CC BY
21УДК 620.98 (985+571) DO110.46920/2409-5516_2021_7161_86
Влияние освоения ресурсов Восточной Арктики на энерго-и топливоснабжение потребителей
The impact of the development of resources of the Eastern Arctic
on energy and fuel supply to consumers
БорисСАНЕЕВ
Руководитель научного направления «Комплексные проблемы энергетики и региональная энергетическая политика», заведующий отделом, д. т. н., Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН e-mail: [email protected]
Boris SANEEV
Head of the scientific direction «Complex problems of energy and regional energy policy», head of department, Doctor of Technical Sciences, Institute of Energy Systems named after V.I. L.A. Melent'ev SB RAS e-mail: [email protected]
<
c; о с
о; <
о
Ирина ИВАНОВА
Заведующая лабораторией, к. э. н., Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН e-mail: [email protected]
Александр ИЖБУЛДИН Ведущий специалист по ТЭК, Институтсистем энергетики им. Л. А. Мелентьева СОРАН
e-mail: [email protected]
Irina IVANOVA
Head of the Laboratory, Ph.D., Institute of Energy Systems named afterV.I. L.A. Melent'ev SB RAS e-mail: [email protected]
Alexander IZHBULDIN
Leading Specialist in Fuel and Energy Complex, Institute of Energy Systems named after V.I. L.A. Melent'ev SB RAS e-mail: [email protected]
л
CD
Татьяна ТУГУ30ВА
Старший научный сотрудник, к. т. н., Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН e-mail: [email protected]
Tatiana TUGUZOVA
Senior Researcher, Ph.D., Institute of Energy Systems named afterV.I. L.A. Melent'ev SB RAS e-mail: [email protected]
Аннотация. В статье дана характеристика систем энергоснабжения на территории Восточной Арктики. Представлен анализ сложившейся структуры потребления нефтепродуктов с выявлением доли топлива, для которого требуется дальняя транспортировка. Приведены оценки потребности в электрической энергии и мощности при реализации перспективных проектов по освоению минерально-сырьевых ресурсов. Показаны возможные изменения в структуре топливопотребления при разных сценариях развития транспортной и энергетической инфраструктуры.
Ключевые слова: структура топливопотребления, виды топлива, освоение ресурсов, перспективные проекты, сжиженный природный газ, ядерное топливо.
Abstract. The article describes the characteristics of power supply systems in the eastern Arctic territory. The analysis of the existing structure of fuel consumption with the identification of the share of fuel, which requires long-distance transportation, is presented. Estimates of the need for electric energy and power in the implementation of promising projects for the development of mineral resources are given. Possible changes in the structure of fuel consumption are shown under different scenarios for the development of transport and energy infrastructure. Keywords: fuel consumption structure, fuel types, resource development, prospective projects, liquefied natural gas, nuclear fuel.
//
электроэнергии оценивается в 10 млрд кВт-ч, из которых более 90 % приходится на Таймыро-Туруханскую зону.
Производство электроэнергии в Восточной Арктике оценивается в10 млрд кВт-ч, из которых более 90 % приходится на Таймыро-Туруханскую зону
На этой территории централизованное электроснабжение представлено пятью изолированно функционирующими энергорайонами: двумя в Таймыро-Туруханской зоне, тремя в Чукотской, что связано с историческим промышленно-хозяйственным освоением [2]. На территории Северо-Якутской зоны электроснабжение потребителей осуществляется от автономных энергоисточников. Энергетическая изолированность обусловлена удаленностью и отсутствием необходимой транспортной инфраструктуры.
Введение
Современное состояние энерго-, топливоснабжения
Более 80 % суммарной мощности
К региону Восточной Арктики относят- электростанций Восточной Арктики функ-ся арктические районы Красноярского ционирует в Таймыро-Туруханской зоне, края, Республики Саха (Якутия) и Чукот- основная часть из которых находится ского автономного округа, на террито- в ведении АО «Норильско-Таймырская рии которых согласно государственной энергетическая компания». Особенностью программе социально-экономического Норильско-Таймырского энергорайона яв-развития выделены три опорных зоны: ляется большая доля установленной мощ-Таймыро-Туруханская, Северо-Якутская ности ГЭС (более 40 % от общей установи Чукотская [1]. В настоящее время ленной мощности станций энергорайона), суммарная мощность электростанций В структуре мощности автономных элек-Восточной Арктики с учетом последних тростанций существенную долю занима-изменений в структуре генерации состав- ют газотурбинные установки «РН-Ванкор» ляет около 3100 МВт [2]. Производство и «Ванкорнефти», занимающихся освоени-
л
о
Основным вызовом в топливоснабжении Восточной Арктики является сложная транспортная схема, особенно для Северо-Якутской и Чукотской зон, где завозное топливо составляет 72и 75%
ем месторождений Ванкорского кластера. Ванкорский энергорайон имеет электрические связи с Северным энергорайоном Тюменской энергосистемы.
В Таймыро-Туруханской зоне для трех ТЭЦ «Норильско-Таймырской энергетической компании» используется природный газ Пеляткинского ГКМ. Теплоснабжение небольших населенных пунктов Таймырского Долгано-Ненецкого и Туруханского районов осуществляется за счет сжигания углей в котельных: каменных Кайеркан-ского и Минусинского месторождений,
бурых - Бородинского и Хатангского месторождений.
В структуре мощности электростанций Северо-Якутской зоны 80 % занимают коммунальные электростанции «Сахаэнер-го». Относительно крупные электростанции «Якутской генерирующей компании» функционируют на предприятиях по освоению месторождений алмазов Верхняя Муна и Эбелях. В Северо-Якутской зоне преимущественным является дизельное топливо, в небольшом количестве на цели энергоснабжения используется нефть, в котельных и Депутатской ТЭЦ - каменный уголь Джебарики-Хайского и Зырянского месторождений.
На территории Чукотской зоны суммарная мощность электростанций «Чукотэ-нерго» и филиала концерна «Росэнергоатом», с учетом вывода в 2019 г. одного блока на Билибинской АЭС и ввода ПАТЭС «Академик Ломоносов», составляет 238 МВт. Централизованное электроснабжение обеспечивается в трех изолированных энергоузлах: Анадырском, Эгвекинотском и Чаун-Билибинском. Среди автономных электростанций основная доля мощности приходится на «Чукотскую горногеологическую компанию», которая входит
ТЭЦ «Норильско-Таймырской энергетической компании» Источник:к1з1огос1.Ме
Рис. 1. Структура потребления топлива объектами энергетики
в группу компаний корпорации «Кинросс Голд», разрабатывающей золоторудное месторождение «Купол».
В Чукотской зоне Анадырские ТЭЦ используют в качестве топлива природный газ, Эгвекинотская ГРЭС - анадырский бурый уголь, Чаунская ТЭЦ - зырянский каменный уголь, в котельных сжигаются разные угли. Кроме того, в Чукотской зоне используется ядерное топливо на Билибин-ской АЭС и запущенной в эксплуатацию в конце 2019 г. плавучей ПАТЭС «Академик Ломоносов».
Исходя из анализа статистических форм отчетности Росстата и данных энер-госнабжающих организаций, объемы потребления по видам топлива и категориям энергоисточников на территории Восточной Арктики приведены в таблице 1.
На Таймыро-Туруханскую и Чукотскую зоны приходится 90 % потребляемого в энергетике топлива (рис. 1). При этом в Таймыро-Туруханской зоне на электростанциях потребляется 97 % топлива, в Чукотской - 88 %. В Северо-Якутской зоне преобладают коммунальные потребители, поэтому более 60 % топлива используется в котельных.
Структура потребления топлива по видам в восточных Арктических зонах различна. В Таймыро-Туруханской зоне 97 % потребляемого топлива составляет природный газ, в Северо-Якутской около 75 % приходится на уголь и дизельное топливо, в Чукотской зоне наибольшую долю занимает ядерное топливо (рис. 2).
Основным вызовом в топливоснабжении потребителей Восточной Арктики
Таблица 1. Потребление топлива Источник: составлено по формам Росстата 6-ТП «Сведения о производстве
объектами энергетики, тыс. т у. т. тепловой и электрической энергии объектами генерации (электростанциями)»
и 4-ТЭР «Сведения об использовании топливно-энергетических ресурсов» за 2019 г.с учетом данных компаний и экспертных оценок авторов
Вид топлива Арктическая зона Итого
Таймыро-Туруханская Северо-Якутская Чукотская
Уголь 69,6 163,5 187,3 420,4
Нефть - 73 - 73
Газ 3065,8 - 63,3 3129,1
Газовый конденсат - 22,3 - 22,3
Дизельное топливо 16,5 137,3 90,2 244,1
Ядерное топливо - - 203,7 203,7
Дрова - 3,2 - 3,2
Всего, в том числе: 3152 399,3 544,5 4095,8
- электростанции 3082,3 155,4 478,6 3716,3
- котельные 69,6 243,9 66 379,5
100%
90%
90 80%
70%
60%
50%
40%
2 30%
I
О 20%
X
1_ ш 10%
о_
0%
97%
2%
6% 34%
41%
Рис. 2. Структура потребления топлива по видам объектами энергетики
37%
17% 12%
34%
Таймыро- Северо- Чукотская
Туруханская Якутская
Дрова
Газовый конденсат Ядерное топливо Дизельное топливо Газ
Нефть Уголь
и, прежде всего, объектов жизнеобеспечения является сложная транспортная схема. Особенно важное значение проблема доставки топлива имеет для Северо-Якутской и Чукотской зон, в которых доля топлива, требующего дальней транспортировки, составляет соответственно 72 и 75 % (рис. 3.). В Арктические регионы в полном объеме завозится дизельное топливо, а также ядерное топливо для атомных станций, расположенных в Чукотской зоне. Нефть, газовый конденсат и древесное топливо потребляются, как правило, в районе добычи (заготовки).
Ситуация с обеспечением потребности в угле иная. Уголь, в основном, добывает-
ся в пределах Арктических зон, в которых потребляется. Исключение составляют якутские угли, которые исторически поставляются в Арктическую зону из южных районов республики и в то же время из Северо-Якутской зоны - в Чукотскую зону. Вследствие чего значительные объемы угля требуют дальней транспортировки. Несмотря на то, что транспортировка осуществляется в основном в пределах одного субъекта РФ, сложность и трудоемкость доставки требует специального упоминания. Доля угля в топливной корзине объектов энергетики значительна в Северо-Якутской и Чукотской зонах: 41 и 34%, соответственно (рис. 4). При этом
<
с; о с
о; <
о
700 600 500 400 300 200 100 0
Доля топлива, для которого требуется дальняя транспортировка
2% 72% 75%
Таймыро- Северо- Чукотская Туруханская Якутская
Ядерное топливо Дизельное топливо Уголь
л
СП
Рис. 3. Объем и структура потребления топлива, для которого требуется дальняя транспортировка
более 90 % угля, потребляемого в СевероЯкутской зоне, и около половины угля, потребляемого в Чукотской зоне, требуют дальней транспортировки.
Средняя энергетическая плотность топлива, требующего дальней транспортировки, составляет для Таймыро-Туруханской зоны 0,717 т у. т./т н. т., для СевероЯкутской зоны - 1,037, для Чукотской зоны - 1,806. Низкое значение показателя для Таймыро-Туруханской зоны объясняется преобладанием газа в структуре топлива, не требующего дальнего транспорта. Максимальное значение показателя в Чукотской зоне обусловлено высокой долей ядерного топлива в топливной корзине.
балансе, наличием у инвесторов лицензий на разработку месторождений и технико-экономических обоснований, бизнес-планов либо проектно-технической документации, оценивается в б млрд кВт-ч [3].
С учетом перспективных проектов освоения месторождений, получивших развитие в последние годы, электропотребление восточных арктических регионов может возрасти по оценкам авторов более, чем в 2 раза. Среди этих проектов разработка По-пигайского месторождения импактных алмазов, Пайяхского и Западно-Анабарского месторождений нефти, Сырадасайского месторождения угля и месторождения серебра «Прогноз» [4-10].
400 Доля топлива
в топливной корзине
2% 41% 34% Требуетсядальняятранспортировка
300
200
100
. Объем и структура потребления угля
Потребляется в районедобычи
Таймыро- Северо- Чукотская Туруханская Якутская
Перспективы энерго-, топливоснабжения при широкомасштабном освоении минерально-сырьевых ресурсов
В программных документах федерального уровня, определяющих цели, стратегические приоритеты и основные задачи государственной политики в Арктике, в числе приоритетных обозначено множество проектов освоения минерально-сырьевых ресурсов. Потребность в электроэнергии только приоритетных проектов с высокой степенью разведанности запасов полезных ископаемых, учтенных в государственном
С учетом этих дополнительных проектов, не обозначенных в оценке потребности в энергии, приводимой в [3], прирост электропотребления в Восточной Арктике оценивается авторами в 13,7 млрд кВт-ч/ год, из которых более 70 % приходится на Таймыро-Туруханскую зону (таблица 2). При этом прирост потребности в электроэнергии в Таймыро-Туруханской зоне соизмерим, в Северо-Якутской - превосходит в 5,8 раз, в Чукотской - в 3,3 раза в сравнении с текущими значениями показателей выработки электроэнергии соответствующих зон. В таблице 2 приведена потребность в электрических мощностях, определенная авторами в зависимости от месторасположения проекта, наличия
Месторождение серебра «Прогноз»
Источник:АО «Прогноз»
транспортных магистралей, оценок сравнительной эффективности централизованного и автономного электроснабжения, использования различных видов топлива.
Более 80 % потребности в электрической мощности Таймыро-Туруханской зоны и около 55 % Северо-Якутской зоны приходится на тепловые электростанции перспективных нефте- и газодобывающих предприятий, а также предприятий по добыче угля, т. е. обеспеченых собственными топливными ресурсами. На территории Чукотской зоны, в отличие от двух других, 70 % потребности в мощности перспективных предприятий предполагается обеспечить за счет развития централизованного электроснабжения в Чаун-Билибинском
На Чукотке 70 % потребности в мощности перспективных предприятий предполагается обеспечить за счет строительства новых электростанций и развития инфраструктуры в Чаун-Билибинском энергоузле
энергоузле за счет строительства новых электростанций и развития электросетевой инфраструктуры. Величина такой мощности в Чукотской зоне при этом сопоставима с величиной подобной мощности в Таймыро-Туруханской зоне. Однако, развитие генерации на территории Таймыро-Туруханской зоны обеспечено местными топливными ресурсами (преимущественно природным газом), а на территории Чукотской зоны генерация будет обеспечиваться ядерным топливом или сжиженным природным газом (СПГ), требующим дальней транспортировки.
Использование сжиженного природного газа в качестве альтернативы дизельному топливу и вероятному развитию атомной генерации в Чаун-Билибинском энергоузле Чукотского автономного округа является одним из возможных направлений диверсификации источников топлива в регионах Восточной Арктики.
При создании инфраструктуры транспортировки и хранения сжиженного природного газа на территории Восточной Арктики экономически целесообразно использование СПГ вместо дизельного топлива на автономных электростанциях для предприятий по добыче минерально-сырьевых ресурсов в Северо-Якутской зоне, а также на месторождениях Попигайском и «Пыркакайские штокверки». Суммарная
Арктическая зона Современный уровень производства е электроэнергии, млн кВтч Потребность з электроэнергии, МЛН КВТ'Ч Потребность в электрической мощности, МВт
Таймыро-Туруханская 9493 9900 1739
Северо-Якутская 265 1535 292
Чукотская 700 2280 433
Итого 10458 13715 2664
Таблица 2. Расчетная потребность в электрической энергии и мощности перспективных проектов освоения минерально-сырьевых ресурсов
л
о
потребность в СПГ для этих электростанций оценивается в 360-380 тыс. т у. т.
Суммарная потребность в топливе для энергоснабжения перспективных предприятий по освоению минерально-сырьевых ресурсов в восточном Арктическом секторе РФ оценивается авторами в 5,1-5,6 млн т у. т (таблица 3, рис. 5). Половина потребности будет обеспечена за счет попутного газа нефтяных и нефтегазовых месторождений.
В суммарном топливопотреблении новых энергоисточников с учетом возможного использования СПГ около 71 % (3594 тыс. т у. т.) приходится на Таймыро-Туруханскую Арктическую зону, 11 % (567 тыс. т у. т.) - на Северо-Якутскую и 18% (915 тыс. т у. т.) - на Чукотскую зону. Доля СПГ может достигнуть 20 %.
В Таймыро-Туруханской зоне для энергоснабжения перспективных предприятий
по освоению нефтегазовых месторождений предусматривается строительство ТЭС с использованием в качестве топлива попутного нефтяного газа (ПНГ). Доля ПНГ в этой зоне составляет 82 % от суммарного топливопотребления перспективных энергоисточников.
В Северо-Якутской зоне также преобладают крупные энергоисточники с использованием попутного нефтяного газа. Доля ПНГ достигает 61 % от общей потребности в топливе новых энергоисточников этой зоны. Использование здесь угля не предусматривается. Нефть предполагается использовать только в Северо-Якутской Арктической зоне для энергоснабжения проекта по добыче алмазов на Верхне-Мунском месторождении. По экономическим показателям нефть может служить привлекательной альтернативой дизель-
Таблица 3. Потребность в топливе перспективных предприятий по освоению минерально-сырьевых ресурсов, тыс. т у. т.
Арктическая зона
Вариант Вид топлива Таймыро-Туруханская СевероЯкутская Чукотская Всего
Уголь 511 - 166 677
Нефть - 48 - 48
Попутный газ 2450 344 - 2794
без СПГ Природный газ 509 - - 509
Дизельное топливо 123 175 139 437
Ядерное топливо - - 1141 1141
Всего 3594 567 1446 5606
Уголь 511 - 166 677
Нефть 48 - 48
с СПГ Попутный газ 2450 344 - 2794
Природный газ 509 - - 509
СПГ 123 175 747 1046
Всего 3594 567 913 5074
Вид топлива Существующее состояние Перспективноесостояние
Уголь 420 1098 1098
Нефть 73 121 121
Газовое 3129 6433 7478
из него: СПГ - - 1046
Газовый конденсат 22 22 22
Дизельное топливо 244 681 244
Ядерное топливо 204 1345 204
Дрова 3 3 3
Всего 4096 9702 9170
Таблица 4. Перспективная потребность в топливе, тыс. т у. т.
ному топливу, ограничением в случае ее использования выступает мощностной ряд оборудования на нефти и его существенная капиталоемкость.
Чукотская зона характеризуется также преобладанием газа (до 58 %) в структуре потребности в топливе новых энергоисточников. Это обусловлено превалированием месторождений золота, олова, меди, расположенных вдали от топливных баз и месторождений, за исключением добычи угля Беринговского угольного бассейна в Анадырском районе.
Таким образом, при реализации перспективных проектов в Восточной Арктике потребуется значительное количество топливно-энергетических ресурсов, а с учетом существующих расходов топлива
на энергоснабжение объем потребления топлива может составить более 9 млн т у. т. Суммарный прирост по всем видам топлива оценивается более, чем в 2 раза (таблица 4).
Заключение
Широкомасштабное освоение минерально-сырьевых ресурсов Восточной Арктики повлечет существенное увеличение потребности в электрической энергии и мощности на этой территории. Суммарный прирост электропотребления перспективных проектов оценивается в 13,7 млрд кВт-ч/год, что превосходит современный уровень в 1,3 раза. Потребность в топливе новых генерирующих мощностей на пред-
Рис. 5. Потребность в топливе перспективных предприятий по освоению минерально-сырьевых ресурсов, тыс. т у. т.
безСПГ
сСПГ
Верхне-Мунское месторождение алмазов l4cT04HHK:mining.com
приятиях по освоению ресурсов оценивается в 5-5,6 млн т у. т., из которых около 60 % приходится на проекты по добыче топливных ресурсов: нефти, газа, угля. Остальная часть прироста потребления топлива будет обеспечиваться за счет привозных ресурсов, что значительно увеличит нагрузку на транспортную систему. Учитывая сложную многозвенную и сезонную логистику топлива в регионы Восточной Арктики, состояние круглогодичных дорог и автозимников, транспортная инфраструктура может стать
барьером широкомасштабного освоения минерально-сырьевых ресурсов. В связи с чем необходима государственная программа развития транспортной и энергетической инфраструктуры в Арктических регионах России, без которой ставится под сомнение реальность экономического развития Арктики.
Исследование выполнено в рамках проекта государственного задания (№ FWEU-2021-0004) фундаментальных исследований РФ (per. №АААА-А21-121012090010-7).
Использованные источники
Гэсударственная программа Российской Федерации «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации», утвержденная Постановлением Правительства РФот 31.08.2017 г. № 1064.1. Санеев Б. Г, Иванова И. Ю, Тугузова Т. Ф. Проблемы энергетики Восточной зоны Российской Арктики и возможные пути решения//Энергетическаяполитика. №4,2018. С. 80-88. СанеевБ. Г, ИвановаИ. Ю., КорнеевА. ГОценка электрических нагрузок потенциальных проектов освоения месторождений минерально-сырьевых ресурсов в восточных регионахАрктической зоны Российской Федерации//Арктика: экология и экономика. № 1(37), 2020. С. 4-14.- D0I: 10.25283/2223-4594-2020-1-14-14. Основы государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2035 года, утвержденные Указом Президента РФ от 05.03.2020 г. № 164. -17 с. Стратегия развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на пе-
риод до 2035 года, утверждённая Указом Президента РФ от 26.10.2020 г. № 645. - 42 с.
6. Троценко приостановил покупку угольного проекта «Аллте-ка» в Арктике. - URL: https://www.interfax.ru/business/719603 (Дата обращения: 20.11.2020).
7. Угольное месторождение на Таймыре получило одобрение госэкспертизы. - URL: https://krasnoyarsk.dk.ru/ news/237138881 (Дата обращения: 20.11.2020).
8. Арктический кластер Таймыра. Нефть для Северного морского пути. - URL: https://www.russiapost.su/archives/186725 (Дата обращения: 20.08.2020).
9. Проект Стратегии социально-экономического развития Саха (Якутия) до 2030 года с определением основных на-правленийдо 2050 года. Якутск, 2016.
10. Прогноз социально-экономического развития Республики Саха (Якутия) на период до 2035 года, утверждённый Постановлением Правительства Республики от 23 ноября 2016 г. №422.
<
с; о с
о; <
о
л
СП
