Отчет о разработке стратегической программы исследований

Раздел 2. Прогноз развития рынков и технологий в сфере деятельности платформы

По оценкам американского Electro Power Research Institute, в ближайшие два десятилетия в США на реализацию проектов «Smart grid» будет направлено порядка 160 млрд. долл. США, а в мире - суммарные инвестиции в эту сферу превысят 500 млрд. долл. США.

Кроме европейских стран, Америки и Канады, все новые и новые государства осознают необходимость коренной модернизации электрических сетей и вкладывают серьезные государственные средства в их изучение и развитие. Так, Китай серьезно озабочен возможностью построения эффективной энергосистемы. Компания JUCCCE (Государственный кооператив энергосетей Китая) в Китае занимается стимулированием интереса к концепции Smart Grid, планирует ее внедрение, и организует различные встречи, симпозиумы. Инвестиции в конструирование энергосистемы самой большой энергетической компании в Китае уже в 2007 году составили 31.8 миллионов долларов. Второе по величине предприятие в Китае – Северный кооператив энергосетей – по данным журнала Fortune вложил 30 миллионов долларов.
Корея строит амбициозные планы по построению и внедрению концепции Smart Grid, что создает дополнительные доходы и рабочие места в стране. Высокотехнологичная энергетическая система, по их мнению, создаст рынок стоимостью 54.5 млрд. долларов и более 500 тысяч новых рабочих мест ежегодно, а также уменьшит потребление электроэнергии населением на 3% при завершении программы в 2030 году.
По данным Портал-Энерго³, до 2015 гг. на строительство энергетических объектов на базе концепции Smart Grid будет потрачено в общей сложности $200 млрд. (рис.1). Около 84% этой суммы будет направлено на внедрение систем автоматизации, 14% на внедрение датчиков по измерению расхода электроэнергии в режиме реального времени.

Рис.1. Расходы на интеллектуальные сети в период до 2015 гг. (в млн.долл.)

По прогнозам аналитиков, основными трендами рынка Smart Grid станут: повышение надежности и безопасности энергетических систем, повышение эффективности и снижение расходов на передачу и потребление электроэнергии, обеспечение баланса между объемами выработки и потребления электроэнергии, а также снижение степени влияния электроэнергетики на окружающую среду. На этом пути индустрии придется столкнуться не только с задачами технического и финансового плана, но и решить проблему отсутствия стандартов.

По прогнозу IDC, в 2010 г. в мире будет установлено более 60 млн. smart датчиков потребления электрической энергии: США имеют в этом направлении наиболее серьезные намерения — в 2010 г. на интеллектуальное управление электропитанием планируется перевести 15% потребителей, а в течение 10 лет — всех до единого.
Проектирование и последующая реализация интеллектуальной энергетической системы на основе концепции Smart grid невозможны без развернутого технико-экономического обоснования, в основе которого лежит, с одной стороны, анализ ожидаемых эффектов разного типа, с другой — оценка затрат на внедрение новых технических средств и систем управления, сопутствующих информационных и коммуникационных технологий.
Народнохозяйственная эффективность развития интеллектуальной энергетики определяется соотношением капиталовложений, необходимых для массового внедрения новых технологических устройств и систем управления и отраслевого эффекта снижения (экономии) затрат на функционирование и развитие энергосистемы за счет:

• 
  снижения капиталовложений в дополнительные генерирующие мощности «общесистемных» электростанций с учетом снижения максимума нагрузки, общего электропотребления, развития распределенной генерации, требований к резервам и увеличению допустимых объемов балансовых потоков мощности;
  
• 
  снижения капиталовложений в дополнительное увеличение пропускных способностей межсистемных связей в ЕНЭС, а также в развитие распределительной сети, с учетом более эффективного мониторинга и активного управления существующими линиями, а также эффектов от управления спросом и развития распределенной генерации у потребителей, снижающих требования к объему резервирования сетевыми мощностями;
  
• 
  снижения топливных затрат за счет улучшенной оптимизации режимов загрузки электростанций, вовлечения распределенной возобновляемой генерации и сокращения общего электропотребления (включая потери в сетях);
  
• 
  снижения эксплуатационных затрат в результате переходе на новые типы оборудования и управления, с более высокой автоматизацией и наблюдаемостью.
  

Опыт разработки концепций и стратегий развития интеллектуальной энергетики в разных странах мира показывает, что ее создание должно оцениваться не только как сложнейшая инженерная задача, нацеленная на преодоление конкретных технических, управленческих и экономических проблем в электроэнергетике.
Интеллектуальная энергетика справедливо рассматривается как целостная технологическая платформа, отвечающая энергетическим нуждам новой, инновационной экономики 21 века, запросам постиндустриального общества, требованиям устойчивого развития (sustainable development). Именно поэтому все большую актуальность (и политическую значимость) приобретает оценка так называемых внешних, экстернальных эффектов, ожидаемых от создания Smart Grid.
Данные эффекты акцентируют внимание на том, в какой мере создание ИЭС ААС соответствует социальному запросу общества и экономики к новым стандартам энергоснабжения, и потому также должны стать составной частью развернутого технико-экономического обоснования создания интеллектуальной энергетики, дополняя основные технологические и прямые экономические эффекты. В качестве наиболее значимых эффектов можно выделить:
1). Снижение экологической нагрузки.
Создание новых технологических возможностей для масштабного развития возобновляемой энергетики, повышение энергоэффективности при передаче, распределении и конечном потреблении электроэнергии потенциально может обеспечить заметное снижение использования органического топлива в электроэнергетике и, следовательно - снижение выбросов загрязняющих веществ, а также парниковых газов.
Применение новых технологий в сетевом комплексе позволяет также снизить уровни электромагнитного излучения при передаче и распределении электроэнергии, а более компактные решения по оборудованию линий электропередач и подстанций обеспечивают значительное сокращение объемов отчуждаемой земли.
2). Инновационный импульс для экономики.
Развитие интеллектуальной энергетики формирует массовый спрос на научно-исследовательские, опытно-конструкторские работы, результатом которых станут действительно инновационные продукты энергомашиностроения и электротехнической промышленности (включая, например, разработку и освоение новых технологий возобновляемой энергетики, хранения электроэнергии). Не менее важным является ее влияние на развитие информационных и коммуникационных технологий, без которых невозможно будет достичь качественно нового уровня в автоматизации, наблюдаемости и управляемости электроэнергетики.
3). Повышение энергетической безопасности.
Наиболее очевидным и значимым эффектом в этой сфере является повышение надежности энергоснабжения. Интеграция и оперативность управления генерацией, сетями (как на уровне межсистемных связей, так и на уровне систем распределения) и конечным спросом позволяют значительно снизить вероятность нарушений энергоснабжения, частоту и продолжительность отключений. Наличие источников распределенной генерации, максимально приближенных к потребителю, различные формы аккумулирования электроэнергии, развитие микросетей, повышают уровень локальной энергообеспеченности, создавая возможности для оперативного перехода потребителей к автономному энергоснабжению в случае системных аварий.
Ключевым экономическим показателем для оценки данного эффекта является снижение экономических ущербов у различных категорий потребителей, связанных с упущенной выгодой или увеличенными производственными затратами при нарушении нормального режима производственной или коммерческой деятельности.
Кроме этого, интенсивное вовлечение локальных (прежде всего – возобновляемых) энергоресурсов при создании Smart Grid позволяет снизить уровень зависимости от внешних поставок (или импорта) органического топлива или электроэнергии на уровне отдельных регионов или страны в целом.
4). Улучшение условий для экономической интеграции и конкуренции
Повышение гибкости режимов функционирования сетевой инфраструктуры, новые средства управления пропускными способностями и потоками мощности позволяют преодолеть существующие ограничения для более тесного коммерческого взаимодействия спотовых рынков электроэнергии (пулов) и перейти к новому этапу экономической интеграции в электроэнергетике, формированию более крупных, объединенных рынков в национальном и транснациональном масштабах (в частности – формирование единого электроэнергетического рынка ЕС).
Внедрение интеллектуальных систем учета электроэнергии, развитие возможностей двусторонней коммуникации и автоматизация совместного управления режимами передачи, распределения и потребления электроэнергии, а также распределенной генерацией делают реальным качественно новое, динамическое ценообразование для конечных потребителей и обеспечивают возможности их активного включения в формирование кривой спроса на рынке. В целом, переход к интеллектуальной электроэнергетике считается уже необходимым условием для запуска полномасштабной конкуренции на уровне конечных потребителей. Это в итоге отражается на снижении средней стоимости счета за электроэнергию и оптимизации финансовых расходов потребителей.
5). Повышение производительности и безопасности труда.
Активное внедрение автоматизированных систем удаленного контроля и управления в сфере Smart Grid (цифровые подстанции, датчики, интеллектуальные счетчики и т.д.), новые типы технических устройств с пониженными показателями аварийности, увеличенным эксплуатационным ресурсом позволяют заметно сократить численность обслуживающего персонала, необходимого для обеспечения нормального функционирования всех технологических подсистем. Одновременно с этим, создается более безопасная и комфортная среда для производственного персонала, как в электроэнергетике, так и для обслуживания устройств у конечных потребителей.
Как и прямые экономические эффекты, экстернальные эффекты определяются изменениями функциональности структурных подсистем электроэнергетики и порождаемыми ими «базовыми» технологическими эффектами. Практически все экстернальные эффекты могут быть оценены количественно, однако их последующая корректная стоимостная оценка далеко не всегда возможна либо существующие в настоящее время подходы дают чрезвычайно широкий диапазон неопределенности.