Контуры инновационного развития электроэнергетики: влияние интеллектуализации инфраструктуры на энергосистемы и ресурсные балансы - ИМЭМО РАН
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Институт мировой экономики и международных отношений
Российской академии наук
Контуры инновационного развития
электроэнергетики: влияние
интеллектуализации
инфраструктуры на энергосистемы и
ресурсные балансы
Зав. сектором инновационной
политики
к.пол.н. Данилин И.В.
Форум «Нефтегазовый диалог» ИМЭМО РАН
Москва,
22 мая 2014г.
Интеллектуализация электроэнергетической
инфраструктуры: глобальный тренд
С 1990-х годов в мире с ускоренными темпами развиваются технологии
интеллектуальной энергетики – т.н. Smart Grid (умные/интеллектуальные
сети)
Под Smart Grid понимаются высокоинформатизированные и
интеллектуальные активно-адаптивные электрические сети, обладающие
рядом свойств:
• повышенная потребительская и системная надежность;
• непрерывный самоконтроль состояния и самовосстановление компонентов или
участков сети;
• интеграция ВИЭ (возобновляемые источники энергии);
• участие «активных» потребителей в рынке электроэнергии, мощности и системных услуг;
• повышенная физическая и кибернетическая защищенность;
• развитие новых отраслевых рынков;
• обеспечение качества электроэнергии, соответствующего требованиям
высокотехнологичной экономики XXI в.;
• доступ всех типов энергообъектов и субъектов к услугам электросетевой
инфраструктуры;
• оптимизация состава и повышение эффективности использования активов
электросетевого комплекса и электроэнергетики в целом.
2
Общая схема Smart Grid
Источник: http://www.smartgrid2030.comВызовы, ведущие к интеллектуализации электроэнергетики
Архитектура и базовые отраслевые технологии энергосистемы
1 отвечают требованиям современности
Развитие распределенной генерации, в т.ч. ВИЭ (быстро
Энергосистемы рассчитаны на наличие растет, но ограничения – ок.15-20% от общего объема
крупного промышленного спроса, генерации)
«большую» централизованную генерацию и Появление феномена «активных» потребителей и
просьюмеров
«пассивного» потребителя
Электромобили и иные новые «внешние» элементы сети
В силу роста технологичности увеличивается «цена» прямых
и косвенных потерь от аварий и отключений: в США $80-150
млрд ежегодно (оценки LBNL, EPRI, etc.)
Растущие требования экономики к Феномен «цифрового» спроса (с сер 2000- годов ЦОД
услугам энерегосистемы потребляют в США больше, чем вся отрасль производства
транспортных средств, Google – крупнейший потребитель э/э).
Требования к скорости подключения, развития, гибкости
энергоуслуг
Исчерпание пределов развития существующих
«Плато» технологической технологий
эффективности «базовых» отраслевых
Увеличение стоимости объектов инфраструктуры не
технологий ведет к сопоставимому росту эффективности
До 2030 г. требуется инвестировать $17 трлн (от 40-50% - в
сетевое хозяйство). Ресурсы самой отрасли и существующие
Неоптимальная экономика отрасли инструменты финансирования недостаточны!
Проблема цены и «справедливого» распределения издержек
Реновации «заточены» под вендоров
4Вызовы, ведущие к интеллектуализации электроэнергетики
2 Бурное развитие возобновляемой энергетики – в части альтернативных
систем генерации
Рост ВИЭ по причинам энергобезопасности,
экологии, экономики (новые «точки» роста), Задачи экономически и технически
технологических прорывов эффективной интеграции ВИЭ
Обеспечение стабильности и надежности
Особенно бурно растет сегмент малой
работы энергосистемы, новые бизнес-
распределенной генерации (МРГ)
модели
Данные:Frankfurt School-UNEP Centre/BNEF. 2014.
Global Trends in Renewable Energy Investment 2014
5Драйверы развития Smart Grid
• Бурное развитие информационно-коммуникационных технологий
(ИКТ) – появление новых классов систем управления, мониторинга
и контроля, моделирования и прогнозирования процессов;
• Появление новых технологий генерации;
• Развитие новых поколений технологий «активного» управления
сетью на основе силовой электроники, сверхпроводников и иных
технологий;
• Лоббизм/интерес компаний ИКТ, компаний сегмента ВИЭ и вендоров
традиционного оборудования (новые рынки);
• Поиск новых «точек роста» правительствами развитых стран
(задачи экономического – особенно промышленного роста,
занятости и т.д.).
6Smart Grid должен решить ключевые проблемы и
асимметрии развития мировой электроэнергетики
Эффекты для сетевого хозяйства Эффекты для генераторов и
ресурсных компаний
• рост надежности – в т.ч. за счет использования ресурса МРГ;
• снижение зависимости от вендоров «железа» и • рост объемов и доли ВИЭ и МРГ на
Эффекты для
переформатирование прочих
отраслевых рынков оборудования; стороне потребителя;
• максимальная генераторов
клиентоориентированность, новое качество • сокращение потребности в мощности, в
услуг и расширение их номенклатуры; т.ч. особенно по пиковым мощностям;
• максимальная кибер- и физическая защищенность; • снижение зависимости от газа в части
• снижение технологических и минимизация коммерческих пиковой и иной высокоманевренной
потерь; генерации;
• новые высокомаржинальные сервисы и привлечение • рост КИУМ «большой» генерации (уголь,
инвестиций в отрасль. атом, гидро) при уменьшении их
прибыльности;
Эффекты для государства и потребителя • снижение «цены» мощности;
• «супер»-энергоэффективность; • снижение потребности в моторных
топливах;
• снижение расходов потребителей +получение дополнительных
доходов; • изменение динамики инвестиций в
добывающие и транспортные проекты;
• снижение расходов на энергию в структуре ВВП;
• снижение импорта энергоносителей (для
• новое измерение национальной энергетической безопасности; нетто-импортеров);
• новые рынки, отрасли, рабочие места; • ИКТ-интеграция НГК и иных ресурсных
• рост конкурентоспособности экономики; компаний в систему управления
электроэнергетики.
• рост экологичности энергетики.
7Некоторые эффекты от внедрения Smart Grid
Россия США
~150-260%, до 500% от вложенных
Комплексный ~150% от вложенных инвестиций инвестиций
экономический [Основные положения Концепции ИЭС [Smart Grid Economic and
эффект ААС, 2012] Environmental Benefits. Smart Grid
Consumer Collaborative, 2013 ]
2015-2030 гг.
Снижение Снижение потребности в генерирующей
мощности 34,1 ГВт. 2010-2030 гг.
потребности в
Экономия профильных $129-242 млрд [Brattle, 2008]
установленной капиталовложений в мощность: 1734
мощности млрд рублей 2010 г. [Основные
положения Концепции ИЭС ААС, 2012]
2010-2030 сокращение потребление
Снижение Экономия топлива на ТЭС, 173,6 млн топлив: 17,1-53,2 квадрлн б.т.е.
потребления т.у.т [Основные положения Концепции [Estimating the Costs and Benefits of
топлив ИЭС ААС, 2012] the Smart Grid. 2011 Technical Report.
EPRI,2011]
…и не только:
• снижение потребления энергии – до 40% (для бытовых хозяйств);
• снижение потребности в пиковых мощностях и уменьшение пикового спроса
(США - 71,7ГВт в 2012г.[Assessment of Demand Response and Advanced Metering Staff Report.
FERC, 2012]) и т.д.
8Все передовые страны инициировали программы
развития Smart Grid
Программы Smart Grid - обязательная компонента новой технологической «повестки»
и энергостратегий развитых и передовых развивающихся стран
Государственное финансирование
Ожидаемые объемы
Страна проектов развития Smart Grid
госфинансирования
(основные инициативы)
€184 млн (FP6 и FP7)
ЕС ~€200 млн из Европейского фонда
(панъевропейский €56 млрд к 2020 г.
уровень)
восстановления экономики, ERDF,
EERA.
США $7 (€4,9) млрд в 2009г. $338-476 (€238-334) млрд к 2030г.
Китай $7.3 млрд (€5,1 млрд ) в 2009г. $101 (€71) млрд
Республика Корея $824 (€580) млн в 2009 г. $24 (€16,8) млрд к 2030г.
• Наблюдается высокая специфичность различных программ Smart Grid в странах –
прямая зависимость от особенностей энергосистемы
• В настоящий момент финансирование проектов Smart Grid недостаточно
относительно плановых объемов.
9Smart Grid – эволюция или революция?
Пока - эволюция
• Довлеет «наследие активов» и отсутствие стейкхолдера и готового «пакета»
технологий, финансовых инструментов и бизнес-моделей для революции.
Этим в т.ч. обусловлены вопросы недостаточности ресурсного обеспечения;
• Smart Grid выполняет функцию «замыкающего» технологического пакета для
существующей модели и технологической «базы» электроэнергетики;
Революция?
• Текущие технологии создают возможность радикальной рекомпозиции
энергосистем на основе МРГ и распределенной (фрактальной) организации
энергосистем;
• Smart Grid – частный случай Интернета вещей (IoT), чей вклад в мировой ВВП
по оценкам составит до $10-15 трлн в год к 2020-2022 гг. [Industrial Internet: Pushing the
Boundaries of Minds and Machines. General Electric Co, 2013, Embracing the Internet of Everything To Capture Your Share of $14.4
Trillion. White Paper. Cisco and/or its affiliates. 2013]
• Раскрытие потенциала Smart Grid как части IoT означает радикальную
трансформацию энергосистемы (появление «Энергетического
Интернета»).
10Smart Grid – открытые вопросы и «развилки» развития
• Полностью децентрализованная или гибридная энергетика (будут ли
«энергомосты» и магистральные сети, есть ли место сверхкрупной генерации)?
• Высокий уровень локализации ресурсного микста или «гибкое» сочетание
локальных и привозных ресурсов?
• Новая «эра» газа?
• Дорогая энергия и дешевая мощность?
• Высокий КИУМ или свободный рынок?
• Ультрадешевая минимальная «база» и сверхдорогое сверхнормативное
потребление?
• Рынок смежных высокомаржинальных услуг – основной для извлечения
прибыли энергокомпаниями?
• Каннибализация энергокомпаниями рынков моторных топлив?
• Сквозная «вертикальная интеграция» энергетики на основе гибких ИКТ-
инструментов («цифровое» РАО ЕЭС)?
• Перспективы «мобильной» мощности?
• ИКТ-компании – ключевые игроки рынка?
• Энергокомпании – энергетический Ebay/Google?
11Вы также можете почитать
