Изменение конъюнктуры рынка электроэнергии в связи с реализацией концепции интеллектуальной энергетики (Smart Grid) Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

ТЕМА НОМЕРА: ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ

УДК 338.12.017

Изменение конъюнктуры рынка электроэнергии в связи с реализацией концепции интеллектуальной энергетики (Smart Grid)

В статье анализируются изменения, которые произойдут в рынке электроэнергии в связи с внедрением интеллектуальной энергетики. Описываются характеристики новых рыночных агентов и изменения роли уже существующих. Дан экономический анализ этих изменений в терминах конъюнктуры рынка.

Ключевые слова: интеллектуальная энергетика, инновации, рынок электроэнергии, конъюнктура рынка.

Интеллектуальная энергетика — принципиально новая концепция устройства электроэнергетической отрасли, предполагающая, с одной стороны, техническую модернизацию сетевых активов, а с другой, что гораздо более значимо, — активное участие потребителя в рыночных процессах отрасли. Это участие обеспечивается, во-первых, посредством возможности продажи электроэнергии от распределенных источников генерации в сеть, во-вторых — управлением своим электропотреблением в соответствии с почасовыми изменениями цены на розничном рынке.

Выход потребителей на рынок электроэнергии и соответственный рост числа участников рынка влечет ряд последствий, выражающихся не только в виде увеличения конкуренции, но и в изменении самого устройства рынка. Появляются новые агенты и направления деятельности, меняются роли уже существующих участников. Основные перемены произойдут на уровне розничного рынка электроэнергии. Часть бывших потребителей становится так называемыми просьюмерами (prosumers, потребители-производители): владельцами небольших источников генерации, которые имеют возможность продавать электроэнергию в сеть. Появление этих новых агентов обуславливает остальные изменения на рынке, схематично представленные на рисунке 1.

© Федосова А.В., Кирина М.А., 2012

М.А. Кирина

Рисунок 1. Изменения в структуре взаимодействия рыночных агентов при переходе к интеллектуальной энергетике

Появляются новые агенты-агрегаторы, объединяющие потребителей и/или просьюмеров, агрегируя производимую ими электроэнергию, в том числе формируя «виртуальные электростанции» — объединения генерирующих источников, управляемых из единого центра посредством интернет-системы как энергетические блоки одной электростанции. При этом агре-гатор не является поставщиком, он заключает с последним контракт. По сути, этот агент является основным посредником между потребителями и рынком, однако едва ли агрегаторы смогут выйти на оптовый уровень торговли, поскольку, с одной стороны, они не способны обеспечить минимальный торгуемый объем электроэнергии, а с другой — издержки входа на рынок зачастую слишком высоки для их бизнеса.

Основные функции агрегатора можно определить следующим образом:

— объединяет меняющиеся объемы свободных мощностей своих потребителей;

— агрегирует нагрузку потребителей и использует ее для формирования продуктов «активного спроса» (active demand (AD) products);

— аккумулирует запросы и сигналы относительно услуг, связанных с «активным спросом», посылаемых рынками и разными участниками энергосистемы.

С возможностями активного поведения потребителя также связаны перемены на рынке сопутствующих услуг: на него выходят собственники или операторы распределенной генерации. По сути, к сопутствующим

услугам относятся действия, связанные с управлением спросом на электроэнергию. Примеры: контроль напряжения, возможность работать в автономном режиме, контроль потребления и аккумуляции остальной электроэнергии, участие в балансировке системы посредством смены режимов потребления/производства.

Важным вопросом в данном контексте является координация поставщиков услуг, поскольку их действия влияют на системный баланс.

Описанные выше перемены в структуре рынка предполагают коренные изменения моделей бизнеса всех основных агентов.

Сбытовые компании. Суть перемен на уровне сбытовых компаний сводится к расширению спектра услуг, доступных конечным потребителям; появлению новых видов договоров с потребителями (договоры потребительского участия, договоры с владельцами микрогенерации и т.д.); увеличение конкуренции и расширение розничного рынка. К основной деятельности по продаже электроэнергии добавляются новые продукты и услуги, в том числе связанные с возможностью диверсификации потребителей по надежности электроснабжения.

Просьюмеры. Основная проблема для современных просьюмеров — необходимость заключать два разных контракта, на потребление и поставку электроэнергии. При переходе к интеллектуальной энергетике планируется ввести систему одного контракта, чтобы стимулировать потребление электроэнергии от распределенной генерации. Введение платы за чистое потребление (потребленная электроэнергия за вычетом произведенной) значительно снизит издержки просьюмеров, а условия для подключения собственной генерации будут облегчены.

Энергетические компании. Новый контекст функционирования дает энергокомпаниям две новые возможности специализации: сфокусироваться на обеспечении инфраструктуры либо на предоставлении услуг.

Первая альтернатива предполагает инвестирование в развитие сети и генерации, чтобы обеспечить нужный уровень надежности и получать выгоды благодаря улучшению мониторинга состояния оборудования, функциональности и контроля. По сути, эта модель бизнеса близка к текущей модели энергокомпаний: уровень отдачи обуславливается объемом полезных инвестиций.

Больше возможностей по извлечению выгоды из потребительской инфраструктуры у второго типа предприятий, то есть ориентированных на предоставление услуг. Их основной компетенцией является управление спросом, предоставляя потребителям более эффективные инструменты для экономии на счетах за электричество.

Чтобы преуспеть, таким компаниям будет необходимо обеспечить больше контроля, комфорта и удобства пользования.

Регуляторы. Изменяются условия работы сетевого оператора (Grid Operator): деятельность, им реализуемая, нуждается в большем контроле и технологичности в связи с увеличением числа задействованных агентов.

В зависимости от функционала операторов системы передачи электроэнергии можно разделить на две категории: Оператор магистральных сетей (TSO) и Оператор распределительной системы (DSO).

Оператор магистральных сетей (TSO) отвечает, среди прочего, за контроль и координацию предложения и спроса на электроэнергию в реальном времени с целью предотвращения перебоев в поставках и установления выгодных для агентов тарифов. В рамках реализации концепции Smart Grid данный оператор получает возможность контролировать многочисленную малую генерацию на возобновляемых источниках энергии, связанную с потребителями посредством саморегулирующейся коммуникационной магистрали.

Для оператора распределительной системы (DSO) появляются новые вызовы, связанные с появлением интеллектуального учета («умный счетчик»): значительно возрастает количество данных и сложность их обработки. Оператор распределительной системы становится нейтральным посредником рынка, аккумулирующим функции информационного центра для потребителей (рисунок 2).

Рисунок 2 . Информационная роль оператора распределительной системы в интеллектуальной энергетике

Надо подчеркнуть, что базовой предпосылкой всей структуры рынка электроэнергии является невозможность хранения товара. В интеллектуальной энергетике это условие немного смягчится за счет внедрения аккумуляторов электроэнергии, в том числе в электромобилях, но в целом ситуация радикально не меняется.

Как и в любом рынке, ключевую роль здесь играет балансировка спроса и предложения. Спрос предъявляется со стороны домашних, коммерческих и промышленных потребителей, а предложение — со стороны генераторов и сбытовых компаний в розничном секторе. Происходящие изменения дают части потребителей возможность производить электроэнергию, тем самым открывая им путь на сторону предложения.

Рынок электроэнергии конкурентен на уровне генерации и сбыта, поэтому его анализ можно проводить с позиций базовой модели конкурентного рынка.

Поскольку проблема хранения электроэнергии не снята, текущий спрос по-прежнему должен удовлетворяться соответствующими изменениями объема предложения. В энергосистеме выделяются три вида электростанций: базовые, полупиковые и пиковые (рисунок 3). В дополнение к ним имеется еще резерв мощности, который может быть задействован при непредвиденных скачках спроса.

Рисунок 3. Пример кривой суточной нагрузки, различия между базовой, полупиковой и пиковой нагрузкой

В интеллектуальной энергетической системе происходит вытеснение крупных электростанций распределенной генерацией. В наименьшей степени это коснется обеспечения базовой нагрузки, на этом уровне спрос будет по-прежнему в основном обеспечиваться крупными электростанциями с низкими условно-постоянными издержками. Но обеспечивать полупиковую и пиковую нагрузку большое количество мелких электростанций сможет в более значительной степени, чему будет способствовать их объединение в «виртуальные электростанции».

Необходимо отметить, что такое вытеснение на данный момент не может произойти без вмешательства со стороны государства, поскольку по экономическим законам распределенная генерация вытесняется в зону удовлетворения пиковой нагрузки, поскольку характеризуется высокими операционными издержками и нестабильной выработкой.

Интеллектуальная энергетика позволит снизить необходимые резервы мощности, удовлетворяя пиковый спрос за счет маневренных мелких электростанций. Снижение резервов произойдет за счет сокращения потерь при передаче и распределении, превентивных мер против аварий, а также сглаживания пиковой нагрузки в энергосистеме благодаря управлению спросом.

В целом, в терминах модели конкурентного рынка можно сказать, что увеличение распределенной генерации может привести к сдвигу кривой предложения влево вверх, то есть общее предложение в отрасли уменьшится. Динамика изменений зависит от интенсивности вытеснения традиционной генерации новыми источниками энергии, и на разных этапах процесса положение кривой будет меняться. Итоговый же результат будет заключаться в снижении общей требуемой мощности.

Изменения на стороне спроса связаны с активной ролью потребителя, которая выражается, с одной стороны, в возможности продавать электроэнергию в сеть, а с другой — в активном управлении своим энергопотреблением в соответствии с колебаниями цены на рынке. Такие действия потребителя приведут к снижению пиковой нагрузки (рисунок 4).

Рисунок 4. Изменения в кривой суточной нагрузки в результате управления спросом

на электроэнергию

Проведенные исследования процессов влияния тех или иных инструментов (как способов ценообразования, так и разных устройств) на снижение пикового спроса (см. коммент. 1). Их результаты варьируются, но общим итогом является вывод о принципиальной возможности активного управления спросом со стороны потребителей при тех или иных условиях.

Возможность производить электроэнергию для продажи также спо-собствовует снижению спроса: в пиковые часы выгоднее продавать, а не потреблять.

Таким образом, кривая спроса на рынке электроэнергии в долгосрочной перспективе может быть сдвинута влево вниз, но такой исход маловероятен ввиду постоянного роста энергопотребления, сопровождающего развитие экономики. Как максимум — рост спроса будет замедлен. В итоге возможны несколько вариантов изменения конъюнктуры рынка в долгосрочной перспективе (рисунок 5):

а) спрос упал, предложение упало;

б) спрос остался на прежнем уровне, предложение упало;

в) спрос вырос, предложение упало;

г) спрос вырос, предложение выросло.

Очевидным образом второй и третий варианты событий могут повлечь дисбаланс в энергосистеме и характеризуются ростом цены электроэнергии и практически невозможны в долгосрочной перспективе, поскольку предложение подстраивается под изменения спроса. Варианты а) и г), напротив, позволяют снизить издержки на электроснабжение и являются желательными.

т

пиковый спрос

р р

Q О

Рисунок 5. Варианты изменения конъюнктуры рынка электроэнергии

Недопущение дисбаланса в энергосистеме, когда текущий спрос превышает предложение, и часть потребителей подлежат отключению и относятся к зоне ответственности системного оператора.

С экономической точки зрения можно сказать, что диспетчерское управление решает, сколько электроэнергии должна производить каждая электростанция, чтобы общие издержки функционирования энергосистемы были минимальны.

Но важно отметить, что в интеллектуальной энергетической системе диспетчерское управление должно быть распространено на уровень мелкой генерации, поскольку она теперь удовлетворяет значительную долю спроса.

Резюмируя вышесказанное, подчеркнем, что интеллектуальная энергетика предполагает коренные перемены в отрасли, основанные на активной роли потребителей. Следствием является расширение розничного рынка, появление новых агентов и услуг и изменения ролей уже существующих участников. Проведение такой масштабной трансформации требует, с одной стороны, участия государства как координатора, а с другой — его тесного взаимодействия с заинтересованными сторонами.

Комментарии

1. Например, FERC (September 2009) Assessment of Demand Response and Advanced Metering. Staff report; FERC (February 2011) Assessment of Demand Response and Advanced Metering. Staff report; Nebraska Public Power District (2008) Load Management, Energy Efficiency and Conservation. Collaborative Solutions that make sense и др.

Литература

1. Evens C, et al. Aggregate Consumer's Flexibility in Consumption and Generation to Create "Active Demand". Aalborg : NORDAC 2010 The 9th Nordic Electricity Distribution and Asset Management Conference, 2010.

2. GEAB, Vattenfall, ABB, KTH Smart Grid Gothland, Pre-study. Public version of report, August 26, 2011.

3. McKinsey on Smart Grid. Number 1, summer 2010. http://www.mckinsey. com/Client_Service/Electric_Power_and_Natural_Gas/Latest_thinking/ McKinsey_on_ Smart_Grid

4. Olsson H, Huang Y. Market concepts and regulatory bottlenecks for smart distribution grids in EU countries. May 2011 https://eeweb01.ee.kth.se/upload/ publications/reports/2011/XR-EE-ES_2011_007.pdf

5. The Role of Distribution System Operators (DSOs) as Information Hubs, A EURELECTRIC Networks Committee paper, June 2010.