CC BY
130
32
экономика и управление
УДК 332.142.6
Умная сеть и «зеленая» экономика
в России автоматизация ресурсоснабжения в инфраструктуре проживания и деятельности граждан в условиях наращивания применения умных технологий набирает обороты. в статье рассматривается определение понятия «умные сети», а также экологические выгоды, получаемые от развития умных сетей, и делается вывод, что умные сети позволят уменьшить вредные выбросы в атмосферу.
Ключевые слова: «зеленая» энергетика; умные сети; выбросы.
The automation of resource supplies in the people's habitation and activities infrastructure, given the growing use of smart technologies, is gaining momentum in Russia. The article considers the definition of a «smart grid» concept and environmental benefits arising from the development of smart grids. A conclusion is made that smart grids will allow considerable reduction of harmful emissions to the atmosphere.
Keywords: «green» energy; smart grids; emissions.
Анисимов Сергей Петрович
канд. экон. наук, исполнительный директор Межрегиональной ассоциации региональных энергетических комиссий
E-mail: energoasp@mail.ru
определение понятия «умные сети»
За последние два десятилетия сформировалось новое направление в мировой экономике — «зеленая» экономика, или экологическая экономика (Green economics, Ecological economics), которая обеспечивает устойчивое развитие государств и может стать средством избавления человечества от опасностей экологического кризиса [1]. В этой связи в специализированной литературе все чаще используются такие понятия, как «умный город», «умный дом» и «умная сеть». Согласно сайту European Smart в результате экономических и технологических изменений, вызванных глобализацией, европейские города столкнулись со следующим вызовом: как совместить конкурентоспособность экономики и защиту окружающей среды. Умный дом1 — это жилое
1 От англ. smart home, smart haus, intelligent building.
строение современного типа, обеспечивающее удобное проживание людей посредством автоматизации предоставляемых в нем услуг, и подразумевает систему, которая обеспечивает комфорт (в том числе безопасность) и ресурсосбережение для всех пользователей [2]. Умные сети электроснабжения (далее — умные сети)2 — это модернизированные сети, которые используют информационные и коммуникационные сети и технологии для сбора информации об энергопроизводстве и энергопотреблении, позволяющей автоматически повышать эффективность, надежность, экономическую выгоду, а также устойчивость производства и распределения электроэнергии [3]. Развитие умных сетей осуществляется в рамках «зеленой» экономики, объединяющей многие сферы жизни и деятельности человека. Одной из отраслей «зеленой» экономики является «зеленая» энергетика, включающая, помимо возобновляемых источников энергии, когенерацию (комбинированное производство электрической и тепловой энергии). Но источники электрической энергии не могут существовать без инфраструктуры, состоящей из средств передачи, распределения энергии и управления ею. Средства передачи электрической энергии включают линии электропередач и оборудование преобразования электрической энергии. И именно умные технологии позволяют улучшать инфраструктуру, связанную с передачей и управ-
2 От англ. smart grid.
лением электроснабжением потребителей энергии. Иными словами, целями создания умных сетей являются повышение надежности энергоснабжения потребителей электрической энергии, создание инфраструктуры розничного рынка электрической энергии, управление стоимостью энергии.
Экологические выгоды от развития умных сетей
На сегодняшний день нет государственных структур, которые не осознают необходимости применения умных технологий, что находит выражение в стратегиях развития государства. Так, предусматривается использование умных технологий электросетевыми компаниями с государственным участием с целью повышения эффективности потребления энергии и снижения издержек. При этом следует констатировать, что развитие умных сетей сдерживается низким уровнем тарифов на электрическую энергию, утверждаемых государством прежде всего исходя из политических соображений, что не позволяет обеспечивать возврат капитала в краткосрочном периоде. Отсутствуют и бюджетные источники финансирования для создания и развития умных городов, включая инфраструктуру, обеспечивающую достойную среду обитания граждан. При всех преимуществах, получаемых от использования умных сетей, частные инвесторы до настоящего времени не направляют инвестиции в монопольные организации с участием государства. Тем не менее без развития умных сетей невозможно повышение качества жизни граждан, создание рынков энергии, привлечение инвесторов в сопутствующие сферы бизнеса.
Для комплексной оценки экологических выгод от развития умных сетей необходимо рассмотреть сам процесс передачи и распределения электрической энергии с точки зрения физической сущности технологии, передачи электрической энергии и оценить их эффект.
Технология передачи и распределения электрической энергии, называемая технологическим расходом электрической энергии на ее транспортировку или технические потери, предусматривает использование электрической энергии. В современных условиях этот технологический расход электроэнергии называется компенсацией потерь электросетевой организации.
Так, по даным ОАО «МРСК Центра», сетевой компании, обеспечивающей электроэнергией организации и население 11 областей Центральной
России, структура себестоимости услуг по передаче электроэнергии в 2012 г. выглядит следующим образом: работы и услуги производственного характера — 1,6%, плата за услуги по передаче электроэнергии по единой национальной электрической сети — 23,3%, плата за услуги по передаче электроэнергии по сети сторонних организаций — 20,4%, материалы, энергия на производственные нужды — 4,2%, отчисления в ФОТ — 4,5%, затраты на компенсацию потерь — 14,4%, расходы на оплату труда — 14,8%, прочие расходы в себестоимости — 16,9% [4].
За последние два десятилетия сформировалось новое направление в мировой экономике — «зеленая» экономика, или экологическая экономика, которая обеспечивает устойчивое развитие государств и может стать средством избавления человечества от опасностей экологического кризиса
В структуре себестоимости услуг по передаче и распределению электрической энергии затраты на компенсацию потерь могут достигать в стоимостном выражении до 50% всей себестоимости. Электрическая энергия, относимая на технические потери, покупается территориальными электросетевыми организациями (далее — ТСО) на оптовом рынке, непосредственно у поставщика, в отдельных случаях — у производителей энергии. Возможно использование в ТСО электроэнергии собственного производства, с целью компенсации технических потерь, но при нынешнем состоянии технологий это дороже, чем покупка электроэнергии. Причем применение возобновляемых источников энергии рассматривается как перспективное направление компенсации потерь умных сетей.
Общая величина потерь электрической энергии, которых можно избежать в случае применения умных сетей, оценивалась в 2013 г. в 50,8 млрд кВтч или 7,97%
34
ЭКОНОМИКА и УПРАВЛЕНИЕ
Прогноз потребности тепловых электростанций в топливе на период до 2030 г.
(млн т условного топлива) [7]
Показатель 2005 г. (факт) 2008 г. (факт) 1-й этап* 2-й этап* 3-й этап*
Суммарная потребность в топливе 286 304 296-333 348-388 416-460
В том числе:
газ 194 214 210-222 233-237 265-266
твердое топливо (уголь и прочее) 77 79 74-101 97-137 131-185
мазут 8 5 5-6 6-7 6-7
*Примечание: 1-й этап - этап выхода российского энергетического сектора из кризиса (2013-2015 гг.); 2-й этап - переход к инновационному развитию и формированию инфраструктуры новой экономики; 3-й этап - этап развития инновационой экономики (до 2030 г.).
Общая величина потерь электрической энергии, которых можно избежать в случае применения умных сетей, оценивалась в 2013 г. в 50,8 млрд кВт-ч, или 7,97% [5].
Причем технические потери в магистральных линиях электропередач не рассматриваются в силу их относительно малой величины и высокой технологичности передачи электрической энергии. Следовательно, благодаря реализации мероприятий по развитию умных сетей можно планировать технические потери на уровне передовых стран, равном 4-5%. Так, в Нидерландах потери при передаче электрической энергии составляют 4%, в Германии — 5,0, в Японии — 5,2, Италии — 6,9, США — 7,2, Франции — 7,8%.
Один автомобиль при пробеге 10-15 тыс. км в год ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая при этом с отработанными газами 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеродов
Иными словами, это около 20 млрд кВт-ч, которые не будут производиться на электростанциях. При этом они должны оцениваться на основе общей структуры баланса производства электрической энергии, так как на тепловые электростанции приходится почти 60% производства электрической энергии в стране [6].
Предположим, что на потери гидро- и атомных электростанций, которые имеют иные экологические показатели, приходятся 50% потерь. Таким образом, сокращение производства электрической энергии на тепловых электростанциях позволит разгрузить тепловую генерацию на 10-12 млрд квт-ч. Причем основные нагрузки несут электростанции территориальных генерирующих компаний, которые входят в городскую инфраструктуру и используют преимущественно в виде топлива природный газ, за исключением городов Сибири и Дальнего Востока, где в тепловых электростанциях применяется уголь (таблица).
На основании количества непроизведенной электрической энергии и использования конкретного вида топлива можно установить состав выбросов вредных веществ в атмосферу. Если определять снижение вредных выбросов в виде СО2 в целом по стране, выработкой на мазуте можно пренебречь.
Исходя из вида топлива и применяемой технологии производства электрической энергии на тепловых электростанциях удельные вредные выбросы колеблются от 380 до 900 г СО2 на квт-ч произведенной электрической энергии [8]. Учитывая изменение структуры и смену оборудования с большим КПД (КПИТ) на тепловых электростанциях до 2030 г., удельные вредные выбросы в среднем составят 450 г СО2 на произведенный квт-ч. Следовательно, введенные в эксплуатацию умные сети позволят снизить вредные выбросы на 4,5-6 млн т СО2 в год.
При анализе структуры себестоимости передачи и распределения квт-ч электрической энергии по экономическим элементам не принимается во
внимание статья, связанная с автотранспортными функциями. И это правильно, так как имеющийся на балансе ТСО специализированный автотранспорт эксплуатируется производственным персоналом, а затраты, связанные с его использованием и обслуживанием, распределяются по всем статьям производственной себестоимости.
В настоящее время не представляется возможным отказаться от транспортных функций, так же как от значительного количества контролеров, электриков и техников, работающих в ТСО, которые вынуждены выполнять следующие производственные функции на местах:
• выявлять незаконные подключения к сетям и оборудованию ТСО, осуществляющей передачу и распределение электрической энергии;
• снимать показания приборов учета электрической энергии;
• контролировать нагрузки электрической энергии;
• регулировать уровень напряжения;
• составлять балансы электрической энергии и мощности;
• перераспределять подключенные нагрузки;
• рассчитывать потребление энергии среди безучетных абонентов на основе договорных величин либо нормативов и т.д.
В перспективе все эти функции будут выполняться в умных сетях без непосредственного участия человека, за исключением планового ремонта и реконструкции.
Используя данные ОАО «Россети» [5], имеющего на балансе 2,1 млн км распределительных электрических сетей, их протяженность может составить 3 млн км с учетом муниципальных и частных электросетей. Количество автотранспорта для обслуживания 1000 км распределительных электрических сетей в соответствии с [9] и при выполнении вышеперечисленных функций равно 5,35 единицы. Общее количество эксплуатируемого автотранспорта и подлежащего сокращению по мере развития умных сетей может составить 1600 единиц.
Один автомобиль при пробеге 10-15 тыс. км в год ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая при этом с отработанными газами 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеродов [10].
Следовательно, повсеместное применение умных сетей в стране позволит снизить ежегодные
вредные выбросы от сокращения количества автотранспорта:
• угарного газа (CO) — на 1284 т,
• оксидов азота (NxOx) — на 64 т;
• углеродов (С) — на 321 т,
и предотвратить поглощение 420 т кислорода.
Общее снижение ежегодной нагрузки на окружающую среду от парниковых газов в среднем составит 6 млн т, включая CO2.
Опираясь на полученные вывод, можно сделать вывод, что умные сети имеют прямое отношение к «зеленой» энергетике и позволят улучшить охрану окружающей среды.
литература
1. Лившиц В. Зеленая экономика. URL: http:// www.proza.ru/2013/02/19/2075.
2. Умный дом. URL: https://ru.wikipedia.org/ wiki/%D3%EC%ED%FB%E9_%E4%EE%EC.
3. Умные сети электроснабжения. URL: https:// ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%BC%D0 %BD%D1%8B%D0%B5_%D1%81%D0%B5%D1 %82%D0%B8_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0 %BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%81%D0% BD%D0%B0%D0%B1%D0%B6%D0%B5%D0% BD%D0%B8%D1%8F.
4. Годовой отчет МРСК Центра за 2012 г. URL: http://www.mrsk-cp.ru/?id=51193.
5. Россети, URL: www. rosseti.ru>media/zakupki/ Rosseti-buklet-small.pdf.
6. Доклад и презентация к выступлению заместителя министра А. Текслера на форуме «ТЭК России в XXI веке». URL: http:// minenergo.gov.ru/press/doklady/18298.html.
7. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года, URL: http://minenergo.gov.ru/ aboutminen/energostrategy.
8. Удельные выбросы СО2, кг СО/ (кВт-ч), различными электростанциями. URL: http://ru-ecology.info/pics/200916701830022.
9. Нормативы комплектования автотранспортными средствами, спецмеханизмами и тракторами производственных подразделений для технического обслуживания и ремонта электрических сетей. URL: http://gostisnip.ru/dokumenty/standarty_ organizacii_rao_ees_rossii_so/so_153-3410101-2002.
10. Особенности влияния автомобильного транспорта на окружающую среду. URL: http:// biofile.ru/bio/22261.html.
