Текст: Юлия ГИЛЕВА
Три пути к успеху
В интервью «Атомному эксперту» Е. Осоченко раскрыл подробности предложений ВЭИ.
Фото: Flickr.com, TASS
Фото: Flickr.com, TASS
Расскажите, пожалуйста, подробнее, в чем суть предложений ВЭИ по модернизации электросетевого хозяйства.
Отвечая на геополитические вызовы, руководство страны обозначило направления инновационного развития, трансформируемые к задачам электротехники следующим образом.
Прежде всего это накопители энергии, по которым до сих пор внутри страны не выпущено программных документов, хотя во всех развитых странах таковые существуют с 2013 года. Системы накопления энергии большого класса (тераджоулевого, гигаджоулевого) позволяют устранить ахиллесову пяту системы передачи и распределения энергии, заключающуюся в одномоментности потребления и генерации: сколько потребляется, столько и производится.
При этом есть пики нагрузки утром и вечером. А ночью, когда спрос падает, большая часть генерирующих мощностей вынуждена уходить в понижение за счет так называемых маневровых мощностей. Накопители позволяют делать запасы в часовом, суточном эквиваленте, способствуя оптимальной загрузке генерирующих мощностей, повышая КИУМ и КПИТ. Появляется и принципиально новое свойство — рассинхронизация генерации и потребления по времени, а система накопления становится вторичным генератором.
В мировой практике вторичные генераторы приобретают все большее распространение. В основном это фермовые сборки из элементов заводской готовности (например, литий-ионных аккумуляторов). Примени`м и иной подход к накоплению электроэнергии — создание фабрики-накопителя, при котором в одном технологическом процессе совмещаются два: аккумулирование и генерация электроэнергии. Понятие «фабрика» к накопителям в мировой практике не применялось. Это наше ноу-хау в терминологии.
То есть это такая аккумулирующая станция, только не «гидро»?
Да, здесь другие физические принципы. В мире существуют накопители на основе порядка 15 физических принципов.
Направление накопителей энергии обозначено в Стратегии развития электроэнергетического комплекса до 2035 года, выпущенной Минэнерго. Но, к сожалению, программного документа (дорожной карты) с конкретным перечнем организаций, которые отвечают за разработку и выпуск накопителей, пока в России нет. Существуют фрагментарные решения: литий-ионные, кинетические, гравитационные и суперконденсаторные накопители.
Если рынком востребовано это, если рынок этого ждет, то зачем на государственном уровне назначать ответственных?
Накопители, которые способен потреблять существующий рынок, — от килоджоулевого до тераджоулевого класса мощности. Создание накопителей с большей энергетикой требует серьезных капиталовложений.
Повторюсь, за рубежом это государственные проекты. Анализ мировой практики показывает, что срок окупаемости подобных решений, как правило, более семи лет. А некоторые решения не окупаются даже при ставке дисконтирования 3–4%.
Отвечая на геополитические вызовы, руководство страны обозначило направления инновационного развития, трансформируемые к задачам электротехники следующим образом.
Прежде всего это накопители энергии, по которым до сих пор внутри страны не выпущено программных документов, хотя во всех развитых странах таковые существуют с 2013 года. Системы накопления энергии большого класса (тераджоулевого, гигаджоулевого) позволяют устранить ахиллесову пяту системы передачи и распределения энергии, заключающуюся в одномоментности потребления и генерации: сколько потребляется, столько и производится.
При этом есть пики нагрузки утром и вечером. А ночью, когда спрос падает, большая часть генерирующих мощностей вынуждена уходить в понижение за счет так называемых маневровых мощностей. Накопители позволяют делать запасы в часовом, суточном эквиваленте, способствуя оптимальной загрузке генерирующих мощностей, повышая КИУМ и КПИТ. Появляется и принципиально новое свойство — рассинхронизация генерации и потребления по времени, а система накопления становится вторичным генератором.
В мировой практике вторичные генераторы приобретают все большее распространение. В основном это фермовые сборки из элементов заводской готовности (например, литий-ионных аккумуляторов). Примени`м и иной подход к накоплению электроэнергии — создание фабрики-накопителя, при котором в одном технологическом процессе совмещаются два: аккумулирование и генерация электроэнергии. Понятие «фабрика» к накопителям в мировой практике не применялось. Это наше ноу-хау в терминологии.
То есть это такая аккумулирующая станция, только не «гидро»?
Да, здесь другие физические принципы. В мире существуют накопители на основе порядка 15 физических принципов.
Направление накопителей энергии обозначено в Стратегии развития электроэнергетического комплекса до 2035 года, выпущенной Минэнерго. Но, к сожалению, программного документа (дорожной карты) с конкретным перечнем организаций, которые отвечают за разработку и выпуск накопителей, пока в России нет. Существуют фрагментарные решения: литий-ионные, кинетические, гравитационные и суперконденсаторные накопители.
Если рынком востребовано это, если рынок этого ждет, то зачем на государственном уровне назначать ответственных?
Накопители, которые способен потреблять существующий рынок, — от килоджоулевого до тераджоулевого класса мощности. Создание накопителей с большей энергетикой требует серьезных капиталовложений.
Повторюсь, за рубежом это государственные проекты. Анализ мировой практики показывает, что срок окупаемости подобных решений, как правило, более семи лет. А некоторые решения не окупаются даже при ставке дисконтирования 3–4%.
Китайский проект
Китайская национальная электросетевая компания State Grid объявила о начале строительства самой длинной в мире сверхвысоковольтной линии электропередачи постоянного тока (HVDC) напряжением плюс-минус 1100 киловольт.
Данная ЛЭП соединит Синьцзян-Уйгурский автономный район на Северо-Западе Китая и провинцию Аньхой в Восточном Китае.
Суммарная длина ЛЭП составит 3324 км (!). Трасса линии электропередачи будет начинаться в городе Санджи (Синьцзян), далее она пройдет через провинцию Ганьсу, Нинся-Хуэйский автономный район, провинции Шэньси и Хэнань и завершится в городе Сюаньчэн (провинция Аньхой).
Строительство ЛЭП обойдется стране в 40,7 млрд юаней ($6,2 млрд). По плану HVDC, ЛЭП будет сдана в эксплуатацию уже в 2018 году.
Цели данного проекта — поставка электроэнергии от тепловых, ветровых и солнечных электростанций Синьцзяна в другие районы страны, а также повышение надежности электроснабжения Восточного Китая.
Китайская национальная электросетевая компания State Grid объявила о начале строительства самой длинной в мире сверхвысоковольтной линии электропередачи постоянного тока (HVDC) напряжением плюс-минус 1100 киловольт.
Данная ЛЭП соединит Синьцзян-Уйгурский автономный район на Северо-Западе Китая и провинцию Аньхой в Восточном Китае.
Суммарная длина ЛЭП составит 3324 км (!). Трасса линии электропередачи будет начинаться в городе Санджи (Синьцзян), далее она пройдет через провинцию Ганьсу, Нинся-Хуэйский автономный район, провинции Шэньси и Хэнань и завершится в городе Сюаньчэн (провинция Аньхой).
Строительство ЛЭП обойдется стране в 40,7 млрд юаней ($6,2 млрд). По плану HVDC, ЛЭП будет сдана в эксплуатацию уже в 2018 году.
Цели данного проекта — поставка электроэнергии от тепловых, ветровых и солнечных электростанций Синьцзяна в другие районы страны, а также повышение надежности электроснабжения Восточного Китая.
Соответственно, нужна госпрограмма?
Решения подобного масштаба всегда реализовывались государством либо с его помощью.
Какие еще направления?
Второе — это передача мощности на большие расстояния постоянным током, дальние (HDVC) и сверхдальние (UHDVC) линии электропередачи. Наша страна была пионером в этих технологиях. Мы опережали весь мир лет на 20 еще во времена Советского Союза.
Начало было положено в 1940-х годах, когда из Германии в СССР по контрибуции была вывезена линия связи постоянного тока Эльба — Берлин. Ее установили в Советском Союзе, это была линия Кашира — Москва, проложенная до самого Кремля.
К сожалению, в связи с перестройкой и распадом страны остался незаконченным грандиозный проект по передаче электроэнергии постоянным током плюс-минус 800 кВ «Экибастуз — Центр». Был спроектирован и изготовлен полный комплект оборудования, построены испытательные стенды мирового уровня. К сожалению, наукоемкие элементы этого грандиозного энергомоста не сохранились до наших дней.
Между тем китайские товарищи в период с 1995 по 2005 год активно забирали компетенции у Российской Федерации, в том числе конкретно в ВЭИ. Привлекали специалистов, изучали документацию и реализовали проекты дальних перетоков на плюс-минус 800 и 1100 кВ с использованием оборудования собственного производства, а также глобальных электротехнических компаний ABB и Siemens.
До 2019 года планируется ввести на территории КНР 14 линий UHVDC. Китайские энергетики реализуют подобные проекты сегодня также в Индии и Бразилии.
В чем преимущество линий постоянного тока? Меньше потери?
Существенно меньше. Во-первых, передача мощности ультравысоким напряжением снижает омические потери. Во-вторых, постоянный ток исключает потери на переизлучение и снижает потери на нагрев проводников.
В итоге линии постоянного тока по потерям как минимум на 30–40 % эффективнее линий переменного тока того же класса напряжения и способны пропускать мощность до 80 % больше в сопоставлении с ЛЭП переменного тока. Экономический эффект достигается на воздушных линиях при расстояниях от 300–700 км, на кабельных — от 30–50 км.
Линии постоянного тока незаменимы при преодолении водных преград. В этом легко убедиться, взглянув на карту линий постоянного тока Европы (см. Рис. 2).
Следует отметить большую надежность линий ПТ. При нарушении целостности одной из цепей электроэнергия, пусть и с половинной мощностью, продолжает поступать к потребителю. Обрыв проводника линий переменного тока приводит к аварийному отключению.
Есть, правда, нюансы, связанные со стоимостью внедрения. В России засилье импортных силовых полупроводников производства Японии, Германии и США. По цене внедрения подстанция постоянного тока становится примерно раза в три дороже, чем аналогичная на переменном токе. Стоимость внедрения в Китае уже сопоставима по постоянному и переменному току, что связано с более дешевыми базовыми компонентами, преимущественно произведенными в КНР.
Компетенции по силовым полупроводникам в нашей стране сохранились. Есть специалисты, обладающие знаниями в этой сфере, есть производства. Но без господдержки развитие направления силовых полупроводников практически невозможно, несмотря на растущий спрос.
Но ведь существуют Россети. Это же их, по идее, задача — обновлять сетевое хозяйство?
Безусловно, и задачу обновления они решают. Россети — это ФСК и МРСК. Они занимаются федеральными перетоками — это так называемые магистральные и дальние линии электропередачи класса напряжения от 220 кВ и выше. Обновление инфраструктуры ФСК финансируется государством.
Программа реновации энергетического комплекса на 10 лет оценивается в сумму порядка 11 трлн руб. При этом ФСК за 2010–2014 годы переоснастилась в основном импортным оборудованием. Сегодня у компании нет резонансных проблем с отключениями, потерей устойчивости работы оборудования, если рассматривать вопрос в консервативной логике «генератор — потребитель». Тем более что ФСК — мировой лидер с точки зрения эффективности передачи электроэнергии на большие расстояния: потери (по данным ПАО «Россети») составляют 4,5 %. Это мировой рекорд. Все перечисленные факторы не позволяют надеяться на появление стимула к внедрению передовых технологий.
В распределительных сетях от 110 кВ и ниже существуют серьезные проблемы, связанные с размытостью такого понятия, как «хозяин». Какими-то сетями управляет МРСК, часть объектов — за территориальными организациями, часть — в распоряжении у частников.
Сетевая инфраструктура в России сформирована во многом эволюционно, как и дороги. Линии электропередачи росли вслед за ростом потребления. В итоге длина распределительных сетей зачастую превышает эффективную (стандарт для 0,4 кВ — 800 метров) и измеряется километрами. Разумеется, потери колоссально растут. Зачастую отсутствует резервирование, что снижает надежность. Ограничивающий фактор — невозможность осуществления двухсторонних перетоков, что существенно ограничивает внедрение локальной, в том числе возобновляемой, энергетики.
Решения подобного масштаба всегда реализовывались государством либо с его помощью.
Какие еще направления?
Второе — это передача мощности на большие расстояния постоянным током, дальние (HDVC) и сверхдальние (UHDVC) линии электропередачи. Наша страна была пионером в этих технологиях. Мы опережали весь мир лет на 20 еще во времена Советского Союза.
Начало было положено в 1940-х годах, когда из Германии в СССР по контрибуции была вывезена линия связи постоянного тока Эльба — Берлин. Ее установили в Советском Союзе, это была линия Кашира — Москва, проложенная до самого Кремля.
К сожалению, в связи с перестройкой и распадом страны остался незаконченным грандиозный проект по передаче электроэнергии постоянным током плюс-минус 800 кВ «Экибастуз — Центр». Был спроектирован и изготовлен полный комплект оборудования, построены испытательные стенды мирового уровня. К сожалению, наукоемкие элементы этого грандиозного энергомоста не сохранились до наших дней.
Между тем китайские товарищи в период с 1995 по 2005 год активно забирали компетенции у Российской Федерации, в том числе конкретно в ВЭИ. Привлекали специалистов, изучали документацию и реализовали проекты дальних перетоков на плюс-минус 800 и 1100 кВ с использованием оборудования собственного производства, а также глобальных электротехнических компаний ABB и Siemens.
До 2019 года планируется ввести на территории КНР 14 линий UHVDC. Китайские энергетики реализуют подобные проекты сегодня также в Индии и Бразилии.
В чем преимущество линий постоянного тока? Меньше потери?
Существенно меньше. Во-первых, передача мощности ультравысоким напряжением снижает омические потери. Во-вторых, постоянный ток исключает потери на переизлучение и снижает потери на нагрев проводников.
В итоге линии постоянного тока по потерям как минимум на 30–40 % эффективнее линий переменного тока того же класса напряжения и способны пропускать мощность до 80 % больше в сопоставлении с ЛЭП переменного тока. Экономический эффект достигается на воздушных линиях при расстояниях от 300–700 км, на кабельных — от 30–50 км.
Линии постоянного тока незаменимы при преодолении водных преград. В этом легко убедиться, взглянув на карту линий постоянного тока Европы (см. Рис. 2).
Следует отметить большую надежность линий ПТ. При нарушении целостности одной из цепей электроэнергия, пусть и с половинной мощностью, продолжает поступать к потребителю. Обрыв проводника линий переменного тока приводит к аварийному отключению.
Есть, правда, нюансы, связанные со стоимостью внедрения. В России засилье импортных силовых полупроводников производства Японии, Германии и США. По цене внедрения подстанция постоянного тока становится примерно раза в три дороже, чем аналогичная на переменном токе. Стоимость внедрения в Китае уже сопоставима по постоянному и переменному току, что связано с более дешевыми базовыми компонентами, преимущественно произведенными в КНР.
Компетенции по силовым полупроводникам в нашей стране сохранились. Есть специалисты, обладающие знаниями в этой сфере, есть производства. Но без господдержки развитие направления силовых полупроводников практически невозможно, несмотря на растущий спрос.
Но ведь существуют Россети. Это же их, по идее, задача — обновлять сетевое хозяйство?
Безусловно, и задачу обновления они решают. Россети — это ФСК и МРСК. Они занимаются федеральными перетоками — это так называемые магистральные и дальние линии электропередачи класса напряжения от 220 кВ и выше. Обновление инфраструктуры ФСК финансируется государством.
Программа реновации энергетического комплекса на 10 лет оценивается в сумму порядка 11 трлн руб. При этом ФСК за 2010–2014 годы переоснастилась в основном импортным оборудованием. Сегодня у компании нет резонансных проблем с отключениями, потерей устойчивости работы оборудования, если рассматривать вопрос в консервативной логике «генератор — потребитель». Тем более что ФСК — мировой лидер с точки зрения эффективности передачи электроэнергии на большие расстояния: потери (по данным ПАО «Россети») составляют 4,5 %. Это мировой рекорд. Все перечисленные факторы не позволяют надеяться на появление стимула к внедрению передовых технологий.
В распределительных сетях от 110 кВ и ниже существуют серьезные проблемы, связанные с размытостью такого понятия, как «хозяин». Какими-то сетями управляет МРСК, часть объектов — за территориальными организациями, часть — в распоряжении у частников.
Сетевая инфраструктура в России сформирована во многом эволюционно, как и дороги. Линии электропередачи росли вслед за ростом потребления. В итоге длина распределительных сетей зачастую превышает эффективную (стандарт для 0,4 кВ — 800 метров) и измеряется километрами. Разумеется, потери колоссально растут. Зачастую отсутствует резервирование, что снижает надежность. Ограничивающий фактор — невозможность осуществления двухсторонних перетоков, что существенно ограничивает внедрение локальной, в том числе возобновляемой, энергетики.
С сетями понятно, но все же — при чем тут ВЭИ? Какой может быть функция института в программе обновления сетевого хозяйства?
ВЭИ исторически был отраслевым институтом, который формировал стратегию развития электротехнической отрасли, занимался стандартизацией.
Наш институт по-прежнему представлен в Международной электротехнической комиссии, которая существует с 1921 года и формирует все мировые стандарты в области электротехники и электроэнергетики. Те компетенции, которые сохранились и которые можно собрать, позволят решить задачу обновления энергосистемы страны на новом технологическом уровне.
Даже по официальным данным износ распредсетей в России составляет более 60 %, и точка невозврата уже пройдена. Об этом многократно говорили и руководство холдинга МРСК, и представители ВЭИ.
ВЭИ исторически был отраслевым институтом, который формировал стратегию развития электротехнической отрасли, занимался стандартизацией.
Наш институт по-прежнему представлен в Международной электротехнической комиссии, которая существует с 1921 года и формирует все мировые стандарты в области электротехники и электроэнергетики. Те компетенции, которые сохранились и которые можно собрать, позволят решить задачу обновления энергосистемы страны на новом технологическом уровне.
Даже по официальным данным износ распредсетей в России составляет более 60 %, и точка невозврата уже пройдена. Об этом многократно говорили и руководство холдинга МРСК, и представители ВЭИ.
Вы всерьез взялись за тему ЕЭС России…
Система в этой отрасли сложилась достаточно консервативно. Задача действующих игроков — произвести электроэнергию, передать ее из точки А в точку Б без сбоев, без нарушений и по тарифу, согласованному с государством.
Действует эффект ножниц. С одной стороны, ограничения импорта и удорожание импортной продукции из-за курсовой разницы. Для закупки оборудования за рубежом (даже просто с целью ремонта), скорее всего, понадобятся дотации и политические договоренности. Это мощный стимул развивать внутреннее производство. С другой стороны, электротехническая отрасль России с 1992 года перестала существовать как комплекс. Некие осколки ее сохранились, к счастью. Но это не сравнимо с тем, что было в СССР.
Вместе с тем государство определило приоритеты. Надо развивать локальную энергетику, новые виды генерации, надо обеспечивать потребителя более дешевой энергией. В стране высокий отпускной тариф, особенно для малого и среднего бизнеса. Средневзвешенный — порядка 3,5 руб. за киловатт, а реальный, по мнению аналитиков, доходит до 5–6 руб. за киловатт. Стоимость электроэнергии в существенной степени формирует себестоимость продукции.
Тенденции таковы, что потребитель постепенно становится активным: совмещает функции потребителя и генератора (prosumer). Без новых технологий энергосистема эту его роль не воспримет. Допустим, потребитель считает для себя экономически целесообразным поставить фотовольтаику, или ветряк, или гидроаккумулирующую станцию и потреблять столько, сколько ему нужно, а избытки отдавать в сеть. Это всеобщий тренд в мировой энергетике. Но в России сети ему этого не позволят.
Нужно создавать условия для прямых и обратных перетоков. Это укрепит безопасность системы. Даже Германия с ее хорошо реновированной системой сетевого хозяйства столкнулась с проблемой безопасности, когда в стране был введен большой парк ветрогенерации и солнечных источников энергии. Система рассинхронизировалась, потеряла устойчивость. Были колоссальные проблемы, которые решались огромными дотациями. В сетях постоянного тока прямые и обратные перетоки — это нормальная вещь.
Какие еще преимущества есть у сетей постоянного тока?
Такие системы, например, позволяют осуществить быстрое и малозатратное технологическое присоединение. А это — одно из узких мест для тех же Россетей. Технологическое присоединение занимает порядка 42 % в структуре общего инвестиционного портфеля компании при возвратности менее 23 %.
Еще один важный эффект связан с перетоками на длинные расстояния. Наша страна так и не замкнула энергосистему. Энергосистема Востока существует независимо от общей ЕЭС России. Ограничены перетоки между Уралом и Сибирью. В итоге генерация загружена не оптимально, а энергопотенциал страны не используется в полном объеме.
Дальние линии элекропередачи на постоянном токе позволят изменить подход и к структуре бизнеса Росатома. Госкорпорация продает за рубеж атомные станции, и каждый проект связан с серьезными согласующими процедурами, с гармонизацией стандартов в странах присутствия, с изменением законодательства. Перетоки большой мощности с минимальными потерями и с использованием накопителей энергии позволят размещать АЭС внутри страны и торговать электроэнергией за рубежом.
Причем не в формате продажи по текущей потребности, а в формате поставок до некоего хаба, большого накопителя или фабрики-накопителя, где электроэнергия аккумулируется на определенный срок (сутки, неделю или больше) и потом уже распределяется в соответствии с потребностями. По такой логистике сегодня работает рынок углеводородов. Газ летом закачивают в подземные хранилища, а зимой используют.
Суммируя все вышесказанное, в любом случае деньги вкладывать нужно, необходима реновация. Весь вопрос — в поиске оптимального синергетического решения, которое позволит избавить распределительные сети от проблем. Даже простая пересборка инфраструктуры будет выгодна всем: и потребителям, и региональным властям, и малым и средним предпринимателям, которые смогут участвовать в изготовлении оборудования, в выстраивании системы, и территориальным сбытовым и сетевым организациям.
Система в этой отрасли сложилась достаточно консервативно. Задача действующих игроков — произвести электроэнергию, передать ее из точки А в точку Б без сбоев, без нарушений и по тарифу, согласованному с государством.
Действует эффект ножниц. С одной стороны, ограничения импорта и удорожание импортной продукции из-за курсовой разницы. Для закупки оборудования за рубежом (даже просто с целью ремонта), скорее всего, понадобятся дотации и политические договоренности. Это мощный стимул развивать внутреннее производство. С другой стороны, электротехническая отрасль России с 1992 года перестала существовать как комплекс. Некие осколки ее сохранились, к счастью. Но это не сравнимо с тем, что было в СССР.
Вместе с тем государство определило приоритеты. Надо развивать локальную энергетику, новые виды генерации, надо обеспечивать потребителя более дешевой энергией. В стране высокий отпускной тариф, особенно для малого и среднего бизнеса. Средневзвешенный — порядка 3,5 руб. за киловатт, а реальный, по мнению аналитиков, доходит до 5–6 руб. за киловатт. Стоимость электроэнергии в существенной степени формирует себестоимость продукции.
Тенденции таковы, что потребитель постепенно становится активным: совмещает функции потребителя и генератора (prosumer). Без новых технологий энергосистема эту его роль не воспримет. Допустим, потребитель считает для себя экономически целесообразным поставить фотовольтаику, или ветряк, или гидроаккумулирующую станцию и потреблять столько, сколько ему нужно, а избытки отдавать в сеть. Это всеобщий тренд в мировой энергетике. Но в России сети ему этого не позволят.
Нужно создавать условия для прямых и обратных перетоков. Это укрепит безопасность системы. Даже Германия с ее хорошо реновированной системой сетевого хозяйства столкнулась с проблемой безопасности, когда в стране был введен большой парк ветрогенерации и солнечных источников энергии. Система рассинхронизировалась, потеряла устойчивость. Были колоссальные проблемы, которые решались огромными дотациями. В сетях постоянного тока прямые и обратные перетоки — это нормальная вещь.
Какие еще преимущества есть у сетей постоянного тока?
Такие системы, например, позволяют осуществить быстрое и малозатратное технологическое присоединение. А это — одно из узких мест для тех же Россетей. Технологическое присоединение занимает порядка 42 % в структуре общего инвестиционного портфеля компании при возвратности менее 23 %.
Еще один важный эффект связан с перетоками на длинные расстояния. Наша страна так и не замкнула энергосистему. Энергосистема Востока существует независимо от общей ЕЭС России. Ограничены перетоки между Уралом и Сибирью. В итоге генерация загружена не оптимально, а энергопотенциал страны не используется в полном объеме.
Дальние линии элекропередачи на постоянном токе позволят изменить подход и к структуре бизнеса Росатома. Госкорпорация продает за рубеж атомные станции, и каждый проект связан с серьезными согласующими процедурами, с гармонизацией стандартов в странах присутствия, с изменением законодательства. Перетоки большой мощности с минимальными потерями и с использованием накопителей энергии позволят размещать АЭС внутри страны и торговать электроэнергией за рубежом.
Причем не в формате продажи по текущей потребности, а в формате поставок до некоего хаба, большого накопителя или фабрики-накопителя, где электроэнергия аккумулируется на определенный срок (сутки, неделю или больше) и потом уже распределяется в соответствии с потребностями. По такой логистике сегодня работает рынок углеводородов. Газ летом закачивают в подземные хранилища, а зимой используют.
Суммируя все вышесказанное, в любом случае деньги вкладывать нужно, необходима реновация. Весь вопрос — в поиске оптимального синергетического решения, которое позволит избавить распределительные сети от проблем. Даже простая пересборка инфраструктуры будет выгодна всем: и потребителям, и региональным властям, и малым и средним предпринимателям, которые смогут участвовать в изготовлении оборудования, в выстраивании системы, и территориальным сбытовым и сетевым организациям.
На диаграмме образно представлены сетевые связи энергосистемы Европы.
* C.C.S. — carbon capture & storage (углерода улавливание и хранение)
Что насчет третьего направления? «Цифровое электричество»? Звучит экзотично…
Существующая система энергоснабжения централизована, электроэнергия поступает к потребителю через систему трансформаторных подстанций. При этом сложно определить, где и сколько этой электроэнергии теряется.
Технологические потери в сетях для больших классов напряжения — порядка 5 %, а в распредсетях даже официальные данные начинаются от 8 %. Реальные технологические потери больше. Причем не только у нас такие проблемы. В энергосистеме Японии в распредсетях официальные потери больше 20 %, например.
Не менее значимый фактор — необоснованный отбор мощности, который приводит, в числе прочего, к тому, что МРСК и территориальные сбыты вынуждены закупать потери мощности. Эта величина превосходит 10 %, а в иных регионах превышает 40 %. Что я имею в виду? Дядя Вася подошел с двумя проводами и подключился к распределительному устройству или накинул провода на низковольтную распредсеть и произвел необоснованный отбор мощности. А как быть конечному потребителю? Особенно если это потребитель первой категории, отключать его ни в коем случае нельзя (это либо особый объект, либо больница, либо пожарная станция). И отключить неплательщика затруднительно.
Мы уже говорили об одномоментности потребления и генерации. Оплата потребленной энергии происходит по выставлении счета — в лучшем случае через месяц после потребления. Теперь представьте, какие объемы потерь возникают только на трансферах. Если объем потребления в ЕЭС России за год — 1 трлн кВт∙ч при средневзвешенной стоимости 3,5 руб., получается 3,6 трлн руб. — более 4 % ВВП. И как минимум на месяц из оборота выпадает порядка 300 млрд руб.
Цифровое электричество позволяет вести учет по факту потребления, в режиме реального времени фиксировать, кто конкретно потребляет и сколько, формировать оплату или кредит за потребленную энергию. Каждый потребитель будет адресный, учтенный, даже по отдельным приборам: сколько потребляет чайник, сколько — электродвигатель.
За счет чего?
За счет другой структуры сигнала. Он дискретный, так же как в Еthernet, передается пачка импульсов, только это не информация, а энергия, снабженная информационной составляющей.
Что для этого нужно? Новые подстанции, другая инфраструктура? Провода придется перекладывать?
Провода могут остаться теми же. В Японии сейчас проводятся исследования на обычной проводке. Инфраструктуру существенно менять не обязательно. По одному проводу можно пропускать огромное количество параллельных сигналов, которые идут к разным потребителям.
Плюс ко всему, эта энергия — адресная, то есть известно, кому энергетический роутер отправил ее по запросу. Если происходит резкое изменение условий потребления (короткое замыкание либо отключение), то система автоматом прекращает отправку соответствующих пакетов электроэнергии.
Существующая система энергоснабжения централизована, электроэнергия поступает к потребителю через систему трансформаторных подстанций. При этом сложно определить, где и сколько этой электроэнергии теряется.
Технологические потери в сетях для больших классов напряжения — порядка 5 %, а в распредсетях даже официальные данные начинаются от 8 %. Реальные технологические потери больше. Причем не только у нас такие проблемы. В энергосистеме Японии в распредсетях официальные потери больше 20 %, например.
Не менее значимый фактор — необоснованный отбор мощности, который приводит, в числе прочего, к тому, что МРСК и территориальные сбыты вынуждены закупать потери мощности. Эта величина превосходит 10 %, а в иных регионах превышает 40 %. Что я имею в виду? Дядя Вася подошел с двумя проводами и подключился к распределительному устройству или накинул провода на низковольтную распредсеть и произвел необоснованный отбор мощности. А как быть конечному потребителю? Особенно если это потребитель первой категории, отключать его ни в коем случае нельзя (это либо особый объект, либо больница, либо пожарная станция). И отключить неплательщика затруднительно.
Мы уже говорили об одномоментности потребления и генерации. Оплата потребленной энергии происходит по выставлении счета — в лучшем случае через месяц после потребления. Теперь представьте, какие объемы потерь возникают только на трансферах. Если объем потребления в ЕЭС России за год — 1 трлн кВт∙ч при средневзвешенной стоимости 3,5 руб., получается 3,6 трлн руб. — более 4 % ВВП. И как минимум на месяц из оборота выпадает порядка 300 млрд руб.
Цифровое электричество позволяет вести учет по факту потребления, в режиме реального времени фиксировать, кто конкретно потребляет и сколько, формировать оплату или кредит за потребленную энергию. Каждый потребитель будет адресный, учтенный, даже по отдельным приборам: сколько потребляет чайник, сколько — электродвигатель.
За счет чего?
За счет другой структуры сигнала. Он дискретный, так же как в Еthernet, передается пачка импульсов, только это не информация, а энергия, снабженная информационной составляющей.
Что для этого нужно? Новые подстанции, другая инфраструктура? Провода придется перекладывать?
Провода могут остаться теми же. В Японии сейчас проводятся исследования на обычной проводке. Инфраструктуру существенно менять не обязательно. По одному проводу можно пропускать огромное количество параллельных сигналов, которые идут к разным потребителям.
Плюс ко всему, эта энергия — адресная, то есть известно, кому энергетический роутер отправил ее по запросу. Если происходит резкое изменение условий потребления (короткое замыкание либо отключение), то система автоматом прекращает отправку соответствующих пакетов электроэнергии.
Проект «Эльба»
Первый в истории проект строительства линии передачи постоянного тока высокого напряжения, основанный на применении ртутных ламп. Сначала были введены экспериментальные линии (1933‒1942 годы).
В 1943 году началось сооружение биполярной линии постоянного тока между электростанцией на Эльбе и Берлином. Линия должна была передавать до 60 МВт при биполярном симметричном напряжении 200 кВ. Использовались два одножильных подземных кабеля.
Система не была введена в строй. А после войны ее демонтировали и использовали для создания в 1951 году монофазной линии на 200 кВ между Москвой и Каширой (могла передавать до 20 МВт).
Первый в истории проект строительства линии передачи постоянного тока высокого напряжения, основанный на применении ртутных ламп. Сначала были введены экспериментальные линии (1933‒1942 годы).
В 1943 году началось сооружение биполярной линии постоянного тока между электростанцией на Эльбе и Берлином. Линия должна была передавать до 60 МВт при биполярном симметричном напряжении 200 кВ. Использовались два одножильных подземных кабеля.
Система не была введена в строй. А после войны ее демонтировали и использовали для создания в 1951 году монофазной линии на 200 кВ между Москвой и Каширой (могла передавать до 20 МВт).
Это пока на уровне идей или где-то уже есть опыт использования?
Уже есть патенты в США. Там это называется «безопасное электричество». И демонстрационные стенды уже созданы.
Как далеко им до внедрения?
В США уже есть отдельные примеры коммерческого применения для Power over Ethernet. Но они пока все слаботочные. Берут ethernet-кабель и пропускают по нему 100 Вт мощности. Обещают вскоре уже 200 Вт пропускать. В Японии активно ведутся работы в научных вузах и отработка на уровне пилотов.
А у нас это сейчас на каком уровне?
Увы, ни на каком.
То есть надо заниматься разработкой?
Для нас это шанс стать лидерами, причем не только в России, но и в мире. Потому что направление только-только начинает развиваться. А эффекты, которые на базе «цифрового электричества» могут быть достигнуты, просто колоссальны.
В перспективе эта технология может изменить многие сферы. Вплоть до того, что люди, живущие в соседних домах, смогут поставлять друг другу электроэнергию и проводить взаиморасчеты. Все это в копилку цифровой экономике.
Что нужно, чтобы начать работу? Деньги на НИР и ОКР?
Деньги нужны минимальные. Все компоненты технологии есть, их нужно только пересобрать. Мы пока практически «на коленке» ведем и патентные исследования, и исследования в части демонстрационного образца.
А что же нужно?
Сначала надо донести все идеи по новым технологиям в электротехнике в программных документах до руководства госкорпорации «Росатом», а затем и до заинтересованных ведомств.
Мы уже работаем над такими материалами. Тем более что у Росатома есть определенные задачи, связанные с вектором роста. Убежден, что электротехника может стать одним из мощных локомотивов для атомной промышленности.
Уже есть патенты в США. Там это называется «безопасное электричество». И демонстрационные стенды уже созданы.
Как далеко им до внедрения?
В США уже есть отдельные примеры коммерческого применения для Power over Ethernet. Но они пока все слаботочные. Берут ethernet-кабель и пропускают по нему 100 Вт мощности. Обещают вскоре уже 200 Вт пропускать. В Японии активно ведутся работы в научных вузах и отработка на уровне пилотов.
А у нас это сейчас на каком уровне?
Увы, ни на каком.
То есть надо заниматься разработкой?
Для нас это шанс стать лидерами, причем не только в России, но и в мире. Потому что направление только-только начинает развиваться. А эффекты, которые на базе «цифрового электричества» могут быть достигнуты, просто колоссальны.
В перспективе эта технология может изменить многие сферы. Вплоть до того, что люди, живущие в соседних домах, смогут поставлять друг другу электроэнергию и проводить взаиморасчеты. Все это в копилку цифровой экономике.
Что нужно, чтобы начать работу? Деньги на НИР и ОКР?
Деньги нужны минимальные. Все компоненты технологии есть, их нужно только пересобрать. Мы пока практически «на коленке» ведем и патентные исследования, и исследования в части демонстрационного образца.
А что же нужно?
Сначала надо донести все идеи по новым технологиям в электротехнике в программных документах до руководства госкорпорации «Росатом», а затем и до заинтересованных ведомств.
Мы уже работаем над такими материалами. Тем более что у Росатома есть определенные задачи, связанные с вектором роста. Убежден, что электротехника может стать одним из мощных локомотивов для атомной промышленности.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ НОМЕРА
