CC BY
66
СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ ЭКОНОМИКИ
25 (214) - 2013
УДК 338.984
концепция формирования энергоснабжения территории
российской федерации для обеспечения возможности модернизации экономики
С. А. НЕКРАСОВ, кандидат технических наук,
кандидат экономических наук, научный сотрудник, Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (НИУ МЭИ), член Экспертного совета Комитета по энергетике Государственной думы Российской Федерации E-mail: s_a_n1@bk. ru
В статье показаны необходимость корректировки приоритетов при построении энергоснабжения в направлении повышения значения роли конечного потребителя. Отмечено, что для повышения эффективности использования мощностей необходим переход от фрагментарных решений к системному подходу -формированию среды, в рамках которой будет достигнута гармонизация отношений всех участников процесса производства, распределения и потребления энергетических ресурсов на основе восприимчивости к инновационным решениям.
Ключевые слова: производство и потребление энергии, энергетическая безопасность, эффективность энергоснабжения, концепция, модернизация, экономика.
Введение. Опережающий инфляцию рост стоимости энергетических ресурсов и невозможность повышения производительности труда на основе доступного и качественного энергоснабжения приводят к замедлению социально-экономического развития Российской Федерации. Увеличение объемов инвестиционных программ в энергетике вызывает дополнительное снижение доступности электроэнергии. Так как в структуре стоимости электроэнергии для конечного потребителя доля
генерации составляет менее 40 %, внедрение совокупности технологий, повышающих параметры и эффективность работы генерирующих мощностей, сможет сократить стоимость электроснабжения не более чем на 20 %, что будет поглощено инфляцией менее чем за 2 года.
В мире эффективность использования энергетических мощностей (число часов использования установленной мощности - ЧЧИМ, ч/год) является фактором, влияющим на стоимость электроэнергии в государстве. ЧЧИМ зависит от возможности обеспечения равномерного потребления электроэнергии в значительно большей степени, чем от технологических параметров и состава энергетических мощностей. Ввод новых мощностей, опережающий рост потребления, приводит к снижению ЧЧИМ, ведь объем потребления электроэнергии определяется потребностью экономики. Во всех странах, заверивших этап индустриализации, величина удельного (подушевого) потребления электроэнергии (УПЭ) выходит на насыщение или растет с темпом менее 1 % в год. Так как в европейской части России отсутствуют предпосылки для роста УПЭ выше значений западноевропейских стран и Японии (8 МВт-ч/чел. в год), а Урала, Сибири и Дальнего
Востока - Канады, США и Скандинавских стран (12 МВт-ч/чел. в год), то асимптотическая граница годовой выработки электроэнергии не превышает 1 300-1 400 млрд кВт-ч. В результате оптимизации потребления возможно повышение ЧЧИМ в европейской части России до 5 500 ч/год, а в восточной части - до 5 800 ч/год, что позволит обеспечить надежное энергоснабжение при установленной мощности энергосистемы менее чем 250 ГВт.
Стратегическую безопасность определяет доступность топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), поэтому для повышения эффективности использования мощностей необходим переход от фрагментарных решений к системному подходу. Требуется формирование среды, в рамках которой будет достигнута гармонизация отношений всех участников процесса производства, распределения и потребления энергетических ресурсов на основе восприимчивости к инновационным решениям, а не максимизации прибыли каждым участником.
Системный подход к построению энергоснабжения, сбалансированность потребления и выработки электроэнергии являлись и являются существенно более значимыми для устойчивого развития российской экономики в сравнении с совокупностью достижений в области повышения параметров генерации и передачи электроэнергии. В рамках средового подхода требуется корректировка Энергетической стратегии Российской Федерации с переносом приоритетов на реализацию проектов, обеспечивающих синергический эффект оптимизации неразрывной технологической цепочки «производство - потребление» ТЭР.
1. Возможности повышения производительности труда за счет электрификации не использованы в полной мере в связи с невозможностью обеспечения запросов потребителей к качеству и надежности энергоснабжения при разнонаправленных требованиях плановой и рыночной экономики.
Как известно, энергетика СССР занимала ведущие позиции в мире. Командно-административные методы позволили достичь высокой эффективности в централизованном энергоснабжении, но при условии, что действия потребителя регламентировались плановыми показателями. Целенаправленная политика электрификации охватила пригодные для земледелия и густонаселенные районы. Если в 1950 г. только 15 % колхозов и 76 % совхозов использовали электроэнергию, то уже в середине 1970-х гг. доля таких хозяйств возросла до 99,9 %.
В 1990-х гг. в Российской Федерации началось формирование рыночных отношений, вызвавшее структурную трансформацию экономики. Стали создаваться новые «точки роста», значительно расширилась сфера услуг. При этом ранее существовавшие предприятия, а в ряде случаев целые сектора экономики снизили объем производства в десятки раз и фактически прекратили свое существование. Производство значительного количества градообразующих предприятий сократилось, появилась задача сохранения большинства моногородов. Проблема стала касаться тысяч малых городов, военных городков, поселков городского типа, сельских поселений. Объекты жизнеобеспечения, спроектированные для работы с заранее заданными показателями, стали работать с заниженной нагрузкой. В итоге существующая инфраструктура перестала соответствовать требованиям, необходимым для обеспечения эффективного энергоснабжения потребителей.
В условиях спада потребления как в силу снижения объемов, так и сокращения удельных расходов энергоресурсов, система тарифообразования привела к более высоким тарифам на услуги жизнеобеспечения в российской глубинке по сравнению с крупными городами. Задача снижения тарифов в первую очередь вызвала сокращение амортизационной составляющей, ремонтных работ, позволявших проводить мероприятия по повышению энергоэффективности. Проблема отсутствия средств, став более острой в депрессивных населенных пунктах в сравнении с развивающимися крупными городами, привела к снижению надежности и к дополнительному росту изначально высоких удельных расходов на отпуск энергоресурсов в малых населенных пунктах в большей степени, чем в мегаполисах. В результате условия для развития малого бизнеса, новых направлений деятельности в российской глубинке стали становиться все менее и менее привлекательными по сравнению с крупными городами. Это является одной из причин миграции населения из малых населенных пунктов в промышленные и финансовые анклавы, что в условиях отсутствия средств для модернизации систем жизнеобеспечения вызывает дополнительный рост удельных издержек в глубинке [16].
Применительно к электроснабжению указанные процессы приводят к постоянному перераспределению нагрузок. Изменение распределения потребления энергии в результате построения
рыночных отношений привело к переходу на режимы работы электрических сетей, отличные от изначальных проектных. Это в совокупности с возрастающей степенью износа электросетей послужило причиной роста длительности вынужденных отключений потребителей, снижения качества и надежности энергоснабжения. Как убедительно показано профессором Б. И. Кудриным, электроснабжение на основе энергетики, сформированной в плановой экономике для обеспечения заранее заданного электропотребления, все в большей степени перестает соответствовать ГОСТ 13109-97 [11]. Перерывы в электроснабжении удаленных населенных пунктов достигают 70 ч/год на один фидер (для сравнения отметим, что за последние 15 лет длительность отключений в США составила 92 мин в год для западных районов и 214 мин для северовосточных, аналогичный показатель в Японии - 4 мин) [30]. В максимум нагрузки в осенне-зимний период на вводах в жилые помещения в отдельных регионах напряжение снижается до 160-170 В, что не позволяет обеспечить нормальную работу электроприемников и зачастую приводит к выходу их из строя. В связи с этим многие индивидуальные потребители вынуждены устанавливать стабилизаторы напряжения для поднятия уровня напряжения, что является несистемным решением, ухудшающим режим работы сети. Стабилизаторы напряжения, являясь электроприемниками с достаточно низким коэффициентом мощности, способствуют еще большему росту потерь напряжения. В этих условиях обеспечить сельскохозяйственное производство оказывается практически невозможным.
По мере насыщения производства и быта электронными приборами у потребителя возрастают требования к обеспечению качества электроэнергии. Принципиально отличаются требования к качеству и надежности энергоснабжения, необходимые для замены керосиновой лампы на бытовое электроосвещение, и для современных технологических процессов. Это связано с более высоким уровнем компьютеризации, являющейся источником повышения производительности экономики XXI в., необходимостью последовательного замещения станочного парка на новые модели, неотъемлемой частью которых является электронное управление. Для надежной работы современных станков предъявляются требования к качеству электроэнергии, устойчивое соблюдение которых весьма проблематично в российской глубинке. Для организации про-
мышленного производства на основе современного оборудования, а также автоматизации и компьютеризации производственного процесса требования к качеству энергоснабжения являются более жесткими, чем для сельскохозяйственного производства. Причем требование компьютеризации экономики является повсеместным, универсальным и постоянно возрастающим.
Согласно Большому энциклопедическому словарю электрификация - это широкое внедрение в производство и быт электрической энергии для повышения производительности труда и эффективности производства. В работе автора [17] показано, что во втором десятилетии XXI в. электрификация как механизм повышения производительности труда, позволяющий использовать современные электронные приборы, станки и средства автоматизации в совокупности с обеспечением надежного и качественного энергоснабжения для его реализации, состоялась на участках, совпадающих с крупными городами, некоторыми воинскими объектами, покрывающими значительно менее 5 % территории России. В случае усиления определения электрификации требованием возможности заявительного подключения новых электроприемников, повышающих производительность труда, этой дефиниции будут удовлетворять островные участки, например промышленные предприятия, снизившие объемы производства и, как следствие, имеющие возможность подключения нового оборудования в счет старых лимитов мощности. Очевидно, что только на этой территории отсутствуют барьеры со стороны энергоснабжения для дальнейшего социально-экономического развития, а также может рассматриваться вопрос о возможности беспрепятственной со стороны энергетики модернизации отечественной экономики и развития производства.
2. Сформировавшаяся модель с непрерывно растущей стоимостью энергообеспечения, делая бесперспективными усилия частного потребителя уменьшить оплату за энергоснабжение, в том числе врезул ьтате энергосбережения, мотивирует развитие собственной автономной генерации, что приводит к потере преимуществ ЕЭС.
Решение возникшей проблемы на основе строительства новых электростанций и роста сетевой инфраструктуры привело к росту стоимости электроэнергии в Российской Федерации. Так, если в докладе ведущей международной консалтинговой компании МсЮ^еу «Эффективная Россия: про-
изводительность как фундамент роста», опубликованном в апреле 2009 г. [29], указывалось, что стоимость электроэнергии в России была ниже, чем в США - на 15 %, Германии - на 77 %, Великобритании - почти в 2,5 раза, то в настоящее время она превышает 6-7 руб. /кВт-ч для ряда промышленных потребителей европейской части страны, что кратно больше, чем в большинстве развитых стран. В структуре цены электроэнергии для конечных потребителей, например в США, более 60 % составляет генерация. Проведенный анализ показал, что для большинства российских регионов доля, приходящаяся на передачу, сбытовую надбавку гарантирующего поставщика и маржинальный доход, превышает 60 %, при этом на генерацию приходится лишь 40 % [5].
Доля России в производстве электроэнергии в мире составляет 6 %, а в мировом ВВП - 1,6 % [27]. Поэтому развитие отечественного производителя сдерживает не только стоимость электроэнергии, но и кратно большее потребление на единицу продукции. Темп роста стоимости электроэнергии в последние двенадцать лет (и в прогнозе на ближайшие десять лет) превышает аналогичный показатель в США в период энергетического и политического кризисов 1970-х гг. Однако, если в США в 1980-х гг. произошло снижение стоимости электроэнергии в приведенных ценах (с учетом инфляции) до 7-10 центов/кВт-ч, причем в итоге на протяжении полувека (как и в перспективе на 20 лет) этот показатель находился и будет находиться на постоянном уровне (рис. 1) [21], то в России рост цены электроэнергии и впредь будет опережать уровень инфляции.
В результате указанного роста цены электроэнергии отечественные товары все в большей степени будут терять конкурентоспособность, что приведет к дальнейшему импорто-замещению. Согласно данным академика Е. М. Примакова, приведенным на заседании «Меркурий-клуба» на тему «Проблемы развития электроэнергетики в свете задач модернизации России» 18.03.2010, затраты на энергоносители в структуре себестоимости продукции в России в среднем превышают аналогичные показатели в Китае в 1,7 раза, в 7 раз - в Соединенных Штатах, в 12 раз -в странах ЕС, что является одной из главных причин неконкурентоспособности нашей экономики.
А это значит, что энергетическая безопасность как способность страны или региона обеспечить энергоресурсами экономический рост, снижение уровня бедности и улучшение качества жизни по доступным ценам (определение, данное на Государственном совете Российской Федерации «О повышении энергоэффективности российской экономики» в Архангельске в июне 2009 г.) не может быть обеспечена без корректировки сегодняшнего сценария развития энергетики.
Выделяются две взаимосвязанные компоненты энергетической безопасности: тактическая и стратегическая [3]. Если в тактической компоненте определяющей является надежность (включая живучесть) энергоснабжения, то в стратегической -защищенность страны от высокой стоимости энергоснабжения, которая может приводить к сдерживанию экономического роста или даже невозможности поддержания нормального функционирования общества и экономики при минимальном или нулевом экономическом росте. Для развития отечественной энергетики, с одной стороны, требуется повышение качества и надежности энергоснабжения, что требует дополнительных инвестиционных затрат. С другой стороны - стоимость электроэнергии для конечного потребителя уже является лимитирующим фактором социально-экономического развития и в ряде случаев определяет переход потребителей на другие, более дешевые (но менее эффективные) по сравнению с электроэнергией источники механической энергии.
Энергосбережение в создавшейся ситуации является необходимым, но не достаточным условием для экономического развития. Например, за последние семь лет на наиболее прогрессивных
ЦП о гч со о о ("Ч гч
Рис. 1. Средние розничные цены на электроэнергию в США в 1970-2030 гг. в номинальных ценах и ценах 2005 г, центов/кВт-ч: 1 - реальная цена в 2005 г 2 - номинальная цена
отечественных предприятиях достигнуто снижение потребления энергии на 30 % и более в физическом измерении, но в финансовом выражении величины платежей выросли в 3-4 раза (что в 1,5-2 раза выше уровня инфляции). В результате роста цен на электроэнергию стоимость ручного труда становится сопоставимой с электроприводом. Таким образом, можно утверждать, что экономическое развитие в России, которое неразрывно связано с востребованностью новых технологий, интенсификацией производства и модернизацией, вернулось на уровень, характерный для эпохи принятия плана ГОЭЛРО. Только если для экономики страны 1920-х гг. основной задачей была замена механического труда на основе электрификации народного хозяйства, то в результате реформирования энергетики последнего десятилетия для ряда потребителей вынужденным является снижение потребления электроэнергии, и в статус экономически эффективных переходят проекты замены электроприводов на механическую силу, что создает предпосылки вовсе не к переходу на VI технологический уклад, а к возвращению ко II технологическому укладу (внедрение парового привода), а в ряде случаев к I технологическому укладу -периоду освоения водяного и ветряного колеса. В результате в качестве альтернативы генерации электроэнергии приоритет получают проекты, основанные на технологиях демидовских времен, например: водяная или паровая турбина, трансмиссионный вал и ременные приводы для отбора мощности.
Рост энергоэффективности на 40 % не изменит соотношения энергоемкости России и других стран, ведь в развитых странах приняты аналогичные индикативные параметры развития экономики. Например, задача повышения энергоэффективности жилого сектора Канады в 2005-2030 гг. на 31 %, коммерческого сектора - на 33 %, промышленного -на 36 %; снижения электроемкости в США в 2000-2025 гг. с 0,41 до 0,2 кВт-ч/долл. ВВП [9]; сокращения потребления тепла в жилом секторе Германии на 80 % в 2008-2050 гг. и др. Даже в случае достижения энергоемкости экономики России показателей северных стран доля энергетических затрат в структуре себестоимости отечественной продукции будет выше в связи с кратно более дорогой электроэнергией для промышленных предприятий в сравнении с Великобританией, Ирландией, странами Северной Америки, Скандинавии.
Согласно известному принципу Ле-Шателье, если на систему производится воздействие, то
она переходит в состояние, в котором влияние этого воздействия минимально. Поэтому реакцией потребителя на рост стоимости энергоснабжения стала стихийная установка собственной генерации. В работе С. П. Филиппова [25] показано, что в 2004-2007 гг. суммарная мощность реализованного оборудования для малых ТЭС превышала данный показатель для большой энергетики в 1,4 раза. Существующая стоимость выполнения технических условий на подключение к сети делает экономически нецелесообразной работу новой генерации параллельно с сетью. Предприятия сооружают независимую генерацию, как правило, без выхода в энергосистему. Фактически это является переходом к натуральному хозяйству в электроэнергетике -секторе экономики, где с момента ее зарождения существовала и активно использовалась синергия от учета преимуществ географического положения Российской Федерации в нескольких часовых поясах, естественного наличия и специального разнесения максимумов нагрузки разных групп потребителей по времени суток, использования возможностей разных типов генерации для обеспечения эффективности использования оборудования, взаиморезервирования генерации, сетевой инфраструктуры и др. При автономной работе эти преимущества становятся практически нереализуемыми. В случае массового появления генераторов, не объединенных в систему, формируется риск развала единой энергосистемы за счет автономизации энергоснабжения - потребители решают вопрос организации собственного энергоснабжения своими силами, в том числе за счет собственной генерации. Развитие стихийной генерации ведет к разбаланси-рованию работы региональных сетевых компаний, сокращению загрузки трансформаторов до 15-20 % от номинальных величин, вызывает относительный рост потерь их холостого хода. Таким образом, устранение государства от решения стратегических вопросов экономической безопасности неизбежно приводит к снижению технико-технологической надежности энергоснабжения.
Если при изначально спроектированных расчетных режимах в планово работающей экономике соблюдение стандартов по качеству электроэнергии являлось достаточно сложной задачей, то по истечении трети века с переходом энергосистемы на нерасчетные режимы обеспечение в российской глубинке возможностей экономического развития с применением современного оборудования является
достаточно проблематичным. При этом речь идет не о районах автономного энергоснабжения (более 70 % территории России), а о регионах с высокой плотностью населения, на которой охват централизованным электроснабжением составлял 99,9 % еще по состоянию на середину 1970-х гг.
Потеря конкурентоспособности недобывающих секторов экономики, одной из причин чего является непропорционально высокая доля расходов на энергообеспечение, требует пересмотреть подходы к определению энергетической безопасности, причем на новом качественном этапе подойти к построению государственной энергетической политики. Надежда на пресловутую силу «невидимой руки рынка», которая должна была создать финансовые стимулы для снижения потребления энергоресурсов и перехода на эффективное хозяйствование, привела к росту стоимости не только электроэнергии, но и всех процессов жизнеобеспечения выше мирового уровня. При этом, несмотря на значительные финансовые средства, оплачиваемые потребителями во всех секторах экономики, износ инфраструктуры систем жизнеобеспечения в некоторых регионах согласно материалам контроля департамента аппарата полномочного представителя Президента Российской Федерации в ЦФО в 2011 г. превысил 74 % [6].
Таким образом, сегодняшние механизмы на основе рыночного саморегулирования при сложившемся административном приоритете поставщика смогли обеспечить устойчивое развитие большинства ресурсоснабжающих предприятий далеко не в полной мере. Единая система энергоснабжения, формируемая на протяжении десятилетий на принципе опережающего развития ТЭК в условиях заниженной стоимости топлива, способствовала смещению на второй план вопросов оптимизации использования энергии конечным потребителем. Переход от вертикально интегрированной энергосистемы к послереформенным отношениям субъектов энергетики и потребителей усугубил проблемы обеспечения качества энергоснабжения и привел к резкому обострению противоречий, а в ряде случаев и к прямой несовместимости целей потребителей, сбытовых организаций, сетей и генерирующих компаний.
Создавшаяся ситуация дает основание для следующего вывода: в настоящее время в России сформирована затратная энергетика с высоким уровнем рисков и непредсказуемости, способс-
твующая замедлению экономического развития, в которой любые мероприятия, включая реализацию программ по энергосбережению, стихийное развитие автономного энергоснабжения, не способны изменить положения.
3. В результате фрагментарного развития энергетика оказалась в институциональной ловушке, из которой можно выйти не столько на основе модернизации генерирующих мощностей, сколько в результате формирования нового средового подхода, обеспечивающего взаимоувязку интересов потребителей и производителей энергии, адаптируя лучшие мировые практики и разрабатывая решения, пригодные к отечественным условиям.
Ключевой причиной вышеописанной ситуации автор считает постепенное размывание системного подхода, на основе которого происходило формирование отечественной энергетики. Одним из следствий является рассмотрение энергетического комплекса каждого региона с точек зрения различных ведомственных институтов, сектор «большой энергетики» (электроснабжение и частично теплоснабжение от ТЭЦ) развивается практически без связи с системами жизнеобеспечения (электро-, тепло-, водо- и газоснабжения) муниципальных образований, отсутствуют механизмы для оптимизации использования ресурсов потребителем, особенно неквалифицированным потребителем - населением. Это свидетельствует о том, что главная черта постпереходной российской экономики, выявленная членом-корреспондентом РАН Г. Б. Клейнером [8], - ее фрагментарность. Распад экономики на отдельные слабо связанные фрагменты в полной мере относится и к системам жизнеобеспечения - энергетике и ЖКХ. Они перестали быть «единым народнохозяйственным комплексом» как с точки зрения единого управления, так и системного функционирования, приобрели явственные черты несистемности, фрагментарности. Не предусмотрена и по факту отсутствует координация взаимодействия не только между отдельными системами жизнеобеспечения, но и в рамках одного сектора: например в электросетях возникают ситуации, когда подстанции и ЛЭП Единой национальной сети построены, а строительство соответствующих распределительных сетей задерживается. В исследованиях ЗАО «Агентство по прогнозированию балансов в электроэнергетике» показано, что введенные сетевые объекты долгие
годы не используются на полную мощность [10]. Местными органами власти утверждались инвестиционные программы и строились подстанции, нагрузка которых значительно ниже номинальных значений. Например, при обследовании сетей 110 кВ ОАО «Межрегиональная распределительная сетевая компания Сибири» [1] было выявлено, что только 3,6 % линий имеют нагрузку более 70 % допустимой. Нагрузку менее 10 % имеют 24 % линий, менее 20 % - 55 %; нагрузку менее 30 % -
Рис. 2. Динамика использования заявленной мощности
предприятиями черной металлургии в 1976-1985 гг.: 1 - ОАО «Новомосковскогнеупор»; 2 - Красноармейский, Певекский горно-обогатительный комбинат; 3 - ОАО «Кузнецкие ферросплавы»; 4 - Трубный завод «Лентрубосталь»; 5 - ОАО «Серовский завод ферросплавов»
Показатели некоторых предприятий черной металлургии в 1985 г.
Наименование предприятия Заявленная мощность, МВт Установленная мощность, МВт Т, час
ОАО «Новомосковскогнеупор» 1,9 14,6 10 887
Красноармейский*, Певекский горнообогатительный комбинат 2,6 11,8 8 400
ОАО «Кузнецкие ферросплавы» 270 325,3 8 213
Лентрубосталь**, Трубный завод «Лентрубосталь» 3,3 33,0 11 419
ОАО «Серовский завод ферросплавов» 166 197,6 9 024
* По состоянию на 1983 г. ** По состоянию на 1984 г.
77 % линий. Средняя загрузка трансформаторов -45 % номинала. Аналогичная ситуация обстоит и при обосновании мощностей реконструируемых или новых котельных.
Для фрагментарной экономики характерны низкий уровень взаимного доверия агентов, а также вытекающее отсюда отсутствие склонности к долговременным инвестициям. В такой экономике низка эффективность использования всех видов ресурсов, поскольку фрагментарность препятствует их перетоку в точку наивысшего спроса, также непригодна концепция «точек роста» или «полюсов роста», выступающих локомотивом экономической динамики. Это обстоятельство снижает ценность локальных проектов и затрудняет переход к так называемой проектной экономике.
Развитие управления нагрузками потребителей обеспечило в 1980-хгг. загрузку заявленной мощности ряда промышленных предприятий более 1 (рис. 2, таблица).
В результате снижения потребления менее заявленной мощности в период прохождения максимума нагрузки металлургические предприятия принимали на себя функцию регуляторов энергосистемы и обеспечивали фактическое использование заявленной мощности более единицы (до 12 400 ч/год). Это были единичные случаи среди 170 предприятий, входящих в банк данных «Чермет-электро», что указывает на начатую в конце 1970-х гг., но не реализованную впоследствии программу по обеспечению регулирования работы энергосистемы на основе электротехнических комплексов и систем промышленных предприятий.
Академик Л. А. Мелентьев указывал [14], что на всех этапах становления и развития отечественной энергетической научной школы определяющим было понимание энергетики как сложной совокупности трансформации всех видов энергии от получения энергетических ресурсов до приемников энергии включительно. Это определяло понятие энергетической науки как изучающей закономерности, явления, процессы, средства преобразования, распределения и использования всех видов энергии и энергетических ресурсов. Однако впоследствии организация эффективного использования
энергии потребителем перешла на второй план. В частности, экономически оправданная в 1960-е гг. установка «Энергии у нас много, а жилье нам надо строить быстро и дешево» определила вектор развития коммунальной энергетики, откуда следовала приоритетность увеличения объемов жилищного строительства, развития промышленности, сельского хозяйства. А достижения в разведке и освоении источников углеводородов, доступность источников энергии и, как результат, низкая стоимость энергоснабжения, оттеснили на второй план вопросы эффективности использования энергии. Так, эффективность использования энергетических мощностей в бывшем СССР была стабильно выше, чем в США, а приведенное число часов работы электромоторов значительно ниже, что является одним из подтверждений того, что лимитирующим фактором роста производительности труда была недостаточная эффективность использования электроэнергии конечным потребителем. На протяжении десятилетий нарастало отставание советской энергетики в области конечного потребления по сравнению с высокотехнологичным развитием генерации. То есть плановые задания по росту мощности энергосистемы и объему выработки электроэнергии выполнялись, а вопрос эффективности использования установленных электроприемников находился за пределами компетенции энергетики. В результате именно экономическое развитие страны стало ограничивать отставание в эффективности конечного потребления, а не недостаточная степень развития энергетики, которая происходила без взаимоувязки с интересами потребителя.
Как показано в работе В. П. Проценко [22], потребитель «выпал» из единого организма, включающего в себя производство, распределение и потребление энергетических ресурсов, он не входит в перечень субъектов энергетики. При этом проблемы потребления (в том числе коммунального энергоснабжения) стали внешними для энергетики. До сих пор является официально непризнанной сформировавшаяся более полувека назад наука о закономерностях конечного потребления электроэнергии - электрика. Фактически энергетика перестала включать в себя сферу потребления, а электрификация как механизм повышения производительности труда на основе использования электроэнергии потребителем перестала входить в определение энергетики, данное академиком Г. М. Кржижановским как структуры (системы),
включающей как энергопроизводство, так и энергопотребление. Отсутствие совместного развития энергетики и электрификации в значительной степени вызвало утрату системных свойств и связей производства и конечного потребления энергии. Независимое рассмотрение проблем субъектов электроэнергетики и потребителей привело к переходу на второй план коммунальных и промышленных потребителей, что в итоге определило снижение эффективности их работы и обусловило доминирование развития генерации электроэнергии над оптимизацией ее потребления, что стало одной из причин непропорционально энергоемкой структуры экономики России.
Исчезновение из понятия энергетики потребителя как ее субъекта вызвало гипертрофию роста количественных (валовых) показателей (кВт-ч, Гкал, МВт установленной мощности и др.), преимущественное решение проблем энергообеспечения путем увеличения поставок электроэнергии без анализа и реализации альтернативных возможностей удовлетворения спроса потребителя. Совершенствование и оптимизация энергопотребления оказались вне сферы интересов российской энергетики. В результате перехода к рыночной экономике с ее постулатом «потребитель всегда прав», когда произошла смена планово-сбалансированных объемов энергопотребления на слабо прогнозируемые, сопровождающиеся стихийным ростом независимой генерации, российская энергетика попала в институциональную ловушку. Возник не эффективный, но устойчивый институт, препятствующий нормальному течению социально-экономического процесса.
Действительно, максимальное снижение издержек работы отечественных электростанций, рост их КПД до технически достижимого уровня вызовет не более чем двухкратное снижение стоимости генерации. Так как в структуре цены электроэнергии для конечного потребителя доля генерации в большинстве регионов не превышает 40 %, реализация всех технически возможных по состоянию на сегодняшний день инноваций в генерирующих компаниях, произведенная на привлеченные невозвратные средства и не вызывающая дополнительного роста стоимости электроэнергии, приведет к уменьшению цены на электроэнергию у конечного потребителя не более чем на 20 %. Данная величина будет нивелирована на фоне постоянного роста тарифов энергоснабжения (более 12 %/год) менее чем за два года. В итоге при имеющемся механизме ценооб-
разования в энергетике совокупный народнохозяйственный эффект от замены паросиловых на парогазовые установки; перехода угольных блоков на суперсверхкритичеческие параметры; создания энергетических установок с комбинированным парогазовым циклом и газификацией угля; строительства более экономичных АЭС; повышения качества управления генерирующими установками; оптимизации режимов работы генерации; вывода из эксплуатации неээфективных энергоблоков; снижения издержек на ремонт мощностей конечный потребитель практически не ощутит.
Таким образом, крайне финансово затратное развитие энергетики на основе традиционных решений - роста мощности энергосистемы в результате строительства крупных энергоблоков с последующим увеличением пропускной способности магистральных сетей - в конечном итоге не будет способствовать повышению стратегической энергетической безопасности. Размытие системного подхода к построению систем жизнеобеспечения населенных пунктов, реализация фрагментарных решений в тепло-, водо-, газо- и электроснабжении стали одной из причин роста энергоемкости российской экономики. Анализ реализованных проектов по энергосбережению показывает, что большинство единичных мероприятий, даже объединенных в целевые, городские, региональные и другие программы, позволяя достичь локальных улучшений показателей ресурсоснабжения, как правило, не обеспечивают получения синергического эффекта, получаемого при системном подходе к построению систем жизнеобеспечения. Стремление к выгоде каждого приводит к исчезновению синергии и снижению выгоды от работы системы в целом.
Поэтому требуется формирование нового системного подхода, в рамках которого возможна гармонизация интересов участников неразрывной технологической цепочки «производство - потребление» энергетических ресурсов. Решением является трансформация энергетики от объектной системы, когда каждый участник максимизирует свою прибыль, к формированию новой среды, стимулирующей переход на новые организационные и технические решения, в которой будут гармонизированы интересы как потребителей, так и производителей энергии.
Именно такой путь является основой построения систем жизнеобеспечения развитых стран. Например, в стратегии энергоснабжения Лондона
[28] проведено различие между двумя подходами к развитию систем жизнеобеспечения:
1) направлением развития энергетики путем увеличения производства и потребления энергоносителей;
2) ресурсосберегающим направлением: системой принятия решений, в основу которой заложен факт, что люди нуждаются не в поставке определенного количества самой по себе энергии, а в обеспечении с ее помощью определенных бытовых потребностей (достаточном уровне освещения, поддержании комфортного теплового режима помещений, обеспечении горячей водой, работы электробытовых приборов). Последняя задача может быть эффективно решена разными путями, а не только на основе увеличения потребления энергии.
В противоположность первому подходу, ориентированному на рост объемов потребления, во втором случае формируется расширенное понимание системы жизнеобеспечения, в котором энергопотребление должно не увеличиваться, а, по возможности, снижаться при сохранении качественного обеспечения потребностей потребителя. Например, задачей в жилищном строительстве становится не поставка фиксированного количества энергии для обеспечения температурного режима в помещении, а поддержание этого режима. При этом преимущества получают решения с нулевым энергопотреблением. В итоге приоритеты смещаются в сторону технологий поддержания микроклимата здания, базирующихся на увеличении теплового сопротивления наружных ограждений, креативном подходе к созданию внешнего микроклимата на основе высадки зеленых насаждений как на поверхности земли, так и на стенах и крышах зданий, прочих подходах концепции пассивного дома и ей аналогичных.
Закономерным результатом развития ресурсосберегающего подхода стало формирование среды с задачей удовлетворения потребностей населения при минимальных затратах невозобновляемых ресурсов и уменьшении нагрузки на окружающую среду. Изменившаяся система ценностей привела к формированию взаимоотношений, в которых законодательно закреплена обязанность сетевых компаний покупать любой объем энергии, произведенный источниками с минимальным отрицательным экологическим влиянием. В итоге на сегодняшний день преимущественное развитие стали получать возобновляемые источники энергии (ВИЭ). По темпам
80
60
40
20
О
1
развития ВИЭ опережают традиционную энергетику, их доля в новых вводах электроэнергетики достигла 60 % в Европе в 2000 г., причем постоянно увеличивается во всем мире (рис. 3) [31].
Государственные программы поддержки генерации ВИЭ создали проблемы, требующие решения в реальном режиме времени и касающиеся в первую очередь распределительных электросетей:
- необходимость приема электроэнергии от постоянно меняющегося числа источников электроэнергии;
новая генерация практически не подвержена регулированию, что обусловливает формулирование новых задач и усложнение тех, которые ранее решались системным оператором; в силу человеческого фактора исчезает возможность в постоянно изменяющейся распределенной сети генераторов и потребителей определять режимы работы регулирующих мощностей, перестают быть прозрачными алгоритмы принятия решений и распределения нагрузок между производителями электроэнергии; наличие гарантированной цены покупки электроэнергии от ВИЭ и переход базовых электростанций в режим регулирования нагрузки энергосистемы с учетом слабой предсказуемости ВИЭ ведет к увеличению удельных расходов первичного топлива при работе пиковых источников традиционной энергетики, делает непрозрачным механизм ценообразования электроэнергии.
Так как более % выработки электроэнергии на основе ВИЭ приходится на ветроэлектростанции (ВЭС), наращивание мощностей ВИЭ стало лимитироваться технологическими возможностями обеспечения стабильной работы энергосистемы и более востребованными стали такие направления, как аккумулирование энергии и создание сети с задачей диспетчеризации не только работы источников, но и регулирования текущей величины потребления электроэнергии.
Меньшие издержки компенсации непостоянства генерации ВИЭ в результате изменения величины
Рис. 3. Динамика доли возобновляемых источников энергии в новых вводах энергетических мощностей, %: США; 2 - Европа; 3 - Китай; 4 - Япония; 5 - страны мира в целом
потребления электроэнергии по сравнению с регулированием пиковыми мощностями создали условия для нового направления развития и управления потреблением электроэнергии. Создание механизма плавающей стоимости электроэнергии совместно с установкой систем учета, позволяющих включать часть нагрузки при снижении цены электроэнергии, сделало возможным автоматически регулировать цену электроэнергии в реальном режиме времени и влиять не только на режимы выработки электричества, но и на формирование графика потребления. В этих условиях настала необходимость создания сетей распределения электроэнергии и информации, определяющих поведение потребителей и производителей энергии, функцию которой стала выполнять технология SMART (Self Monitoring Analysis and Reporting Technology). Характерной особенностью smart-сетей стало согласование генерации и потребления на уровне региональных распределительных сетей.
В мире выделяются два направления развития энергетики: 1) традиционное (в рамках которого она создавалась, начиная с первых источников электроэнергии, для которого характерно повышение эффективности при увеличении единичной мощности); 2)распределенной генерации. Параметром, отличающим распределенную энергетику от традиционной большой энергетики, является параллельное с сетью производство электроэнергии для электроснабжения потребителей, расположенных на расстоянии, при котором можно обеспечить ее передачу без трансформации уровня напряжения, тем самым снизив потребление из сети, когда это является экономически целесообразным. Это особенно важно в условиях Российской Федерации, когда
на каждый установленный киловатт генераторной мощности традиционной «большой» энергетики приходится 7-8 кВА трансформаторной мощности, а на вновь вводимый - до 12-15 кВА.
По определению, данному профессором Ю. Н. Кучеровым,распределенная энергетика - это источники электроэнергии, подключенные к шинам распределительной подстанции, в том числе на стороне нагрузки, и оснащенные автоматикой для обеспечения синхронной работы с энергосистемой, отключения от энергосистемы и поддержания автономной работы. В таком понимании распределенная энергетика не имеет ограничений по мощности источника. Тогда выработку 150-180 МВт на территории металлургического или химического комбината можно отнести к распределенной энергетике. Но, с другой стороны, стандарт РАО ЕЭС 2008 г. «Электроэнергетические системы. Определение предварительных технических решений по выдаче мощности электростанций» определяет максимальные мощности генерирующих объектов, которые могут быть подключены к сети определенного напряжения (не более 9,3 МВт к сети 35 кВ и не более 2,1 МВт к сети 6-10 кВ). А если источник электроэнергии приближается к потребителю, то ключевым фактором становится возможность использования попутного тепла.
На основе изучения зарубежного опыта можно сделать вывод, что развиваемые за рубежом подходы, принципы и механизмы реализации концепции энергоснабжения не могут быть непосредственно перенесены в российскую электроэнергетику. Инициатором развития smart-сетей на Западе стало развитие нерегулируемых объектов распределенной генерации на основе ВИЭ. В Российской Федерации сложилась ситуация, отличающаяся от мировых лидеров по развитию ВИЭ по следующим параметрам:
- наличие небольшого количе с-тва производителей электроэнергии, а не десятков тысяч свободных производителей;
- отсутствие разветвленной распределительной сети, дающей возможность большинству потребителей принимать альтернативные ре-
шения по выбору поставщика электроэнергии;
отсутствие плавающей стоимости электроэнергии и недостаточно эффективные механизмы мотивации потребителей регулирования кривой спроса на электроэнергию. Так как число часов использования мощности (ЧЧИМ) ветроэлектростанций в России значительно ниже среднемирового значения (рис. 4) [31], то можно предположить, что введение в Российской Федерации мер по стимулированию ВИЭ за счет других энергопроизводителей приведет к дополнительному росту стоимости электроэнергии, что не только не будет способствовать выходу из замедления экономического развития, а произведет обратное действие.
Таким образом, в ближайшее время развитие ВИЭ в России маловероятно по следующим причинам:
1) сопоставление затрат на снижение использования топлива на основе развития ВИЭ и когенерации указывает на кратно меньшую капиталоемкость развития комбинированного способа выработки тепла и электроэнергии;
2) субсидирование развития ВИЭ за счет повышения стоимости энергии в условиях начала экономического подъема приведет к замедлению выхода из кризисного состояния;
3) отсутствие отечественных конкурентных технических решений и серийного производства возобновляемых источников. В настоящее вре-
Рис. 4. Динамика времени использования мощности ветроэнергетики
в 2005-2010 гг., ч/год: 1 - Новая Зеландия; 2 - США; 3 - Испания; 4 - страны мира в целом; 5 - Германия; 6 - Китай; 7- Россия
мя создание условий для роста ВИЭ означает потерю этого сегмента для отечественного производителя с последующей зависимостью в сервисном обслуживании от зарубежных производителей;
4) основной рост ВИЭ в мире обеспечен ростом ветроэнергетики. В России места с высокой ветровой нагрузкой находятся на значительном удалении от основных потребителей. Для объединения ветроэнергетики в энергосистему необходимо наличие резервирования со стороны традиционных энергоисточников, принимающих на себя регулирующую функцию между неравномерностью выдачи энергии возобновляемых источников и потребностями потребителей. А это условие не может быть выполнено в большинстве регионов России с высокой ветровой нагрузкой;
5) для регулирования производства и потребления электроэнергии существующих мощностей в большинстве центральных регионов страны требуется строительство гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). Введение дополнительных нерегулируемых объектов распределенной генерации (ОРГ) приведет к обострению этой проблемы и к необходимости увеличения объемов строительства регулирующих мощностей;
6) до начала реализации новых проектов ВИЭ необходим запуск экономических механизмов, обеспечивающих повышение загрузки существующих мощностей и рост ЧЧИМ как минимум до среднемировых показателей.
При существующем уровне технологического развития достичь значительного объема производства электроэнергии на основе ВИЭ (4,5 % к 2020 г.) можно только на основе наиболее распространенного их вида - ветроэнергетики. Для достижения этого параметра необходимо установить мощность ВЭС вовсе не 4,5 % от мощности энергосистемы России. Если предположить, что ЧЧИМ ВЭС в России достигнет сегодняшнего среднемирового значения (1 870 ч/год) - это более 20 ГВт, если же ориентироваться на средний показатель ЧЧИМ российских ВЭС (менее 300 ч/год), то это более половины мощности отечественной энергосистемы. Обеспечить выпуск и установку отечественного (как и импортного) оборудования в таких масштабах за оставшийся до 2020 г. период - задача совершенно нереальная [4].
Поэтому в условиях Российской Федерации в настоящее время более перспективным является развитие наименее капиталоемких объектов распределенной энергетики, которые могут участвовать в регулировании графика нагрузки, при реализации которых будут использованы отечественные технические решения. Отсюда следует необходимость деления ОРГ на нерегулируемые и регулируемые источники в зависимости от возможности участия в регулировании нагрузки энергосистемы. К нерегулируемым источникам отнесем ОРГ, производство энергии на которых по заранее заданному графику требует создания систем аккумулирования энергии или поддержания в резерве мощностей, необходимых для производства электроэнергии по графику, задаваемому потребителем. Это большинство видов ВИЭ - ветроэнергетика, солнечные элементы, приливные станции, бесплотинные ГЭС и др. Ко второму типу отнесем ОРГ, которые могут выполнять задачи по регулированию нагрузки энергосистемы: работающие круглогодично ГЭС с плотинами; генерация на основе шахтного метана, вовлечение которого в хозяйственный оборот должно стать приоритетной задачей угледобывающих регионов, а также невозобновляемых источников.
Развитие энергетики зарубежных стран делает очевидными следующие факты:
1) отсутствие системных ограничений для увеличения доли регулируемых источников, их рост определяется экономически доступными технологиями на данный период времени;
2) развитие ВИЭ наблюдается преимущественно в высокоразвитых странах, где возможности менее капиталоемких решений снижения потребления топлива, таких как когенерация, в значительной степени израсходованы. Данный факт подтверждает сопоставление динамики потребления наиболее экологически чистого энергоносителя - природного газа (рис. 5), развития ВИЭ в странах, являющихся лидерами по развитию возобновляемой энергетики, где климатические особенности формируют спрос на когенерацию [31].
Таким образом, планомерное и методичное воплощение ресурсосберегающего подхода при построении систем жизнеобеспечения позволило европейским странам обеспечить экономическое развитие с минимальным приростом, а в ряде случаев с сокращением потребления ТЭР, которое сопровождается снижением стоимости электроэнергии,
Примечание: за единицу принят объем потребления в 1992 г. - начало формирования текущей стратегии Группы «Газпром».
Рис. 5. Динамика потребления газа ведущими европейскими экономиками
в 1992-2012 гг.:
1 - Дания; 2 - Италия; 3 - Франция; 4 - Европа; 5 - Великобритания; 6 - Германия
несмотря на рост мощностей капиталоемких ВИЭ, а именно: ВЭС - на 26 % в год, солнечных элементов -на 46 % в год.
(Продолжение следует)
Список литературы
1. Боровиков В. С., Волков М. В., Иванов В. А., Мельников В. А., Погонин А. В., ХарловН. Н., ЛитвакИ. В. Энергетическое обследование электрических сетей 110 кВ «МРСК Сибири» // Электрика. 2010. № 11. С. 3-9.
2. Волкова Е. Д., Захаров А. А., Подковальни-ков С. В., Савельев В. А., Семёнов К. А., Чудинова Л. Ю. Система и проблемы управления развитием электроэнергетики // Проблемы прогнозирования. 2012. № 4. С. 53-63.
3. ВоропайН. И., Сендеров С.М. Энергетическая безопасность: сущность, основные проблемы, методы и результаты исследований. М.: ИНП РАН, 2011.
4. Грачёв И. Д., Некрасов С. А. О подходах к развитию распределенной энергетики в Российской Федерации // Промышленная энергетика. 2012. № 12. С. 2-8.
5. Грачёв И. Д., Некрасов С. А. О структуре цены электроэнергии у конечного потребителя // Микроэкономика. 2012. № 4. С. 37-41.
6. ЖКХ: пути решения назревших проблем: о проверке выполнения органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации: по материалам контроля департамента аппарата полномочного представителя Президента Российской Федерации в ЦФО // Президентский контроль. 2011. № 1. С. 5-11.
7. Иванов С. Н., Логинов Е. Л., Михайлов С. А. Энергосбережение: проблемы достижения энергоэффективности. М.: НИЭБ, 2009.
8. Клейнер Г. Б. Российская экономика: системный подход // В сб.
«Мезоэкономика развития». М.: Наука, 2011.
9. Кобец Б. Б., Волкова И. О. Инновационное развитие электроэнергетики на базе развития концепции smart gird. М.: ИАЦ Энергия, 2010.
10. Кожуховский И. С. Произошел серьезный качественный скачок // Общероссийская газета «Энергетика». 2012. № 12.
11. Кудрин Б. И. Модели ценозов в инновационном развитии. [Электронный ресурс]. URL: http://www. kudrinbi. ru/public/10727/index. htm.
12. Лепский В. Е. Признаки и последствия недооценки роли средового подхода в инновационном развитии и модернизации России // В сб. «Междисциплинарные проблемы средового подхода к инновационному развитию». М.: Когнито-Центр, 2011. С. 7-22.
13. Лукашов Г. А. Оценка электроэнергетической самообеспеченности территорий России // В сб. «Научные труды ИНП РАН». М.: МАКС Пресс, 2011.
14. Мелентьев Л. А. Очерки истории отечественной энергетики. М.: Наука, 1987.
15. Некрасов С. А. Взаимосвязь эффективности использования мощностей электроэнергетики и нового строительства электростанций // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2012. № 4. С.19-45.
16. Некрасов С. А. Влияние тарифов тепло- и водоснабжения на развитие городов // Промышленная энергетика. 2009. № 10. С. 5-11.
17. Некрасов С. А. Некоторые проблемы электрификации: девяносто лет спустя. Ч. 1 // Новое в российской электроэнергетике. 2012. № 11. С. 5-15.
18. Некрасов С. А. Перспективы роста потребления электроэнергии в России на основе международного сравнительного анализа // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2011. № 44. С. 37-51.
19. Некрасов С. А., Зейгарник Ю. А., Шевченко И. С. Альтернативный подход к проблеме энергоснабжения малых поселений // Промышленная энергетика. 2012. № 7. С. 2-6.
20. Некрасов С. А., МосичеваИ. А., ШигаевИ. А. О переводе ТЭЦ в парогазовый режим // Тр. Всеросс. научно-практич. конф. «Повышение надежности эксплуатации электрических станций и энергетических систем ЭНЕРГО-2012». М.: ИД МЭИ, 2012. С. 224-227.
21. Отчет ИНЭИ РАН о НИР «Прогноз сценариев изменения рыночных цен на основные энергоносители (нефть, продукты нефтепереработки, газ, уголь, электроэнергия) на мировом и внутреннем рынках на период до 2030 г.»: шифр работы ТЭК-7-06.
22. Проценко В. П. Общие вопросы энергетики и энергосбережения // Энергосбережение и водо-подготовка. 2008. № 1. С. 2-5.
23. Салихов А. А. Пути повышения технико-экономических показателей действующих ТЭС. Минск: Ковчег, 2009.
24. Стенников В. А., Жарков С. В. О направлениях развития газовой теплоэнергетики РФ // Портал по энергосбережению «Энергосовет». [Электронный ресурс]. URL: http://www. energosovet. ru/stat661.html.
25. Филиппов С. П. Малая энергетика России // Теплоэнергетика. 2009. № 8. С. 38-44.
26. Шейндлин А. Е. Размышления о некоторых проблемах энергетики. М.: ОИВТ РАН, 2003.
27. Электроэнергетика России-2030: Целевое видение / Под общ. ред. Б. Ф. Вайнзихера. М.: Аль-пина Бизнес Букс, 2008.
28. Green Light to Clean power. Энергетическая Стратегия Лондона 2002.
29. URL: http://www. mckinsey. com/mgi/reports/ pdfs/lean_russia/russian_lang/MGI_lean_russia_ chapter_6.pdf.
30. URL: http://www. smartgrid. su/2011/01/18/ ehlektricheskaya-set-ssha-stanovitsya-menee-nadezhnojj/#. UNBcbW-6dH4.
31. U. S. Energy Information Administration (EIA). URL: http://www. eia. gov.
ИЗДАТЕЛЬСКИЕ УСЛУГИ
Издательский дом «ФИНАНСЫ и КРЕДИТ» выпускает специализированные финансово-экономические и бухгалтерские журналы, а также оказывает услуги по изданию монографий, деловой и учебной литературы.
Тел./факс (495) 721-8575 e-mail: [email protected]
