CC BY
16УДК: 332.1; 334.027 doi:10.52210/2224669X_2022_3_109
КЛЮЧЕВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЦИИ СИСТЕМ АКТИВНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ В СОВРЕМЕННУЮ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ РОССИИ
А.П. Дзюба, А.В. Семиколенов
Аннотация. Статья посвящена исследованию задач и ключевых направлений интеграции активных энергетических комплексов в промышленность России. Проводится описание основных отличий функционирования систем распределенной энергетики от традиционной централизованной, в том числе в рамках функционирования в экономическом пространстве оптового и розничного рынков электроэнергии. Осуществляется анализ технологических, экономических и нормативно-правовых особенностей функционирования систем распределенной энергетики в объединенной и распределенной энергосистеме России, описание концепций развития энергосистем большинства стран мира, рассмотрение типов систем распределённой энергетики используемых в мире. В материалах проводится описание и выявление особенностей ключевых направлений современных зарубежных и отечественных научных исследований в области использования систем распределенной генерации, которые затрагивают направления по моделированию работы систем распределенной генерации с централизованной системой энергоснабжения и по повышению устойчивости энергоснабжения потребителей, интеграции с современными цифровыми системами контроля и управления, интеграции с энергорыночными механизмами ценообразования, по функционированию возобновляемых источников электроэнергии как объектов распределенной энергетики, обеспечение надежность режимов электроснабжения в условиях неустойчивости работы энергосистем, интеграции технологий Smart Grid с системами распределенной генерации и пр. В материалах проводится анализ отечественного законодательства по исследуемой теме, в рамках которого выявлено, что современные нормативно-правовые механизмы не являются достаточными для достижения требуемого уровня развития технологий распределенной энергетики и активных энергетических комплексов в энергосистеме России, и требуют дальнейшей доработки. Современные положения и научные подходы в области управления функционированием распределенной генерации не учитывают ряд ключевых элементов, а именно: отсутствие методического подхода к комплексному управлению затратами на закуп электроэнергии и природного газа в процессе управления функционированием активных энергетических комплексов на промышленных предприятиях России; отсутствие учета неравномерности графиков спроса на потребление природного газа в процессе управления функционированием активных энергетических комплексов; отсутствие учета изменения комплексного спроса на потребление электроэнергии и природного газа в процессе управления графиками
работы активных энергетических комплексов; отсутствие анализа принципов ценообразования действующих механизмов оптового и розничного рынков электроэнергии в процессе функционирования активных энергетических комплексов. Требуется дальнейшая методическая и нормативно-правовая доработка законодательства.
Ключевые слова: активные энергетические комплексы, малая распределенная генерация, управление спросом, энергопотребление, потребление электроэнергии, энергоэффективность, управление энергозатратами, промышленная энергетика.
KEY DIRECTIONS OF INTEGRATION OF SYSTEMS OF ACTIVE ENERGY COMPLEXES IN THE MODERN INDUSTRY OF RUSSIA
A.P. Dzyuba, A.V. Semikolenov
Abstract. The article is devoted to the study of the tasks and key directions of the integration of active energy complexes in the industry of Russia. The article describes the main differences between the functioning of distributed energy systems from the traditional centralized one, including within the framework of the functioning of the wholesale and retail electricity markets in the economic space. The article describes the technological, economic and regulatory features of the functioning of distributed energy systems in the unified and distributed energy system of Russia, describes the concepts of development of energy systems in most countries of the world, describes the types of distributed energy systems used in the world. The materials describe and identify the features of the key areas of modern foreign and domestic scientific research in the field of the use of distributed generation systems, which affect the areas of modeling the operation of distributed generation systems with a centralized power supply system and improving the stability of energy supply to consumers, integration with modern digital control and management systems, integration with energy market pricing mechanisms, the functioning of renewable energy sources as distributed energy, ensuring the reliability of power supply modes in conditions of unstable operation of power systems, integration of Smart Grid technologies with distributed generation systems, etc. The materials analyze domestic legislation within the framework of the topic under study, in which it is revealed that modern regulatory and legal mechanisms are not sufficient to achieve the required level of development of distributed energy technologies and active energy complexes in the Russian energy system, and require further refinement. Modern provisions and scientific approaches in the field of distributed generation management do not take into account a number of key elements, namely: the lack of a methodological approach to the integrated management of costs for the purchase of electricity and natural gas in the process of managing the functioning of active energy complexes at industrial enterprises in Russia; the lack of consideration of the uneven demand
<g!fc>
МОСКОВСКИЙ ФИНАНСОВО-ЮРИДИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МФЮА
schedules for natural gas consumption in the process of managing the functioning of active energy complexes complexes; lack of consideration of changes in complex demand for electricity and natural gas consumption in the process of managing the schedules of active energy complexes; lack of analysis of the pricing principles of the existing mechanisms of wholesale and retail electricity markets in the process of functioning of active energy complexes; and require further methodological and regulatory improvements.
Keywords: active energy complexes, small distributed generation, demand management, energy consumption, electricity consumption, energy efficiency, energy management, industrial energy.
Распределенная энергетика представляет собой источники выработки электрической энергии (мощности) либо системы коге-нерации энергии, которые одновременно вырабатывают электрическую и тепловую энергию, устанавливаемые на объектах крупных потребителей энергетических ресурсов либо в непосредственной близости к ним, обеспечивающие собственные нужды потребления электрической и тепловой энергии потребителей и выдачи излишков вырабатываемой электроэнергии (мощности) во внешнюю сеть электро снабжения.
Установленная мощность систем распределенной энергетики функционирующей в составе Единой энергетической системы России (ЕЭС России) ограничена величиной, которая не превышает либо не равна 25 МВт. Это ограничение связано с условиями, регулируемыми ст. 36 п. 5. Федерального закона № 35 «Об электроэнергетике», в котором указано, что в случае, если лицо владеет объектом по производству электрической энергии (мощности), в том числе электростанцией, функционирующей в составе ЕЭС России, установленная генерирующая мощность которой равна или превышает 25 МВт, обязано в установленном порядке получить статус участника оптового рынка электроэнергии в РФ, осуществлять свою деятельность по купле и продаже электроэнергии в соответствии с правилами оптового рынка и реализовывать всю вырабатываемую электроэнергию (мощность) на оптовом рынке электроэнергии.
Таким образом, в случае, если установленная мощность объекта по производству электроэнергии равна 25 МВт либо превышает 25 МВт, то выработка электроэнергии (мощности) таким объектом для нужд потребителя электроэнергии, к которому присоединен
объект по производству электроэнергии, будет невозможна. В таком случае объект по производству электроэнергии осуществляет реализацию выработанной электроэнергии (мощности) сначала на оптовом рынке электроэнергии (мощности), а потребитель электроэнергии, имеющий технологическое присоединение к такому объекту по производству электроэнергии, осуществляет покупку электроэнергии на оптовом либо на розничном рынке электроэнергии по общим правилам ценообразования, действующим для всех потребителей электроэнергии (мощности), присоединенных к Единой энергетической системе России. Таким образом, вне зависимости от цен выработки электроэнергии (мощности) объектом по производству электроэнергии, потребитель покупает электроэнергию по ценам, сформированным на рынке электроэнергии.
В случае, если установленная мощность объекта по производству электроэнергии (мощности) не превышает 25 МВт либо не равна 25 МВт, то электроэнергия (мощности), выработанная таким объектом по производству электроэнергии, может реализовываться потребителю электроэнергии напрямую, по ценам, указанным в договоре энергоснабжения. Если объект по производству электроэнергии (мощности) находится непосредственно на объекте потребления электрической энергии, то поставка электроэнергии (мощности) может осуществляться без такого договора.
Таким образом, отличие систем распределенной энергетики от традиционных систем выработки электроэнергии заключается в следующем:
- сравнительно небольшая установленная мощность объектов распределенной энергетики по сравнению с установленной мощностью традиционных электростанций;
- расположение объектов распределенной энергетики непосредственно на площадках промышленных предприятий либо в непосредственной близости к ним;
- создание объектов распределенной энергетики для обеспечения нужд в потреблении электрической энергии (мощности) и тепловой энергии преимущественно для одного базового потребителя либо группы базовых потребителей;
- законодательная возможность для объектов распределенной энергетики осуществлять реализацию выработанной электро-
энергии (мощности) потребителям электроэнергии по ценам, определяемым в рамках взаимной договоренности сторон;
- отсутствие внешних ограничений от операторов технологической инфраструктуры (объединенных и региональных диспетчерских управлений ЕЭС России) на объемы производства электроэнергии (мощности) и их оперативные изменения;
- отсутствие сетей территориальных электросетевых организаций между объектами распределенной энергетики и энергопринима-ющими устройствами базовых потребителей электроэнергии;
- отсутствие требований обеспечения операционной деятельности по реализации электроэнергии в соответствии с правилами оптового рынка электроэнергии;
- отсутствие существенных требований к коммерческому учету электроэнергии (мощности), вырабатываемой объектом по производству электроэнергии.
Развитие систем распределенной энергетики. С точки зрения концепции развития современных электроэнергетических систем распределенная энергетика отличается автономностью функционирования, обеспечением энергоснабжения конкретных базовых объектов потребителей электроэнергии, отсутствием жесткого подчинения операторам технологической инфраструктуры энергосистем, возможностью реализации излишков вырабатываемой электроэнергии в энергосистему и свободой взаимоотношений между производителями и потребителями электроэнергии (мощности).
Электроэнергетическая система СССР изначально развивалась на основе создания отдельных районных энергосистем, основанных на работе электростанций большой мощности (Московской, Ленинградской, Донецкаой, Днепровской, Уральской), с последующим объединением районных энергосистем высоковольтными линиями электропередач в Единую энергетическую систему. Энергоснабжение всех промышленных предприятий и городов СССР осуществлялось за счет централизованных источников электроэнергии. Учитывая необходимость освоения новых территорий страны, важность централизованного обеспечения тепловой энергией населения городов, экономика СССР была нацелена на строительство ГРЭС, ТЭЦ, ГЭС и АЭС большой мощности, позволяющих обеспечить энергоснабжение не только локальных промышленных центров, но и потребителей отдельных регионов и республик.
Поэтому системы распределенной генерации в СССР не имели существенного значения в процессе развития энергосистем. Лишь на некоторых промышленных предприятиях СССР для обеспечения электрической и тепловой энергией нужд собственного производства в условиях отсутствия возможности подключения к Единой энергетической системе создавались локальные электростанции небольшой мощности до 20 МВт. Также на ряде промышленных предприятий действовали электростанции распределенной генерации, работающие на основе побочных продуктов основного производства (пар высокого давления, технические газы и пр.). В основном системы распределенной генерации в СССР создавались на базе площадок промышленных предприятий и были нацелены исключительно на энергообеспечение нужд отдельных предприятий. Модель развития энергосистемы России во многом унаследована от энергосистемы СССР, лишь в период последнего десятилетия в энергосистему России начали включаться технологии, основанные на современных трендах развития мировой энергетики, в числе которых - развитие распределенной генерации.
Концепции развития энергосистем большинства стран мира существенно отличаются от концепции развитии и функционирования Единой энергетической системы СССР и России, что связано с рядом следующих факторов:
1. Отсутствие необходимости создания систем централизованного теплоснабжения, что исключает необходимость строительства электростанций большой установленной мощности для обеспечения нужд целевых потребителей.
2. Энергосистемы большинства стран мира формировилась в качестве дополнительного механизма обеспечения функционирования экономических центров. В СССР и России развитие энергосистемы почти всегда имеет опережающий характер и создается с запасом установленной мощности.
3 Энергосистемы большинства стран мира изначально носили частный характер и формировались с учетом обеспечения принципа экономической эффективности, что обеспечивало создание систем энергоснабжения малой установленной мощности. 4. Экономики большинства стран мира характеризуются сравнительно низкой энергоёмкостью промышленных предприятий и террито-
риальных образований, что формировало необходимость создания систем энергоснабжения малой установленной мощности.
5. В большинстве стран мира основная доля спроса на потребление электроэнергии формируется со стороны населения и сектора услуг, что определяет более распределенный характер центров формирования спроса и сравнительно низкие величины установленной мощности потребителей. Это также определяет необходимость строительства электростанций малой мощности.
6. Развитие рыночных механизмов обращения электроэнергии в большинстве стран мира произошло гораздо раньше, чем в России. Это определило более давнее развитие законодательных механизмов для внедрения систем распределенной генерации;
7. Высокая стоимость электроэнергии, отпускаемая из энергосистемы стран мира, всесторонняя поддержка внедрения технологий возобновляемой энергетики со стороны правительств и высокий уровень экологической политики определяют развитие рынка распределенной генерации на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Повышение спроса на использование систем распределенной
энергетики в странах мира сформировало значительные варианты
их конфигураций, а именно:
- газопоршневые электростанции (основаны на использовании газопоршневых двигателей, установленная мощность от 1 МВт);
- газотурбинные электростанции (основаны на использовании газотурбинных двигателей, установленная мощность от 1012 МВт);
- микротурбинные электростанции (основаны на использовании микротрбинных двигателей, установленная мощность от 30 кВт);
- тепловые насосы (основаны на использовании тепловых насосов, установленная мощность от 30 кВт);
- паровые котлы (имеют возможность выработки электроэнергии на основе переработки энергии утилизируемого пара);
- возобновляемые источники электроэнергии (выработка электроэнергии производится на основе энергии ветра, энергии солнца, геотермальных источников энергии);
- когенерационные установки (основаны на технологиях одновременной выработки электрической и тепловой энергии).
Учитывая специфику развития электроэнергетических систем большинства стран мира, исследования в области развития распределенной энергетики были начаты существенно раньше, чем в России. Объективная важность и высокая значимость технологий распределенной энергетики в развитии энергосистем большинства стран мира положила начало развитию таких направлений исследований, как повышение КПД работы систем распределенной энергетики, создание технологий распределенной энергетики на основе альтернативных и возобновляемых источников энергоснабжения, развитие технологий распределенной энергетики малой мощности (микрогриды), интеграция технологий распределенной энергетики в параллельную работу с централизованными энергосистемами, интеграция распределенной энергетики с технологиями управления спросом.
Обзор научных исследований в области распределенной энергетики. Современные зарубежные научные исследования в области использования технологий распределенной генерации в большей степени посвящены моделированию работы систем распределенной генерации с централизованной системой энергоснабжения и повышению устойчивости энергоснабжения потребителей [41; 36; 43].
Значительное количество современных мировых исследований в области применения систем распределенной генерации посвящены интеграции с современными цифровыми системами контроля и управления [40; 38].
Учитывая высокий уровень развития рынков электроэнергии в большинстве стран мира, значительная часть мировых исследований в области распределенной генерации посвящена вопросу интеграции распределенной энергетики с энергорыночными механизмами ценообразования [35; 37].
Возобновляемые источники электроэнергии по своей структуре функционирования представляют собой технологии распределенных источников энергоснабжения. Интенсивное развитие возобновляемых источников электроэнергии также определило развитие отдельного направления исследований, посвященных функционированию ВИЭ как объектов распределенной энергетики [47; 44].
Цифровизация электроэнергетики привела к развитию технологий управления спросом и внедрению таких инструментов
в практику энергосистем многих стран мира, что также определило формирование отдельного направления научных исследований в области распределенной генерации [45; 39].
Следует отметить, что география мировых научных исследований в области распределенной энергетики имеет обширные масштабы, что определяет наличие значительного количество научных работ, публикуемых в этой области. Если начало зарубежных научных исследований в области распределенной энергетики было положено в странах Северной Америки и Европы [42], то современные исследования в этой области выполняются в странах Азии, на Ближнем Востоке и в странах Африки [46], что подчеркивает существенные перспективы теоретической и практической значимости развития дальнейшего распределенной энергетики во всем мире.
В России научные исследования в области распределенной генерации получили развитие в период последнего десятилетия, что связано с ростом стоимости электроэнергии (мощности), отпускаемой из Единой энергетической системы промышленным предприятиям на внутреннем рынке, с развитием технологий распределенной энергетики, популяризацией политики в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, со строительством новых инвестиционных проектов в промышленности в условиях дефицита свободных электросетевых мощностей.
Базовым направлением отечественных научных исследований в области распределенной выработки электроэнергии является снижение аварийности российской системы электроснабжения, в основе которых лежит возможность систем распределенной генерации обеспечивать надежность режимов электроснабжения в условиях неустойчивости работы ЕЭС России [33; 24].
Прежде всего, вопрос внедрения систем распределенной генерации электроэнергии имеет высокую актуальность для технологически изолированных территорий России, к которым относятся отдаленные территории страны, населенные пункты с трудной доступностью электроэнергетической инфраструктуры, изолированные энергорайоны [18; 26].
Значительная часть отечественных исследований посвящена повышению качества режимов энергоснабжения потребителей электроэнергии в объединенной энергетической системе при ус-
ловии поддержки качества энергоснабжения со стороны систем распределенной генерации электроэнергии, подключенных к энергосистеме [34; 20].
Также часть отечественных исследований в области распределённой генерации электроэнергии посвящена повышению качества электрической энергии и снижению потерь электроэнергии в энергосистеме [13; 14].
Учитывая то, что основная часть применяемых систем распределенной генерации основана на потреблении природного газа, то выработка энергоресурсов такими установками производится в режиме когенерации (одновременной выработки электрической и тепловой энергии) [12; 25]. В целом, авторами подчеркиваются преимущества использования систем когенерации энергии в применимых в качестве распределенных источников, прежде всего за счет увеличения КПД установок и покрытия спроса не только в электрической, но и в тепловой энергии.
Учитывая новизну распределенной генерации для электроэнергетики России, ряд отечественных ученых посвятил свои работы описанию новизны и перспективам развития энергосистемы страны при внедрении технологий распределенной генерации [21; 27]. В работах подчеркивается важность и высокая значимость распределенной генерации на будущее развития отечественной экономики. Отдельная часть ученых заострила свои исследования на проблемах внедрения распределенной генерации в централизованную энергосистему страны, что связано со сложной структурой управления ЕЭС России, непостоянным характером работы систем распределенной генерации, возможным увеличением аварийности энергосистемы в условиях широкого внедрения технологий распределенной генерации.
В современных условиях функционирования отечественной энергосистемы наиболее значительный дефицит электросетевых мощностей наблюдается на территориях городских агломераций. Это прежде всего объясняется ростом спроса на электроэнергию со стороны сектора услуг и девелопмента. Поэтому ряд работ отечественных исследователей посвящен покрытию дефицита спроса на потребление электроэнергии в городах посредством систем распределенной генерации [16; 19].
Учитывая высокую значимость вопроса повышения энергетической эффективности для экономики и промышленности России, отдельная часть отечественных исследований посвящена снижению затрат на энергоснабжение для потребителей электроэнергии России [2; 6]. Авторы таких исследований сконцентрировались на снижении стоимости выработки электроэнергии системами распределенной генерации за счет увеличения КПД технологических процессов, для обеспечения эффективности энергоснабжения потребителей электроэнергии.
С 2003 г. в России действует оптовый рынок электроэнергии (мощности), в условиях которого действуют все электростанции с мощностью свыше 25 МВА, и более 70 % промышленных предприятий. Ценовые сигналы на электрическую энергию и электрическую мощность, обращаемую на оптовом рынке, формируются на основе соотношения почасовых параметров спроса и предложения в энергосистеме. Внедрение систем распределенной генерации, безусловно, приведет к изменению структуры рынка электроэнергии (мощности) в России, трансформации его структуры, изменению ценовых параметров в узлах расчетной модели электроэнергетической системы, изменению цен на поставку электроэнергии для промышленных потребителей [30]. Проведенные исследования подчеркивают формирование системных изменений в рынке электроэнергии (мощности) России в краткосрочной перспективе с учетом широкого использования технологий распределенной генерации.
Развитие технологий производства электроэнергии из альтернативных источников энергии также определило отдельное направление развития исследований в области распределенной генерации функционирующих на нетрадиционных и возобновляемых источниках энергии [29; 3].
Высокая популяризация использования возобновляемых источников энергии в большинстве стран мира, а также реализация в России проектов строительства систем распределенной генерации, основанных на технологиях ВИЭ, определила отдельное направление отечественных научных исследований в области распределенной генерации на основе ВИЭ [28; 31].
Учитывая непостоянство выработки электроэнергии системами ВИЭ, для обеспечения ритмичного энергоснабжения потре-
бителей электроэнергии работа систем ВИЭ всегда интегрируется с технологиями промышленных накопителей электроэнергии, что также было отражено в исследованиях отечественных ученых [4; 1].
Интенсивная цифровизация отечественной электроэнергетики также оказывает существенное влияние на развитие исследований в области распределённой генерации. Ряд исследований, выполненный отечественными учеными, посвящен повышению качества цифрового моделирования режимных процессов работы электроэнергетической системы в условиях работы распределенной генерации. Авторами проводится имитационный анализ режимов электроснабжения, что позволяет предлагать решения по повышению качества управления электроэнергетическими системами в интеграции с распределенной энергетикой [23].
Развитие концепции Smart Grid (англ. «умные сети электроснабжения») в мировой электроэнергетике также привлекли внимание отечественных исследователей. Интеграция технологий Smart Grid с системами распределенной генерации позволяет вывести на новый уровень процессы интеллектуального управления электроснабжением [5].
Интенсивное развитие концепций управления спросом на электроэнергию (Demand Side Management) в странах мира также определило развитие научных работ в этой области в отечественной научной школе. Также высокую значимость импульс к развитию отечественных исследований в области управления спросом получил после введения изменений в отечественное законодательство (Постановление Правительства РФ № 287 от 20 марта 2019 г. «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам функционирования агрегаторов управления спросом на электрическую энергию в Единой энергетической системе России, а также совершенствования механизма ценозависимого снижения потребления электрической энергии и оказания услуг по обеспечению системной надежности»). Указанное постановление определило начало развития технологий управления спросом на электроэнергию на розничном рынке электроэнергии (мощности), в том числе с участием агрегаторов спроса [17; 32].
Развитие цифровых технологий управления в ТЭК и технологий управления спросом на потребление электроэнергии приво-
дят к совершенствованию функциональных свойств потребителей электроэнергии в процессе участия в электроэнергетической системе. Одним из направлений развития потребителей в электроэнергетической системе является формирование «активных» свойств и превращение потребителей электроэнергии в «активных потребителей». В условиях развития распределенной генерации в России, отечественными учеными также проведены исследования функционирования активных потребителей электроэнергии, имеющих собственные источники распределенной генерации [7; 15]. Исследования авторов подчеркнули возможности повышения эффективности функционирования активных потребителей электроэнергии в условиях интеграции с распределенными системами генерации, повышения маневренности нагрузок потребителей, повышения устойчивости режимов энергосистемы.
Развитие концепции активных энергетических комплексов. Формирование концепции активных энергетических комплексов в России, введенных Постановлением Правительства РФ от 21 марта 2020 г. N° 320 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам функционирования активных энергетических комплексов» привело к развитию отечественных исследований в этой области [8; 22].
Учитывая значительный рост объемов используемых систем распределенной энергетики в России и высокий интерес промышленных предприятий к дальнейшему расширению использования систем распределенной энергетики различных типов, снижение стоимости закупок систем распределенной энергетики, а также высокую популяризацию систем распределенной энергетики на мировых рынках, российское законодательство в области энергоснабжения претерпело ряд усовершенствований в части возможностей адаптации систем распределенной энергетики в условия работы промышленных предприятий и крупных потребителей энергоресурсов, а именно:
1. Федеральный закон «Об электроэнергетике» (№ 35-ФЗ от 26 марта 2003 г.). Закон является основополагающим нормативным актом, регулирующим деятельность в области электроэнергетики России. Его содержание не ограничивает возможности использования систем распределенной энергетики в России. Определяет величину мощности для объектов по производству электрической
энергии (мощности) в том числе электростанций действующих на розничных рынках электроэнергии.
2. Постановление Правительства «О функционировании розничных рынков электрической энергии, полном и (или) частичном ограничении режима потребления электрической энергии» (№ 442 от 4 мая 2012 г.). В постановлении вводится понятие «производитель электрической энергии (мощности) на розничном рынке», «объект микрогенерации», и легитимизует производителей электроэнергии на розничном рынке. Определяет порядок продажи электрической энергии (мощности), выработанной производителями электроэнергии на розничном рынке. Определяет условия создания, функционирования и развития активных энергетических комплексов.
3. Постановление Правительства «О схемах и программах перспективного развития электроэнергетики» (№ 823 от 17 октября
2009 г.). Постановлением определяется порядок включения в схемы и программы развития отраслей электроэнергетики регионов РФ объектов по производству электроэнергии (мощности) на розничном рынке. В случае включения объектов по производству электроэнергии (мощности) на розничном рынке в программы развития отраслей электроэнергетики регионов РФ, затраты на обеспечение электросетевой инфраструктуры включаются в затраты на обеспечение инвестиционных программ электросетевых компаний.
4. Федеральный закон «О теплоснабжении» (№ 90-ФЗ от 27 июля
2010 г.). В законе определяется порядок функционирования объектов комбинированной выработки электрической и тепловой энергии, порядок работы таких объектов в рамках централизованной системы теплоснабжения территорий.
5. Постановление Правительства РФ «О ценообразовании в сфере теплоснабжения» (№ 1075 от 22 октября 2012 г.). В постановлении определяется порядок регулирования тарифов на отпуск тепловой энергии выработанной объектами комбинированной выработки электрической и тепловой энергии.
6. Постановление Правительства РФ «Об утверждении Правил установления требований энергетической эффективности товаров, работ, услуг при осуществлении закупок для обеспечения
государственных и муниципальных нужд» (№ 1221 от 31 декабря 2009 г.). Постановление вводит обязательное требование в случае модернизации источников выработки тепловой энергии мощностью свыше 5 Гкал на источники с возможностью режима выработки тепловой энергии в режиме когенерации.
Анализ существующих зарубежных и отечественных научных исследований в области применения систем распределенной энергетики на промышленных предприятиях позволяет сделать выводы о том, что современные положения и научные подходы не учитывают ряд ключевых элементов, а именно:
1. Отсутствие методиче ского подхода к комплексному управлению затратами на закупку электроэнергии и природного газа в процессе управления функционированием активных энергетических комплексов на промышленных предприятиях России.
2. Отсутствие учета неравномерности графиков спроса на потребление природного газа в процессе управления функционированием активных энергетических комплексов.
3. Отсутствие учета изменения комплексного спроса на потребление электроэнергии и природного газа в процессе управления графиками работы активных энергетических комплексов.
4. Отсутствие анализа принципов ценообразования действующих механизмов оптового и розничного рынков электроэнергии в процессе функционирования активных энергетических комплексов.
5. Отсутствие методов анализа ценовых параметров стоимости закупки электроэнергии промышленными предприятиями, присоединенными к сетям производителей электроэнергии напрямую.
6. Отсутствие алгоритма комплексного управления функционированием активных энергетических комплексов на промышленных предприятиях России в условиях современных энергорыночных механизмов обращения электрической энергии (мощности) и природного газа.
Также следует отметить, что в изменениях к «Основным положениям функционирования розничных рынков электрической энергии», утвержденных Постановлением Правительства РФ (№ 442 от 4 мая 2012 г.) о введении условий создания, функционирования и развития активных энергетических комплексов (введено Постановлением Правительства РФ № 320 от 21 марта 2020 г.) впервые при-
водится термин, описывающий объект «Активный энергетический комплекс», который представляет собой следующее определение:
«Функционирующие в составе Единой энергетической системы России объект по производству электрической энергии (электростанция) и энергопринимающие устройства промышленных предприятий, административно-деловых центров и торговых центров (комплексов), в отношении которых выполняются следующие условия: только один из объектов активного энергетического комплекса имеет точку присоединения к электрическим сетям территориальной сетевой организации (далее - сетевая организация); все объекты активного энергетического комплекса имеют между собой электрические связи через объекты электросетевого хозяйства, не принадлежащие сетевой организации; регулирование производства и потребления электрической энергии (мощности) объектами активного энергетического комплекса осуществляется с применением совокупности функционально объединенных устройств, компонентов и программного обеспечения, предназначенных для поддержания параметров перетока в пределах величины разрешенной мощности активного энергетического комплекса, величины разрешенной мощности объектов активного энергетического комплекса, а также для балансирования процессов производства и потребления электрической энергии, в том числе дистанционного ограничения режима потребления электрической энергии (управляемое интеллектуальное соединение активного энергетического комплекса)».
Учитывая выявленные современные особенности развития топливно-энергетического комплекса России, влияющие на функционирование активных энергетических комплексов, нами предложено уточнить термин «Активные энергетические комплексы»:
Активный энергетический комплекс - объект по производству электрической энергии установленной генерирующей мощностью не превышающий 25 МВт, имеющий прямые электрические связи с объектами энергопринимающих устройств промышленного потребителя электрической энергии (мощности) и имеющий только одну электрическую связь с Единой энергетической системой, одновременное регулирование и учет производства и потребления электрической энергии (мощности) которых производится в рамках единого сальдо-перетока, с учетом возможностей параметров
ценообразования на закупку электрической энергии (мощности) и природного газа в современных энергорыночных условиях, и существующих технологических ограничений величины разрешенной мощности потребления энергопринимающих устройств предприятия, синхронно управляемых на основе интеллектуальных функционально-объединенных устройств регулирования, синхронизации и учета параметров производства и потребления электрической энергии (мощности) [9; 10; 11].
По нашему мнению, развитие теоретических и методических подходов функционирования активных энергетических комплексов в масштабах топливно-энергетического комплекса России должно производиться с учетом выявленных особенностей, что требует дальнейшей разработки научных положений в этой области.
В рамках заключительных выводов к проведенному исследованию можно констатировать следующее:
1. Системы распределенной энергетики, функционирующие в экономическом пространстве оптового и розничного рынков электроэнергии России, характеризуются особенностями, которые выражаются в особенностях расположения в топологии электроэнергетической системы, особенностями законодательного регулирования их функционирования, упрощенными требованиями к регулированию деятельности и т.п. Таким образом, регулирование использования систем распределенной энергетики в ЕЭС России имеет особенности, которые стоит учитывать в процессе управления активными энергетическими комплексами.
2. Анализ современной концепции развитии электроэнергетической системы России позволяет констатировать высокую роль в участии распределенной генерации в функционировании объединенных и изолированных энергосистем. Это позволяет подчеркнуть важность развития научных исследований в области использования распределенной генерации на современном этапе научно-организационного развития энергосистем.
3. Анализ современных зарубежных и отечественных научных исследований в области функционирования, управления и развития систем распределенной генерации позволил выявить их значительное количество, которое охватывает широкий спектр направлений, таких как моделирование работы систем распределенной
генерации, интеграция с современными цифровыми системами контроля и управления, функционирование в рамках среды энергорыночных механизмов, функционирование ВИЭ как объектов распределенной энергетики в структуре Smart Grid, обеспечение надежности режимов электроснабжения в условиях неустойчивости работы ЕЭС России, функционирование распределенной генерации в различных странах и регионах функционирования и т.п. Это также позволяет подчеркнуть существенную интеграцию систем распределенной генерации в различные направления функционирования мировых энергосистем.
4. Анализ отечественного законодательства в области функционирования систем малой распределенной энергетики позволил выявить, что современная среда нормативно-правового регулирования России уделяет значительное внимание необходимости стимулирования развития систем распределенной генерации в объединенных и изолированных территориях функционирования электроэнергетической системы России. При этом современные нормативно-правовые механизмы не являются достаточными для достижения требуемого уровня развития технологий распределенной энергетики и активных энергетических комплексов в энергосистеме России и требуют дальнейшей доработки.
5. Современные положения и научные подходы в области управления функционированием распределенной генерации не учитывают ряд ключевых элементов, а именно: отсутствие методического подхода к комплексному управлению затратами на закупку электроэнергии и природного газа в процессе управления функционированием активных энергетических комплексов на промышленных предприятиях России; отсутствие учета неравномерности графиков спроса на потребление природного газа в процессе управления функционированием активных энергетических комплексов; отсутствие учета изменения комплексного спроса на потребление электроэнергии и природного газа в процессе управления графиками работы активных энергетических комплексов; отсутствие анализа принципов ценообразования действующих механизмов оптового и розничного рынков электроэнергии в процессе функционирования активных энергетических комплексов; и пр.
<g!fc>
МОСКОВСКИЙ ФИНАНСОВО-ЮРИДИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МФЮА
Библиографический список
1. Арестова А.Ю. Накопитель энергии как средство противоаварийного управления на примере сети электроснабжения о. Русский // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем: 5-я Международная научно-техническая конференция. Сочи, 2015.
2. Байрамгулова Ю.М. Методики оценки эффективности внедрения источников распределительной генерации // Энергетические и электротехнические системы: международный сборник научных трудов. Магнитогорск, 2017.
3. Борисов К.И. Влияние распределенной генерации на развитие рынка электроэнергии. Опыт Дании // Экономика и предпринимательство. 2021. № 6 (131).
4. Булатов Ю.Н. Применение накопителей энергии и управляемых установок распределенной генерации для снижения провалов напряжения в сетевом энергетическом кластере // Системы. Методы. Технологии. 2018. № 2 (38).
5. Валеев А.Р. Распределенная энергетика как составляющая энергосистем Smart Grid // Диспетчеризация и управление в электроэнергетике: материалы докладов XII Всероссийской открытой молодежной научно-практической конференции. Казань, 2017.
6. Варганова А.В. Методика оценки эффективности внедрения источников распределенной генерации // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2019. Т. 19. № 4.
7. Волкова И.О. Активный потребитель: задача оптимизации потребления электроэнергии и собственной генерации // Проблемы управления. 2013. № 6.
8. Воропай Н.И. Противоаварийное управление нагрузкой для обеспечения гибкости электроэнергетических систем // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 4 (153).
9. Дзюба А.П. Управление энергозатратами промышленных предприятий, присоединенных к электрическим сетям производителей электроэнергии // Вестник Кемеровского государственного университета. Серия: политические, социологические и экономические науки. 2021. № 2 (20).
10. Дзюба А.П. Актуальность применения активных энергетических комплексов в промышленности России // Проблемы экономики и управления нефтегазовым комплексом. 2021. № 9 (201).
11. Дзюба А.П. Теория и методология управления спросом на энергоресурсы в промышленности. Челябинск, 2020.
12. Дормидонов П.В. Распределенная энергетика с применением технологии когенерации // Молодежный научный форум: сборник статей по материалам XXXIV студенческой международной научно-практической конференции. Пенза, 2019.
13. Климов П.Л. Анализ качества электроэнергии, выдаваемой установкой распределенной генерации на базе микротурбин // Фундаментальные и прикладные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации: сборник статей XXVI Международной научно-практической конференции. Пенза, 2019.
14. Косарев Б.А. Оценка качества электроэнергии в системе электроснабжения с активным потребителем // Промышленная энергетика. 2020. № 9.
15. Косарев Б.А. Моделирование включения активного потребителя на параллельную работу с системой электроснабжения нефтегазодобывающего предприятия // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 8.
16. Кутовой Г.П. Распределенная генерация в структурах территориальных электросетевых комплексов - актуальный фактор повышения надежности систем электроснабжения потребителей // Энергетическая политика. 2015. № 2.
17. Нехороших И.Н. Инновационные механизмы управления спросом на электрическую энергию: обзор мирового опыта и оценка перспектив его применения в России // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Экономика. Социология. Менеджмент. 2019. Т. 9. № 2 (31).
18. Нурмухаметов А.Ф. Распределенная генерация. режимы работы автономных систем электроснабжения // Проблемы и перспективы развития электроэнергетики и электротехники: материалы II Всероссийской научно-практической конференции. Казань, 2020.
19. Павлов З.В. Распределенная генерация в системах электроснабжения города // Электроэнергетика. Одиннадцатая международная научно-техническая конференция студентов, аспирантов, молодых ученых «ЭНЕРГИЯ-2016». Иваново, 2016.
20. Погодин А.А. Распределенная генерация в схемах электроснабжения промышленного производства // Актуальные направления развития техники и технологий в России и за рубежом - реалии, возможности, перспективы. Н.Новгород, 2019.
21. Поломошина М.А. Анализ влияния распределенной генерации на развитие мировой электроэнергетики // Образование и наука в России и за рубежом. 2020. № 3 (67).
22. Проценко П.П. Интеграция распределенной генерации в ЕЭС России в составе активных энергетических комплексов // Вестник Амурского государственного университета. Серия: Естественные и экономические науки. 2021. № 93.
23. Разживин И.А. Гибридное моделировании распределенной генерации в электроэнергетических системах // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2020. Т. 20. № 2.
24. РыцоваА.В. Влияние распределенной генерации на режим работы энергосистемы // Вестник современных исследований. 2018. № 12.5 (27).
25. Сафонов А.И. Обзор состояния рынка когенерационных установок малой мощности // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. № 11-1.
26. Сичевский А.С. Возобновляемая энергетика как распределенная генерация труднодоступных населенных пунктов // Проблемы и перспективы развития электроэнергетики и электротехники: материалы II Всероссийской научно-практической конференции. Казань, 2020.
27. Смирнова С.В. Тренд времени - распределенная генерация: как он реализуется в России и как влияет на отрасль // Вопросы электротехнологии. 2020. № 2 (27).
28. СолдусоваЕ.О. Снижение необходимых резервов мощности в изолированных энергосистемах с возобновляемыми источниками энергии // Актуальные проблемы электроэнергетики. сборник научно-технических статей: посвящается 80-летию со дня рождения проф. С.В. Хватова. Н.Новгород, 2018.
29. Степанов С.Ф. Распределенная генерация электроэнергии с помощью малой автономной установки на низкопотенциальном теплоносителе // Диспетчеризация и управление в электроэнергетике: материалы докладов XII Всероссийской открытой молодежной научно-практической конференции. Казань, 2017.
30. Суюнчев М.М. Мировой опыт формирования систем ценообразования на электрическую энергию, производимую объектами распределенной генерации // Актуальные проблемы современности: наука и общество. 2018. № 4 (21).
31. Тягунов М.Г. Как должна быть построена энергетическая система с установками на основе ВИЭ // Технический оппонент. 2019. № 2 (3).
32. Ханаев В.В. Управление спросом на электроэнергию - современное состояние и перспективы развития // Электроэнергия. Передача и распределение. 2020. № 5 (62).
33. Худяков К.И. Проблемы интеграции распределенной генерации и централизованной системы электроснабжения // Приоритетные направле-
ния инновационной деятельности в промышленности: сборник научных статей по итогам третьей международной научной конференции. Казань, 2020.
34. ЭльджрушиД.С. Распределенная генерация электроэнергии в районах с разбросанными поселениями // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2019. № 19-21 (303-305).
35. Abdulkareem S.A.N. A novel approach for distributed generation expansion planning considering its added value compared with centralized generation expansion // Sustainable Energy, Grids and Networks. 2021. March. Vol. 25.
36. Beltran J.C. Comparative analysis of deterministic and probabilistic methods for the integration of distributed generation in power systems // Energy Reports. 2020. February. Vol. 6. Supplement 3.
37. CraigM.T. A retrospective analysis of the market price response to distributed photovoltaic generation in California // Energy Policy. 2018. October. Vol. 121.
38. Howlader H.O.R. Distributed generation incorporated with the thermal generation for optimum operation of a smart grid considering forecast error // Energy Conversion and Management. 2015. May. Vol. 96.
39. Howlader H.O.R. Distributed generation integrated with thermal unit commitment considering demand response for energy storage optimization of smart grid // Renewable Energy. 2016. December. Vol. 99.
40. Kakran S. Smart operations of smart grids integrated with distributed generation: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. January. Vol. 81. Part 1.
41. Matos S.P.S. Protection philosophy for distribution grids with high penetration of distributed generation / S.P.S. Matos, M.C. Vargas, L.G.V Fracalossi, L.F. Encarnagao, O.E. Batista // Electric Power Systems Research. 2021. Vol. 196.
42. Ren H. Promotion of energy conservation in developing countries through the combination of ESCO and CDM: A case study of introducing distributed energy resources into Chinese urban areas // Energy Policy. 2011. December. Vol. 39. Iss. 12.
43. Sandhya K. A review on the state of the art of proliferating abilities of distributed generation deployment for achieving resilient distribution system K. Chatterjee // Journal of Cleaner Production. 2021. March. Vol. 287.
44. Samper M. Grid parity analysis of distributed PV generation considering tariff policies in Argentina // Energy Policy. 2021. October. Vol. 157.
45. Wang Y. Energy management of smart micro-grid with response loads and distributed generation considering demand response // Journal of Cleaner Production. 2018. October. Vol. 197. Part 1.
<g!fc>
МОСКОВСКИЙ ФИНАНСОВО-ЮРИДИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МФЮА
46. Zhang Y. Structural evolution of energy embodied in final demand as economic growth: Empirical evidence from 25 countries // Energy Policy. 2021. September. Vol. 156. 2021.
47. Zhang L. The impact of feed-in tariff reduction and renewable portfolio standard on the development of distributed photovoltaic generation in China // Energy. 2021. October. Vol. 232.
А.П. Дзюба
доктор экономических наук
старший научный сотрудник кафедры «Экономика и финансы» Высшей школы экономики и управления
Южно-Уральский государственный университет (НИУ), г. Челябинск Е-mail: [email protected]
А.В. Семиколенов
соискатель кафедры «Экономика и финансы» Высшей школы экономики и управления
Южно-Уральский государственный университет (НИУ), г. Челябинск Е-mail: [email protected]
