Технологии для изменений

Будущее электроэнергетики — за диджитализацией, ВИЭ и технологиями хранения

В очередном обзоре мировой энергетики World Energy Outlook 2018 Международное энергетическое агентство (МЭА) уделило особое внимание электроэнергетическому сектору. Мировая электроэнергетика сейчас переживает период драматических перемен, которые существенно изменят ее в обозримом будущем.

Владимир МИХАЙЛОВ

Как и в предшествующих обзорах, отмечен рост доли возобновляемых источников энергии, что "переопределяет природу электроснабжения", хотя пока это и не уменьшило в сколько-нибудь существенной степени общую долю ископаемого топлива в структуре первичных источников энергии. Тем не менее, МЭА прогнозирует, что доля ВЭС и СЭС, которая сейчас составляет 6% мирового производства электроэнергии, может увеличиться до 20% к 2040 г. (для сравнения: в 2000 г. она составляла 0.2%).

Стоимость возобновляемых источников энергии снизилась, достигнута "бесшовная" интеграция источников с неравномерной выработкой, т.е. ВЭС и СЭС. По данным МЭА, в среднем в мире нормированная стоимость электроэнергии (LCOE) солнечной фотоэлектрической системы за последние пять лет снизилась на 65%. Она также упала на 15% для наземных ВЭС и на 25% для оффшорных. Стоимость возобновляемых технологий может быть разной в зависимости от региона и некоторых других факторов, включая качество ресурсов, развитость промышленности, затраты на рабочую силу, доступность и стоимость земли, а также она зависит от стоимости процессов лицензирования и выдачи разрешений. "Тем не менее, продолжающиеся технологические усовершенствования указывают на возможное снижение затрат в ближайшем будущем", — считают в агентстве. Например, недавние аукционы для солнечных фотоэлектрических систем показали рекордно низкие цены — $18 за МВтч в Саудовской Аравии, $20 за МВтч в Мексике и $24 МВтч в Объединенных Арабских Эмиратах.

Устойчивое использование переменных источников возобновляемой энергии (VRE) также вызвало изменения в системах, которые обеспечивают гибкость электроснабжения, т.е. балансировку. Способы, которыми энергетические системы удовлетворяют растущую потребность в гибкости, "быстро меняются", отметили в МЭА. Традиционно балансировку в основном обеспечивали генерирующие мощности, в меньшей степени — перетоки электроэнергии, в еще меньшей степени — гидрогенерация с аккумулирующими мощностями. Но теперь "появляются новые игроки, такие как агрегаторы спроса, виртуальные электростанции, энергосервисные компании и одноранговые сети, стирающие привычные различия между производителями и потребителями, а также дистрибьюторами и ритейлерами", — говорится в отчете.

Гибкость генерации в глобальном масштабе сегодня обеспечивается ТЭС на природном газе (29%), ГЭС и ГРЭС (28%) и ТЭС на угле (23%). Угольные ТЭС особенно важны для балансировки энергосистем таких стран, как Германия и Дания. Есть и менее традиционные балансирующие мощности. Так, на АЭС Франции, которые обеспечивают 75% генерирующих мощностей страны, изначально были заложены возможности балансировки.

В последние годы также увеличились объемы инвестиций в "виртуальные электростанции", т.е. сети распределенных энергоресурсов, мощностей по хранению, распределенной генерации и ресурсов реагирования на стороне спроса. Установленная мощность виртуальных электростанций в Европе в 2017 г. составила 18 ГВт, увеличившись в четыре раза с 2014 г.

В то же время резкое снижение стоимости батарей также начинает оказывать влияние на рынок, хотя все еще незначительное, в то время как диджитализация открывает возможности использования более мелких, распределенных источников, что способствует увеличению гибкости. В частности, это приводит к росту возможностей реагирования на стороне спроса, общие мощности которого в настоящее время составляют около 40 ГВт в мировом масштабе. При оптимистическом "Сценарии новой политики", который предполагает реализацию "зеленых" амбиций мировых политиков, электростанции останутся краеугольным камнем балансировки, хотя перетоки по интерконнекторам обеспечат 11% потребности в ней, батареи — 4%, а реагирование на стороне спроса — 3%..

Инвестиции в сектор электроэнергетики

Вложения в электроэнергетику уже превышают вложения в нефтегазовый сектор. "В настоящее время электроэнергетический сектор привлекает больше инвестиций, чем нефть и газ, вместе взятые, что является серьезным изменением для энергетики в целом, где традиционно преобладали восходящие расходы на нефть и газ", — отмечает МЭА.

Однако, несмотря на эти продолжающиеся перемены в мировой энергетике, в 2017 г. инвестиции в сектор сократились на 6%, до $750 млрд. Уголь, на долю которого сейчас приходится около 40% мировой выработки электроэнергии, до 2040 г. будет демонстрировать медленный рост, в то время как природный газ, доля которого составляет сейчас почти 23%, будет расти быстрее, поскольку газовые ТЭС в большей степени используются для балансировки, а спрос на нее растет.

При этом за последние пять лет инвестиции в гидроэнергетику упали на 30%, до самого низкого уровня за более чем десятилетие, как и инвестиции в атомные электростанции, которые также снизились до самого низкого уровня за последние пять лет (хотя расходы на продление срока службы существующих блоков АЭС выросли).

Между тем, МЭА отметило, что данные по недавним окончательным инвестиционным решениям (FID) указывают на дальнейшее снижение доли крупных электростанций.

Например, общие показатели FID для угольных ТЭС в 2017 г. упали до десятилетнего минимума, что примерно на треть ниже среднего показателя в предыдущем десятилетии, в основном из-за резких сокращений в Китае и Индии. Показатели FID по строительству газовых ТЭС и ГЭС также замедлились в последние годы. Общие FID для газовой энергетики упали до 52 ГВт, или примерно на 30% ниже, чем в среднем за предыдущее десятилетие, в то время как для гидроэнергетики — на 23% ниже, чем в среднем за предыдущие пять лет. Из 870 ГВт генерирующих мощностей, которые в настоящее время находятся в стадии строительства или которые планируется ввести в строй к 2020 г. во всем мире, почти 60% будет приходиться на СЭС, ВЭС или ГЭС. Тем не менее, ожидается, что около 300 ГВт работающих на ископаемом топливе электростанций начнут работать к 2020 г., причем почти все эти угольные мощности будут построены в Азиатско-Тихоокеанском регионе, т.е. в Китае (рис. 1).

Китай также лидирует в строительстве СЭС, ВЭС, АЭС и ГЭС, хотя Европа и Северная Америка тоже активно строят СЭС и ВЭС. В строительстве газовых ТЭС лидирует Северная Америка с малозаметным отрывом от, опять-таки, Китая, Ближнего Востока и Африки (вероятно, в основном Северной).

Рис. 1. Мощности, которые в настоящее время находятся в стадии строительства или которые планируется ввести в строй к 2020 г. с разбивкой по типу и региону

Рост спроса

В то же время во всем мире доходы от оптовых продаж электроэнергии сокращаются, и такие услуги, как обеспечение балансировки, становятся все более значимыми. Цены на природный газ оставались относительно низкими на большинстве рынков, в то время как международные цены на уголь существенно выросли, а стоимость возобновляемых источников энергии продолжала падать.

Мировой спрос на электроэнергию рос неравномерно. За 2017 г. он увеличился на 3%, достигнув 22 200 ТВтч. Тем не менее, более миллиарда человек остаются без доступа к электричеству, большинство из них живет в странах Африки к югу от Сахары и в развивающихся странах Азии. В отчете отмечается, что с 2010 г. в среднем около 50 миллионов человек получают доступ к электроэнергии каждый год, тогда как в период с 2000 по 2009 гг. этот показатель составлял 35 миллионов человек в год.

Рост спроса на электроэнергию не был равномерным. В Китае с 2000 г. он увеличился в пять раз, и на долю страны в настоящее время приходится 25% мирового спроса на электроэнергию, в то время как спрос на электроэнергию в Индии за это же время увеличился в три раза. Спрос в Японии и Европейском союзе продолжает оставаться относительно неизменным, равно как и в США, где, как отмечает МЭА, связь между ростом валового внутреннего продукта и ростом спроса на электроэнергию за последнее десятилетие значительно ослабла. Электрификация новых производств, в том числе транспорта, и генерация тепла, а также рост диджитализации помогли ускорить рост спроса на электроэнергию, но его замедлило увеличение энергоэффективности в странах с развитой экономикой. Промышленность является сейчас самым крупным источником спроса на электроэнергию в развивающихся странах, тогда как в странах с развитой экономикой таким источником спросоа является бытовой сектор (рис. 2).

Рис. 2. Основные источники потребления электроэнергии в развивающихся и развитых странах.

Новые игроки

Еще одной тенденцией, отмеченной в обзоре МЭА, стало изменение структуры собственности в связи с трансформацией рынка. В 2003 г. десять крупнейших (по установленной генерирующей мощности) энергетических компаний мира владели 13% установленной мощности по всему миру, причем в этом списке доминировали европейские коммунальные предприятия. В 2017 г. доля десяти крупнейших энергетических компаний выросла до 18%, а другие пятнадцать крупнейших компаний владели 10%. Это означает, что 25 ведущих энергетических компаний мира сейчас владеют порядка 30% всей установленной мощности генерации. Из них четыре компании — китайские. Первое место в списке занимает China Energy Investment Group, портфель которой составил 230 ГВт мощностей, затем следуют China Huaneng Group (172 ГВт), China Huadian Corp. (146 ГВт) и China Datang Group (138 ГВт). Французская EDF, у которой всего 129 ГВт, заняла пятое место.

В обзоре отмечается, что ряд рыночных реформ изменил рынки электроэнергии во многих регионах, но результаты перемен оказались неоднозначными. В то время как на полностью регулируемых рынках с вертикально интегрированными компаниями, как правило, наблюдается избыточное инвестирование, что приводит к созданию избыточных мощностей, в странах, где существуют конкурентные рынки, происходят "потрясения рынков". Такие страны, как Колумбия, Франция и Великобритания, которые полагаются на рынки для привлечения инвестиций, превращаются из рынков, где продажа энергии является единственным источником дохода, в рынки, где растет значение распределения энергии. В Европе пять крупнейших энергетических предприятий сильно пострадали из-за отсутствия роста спроса, государственной политики и наличия избыточных мощностей на рынке генерации, и понесли убытки в размере EUR56 млрд за последние пять лет. В отчете делается вывод о том, что в результате "прямого государственного вмешательства" многие европейские рынки "перестали функционировать так же конкурентоспособно, как предполагалось", поэтому многие предприятия вкладывают средства в более регулируемые активы и начинают смещать акцент на предложение услуг, связанных с продажей энергии.

На энергетические рынки выходят новые игроки — от компаний-разработчиков программного обеспечения до международных конгломератов, некоторые из которых все чаще вкладывают средства в розничную торговлю электроэнергией и возобновляемые источники энергии, аккумуляторные технологии и инфраструктуру для электромобилей.

МЭА уделяет много внимания тому, как будут работать рынки электроэнергии в будущем. "Весьма вероятно, что в среднесрочной и долгосрочной перспективе рынки будут продолжать испытывать дальнейшее давление в сторону снижения оптовых цен на энергоносители по мере того, как на рынок будет выходить все больше генерирующих мощностей с нулевыми затратами, а также новых поставщиков энергетических услуг и инновационных технологических решений", — считают в агентстве. МЭА призывает политиков и стейкхолдеров искать новые решения и новые рыночные схемы для поддержки перехода к генерации электроэнергии с низким уровнем выбросов углерода, причем такого перехода, который бы обеспечил при этом безопасность и адекватность энергосистем.

Экология

Мировой электроэнергетический сектор реагирует также на экологические проблемы. Электроэнергетика находится в центре дебатов об изменении климата, поскольку на ее долю приходится чуть более 40% общего объема выбросов углекислого газа, связанных с энергетикой, причем из этой доли, в свою очередь, треть приходится на угольные ТЭС. Но этот сектор также по-прежнему является основным источником загрязняющих веществ. На электроэнергетику приходится треть общемирового объема выбросов диоксида серы, причем 40% от этой трети составляют выбросы в странах Азии.

Но экологичность сектора растет. Несколько стран активно сокращают загрязнение воздуха посредством строгих мер контроля, в том числе Китай и Индия. На развивающиеся азиатские страны приходится половина роста выбросов углекислого газа в период до 2040 г. Впрочем, выработка электроэнергии растет гораздо быстрее выбросов — к 2040 г. они увеличатся всего на 2%, а выработка электроэнергии — на 60%. При этом выбросы диоксида серы, оксидов азота и пылевых частиц снизятся, соответственно, на 50%, 27% и 38%.

Рост выработки

Согласно "Сценарию новой политики", к 2040 г. спрос на электроэнергию вырастет на 60% (до 35 500 ТВтч), что в два раза выше, чем общий спрос на энергию. В странах с развитой экономикой спрос будет расти умеренно, главным образом этому будет способствовать политика, стимулирующая диджитализацию и электрификацию теплового и транспортного секторов. Мировой парк электромобилей увеличится в 100–300 млн раз и достигнет 15% от общего парка автомобилей, хотя к 2040 г. они по-прежнему обеспечат лишь незначительную долю — около 3% мирового спроса на электроэнергию. В обзоре также приведен сверхоптимистический сценарий "Будущее за электричеством", который предполагает, что повсеместная электрификация увеличит общий мировой спрос до 42 000 ТВтч к 2040 г., а порядка 950 миллионов автомобилей (или половина от общего парка автомобилей), 74 миллиона легких коммерческих автомобилей и 15 миллионов тяжелых грузовых автомобилей будут электромобилями. При этом потребление электроэнергии автомобильным транспортом утроится, достигнув 3400 ТВтч или 9% от общего мирового спроса.

"Сценарий новой политики" предполагает, что системы с электроприводом в промышленном секторе (в основном в Азии) станут ключевым фактором роста спроса, следующими по значимости будут охлаждение помещений и использование бытовой техники. Развитие информационных и коммуникационных технологий также будет новым источником спроса, хотя повышение энергоэффективности может снизить его влияние.

Увеличение конкурентоспособности ВИЭ и технологий хранения

Хотя в обзоре приводятся различные сценарии, все они сходятся в том, что в будущем сектор генерации электроэнергии будет выглядеть не так, как сегодня. В 2040 г., согласно "Сценарию новой политики", на возобновляемые источники энергии придется 20%, на АЭС — 10%, угольные ТЭС — 38%, газовые ТЭС — 22% общей выработки. Суммарная мощность аккумуляторных хранилищ вырастет с 4 ГВт в 2017 г. до 220 ГВт в 2040 г. А при более оптимистическом сценарии, если стоимость батарей упадет на 70% ниже сегодняшней, в 2040 г. может быть установлено 540 ГВт батарей, что превратит аккумуляторные хранилища в основную технологию хранения электроэнергии для пиков потребления. Таким образом, серьезная трансформация отрасли будет частично обусловлена растущей конкурентоспособностью технологий использования возобновляемых источников энергии и ее хранения.

В обзоре за 2018 г. МЭА ввело новый показатель конкурентоспособности технологий производства электроэнергии, основанный на модели почасового энергоснабжения — нормированную стоимость электроэнергии, скорректированную по стоимости, — VALCOE (Value-adjusted levelized cost of electricity). В отчете отмечается, что, исходя из затрат и стоимости, СЭС и ВЭС будут одними из наиболее конкурентоспособных источников нового поколения в нескольких регионах при различных условиях (рис. 3), и это будет наносить ущерб экономике атомной энергетики. Однако существующие угольные электростанции останутся конкурентоспособными в Китае, Индии, США и ЕС.

Рис. 3. Изменение VALCOE различных источников в разных регионах согласно "Сценарию новой политики" с 2020 по 2040 гг.

Copyright © ЦОИ «Энергобизнес», 1997-2019. Все права защищены
расширенный поиск
Close

← Выберите раздел издания

Искать варианты слов
 dt    dt