Роб Стефан: Кто зажжёт этот мир в будущем? Энергетику ждет не революция, а эволюция

Роб Стефан – президент СИГРЭ

Если сегодня взглянуть на электроэнергетику в глобальном масштабе, то мы увидим, что отрасль меняется буквально на глазах. Еще недавно энергию поставляли преимущественно крупные станции, связанные с потребителями разветвленной системой электрических сетей. Теперь же в разных точках мира появляется все больше небольших генераторов, напрямую ориентированных на своих клиентов.

Снижается стоимость энергии из возобновляемых источников (ВИЭ), особенно солнечных электростанций, и, по моим прогнозам, к концу 2020 года необходимость в государственных субсидиях для этого направления во многих странах может полностью отпасть. Возникает новый вид потребителей-­производителей – просьюмеров, которые сами становятся частью генерирующих мощностей.

Все это оказывает существенное влияние на положение дел в «традиционной» энергетике. Во-первых, снижается ее выручка, поскольку генерация «мимо счетчика» сокращает объемы энергопотребления. Проблема так называемой «мертвой спирали» (utility «death spiral») широко известна и активно обсуждается. Некоторые энергокомпании диверсифицируют бизнес, чтобы найти новые источники дохода. Во-вторых, из-за постоянного изменения структуры нагрузок усложняется работа электрических сетей на всех уровнях напряжения и затрудняется планирование их развития. Наконец, появляются проблемы с обеспечением надежности и безопасности энергетических систем.

Идеальная картина будущего: производство энергии ветряными, солнечными и гидроэлектростанциями в одной части мира 24 часа в сутки. Правильно выстроенная сеть позволит передавать электричество к центрам нагрузки.

Встает вопрос: если сформировавшиеся тенденции сохранятся (а есть все предпосылки к этому), то как будет устроена электрическая сеть уже в ближайшем будущем – через 10–15 лет? По-прежнему будет нужна гигантская инфраструктурная система или отрасль распадется на сотни и тысячи микрогридов – небольших по размеру сетей, никак не связанных друг с другом?

В теории возможны оба варианта. Но вернее всего, и к этому выводу приходит в том числе экспертное сообщество СИГРЭ, энергетику ждет не революция, а эволюция – компромиссная модель развития. Ведь даже если локальная генерация будет способна снабжать электричеством целые жилые районы и промышленные предприятия, дублирующие подключения к «большой» сети по-прежнему будут нужны в качестве поддерживающей системы.

На сегодня считаю невозможным построить достаточное количество ВИЭ‑станций возле крупных центров потребления, например, таких огромных мегаполисов как Лондон, Нью-­Йорк, Пекин или Москва. Кроме того, нужно гарантировать надежность электроснабжения при любых внешних условиях, что ВИЭ‑генерация сама по себе пока не может обеспечить.

Идеальная картина будущего – производство энергии ветряными, солнечными и гидроэлектростанциями в той или иной части мира 24 часа в сутки. Правильно выстроенная сеть позволит передавать электричество к центрам нагрузки или в районы, где своих источников энергии недостаточно. Первые расчеты, включая анализ затрат, показывают, что данная концепция в принципе осуществима.

Однако для того, чтобы эта фантастическая картина воплотилась в жизнь, прежде всего необходимо научиться эксплуатировать такую «правильную» сеть. Например, органично встроить в нее не только сами локальные генераторы, но также аккумуляторные батареи, совокупная мощность которых во всем мире уже к 2025 году превысит 21 ГВт, что сопоставимо с 20 энергоблоками атомных станций. Для сравнения: в 2015 году во всем мире в сумме было всего 2,2 ГВт аккумуляторных батарей.

Внедрение «умных» счетчиков и цифровых систем управления, развитие интернета вещей, увеличение пропускной способности каналов связи – все это ведет к формированию больших массивов данных. Необходимо понимать тип этих данных, их принадлежность и конечное назначение, чтобы получать полезную информацию для эффективного управления работой энергосистемы.

Хочу коснуться еще некоторых важных аспектов, которым нужно уделять внимание. Один из краеугольных технических вопросов – интеграция силовой электроники и сетей постоянного тока. Как правило, распределенные энергоресурсы (в том числе ВИЭ) производят напряжение постоянного тока. Для его преобразования в переменный ток, привычный для «традиционных» электросетей, применяется инвертор. Но еще только предстоит изучить, как тысячи инверторов повлияют на сеть переменного тока, и понять, как должно быть организовано управление такими системами. А возможно, после этого вовсе придется создавать новую инфраструктуру. В Китае, например, преобразователи напряжения уже начали широко применяться на высоковольтных линиях постоянного тока с коммутируемыми линиями, обеспечивая большую гибкость и адаптивность данной технологии.

При этом, из-за дефицита земельных участков возводить новые линии электропередачи и другие сетевые объекты становится все труднее. Однако появляются инновационные технологии, позволяющие увеличить срок службы существующих энергообъектов и увеличить их эффективность – это вполне может быть решением проблемы.

Сегодня развитие электросети идет как на микроуровне, где просьюмеры подключаются через активное распределение, так и на макроуровне – посредством проработки новых механизмов, обеспечивающих доступ к дешевой и экологически чистой энергии большого числа пользователей. СИГРЭ, как крупнейшая научно-­техническая отраслевая организация в мире, ведет работу по всем этим направлениям. Общая цель – выбор оптимального пути для устойчивого развития электроэнергетики. Тогда в будущем, когда глобальная сеть станет реальностью, все уголки земного шара смогут получить постоянный доступ к экологически чистой энергии.

Международный Совет по большим электрическим системам высокого напряжения – СИГРЭ (Conseil International des Grands Réseaux Electriques – CIGRE) – одна из крупнейших неправительственных организаций в области электроэнергетики. СИГРЭ был создан в 1921 году во Франции, сегодня он объединяет ученых и экспертов из 98 государств. Российские специалисты принимают участие в деятельности ассоциации с 1923 года. Российский национальный комитет СИГРЭ с 2015 года возглавляет председатель правления «ФСК ЕЭС» Андрей Муров.

Источник: журнал «Энергетическая Политика»

Фото: DENNIS SCHROEDER / NREL