верхний. А днем, когда наступает пик потребления, она из верхнего водоема перетекает в нижний, по пути вращая генераторные турбины и вырабатывая электроэнергию. КПД таких ГАЭС доходит сегодня до 75%, они позволяют не только загружать те же ВИЭ в ночные часы для аккумулирования энергии, но и снижать уровень использования ТЭС в дневные часы (за счет использования накопленной ночью энергии).
Это потенциально может уменьшить стоимость киловатт-часа для потребителя. Например, в Китае за последние 15 лет, с началом бума строительства ВИЭ-генерации, совокупная мощность ГАЭС выросла более чем в 5 раз, превысив 30 ГВт. И в ближайшее десятилетие планируется еще удвоить эти регулирующие мощности.
Теперь посмотрим, что же происходит в России? Ключевая задача развития электроэнергетики - сохранение существующего сегодня баланса низкоуглеродной и углеродной генерации, при этом не должна падать доля маневренных мощностей. В настоящий момент в Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2035 года нет утвержденных регулировочных мощностей под строящиеся объекты ВИЭ, что в свою очередь ведет к существенному риску, что они будут недозагружены, а инвесторы не получат деньги по договорам поставки мощности.
Нет утвержденных планов и по строительству новых ГАЭС, хотя их общая мощность в России составляет только 1,4 ГВт и она не изменилась с момента начала развития ВИЭ-генерации в нашей стране. Вот почему важно, чтобы в проекте Энергостратегии России на период до 2035 года было предусмотрено сохранение удельного веса гидрогенерации не ниже текущего уровня: в 2018 году доля ГЭС в ЕЭС России составила 19,9% по установленной мощности и 17,7% по выработке электроэнергии. При этом, в соответствии с текущей версией Энергостратегии, доля ГЭС в выработке электроэнергии к 2035 году падает до 14,6%-15,7%, что, очевидно, не соответствует цели по сохранению баланса энергосистемы и ее маневренности.
Помимо высокой маневренности мощностей гидроэнергетика также отличается экологичностью: здесь нет проблем с утилизацией, о которой постоянно нужно думать атомщикам, водохранилища ГЭС являются поглотителем парниковых газов. И это наше колоссальное преимущество.
Поэтому в погоне за современными трендами «зеленой» энергетики необходимо соблюдать разумный баланс, не забывая про их «резервирование» системами накопления энергии, а также про сохранение и развитие традиционной чистой гидрогенерации (включая малые ГЭС), имеющей огромный потенциал в России, - чтобы не допустить дисбаланса энергосистемы страны.
